JP3595909B2

JP3595909B2 - Spin coating method by spray coating

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Publication number: JP3595909B2
Application number: JP15275794A
Authority: JP
Inventors: 英政市川; 利成松田; 元紀岩崎
Original assignee: ノードソン株式会社
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH07328517A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液体のスピンコーティングにおける液体の供給及び塗布をスプレイによって行う方法とそのスピンコータに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
元来、スピンコーティングとは、高速回転により塗液の極薄膜を均一に塗布することである。その方法として、従来は図１５に見られるように、液体滴下器即ちディスペンサ（２４１）などにより板状被塗物面（Ｗ以下略して単に被塗物と称す）上の、その回転中心部にに向けて塗液を滴下（Ｌｄ）し、そのうず高くなった塗液の塊り（Ｌｂ）を上記被塗物（Ｗ）と共に高速をもって回転（１，０００〜５，０００ｒｐｍ）し、上記塊り（Ｌｂ）を遠心力にて全方向にはじき飛ばし、その遠心力と塗液の被塗物に対する付着力とのバランスの下に付着している極く僅かの塗液による極く薄い膜を、均一に、被塗物の面上に塗着せしめる方法である。
【０００３】
しかし、スピンコーティングとは、上述の如く被塗物の中央部に置かれた塗液の塊りを、遠心力によって被塗物の外周辺に、その殆どをはじき飛ばすものであって、その逸散率即ち廃棄率は高く（約９９％）、塗着される量は極く僅か（約１％）であり、不経済極まるものであった。本発明者は、それを解決するために、種々のテストを試みた。その一つは、上述の滴下された塗液の塊りが遠心力により、先ず拡散してフイルム状になる段階のあるのに着目し、上記滴下により塗液の塊りを作る段階を省いて、直接液状フイルムを塗布し（図１６参照）、しかる後、遠心力をかけて最後の仕上げをすることを試みたのである。その結果は、期待した如く、その塗着率は３０％までアップすることができた（特許出願番号平０５−２５２２０１）。しかし、まだ他の一般の塗布方法に比べると、まだ塗着率は低いものであった。
【０００４】
又、他方、塗着率をアップする方法として超音波式霧化方法によるスピンコータが公開されている。それは図１７に見られるように、液体の霧化をスプレイによらずして、超音波（同発生器２５１）によるものとし、それによって得られた微粒子（Ｍ）を配管（２５５）内を移動し被塗物の面上まで導いて重力落下即ち自然沈降させて被塗物（Ｗ）面上に塗着させるものである。これは確かに逸散率を零とすることができる。しかし、時間的には恐らく数十分を要するものと思われる。現在のスピンコータにおける３０秒前後に比べると格段の開きがあり、実用的には問題があるように思われる。現在の所、スピンコータにおける大勢は、矢張り、冒頭にとり上げた液体滴下方式が採用されているのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如く、スピンコーティングにおける滴下方式においては塗液の塗着率は約１％であり、改良された前述のフイルムコーティング方式においても３０％止りであった。これは一般の他の種々のコーティング方式においても、余り見られない低い塗着率というべきである。本発明は、それを改善し、より以上の塗着率を上げようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
元来、コーティングと言えば、スプレイによるものが最も簡便であり、一般に広く用いられているものである。しかるに、スピンコーティングにおいては、スプレイは全く採用されていなかった。理由は次のように推測される。比較的小型な平板（例えば、シリコンウエハー、記憶デスクなど）上に、極薄膜（サブミクロン台）を均一（±１％）に塗布するには、スピンコーティング方式が最適であることは、大分以前より知られ、行われてきた所である。そしてそのスピンコーティングにおける液体の供給も、ディスペンサなどによる塗液滴下方式に対しても不都合な点は見られず、これが最良の方式であるとの認識が定着し、慣習化して、それ以外の方式などは考えも及ばなかったのではないかと思われる。また、その低い塗着率の件であるが、以前はこれらの製品は小量生産であり、品質だけに重点が置かれ、塗着率などは余り問題とはならなかった。これが、今日まで滴下式が継続して使われてきた理由のように思われる。
【０００７】
所が、本発明者はその低い塗着率を改善すべく、前項「従来の技術」においても述べたように、従来のディスペンサによる塗液滴下方式に代わって、スリットダイによるフイルムコーティングを試みた。その結果予想以上の良データを得、塗着率３０％まで引き上げることができたのである。今回は更に、その率を上げるべく、スプレイコーティングの採用に挑戦し実験を試みた。実験対象の塗液として、たまたま手許にあったＵＶ硬化樹脂をとりあげた。同塗液をエアレススプレイにより一次コーテイングし、次にスピンをかけて仕上の極薄膜化を試みた。その結果予想以上の良質のスピンコーティング製品が得られたのである（極薄膜厚さ３μ，均一性±２％）。これは従来の滴下式の場合と殆ど同様の結果であった。即ち塗液滴下方式でなくとも、スプレイ方式でも十分にスピンコーティングはできるという自信を得たのである。
【０００８】
しかも、一次回転即ちほぼ平らな塗液膜を得るまでの時間が、図５，（Ａ）及び（Ｂ）に見られるように、５秒（Ｒａ_１）から１秒（Ｒｂ_１）に短縮され、更に引き続いての二次回転即ちスピニングによる極薄均一性塗布膜を得るまでの時間が、従来の２０秒（Ｒａ_２）から１５秒（Ｒｂ_２）へと、それらの総合時間も従来の約２５秒から約１６秒と約３６％も短縮されたのである。そして問題の塗着率は従来の約１％から５０％と桁違いにアップされたのである。勿論極薄塗布膜の精度も従来のものと全く同様の結果が得られたのである。
【０００９】
上記実験に供したＵＶ硬化樹脂はハードコーティング用溶媒レス塗液を対象としたものであったが、今度はそれとは異なる溶媒をより多く即ち８０％をも含むフォトレジスト液を対象としてスプレイ塗布によるスピンコーティングの実験を行った。所が、上記一次回転及び二次回転を、前出の図５（Ｂ）の時間及び回転数本発明における条件にて行った所、目視にても判別できる不良製品が得られたのである。よって従来の条件（図５（Ａ））に戻り実験を行った所、一応製品は得られたが、それを測定して見た所、膜厚３μ±１０％という実用には供されない不合格製品が得られたのである。この原因を探究するに、スプレイ塗布中、塗液中に含まれている溶媒が蒸発して、スピンコーティングの際、塗液膜が増粘し、レベリング作用が十分に行われなかったことによるものと考えられる。
【００１０】
これに対し、前述したＵＶ硬化樹脂において好結果の得られた理由は、同塗液には最初より溶媒は含まれておらず（溶媒を加えなくてもスピンコーティングには適切な粘度を有している）、従ってスプレイ作業中は勿論、塗液膜の状態においても、溶媒の蒸発ということはないので、終始不変の粘度を有しているからである。よって、スプレイ塗布によるスピンコーティングにおいて、溶媒を含む塗液を対象とする場合においては、その粘度を一定に保つことが必要であり、そのためには、その蒸発を抑止すればよいということになる。これらの対策については、後述することとし、次にそのスプレイについて述べる。スプレイ方式はエアスプレイよりもエアレススプレイの方が望ましい。理由は後者はミストの飛散が前者に比して少ないからである。サブミクロン台のスピンコート製品を得るには、スピンコート用チャンバ内部には汚濁した空気の存在は、望まれないからである。
【００１１】
なお、本発明の方法におけるスプレイ方式におけるスプレイパターンには各種形状のものが適用される。即ち▲１▼コーン状▲２▼フラット状▲３▼フラット状の塗布されたパターンの横幅を被塗物の半径に合わせたもの▲４▼上記▲３▼項の塗布パターンの断面が非対称パターン即ち楔状でその尖鋭部が被塗物の回転中心部に向けられているものなどである。これら各種のスプレイパターンの使用上の特失をあげると、▲１▼のコーンスプレイパターン（ＳＰ_Ｃ）における塗布パターンの直径は比較的小であるため図１に見られるように小型の被塗物に適しており、▲２▼のフラットスプレイパターン（ＳＰｆ）における塗布パターン（Ｐｓ）の横幅（ｌ）は比較的長いので、それと同直径（Ｄ_１）の被塗物は半回転することによって（図２参照）全面塗布ができるので、上記コーン状の場合よりも広面積を塗布することができ、▲３▼上記フラットスプレイパターンの横幅（ｌ）を被塗物の半径（Ｒ）に合わせて１回転すれば（図３参照）４倍の面積を塗布することができ▲４▼更に上記半径の１回転塗布において楔状塗布パターン（Ｐｗ）の尖鋭部を被塗物の中心部に向けて塗布すれば（図４参照）、全面均一厚さに塗布することができるのである。
【００１２】
前述の如く、溶媒の含まれていないＵＶ硬化樹脂又は比較的溶媒含有量の少ない場合には、スプレイ塗布により良質のスピンコート製品を得ることができるが、溶媒の比較的多い場合には少なからず支障をもたらすことになるのである。それは前にも述べたように、スプレイ塗布後、塗液の粘度上昇が起こるということである。その理由を説明する。スプレイ即ち塗液が霧化される場合には、それらの微粒子化によって塗液粒子の総合表面積は増大すると共に、噴出する高速度によって、溶媒の気化条件は大となり、これが重なって該塗液中に含まれている溶媒は、より多く蒸発することになる。その蒸発はますます粘度を増大することになるのである。そもそも粘度が増大するということは最も忌避されるべきことである。しかるに、液体のスプレイによる塗布においては、その行程において、塗液中に含まれている溶媒は蒸発し、従って塗布された塗液の粘度は増大し、上述したような遠心力による薄肉拡張分散には不適な粘度となって、均一性の極薄膜のコート製品を得ることを難しくするのである。そもそも、以前はスピンコーティングの対象となる塗液は、種類及び量は少ない上に、それらの殆どは溶媒の含まれているものが多かった。これらの場合には上述の如く増粘という問題が発生するので、スプレイによる塗布などは全く考えられなかったのかも知れない。従ってスプレイ塗布式のスピンコータなども実用化されなかったものと推測される。しかるに今日においては、電子部品などスピンコート製品が急増し、それらに対する対象物も多様化し、それらへの塗布材料の種類及び数量も飛躍的に増加してきた。そして、これらの中には、従来見られなかった無溶媒の塗液なども現出して来、これらは上述の如く、スプレイ塗布により容易にスピンコーティングが可能となったのである。さりとて、溶媒の含まれている塗液を、本発明の対象から除外する必要はない。何故なら、本発明の目的である塗着率の格段のアップは、溶媒含有塗液に対しても適用されるからである。そのためには塗液中の溶媒の蒸発を抑止してやればよいことになる。
【００１３】
それには大体つ三つの手段が考えられる。▲１▼スプレイするチャンバ内の気体の湿度を、塗液中に含まれる溶媒の飽和状態とすることが望ましい。又、飽和していなくとも、その飽和度においても、それぞれそれ相応の効果、即ち溶媒の蒸発をそれなりに抑えるのでそれらを供給しても良い。▲２▼チャンバ内の空気の温度を必要量を降下せしめる。▲３▼チャンバ内の空気を必要量加圧する等である。これらの手段により、チャンバ内にスプレイされる塗液の微粒子内の溶媒の蒸発は未然に防止され、それによってその粘度の上昇を防止し、即ち塗布前の調合された塗液の粘度を保ちつつ、スピニングによる均一性極薄膜の形成を、より効果的に行う事ができるということになるのである。
【００１４】
次に上述したスプレイ式スピンコーティングの基本的方法と、同スプレイ塗布中に発生する溶媒の蒸発発生の未然防止の三方法即ち計四法とに基く装置の各々の基本構造について説明する。
（１）スプレイ塗布によるスピンコータ
図９参照、従来のスピンコーティング用チャンバ（１１以下略してチャンバと称す）における同チャンバ（１１）内上部に設けられた塗液滴下器（ディスペンサ）に代はって、スプレイノズル（１５）の設けられたものである。即ち同スプレイノズル（１５）は、バキュウムチャック盤（１７）の上方同一中心軸線上に設けられ、かつチャンバ（１１）内底部には残余塗液及び溶媒の排液口（１８）及び同チャンバ（１１）内上部には入れ替え用空気吹き込み口（１６）と残余塗液微粒子及び溶媒蒸気排気口（１９）、更に被塗物出入口（２３）がチャンバ（１１）側壁に又は上部に設けられたものである。
【００１５】
（２）上記（１）項において、入れ替え用空気吹き込み口（１６）の代わりに図１０に示すように、溶媒飽和蒸気吹き込み口（１０６）及びそれに連なる溶媒蒸気発生装置（１１０）の設けられたものである。その他は全て上記（１）項の各種取付物と同様である。
【００１６】
（３）前記第（１）項における入れ替え用空気吹き込み口（１６）の代わりに、図１１に示すように、冷却エア吹き込み口（１７６）及びそれに連なるエア冷却装置（１８０）の設けられたものである。他はすべて前記（１）項と同様である。
【００１７】
（４）前記第（１）項におけるチャンバ（１１）を耐圧容器（１４１）となしたるものである。そして、同（１）項における入れ替え用空気吹き込み口（１６）の代わりに、図１２に示すように加圧エア吹き込み口（１４６）及びそれに連なるエア加圧装置（１６０）の設けられたものである。
【００１８】
【作用】
（１）方法において
１）スプレイ方法スプレイ方式はエアレススプレイが望ましい。理由は同スプレイの特長であるミストの飛散が比較的少なく、かつ微粒子の粒度をより微細化することができるからである。ただし、上記事項の必要のない場合には一般に広く使われているエアスプレイでも可である。ノズルは固定してワンショットでスプレイすることが望ましいが、被塗物の形状や大きさがより大なる場合には、ノズルをスキャニングさせてもよい。被塗物は従来と同じく一次回転即ち低速回転においては１００〜５００ｒｐｍとするが、その時間は図５に示すように１秒位でよい。従来の滴下式の約５秒に比べるとはるかに少ないのである。その理由は、従来の滴下式においては、塊状となったものを（図１５参照）概ね平坦にするまで約５秒要したのであるが、スプレイ塗布によれば、即、平らな薄い液状の塗布膜がワンショットでも形成されるからである。
【００１９】
図１はスプレイパターンがコーン状の場合を示している。この場合、円形の塗布面積を大きくするとその周囲が疎となり、均一な塗布膜を得ることは難しくなる。よってより大きな面積に均一に塗布する必要ある場合には、フラットスプレイノズルを使用すれば、より幅の広いフラットスプレイパターン（図２参照）を得ることができるので、その幅（ｌ）を直径（Ｄ_１）として、被塗物（Ｗ）を半回転すれば、全面に均一な液膜を塗布することができる。更に、その幅（ｌ）を被塗物の半径（Ｒ）とすれば、図３に示すように１回転によって上図における４倍の広い面積を全面塗布することができる。更に又、その塗布パターンが楔状（図４）になるノズルを使用すれば円形塗布膜の中央部と周縁部間の厚さをより均一とすることができるのである。
【００２０】
２）塗液中に含まれる溶媒の蒸発防止方法
スプレイ塗布において、特に溶媒含有量の比較的多い塗液の場合、最も重大な問題は、そのスプレイ中に、塗液中に含まれている溶媒が多量に蒸発し、折角塗布された液膜の粘度が上昇し、そのために、次に来るスピニング行程において、肝心の極薄膜化が困難になるということである。それを防止するには、上述した溶媒の蒸発を防ぎ、塗液の増粘化を防止する以外になく、それにはチャンバ内部を溶媒蒸気飽和状態に保つことである。なおその手段としては前述したように▲１▼チャンバ内部に溶媒飽和蒸気を吹き込むこと、▲２▼チャンバ内部の温度を室温より下げること、▲３▼チャンバ内部を加圧すること、とによって得られるものである。
【００２１】
（２）装置において
１）スプレイ塗布によるスピンコータ
図９参照。被塗物（Ｗ）を一次回転（低速１００〜５００ｒｐｍ）しつつスプレイ塗布する。時間は約１秒間で（従来の塗液滴化式では約５秒を要した）塗膜は液状で概ね平坦なものが得られる。高速回転（従来と同じ１，０００〜５，０００ｒｐｍ）に上げ、上記塗膜を極薄膜（サブミクロンないしミクロン台）状化し、かつ均一化する。その時間は約１５秒（従来の２０秒より短くなる）である。なお、必要に応じ、ノズルの選択により、スプレイパターンをコーン状、フラット状、同フラットの幅を被塗物の半径に合わせたもの、或いは又、同半径における条状塗布パターンの形状を楔状とするものなどとする。またスピニング終了後、チャンバ内部に残存する塗液の微粒子及び溶媒蒸気などを、チャンバ（１１）上部の入れ替え用エア吹き込み口（１６）よりエア吹き込みによりチャンバ外にパージし、新鮮な空気と入れ替え、次の作業に備える。この際のエア圧は、入れ替え速度に見合った圧力を加えてやればよく、特に限定はしない。
【００２２】
２）溶媒飽和蒸気吹き込み装置付きのスプレイ塗布によるスピンコータ
図１０参照。上記１）項における空気吹き込みに代わって溶媒飽和蒸気（ＳＳ）を吹き込んでチャンバ（１０１）内部を溶媒飽和蒸気をもって充満せしめるものである。それによってスプレイ時に、塗液中に含まれる溶媒の蒸発を防止し、塗膜の液体の増粘を未然に防止するものである。
【００２３】
３）冷却エア吹き込み装置付きのスプレイ塗布によるスピンコータ
図１１参照。前記１）項における空気吹き込みに代わって冷却エア（ＣＡ）を吹き込んでチャンバ（１７１）内部を常温より低温化するものである。それによって溶媒の蒸発は抑止され、前記２）項におけるが如く、塗膜の液体の増粘は未然に防止されるのである。
【００２４】
４）加圧エア吹き込み装置付きのスプレイ塗布によるスピンコータ
図１２参照。前記１）項における空気吹き込みに代わって加圧エア（ＰＡ）を吹き込んでチャンバ（１４１）内部を加圧するものである。ただし同チャンバ（１４１）は耐圧容器であることを要す。それによって常温下における溶媒の蒸発は抑止され、上記２）項におけるが如く、塗膜の液体の増粘は未然に防止されるのである。
【００２５】
【実施例】
第１実施例本第１実施例より第８実施例までは、本発明の方法に基づく各様の実施例を示すものである。本第１実施例はその基本方法を示す。図１を参照されたい。塗液はノズル（１）を介してスプレイされる。スプレイ方式はエアレススプレイが望ましいが、エアスプレイでもよい。理由は、前者は後者に比し、スプレイ時に発生するミストの量が少なく、かつ微粒子をより微細化できるからである。
【００２６】
上記スプレイ塗布により、被塗物面上には、概ね平な液膜が塗布され、それに要する時間は約１秒ですむのである（前出の図５参照）。そしてそのスプレイ塗布膜の厚さは、４吋ウエハーに対するフォトレジスト塗布のウエット状態において、重量による算出によれば１４ミクロン±４ミクロンであった。従来は、滴下された塗液の塊りが、一次の低速回転により概ね平坦な液膜となるまでには約５秒を要し、その膜厚は２００〜３００ミクロンであった。即ち従来の５秒が１秒に短縮されるのである。これら平坦化した液膜から出発する仕上げの二次高速回転即ちスピニングによる極薄膜化までの時間は約１５秒と従来の場合（２０秒）より短縮される。即ちスタートから仕上がりまで要した総時間約２５秒が、約１６秒ですむことになり約３６％の時間短縮ということになる。
【００２７】
更に本方法の大きな特長は塗着率（歩留り）が極めて高いということである。従来の滴下式にては、塗着率が僅か１％前後であったものが、本スプレイ式では、それが５０％と、桁違いに高いということである。その理由は、上述したスプレイ塗布による平な液膜形成により、スピニングによる極薄膜形成化に当たっては、はじき飛ばされる余剰液体分が少なくてすむということに因る。また、大型の板状被塗物（例液晶パネル）などを塗布する場合には、前出のフラットスプレイパターンノズルを、トラバースしながら塗布することは従来と同様に可能である。
【００２８】
第２実施例本実施例におけるスプレイパターンは、一般に広く使われているコーン状（ＳＰｃ）である。同じく図１を参照されたい。ただしそのコーンは小型とすることが望ましく、その高さ（Ｈ）は１００ｍｍ以下、塗布パターンは円形（Ｐｃ）でその直径（ｄ）は７０ｍｍφ以下とすることが望ましい。これ以上大きくすると、コーンスプレイパターンのボリュウムが大きくなり、塗布パターンの周縁も不鮮明となり、同塗布パターンの塗布膜の厚さが、中心部と外周部とでは不均一となる。そればかりではなく、上述の如くスプレイのボリュウムが大となるため、ミストの飛散が多くなり、小さなチャンバ内には過剰のミストが充満し、それが降下して、スピンコートされた極薄膜上に付着し、折角サブミクロン台にコートされた膜厚をミクロン台のミスト即ち微粒子で汚損し、高品質のスピンコート製品を台無しにしてしまうのである。従って本実施例における方法によっては、上記寸法より大なるスピンコート製品に対しては不向きということになるのである。より大きい製品に対するスプレイ塗布方法については、次の第３実施例以降第５実施例において述べる。
【００２９】
第３実施例本実施例は、そのスプレイパターンを図２に示すように、フラット状（ＳＰｆ）とするものである。本フラットスプレイパターン（ＳＰｆ）は、フラットスプレイパターンノズル（２）により得られ、そのスプレイパターンはファン（扇子）状で、その塗布パターンは直線的条状（Ｐｓ）である。ただし、このフラットスプレイパターンの場合は、上記コーンパターンと同じ高さ（Ｈ）として、その塗布パターンの条状の長さ（ｌ）は約１５０ｍｍと、上記コーンパターンの場合の直径（ｄ）７０ｍｍφの２倍以上の長さを得ることができる。この場合、図２に示すように、条状の長さ（ｌ）を円形被塗物（シリコンウエハーなど）の直径（Ｄ_１）の位置に当て、それを半回転すれば全面塗布することができるのである。また面積においては上記コーンパターンの場合の約４倍の塗布面を得ることになる。
【００３０】
また被塗物が上記の如く円形ではなく、角型又は長方形の場合には、上記フラットスプレイパターンノズル（２）を横方向にトラバースしすれば相当の大型被塗物（液晶パネル）をも塗布することができる。以上の如く、本実施例の方法によれば、上記第１実施のコーンスプレイ塗布の場合よりも、大型の被塗物のコーティングに適するものである。
【００３１】
第４実施例本実施例は、上項第３実施例におけるフラットスプレイパターン（ＳＰｆ）による塗布パターンである条状（Ｐｓ）の一方端を、図３に示すように、被塗物（Ｗ）の回転する中心点（Ｏ）に位置させ、上項塗布パターン条状（Ｐｓ）の横幅（ｌ）を回転する被塗物（Ｗ）の半径（Ｒ）に合わせ、１回転させると、その全面に一様に塗布されるもりである。即ち上項第３実施例における場合の４倍、第２実施例における場合の１６倍の広い面積を塗布することになるのである。
【００３２】
第５実施例本実施例は、上項第４実施例における条状塗布パターン（Ｐｓ）の形状を、図４に示す如く、非対称パターン即ち楔型（Ｐｗ）とし、その尖鋭部を、回転する被塗物（Ｗ）の中心部（Ｏ）に当てて回転塗布するものである。本実施例の特長は、上項第４実施例における一般のフラットスプレイパターンで塗布した場合に発生する塗布膜中央部の肉厚化とその外周縁部の肉薄化とを防ぎ、全塗膜の均一化した良質のスピンコート製品を得ることである。なお上記非対称パターン塗布は、米国ノードソンコーポレーションの特許である、非対称模様の吹付けスプレイノズル（特公昭５４−６２５６）を使用することによって得られる。
【００３３】
第６実施例上記第１実施例より第５実施例の各項において述べた如く、スプレイ式スピンコーティングにおいては、特に溶媒の比較的多量に含まれている塗料を使用する場合には、そのスプレイ作動中及び塗布された液膜面からは、それらに含まれている溶媒が蒸発し、液膜の粘度を増大させ、そのスピニング前に液膜の厚いまま固化初期の状態となり、次のスピニング行程におけるレベリング作用を不十分ならしめ、極薄膜の均一にコートされた製品を得ることを難しくするということであった。
【００３４】
本第６実施例以降第８実施例の方法においては、スプレイ中に発生す塗液中に含まれる溶媒の蒸発を抑止し、スプレイ前にスピンコーティングに適切なるように調合された塗液の粘度を、スプレイ塗布後までも保って、その適正な粘度の下に、スピンコーティングを効果的に確実に行うとするものである。
【００３５】
本第６実施例においては、先ずチャンバ内の気体を、塗液スプレイ直前に上記塗液中に含まれているのと同種の溶媒の飽和蒸気圧又はそれにできるだけ近い状態とすることである。その状態とするために、その溶媒の飽和蒸気を、上記チャンバ内に吹き込み、その状態の下に、所要の塗液をスプレイするのである。それによって、スプレイされた塗液の微粒子中の溶媒も又、塗布膜中の溶媒の蒸発もすることなく、即ちスプレイ前の塗液と同じ粘度を有する、最適の粘度の下に、スピニングされ、十分にレベリングされて、所望する極薄膜の塗布された製品を得ることができるのである。
【００３６】
次に溶媒の飽和蒸気を供給する設定方法について述べる。チャンバ内の飽和蒸気を完全にパージした場合には、チャンバ内の湿度は室内空気と同一となり、供給すべき飽和蒸気量は図６のｐ−Ｔ曲線及び図７の飽和蒸気密度曲線により算出して、溶媒をチャンバ内に供給してやればよい。ただし実際作業上、例えばスピンコート製品の品質上、或いは作業時間の経済性上、前記の如く完全にパージする必要のない場合にはチャンバ内部に若干の溶媒の残存しているものに加えて、外部より溶媒を補給して、飽和状態にもって行けばよい。その場合の算出法を次に説明する。先ず、事前に少なくとも１回以上実際にスピンコーティングを行う。そして被塗物を取り出し、次の被塗物をセットし、チャンバを閉鎖し、次のコーティングを開始しようとする直前、チャンバー内部の溶媒の湿度即ち不飽和蒸気の状態の量を調べる。その不飽和蒸気の状態の量を調べる手段として先ず同チャンバ内の湿度を相対湿度計により検出する。次の式は相対湿度Ｈ（％）を求める式である。
Ｈ（％）＝ｐ_１ ×１００／ｐ
Ｈ（％）は湿度計により、又ｐ（飽和蒸気圧）は、その時の室温におけるｐ−Ｔ曲線（図６）により得られるので、ｐ_１（同温度下におけるチャンバ内の不飽和蒸気圧）の値は算出される。また、ｐにおける蒸気の量（ｇ／Ｍ^３）は図７（ただし同図は水蒸気）により得られるので、ｐ−ｐ_１の量の蒸気をチャンバ内部に補給してやれば、チャンバ内の不飽和蒸気は飽和蒸気となる。即ちチャンバ内部は溶媒蒸気が飽和状態となるので、塗液中の溶媒の蒸発を防ぐことができるのである。
【００３７】
第７実施例本実施例は塗液スプレイ直前に、チャンバ内の空気の温度を低くし、スプレイされた塗液中の溶媒の蒸発を抑えるものである。チャンバ内の気体を低温化すれば、蒸発する量は減少する。それを示すグラフを図６に示す。即ちｐ−Ｔ曲線である。エタノールを例にとる。例えば２０℃にてチャンバ内の温度を１０℃下げたとする。飽和蒸気圧は４５ｍｍＨｇから２４ｍｍＨｇへと下がる。即ち液面からの蒸発する量を減少せしめることができるのである。ただしここにおいて注意すべきことは、上述の如く温度を下げた場合、それが過度になると、塗布された液膜の表面が固化し、次行程におけるレベリング作用が効かなくなることである。どうしても過度に下げる必要がある場合には、上記液膜を上方から高周波などで加熱するか、又はバキュウム式チャッキング盤を電熱加熱するなどの手段を講ずる必要がある。
【００３８】
第８実施例本実施例は、チャンバ内の気体を、塗液のスプレイ直前に加圧し、スプレイにより塗液中の溶媒の蒸発を抑止するものである。元来、液体の表面より蒸発する蒸気の量は、同面上に加わる外圧に反比例するものである。水の場合における外圧−飽和蒸気圧曲線を図８に示す。即ち本例における方法は、チャンバ内を加圧して、飽和蒸気圧（沸点）を上げ、常温における蒸発の量を抑止することである。これによって、スプレイされた塗液及び塗膜中に含まれる溶媒の蒸発を少なく抑えることができるのである。
【００３９】
第９実施例本第９実施例から第１２実施例までは、前述した本発明における特定発明と、その実施態様である三方法とに基づいてそれぞれ構成された四種の実施例であり、本第９実施例はその特定発明に基づくものである。先ずその構成について説明する。本装置の要点を上げると、従来のスピンコータにおいて、そのチャンバ上部中央部に設けられた液体滴下器即ちディスペンサに代わってスプレイノズルの設けられたものである。よってそれに重点を置いて説明する。図９を参照されたい。
【００４０】
チャンバ（１１）の上部中央部には、その内側下方向きにスプレイノズル（１５）が設けられる。同スプレイノズル（１５）は同図上にてはエアレススプレイノズルが示されているが、一般のエアスプレイノズルでもよい。同スプレイノズル（１５）は、ガン（１４）に直結され、同ガンは上記チャンバ（１１）の上方部に設けられ、塗液供給装置（３０）に配管（４１，３１）接続される。また上記チャンバ（１１）上部には、入れ替え用エア吹き込み口（１６）が取り付けられ、それに対応する排気口（１９）が、同チャンバ下方部側壁上に取り付けられる。
【００４１】
上記スプレイノズル（１５）の中心線下方部のチャンバ（１１）内部には被塗物セッティング用バキュウム式チャック盤（１７）が設けられる。そして上記チャンバ（１１）底板の最低部には塗液排出口（１８）が取り付けられる。また、上記バキュウム式チャック盤（１７）上面の横方向への延長線上に当たるチャンバ（１１）側壁面上には被塗物出入口（２３）が開けられる。なお、同出入口を同チャンバ（１１）の上方部に設けて、上記スプレイノズル（１５）と相互に位置交代可能の可動式することもできる。
【００４２】
上記は、本特定発明の方法に基づく本体即ちチャンバ（１１）上に直接取り付けられる諸機器について記述したが、これらは、いうまでもなく、それらの作動用装置にそれぞれ接続される。先ず、スプレイノズル（１５）は前述したようにエアレススプレイノズルが示されており、その取り付けられるガン（１４）も、またそれに接続される塗液供給装置（３０）も同じくエアレススプレイ用である。同装置はいうまでもなく公知のものであり、一般に使われている代表的な一例を同図に示した。よって説明は簡略にするが、塗液タンク（３２）から液体圧送ポンプ（３３）、蓄圧タンク（３４）、ソレノイド式液体四方切り換え弁（３７）を介して開閉用ガン（１４）へ、またガン（１４）開閉操作エア回路用として、エア圧縮器（４２）からエア蓄圧タンク（４３）、ソレノイド式エア四方切り換え弁（４７）を介して開閉用ガン（１４）の作動弁へと配管（４１）接続され、更に上記両ソレノイド式四方切り換え弁（３７，４７）のソレノイド部（３６，４６）はコントローラ（３８）へと配線接続されている。
【００４３】
次に上記被塗物セッティング用バキュウム式チャック盤（１７）は、その回転駆動中空軸（２１）を介してスピン駆動兼バキュウム装置（５０）に接続される。同装置においては、駆動モータ（５１）軸（５８）上に二連のスプロケット（５２，５６）が取り付けられ、その中間部には電磁クラッチ（５４）が、又上記回転駆動中空軸（２１）上にも、上記二連のスプロケットチエンに連なる二個のスプロケット（５３，５７）が、そしてその中間部には電磁クラッチ（５５）が、更にその上方部にはバキュウム継ぎ手（６１）が取り付けられ、同継ぎ手はソレノイドバルブ（６２）及び真空タンク（６４）を介してバキュウム装置（６３）に配管接続されている。
【００４４】
前記入れ替え用エア吹き込み口（１６）は集合管（７９）及びソレノイドバルブ（７５）を介して圧縮エア発生装置（７０）に配管（７８）接続されている。同圧縮エア発生装置は汎用のエアコンプレッサ（７１，７３）でよい。また、上記入れ替え用エアの排気口（１９）は、後記の溶媒回収装置（８０）に配管接続されている。前記残余の塗液排液口（１８）は塗液及び溶媒回収装置（９０）に配管接続される。同装置は先ず液体ポンプ（９５）にて遠心分離機（９３）に、そして同分離器により回収された塗液は塗液タンク（３２）に、また溶媒は分離溶媒タンク（９１）に、そして又上記排気口（１９）は溶媒回収回路（８８）を通じ、ソレノイドバルブ（８９）、バキュウムタンク（８５）、気体圧送ポンプ（８７）及びコンデンサ（８６）、液圧タンク（８３）、ソレノイドバルブ（８２）を介して溶媒回収タンク（８１）へと配管接続される。
【００４５】
上記被塗物出入口（２３）の外側には、自動開閉扉（２６）が取り付けられている。そしてその外方には、被塗物出し入れ装置（２００）が別置されている。上記被塗物出し入れ装置（２００）においても、己に各種の様式のものが公知となっているが、その一例を示す。横型と縦型とがあるが先ず横型について説明する。
【００４６】
図１３を参照されたい。被塗物（Ｗ）の送り出し機（２０５）は、積み重ね式とする。同送り出し機の上方には、電磁式チャック（２０３）を待機させ、それは出し入れ作動器であるエアシリンダ（２０１）のロッド（２０２）先端部に取り付けられている。上記チャック（２０３）の最伸長位置は前記チャンバ（１１）内のバキュウム式チャック盤（１７）上方部の位置（２０３’）とする。そして上記チャンバ（１１）と積み重ね式送出し機（２０５）の中間部には被塗物受け入れ用コンベア（２０９）が位置している。
【００４７】
次に縦型式の一例を示す。図１４を参照されたい。同図における被塗物チャックとしては電磁式とバキュウム式との二種があるが、同図にては後者が示されている。チャンバ（１１）は上部開口（２１４）とし、被塗物の出し入れ時には、同開口部には縦型被塗物出し入れ装置のバキュウム式チャック（２１１）が位置し（同図（Ａ）参照）、スプレイ時には同チャック（２１１）は揚上し、チャンバ上部開口部（２１４）を越えた位置で横方向にターニングして、それに代わってスプレイノズル（２２５）が交代して上記位置（同図（Ｃ）参照）にくるように構成されている。
【００４８】
上記ターニング用のテーブル（２１５，２２０）は、上下二段の二枚より構成され、何れも同形のほぼ三角形状とし、その下段（２１５）の板の第１角側には、上記バキュウム式チャック（２１１）及びその保持内筒（２１３）の上下用ガイド外筒（２１６）が固定され、また該チャック上下用エアシリンダ（２２６）の下部フランジが取り付けられる。更に又ターニングテーブル上板（２２０）にはエアシリンダの上部フランジが、またその下面にはバキュウムチャック（２１１）上下用シャフト（２１２）をスライドさせるガイド筒（２２３）が、取り付けられている。
【００４９】
更に該ターニングテーブル上板（２２０）の上方には、上記エアシリンダロッド（２２３）の連結板（２１９）が上記上板に平行に配設され、同連結板上には、上記ロッド（２２３）を中心としてその両側に、バキュウム式チャック上下用シャフト（２１２）とスプレイガン（２２４）上下用シャフト（２２２）とのそれぞれが取り付けられれている。また、上記ターニングテーブル上下両板（２１５，２２０）の三角形状の頂点側は要部となってターニング用シャフト（２２１）の軸受けとなっている。そして又、上記ターニングテーブル下板（２１５）の他の第２角側上には、ガン（２２４）上下用ガイド外筒（２３０）が固定され、その内部にはその内側をスライドするガン保持内筒（２２９）が設けられ、該内筒（２２９）上部に直結された上下用シャフト（２２２）及び上記連結板（２１９）、ロッド（２２３）等を介してエアシリンダ（２２６）に連結されている。そして上記ターニング用シャフト（２２１）は連結杆（２３３）を介してエアシリンダ（２３１）ロッド（２３２）に連結されている。
【００５０】
次に本第９実施例の装置の作用について説明する。再び図１３及び図９を参照されたい。先ず被塗物出し入れ装置（２００）により被塗物（Ｗ）を掴んだ電磁式チャック（２０３）が前進し、チャンバ（１１）内に進入、同被塗物（Ｗ）を開放して（Ｗ’）バキュウム式チャック盤（１７）面上に置き（Ｗ”）、電磁式チャック（２０３）は後退してチャンバ外に出ると、被塗物出入口（２３）の自動開閉扉（２６）が閉じる。その直後上記被塗物（Ｗ”）をチャックしたバキュウム式チャック盤（１７）は、スピン駆動兼バキュウム装置（５０）により始動する。そして先ず一次の低速回転（１００〜５００ｒｐｍ）をする。と同時にスプレイノズル（１５）より塗液がスプレイされる。同図にては、スプレイノズル（１５）はエアレススプレイ系の回路を示しているが、一般に広く使われているエアスプレイノズルでもよい。又、そのスプレイのパターンはコーン状、フラット状、同フラット状の塗布パターンの一端を回転する被塗物の中心部に当て、又はそれを楔状となし、それぞれ使用目的に応じてパターンは選択される。
【００５１】
そして約１秒間のスプレイ塗布により、被塗物（Ｗ）面上には平な液状塗膜が得られる。その直後、上記バキュウム式チャック盤（１７）は二次の高速回転（１，０００〜５，０００ｒｐｍ）に移る。即ちスピニングに入るのである。それによって上記塗布された平な塗膜の液体の、被塗物（Ｗ）面上の余剰の分は、被塗物の外周外にはじき飛ばされ、約１５秒後、被塗物面との付着力により付着している液体のみが残る。これは極めて僅少であり、いわゆるサブミクロン台の液体の極薄膜として残るのである。そして上記バキュウム式チャック盤（１７）の回転は停止する。その後、同チャンバ（１１）内部の入れ替え用エアが吹き込まれ、上記スプレイ中に発生した塗液内の溶媒の蒸気及びスプレイされた塗液の残留微粒子の充満しているエアをパージし、新鮮なエアと入れ替え、パージされたエアは、排気口（１９）より、回収回路（８８）に流入し、エアポンプ（８７）を通してコンデンサ（８６）内に入り、溶媒と塗液の混合した液体を遠心分離機（９３）に供給した後、溶媒と塗液とに分離してそれぞれのタンク（３２，９１）へ送り、回収されるのである。
【００５２】
第１０実施例本実施例は前記第６実施例の方法に基づく装置（１００）である。先ず、その構造について説明する。図１０を参照されたい。説明の理解を容易にするために、先ず上項第９実施例の装置と本実施例との相違点を説明する。それは上記第９実施例におけるチャンバ内部に設けられた入れ替え用エア吹き込み口（図９上の（１６））の代わりに、溶媒飽和蒸気吹き込み口（１０６）と、それに接続する溶媒飽和蒸気発生装置（１１０）の設けられたものである。よってそれ以外は上項第９実施例に付帯している各種装置即ち塗液供給装置（３０）、バキュウムチャック兼スピン駆動装置（５０）、排気回収装置（８０）及び排液回収装置（９０）なども同様に付帯しているものである。
【００５３】
よって、先ず第９実施例と相違している上記溶媒飽和蒸気発生装置（１１０）について説明する。同装置は一般に広く知られているもので、種類が多く、特に限定するものではないが、それらを構成する基本的構造の一例をあげ、それについて簡単に説明する。溶媒飽和蒸気発生器（１２６）の内部にはベンチュリ管式（１１７，１２５）が設けられ、上記発生器の容器（１２６）は溶媒飽和蒸気蓄積タンクを兼ね、同タンクの外周には加熱器（１１６）及び冷却器（１１８）が取り付けられている。
【００５４】
ベンチュリ管のエア側のノズル（１１７）は加圧エア回路（１２０）に接続され、同回路上にはエア加圧ポンプ（１１１）から始まり、エア蓄圧タンク（１１２）、流量調整弁（１１４）、加熱兼冷却器（１１３）等が配設されている。又、溶媒側のノズル（１２５）は溶媒供給回路（１２３）に接続され、同回路（１２３）は溶媒タンク（１２１）から始まり、流量調整弁（１２２）、加熱兼冷却器（１１５）等が配設されている。溶媒飽和蒸気発生器（１２６）よりのチャンバ（１０１）への供給回路（１２８）上は、流量調整弁（１２９）を通り、上記の集合管（１１９）を介してチャンバ（１０１）内部へ向けられた溶媒飽和蒸気吹き込み口（１０６）に至る。
【００５５】
次に本実施例の作用について説明する。先ず、スプレイノズル（１５）からスプレイされる直前に、上記溶媒飽和蒸気（ＳＳ）をチャンバ（１０１）内に吹き込む。その蒸気は上記溶媒飽和蒸気発生器（１２６）において作られる。先ずベンチュリ管のエアノズル（１１７）よりのエア噴出により、またその溶媒ノズル（１２５）からは、同ノズルに接続されている溶媒供給回路（１２３）を通して、溶媒タンク（１２１）より吸い上げられた溶媒が噴出霧化更に気化して、溶媒飽和蒸気発生器兼蓄積タンク（１２６）内は過飽和蒸気によって満たされる。
【００５６】
この際、その飽和量を調節するために、上記エアの噴出量及び溶媒の吸い上げ量を、調整及び又はそれらの温度を調整（１１３，１１５）しつつ、更に、上記溶媒飽和蒸気発生器の容器（１２６）の温度をも調整して、所要の温度を有する溶媒飽和蒸気（ＳＳ）をチャンバ（１０１）内に吹き込み、同チャンバ（１０１）内は、その時の諸条件に適応した溶媒飽和蒸気でチャンバ（１０１）内は充満されるのである。その適応せしめる具体的手段は、先ずチャンバ（１０１）内に取り付けた湿度計（１０７）により、相対湿度を検出し、前記第６実施例にて述べた要領により、上記諸調整しつつ実施するのである。
【００５７】
そして、チャンバ（１０１）を十分に溶媒蒸気の飽和状態となった時点において、初めて上記スプレイノズル（１５）より塗液をスプレイする。同チャンバ（１０１）内部は溶媒蒸気が飽和状態にあるので、スプレイされた塗液の微粒子内の溶媒は蒸発することなく、即ちスプレイ前に調合された最適の粘度をもって被塗物（Ｗ）面上にスプレイ塗布される。適度に塗布された後スプレイは中止し、被塗物（Ｗ）は高速回転即ちスピニングに入る。上記塗布された液膜も、上述の調合前と全く同じ最適の粘度を持っているので、スピニング作用により、好条件の下に液膜は極薄膜化されるのである。その後は、スピニング中止し、排気口（１９）が開いて、チャンバ（１０１）内部に充満している溶媒飽和蒸気（ＳＳ）はエアと共に溶媒回収装置（８０）に入り、溶媒の回収されること、その他、塗液供給装置（３０）、スピン駆動装置（５０）、排液回収装置（９０）も前項第９実施例におけると同様につき説明は省略する。
【００５８】
第１１実施例本実施例は第７実施例の方法に基づく装置（１７０）である。先ず、その構造について説明する。図１１を参照されたい。前記第９実施例との相違点は、同例における入れ替え用エア吹き込み口の代わりに、冷却エア吹き込み口（１７６）の設けられたものである。同吹き込み口（１７６）の集合管（１７５）は、冷却エア供給回路（１８８）によって冷却エア装置（１８０）に接続される。同装置は一般に広く使用されているもので種類も多数あるが、それらの中の基本的構造の一例をあげて簡単に説明する。先ずエア冷却器（１８３）は熱交換式とし、同器の内部にはエア用導管が螺旋状に又は蛇行状に内設されており、それらの間の空間は、気化した冷媒の通路となっている。
【００５９】
上記冷媒の循環回路（１９１）は上記エア冷却器（１８３）から配管（１９１）によりコンプレッサ（１９２）、液化タンク（１９３）及び気化器（１９５）とが配列されて再び上記エア冷却器（１８３）に戻される。次に上記エア冷却装置（１８０）の作動を説明する。先ず、外部の空気をフィルタ（１８７）を通して吸入し、三方切り換え弁（１８２）を通過し、流量調整弁（１８１）を介してエア冷却器（１８３）内の導管（１８４）内を流れる。同時に、同導管の外部を流れる気化した冷媒により、該導管（１８４）内のエアは冷却され、エア加圧ポンプ（１９７）により圧送されて冷却エアタンク（１８５）内に蓄圧される。同タンクよりの上記冷却エア吹き込み口（１７６）への配管（１８８）上のソレノイドバルブ（１８６）の開により、冷却エアが上記チャンバ（１７１）内に吹き込まれ、同チャンバ内の温度は低下せしめられるのである。
【００６０】
その他塗液供給装置（３０）、バキュウム兼スピン駆動装置（５０）、排液回収装置（９０）及び排気装置（８０）は前記第９実施例において述べたものとほぼ同様であり、説明は省略するが、ただ、上記排気装置（８０）においては一部追加する箇所がある。それは、排気中に溶媒蒸気及び塗液の微粒子が含まれていると同時に、冷却エアも含まれているので、それらを回収するために同装置（８０）中の溶媒タンク（８１）の上蓋部の通気孔を配管（８９）により、全出の外部空気導入配管上の三方切り換え弁（１８２）の一方口と接続して、冷却エアを回収して再使用するものである。
【００６１】
次に本実施例の特長である塗液スプレイ塗布における作用について説明する。同じく図１１を参照されたい。先ずスプレイ開始直前に、冷却エア回路（１８８）上のソレノイドバルブ（１８６）を開いて冷却エアタンク（１８５）内部の冷却エアをチャンバ（１７１）内に、冷却エア吹き込み口（１７６）より吹き込む。温度計（１７７）により、所定の温度までの降下を確認して、上記ソレノイドバルブ（１８６）を閉とする。その直後、ノズル（１５）より塗液をスプレイする。塗液は微粒子化されるが、チャンバ（１７１）内部の温度が室温よりはるかに低いため、微粒子の塗液中に含まれている溶媒は蒸発し難い状態におかれている。これらの理論については前出の第８実施例の項で詳細に述べたので説明は省略する。従って被塗物（Ｗ）面上に塗布された液膜の粘度は、塗布前即ち調合時とほぼ同等の状態にあるのでスピニングにおいても、均一に拡張し、極薄膜化が形成されるのである。
【００６２】
第１２実施例本実施例は第８実施例の方法に基づく装置（１４０）である。先ずその構造について説明する。図１２を参照されたい。本実施例の第９実施例との相違点は、チャンバが耐圧容器であることと、上記第９実施例の入れ替え用エア吹き込み口の代わりに加圧エア吹き込み口（１４６）とが設けられることとの二点である。加圧エアの圧力は蒸発抑止上は高い程良いが、実際問題としては図８に見られるように、沸点−外圧曲線は０から７気圧までが急勾配で、そり以降は緩くなっている。よって７気圧までで十分であると思われる。耐圧容器及びその付属機器類も一般に広く使われている低圧容器即ち７ｋｇ／ｃｍ^２用で十分であると思う。
【００６３】
加圧エア供給装置（１６０）は、エア圧縮機（１６１）及び圧縮エアタンク（１６３）等により成るものであり、これらはソレノイドバルブ（１６５）を介して上記耐圧容器（１４１）の上部に設けられた加圧エア吹き込み口（１４６）に配管（１６８）接続され、又、チャンバ内壁上には圧力検出器（１５７）が取り付けられる。他の塗液供給装置（３０）、スピン駆動装置（５０）、排液回収装置（９０）及び排気装置（８０）は、上記第９実施例におけるものと同様につき説明は省略する。
【００６４】
次に本実施例の作用について説明する。本例におけるスプレイはエアレススプレイであることを必須条件とする。何故なら、エアスプレイにおけるエア圧は、一般に２〜７ｋｇ／ｃｍ^２であり、それに近い加圧エア（ＰＡ）がチャンバ（１４１）内にかけられたのでは、エアスプレイが不能となるからである。（エアレススプレイにおける液圧は３０〜９０ｋｇ／ｃｍ^２）。該加圧エア（ＰＡ）は、とくに夏期においては、冷却されて（蓄圧タンク（１６３）上の冷却器（１６４）により）供給されることが望ましい。理由は溶媒の蒸気を抑止するためである。供給された加圧エア（ＰＡ）は圧力検出器（１５７）により検知され、その信号によりソレノイドバルブ（１６５）を閉じ、チャンバ（１４１）内部は一定圧に保たれる。同時にバキュウム式チャック盤（１７）が始動一次回転し、スプレイが約１秒間行われて閉止、同チャック盤は二次回転のスピニングに入ることは、前記各実施例の場合と同様である。
【００６５】
【発明の効果】
元来、本発明の動機は、従来の方式即ちディスペンサによる液滴滴下方式によるスピンコーティングの歩留り（塗着率）が、驚くほど低い、即ち１％前後という低率の改善にあった。このような低歩留りは他の作業では全く見られないものである。これが今日まで放置されてきた理由は、前記「課題を解決するための手段」の項にても述べたように、長い慣習による惰性と、同製品の希少性から、量より質ということに重点が置かれ、経済性など無視されてきたかのように思われる。
【００６６】
しかるに、今日の如きコンピュータ部品需要の爆発的膨張に伴い、その認識を改め、上記歩留り向上に着目し、平成５年９月には、上記従来の液滴滴下方式を液膜塗布方式に改善し（特願平５−２５２２０１）、塗着率を３０％台までに上げることに成功した。しかし、今回の発明は、それを更に上回るべく、上記液膜塗布方式をスプレイ塗布方式とし、塗着率を５０％まで上げることに成功したものである。更に、スピンコーティングの総時間も、上記従来の約２５秒から、本発明の約１６秒までと約３６％の短縮がはかれることになったのである。更に又、従来のスピンコーティング対象の記憶ディスクなどの小型製品から、液晶パネルなどの大型製品までおも対象とすることが容易となったのである。
【００６７】
なお、本スプレイ塗布方式においては、塗布直後の即ちスピン時の、その塗布液膜の粘度の増大が重大問題として懸念されていたが、本発明にては、その増粘問題も解消された。それはスプレイ時に、塗布液微粒子中に含まれる溶媒の蒸発を未然に防止する手段即ちスプレイチャンバ内部の気体を、その溶媒飽和蒸気で充満すること又は、同内部を冷却すること、加圧することなどの簡単な手段が講ぜられていることである。以上のように、スプレイ塗布における諸問題を解決しつつ、高経済性の下に、大小各種の製品を、高品質の極薄膜化製品を提供するのが本発明の方法とそのスピンコータである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスプレイ塗布によるスピンコーティングの方法及びそのスプレイパターンがコーン状のものの斜視図である。
【図２】同上のスプレイパターンがフラット状のものである。
【図３】同上のスプレイパターンによる塗布パターンの条状の一端部を被塗物の回転中心部に当てて塗布するものである。
【図４】同上条状の塗布パターンの形状を偏パターン即ち楔状としたものである。
【図５】スピンコーティングにおける従来の液滴滴下方式と本発明のスプレイ塗布方式とのそれぞれにおける回転数と時間との関係図である。
【図６】各種溶媒の飽和蒸気圧（ｐ）−温度（Ｔ）曲線図である。
【図７】飽和水蒸気密度と温度との曲線図である。
【図８】各種溶媒の沸点と外圧との曲線図である。
【図９】本発明のスプレイ塗布によるスピンコータの構成図である。
【図１０】同上図において溶媒飽和蒸気吹き込み装置付きの構成図である。
【図１１】前図、図９において冷却エア吹き込み装置付きの構成図である。
【図１２】前図、図９において加圧エア吹き込み装置付きの構成図である。
【図１３】前図、図９のスピンコータに対する横型板状被塗物出し入れ装置である。
【図１４】前図、図９のスピンコータに対する縦型板状被塗物出し入れ装置である。
【図１５】従来のスピンコータにおける液滴滴下方式の斜視的説明図である。
【図１６】従来のスピンコータにおける液膜塗布方式の斜視的説明図である。
【図１７】従来の超音波方式によるスピンコータの断面説明図である。
【符号の説明】
１，２，３，１５…スプレイノズル
１０…スプレイ塗布によるスピンコータ
１１，１０１，１４１，１７１…チャンバ
１４…ガン
１６…入れ替え用エア吹き込み口
１７…バキュウム式チャック
１８…排液口
１９…排気口
２１…バキュウム式チャック駆動中空軸
２３…板状被塗物出入口
２６…自動開閉扉
３０…塗液供給装置
５０…バキュウム兼スピン駆動中空軸
７０…入れ替え用エア供給装置
８０…排気回収装置
９０…排液回収装置
１０６…溶媒飽和蒸気吹き込み口
１１０…溶媒飽和蒸気供給装置
１４６…加圧エア吹き込み口
１６０…加圧エア供給装置
１７６…冷却エア吹き込み口
１８０…冷却エア供給装置
２００…横型板状被塗物出し入れ装置
２１０…縦型板状被塗物出し入れ装置
ＣＡ…冷却エア
ＰＡ…加圧エア
Ｐｃ…コーンスプレイパターンによる円形の塗布パターン
Ｐｓ…フラットスプレイパターンによる条状の塗布パターン
Ｐｗ…非対称パターンによる楔状の塗布パターン
ｒ…被塗物の回転半径
ＳＰｃ…コーンスプレイパターン
ＳＰｆ…フラットスプレイパターン
ＳＰｗ…偏パターン
ＳＳ…溶媒飽和蒸気[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for supplying and applying a liquid in a liquid spin coating by spraying, and a spin coater for the method.
[0002]
[Prior art]
Originally, spin coating is to apply an extremely thin coating liquid uniformly by high-speed rotation. As a conventional method, as shown in FIG. 15, a liquid dropper, that is, a dispenser (241) or the like is used to apply a rotation center portion on a plate-shaped object to be coated (hereinafter simply referred to as an object to be coated). The coating liquid is dropped toward the substrate (Ld), and the lump of the raised coating liquid (Lb) is rotated together with the object to be coated (W) at a high speed (1,000 to 5,000 rpm). (Lb) is repelled in all directions by centrifugal force, and a very thin film of a very small amount of the coating liquid adhered under the balance between the centrifugal force and the adhesion of the coating liquid to the substrate. This is a method of evenly coating the surface of the object to be coated.
[0003]
However, spin coating is a technique that repels a lump of a coating liquid placed at the center of an object to be coated, as described above, to the outer periphery of the object to be coated by centrifugal force. The dispersal or waste rate was high (about 99%), the amount applied was very small (about 1%) and extremely uneconomical. The inventor tried various tests to solve the problem. One of them focuses on the fact that there is a stage in which the above-mentioned lump of the dropped coating liquid is first diffused into a film by centrifugal force, and omits the step of forming the lump of the coating liquid by the above-mentioned dripping. Then, the liquid film was directly applied (see FIG. 16), and thereafter, an attempt was made to apply a centrifugal force to perform the final finishing. As a result, as expected, the coating rate could be increased to 30% (Patent Application No. 05-252201). However, the coating rate was still low as compared with other general coating methods.
[0004]
On the other hand, a spin coater by an ultrasonic atomization method has been disclosed as a method for increasing the coating rate. As shown in FIG. 17, the atomization of the liquid is not performed by spraying, but by ultrasonic waves (the generator 251), and the obtained fine particles (M) are moved in the pipe (255). Then, it is guided onto the surface of the object to be coated, gravity-falls, that is, naturally settles, and is applied onto the surface of the object to be coated (W). This can make the dissipation rate zero. However, it will probably take tens of minutes in time. Compared with the current spin coater of around 30 seconds, there is a considerable difference, and it seems that there is a problem in practical use. At present, the majority of spin coaters employ the liquid dropping method described at the beginning.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the coating rate of the coating liquid was about 1% in the dropping method in spin coating, and was only 30% in the improved film coating method. This should be a low coating rate, which is not seen much in other various coating systems in general. The present invention is intended to improve the above problem and to further increase the coating rate.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Originally speaking, spraying is the simplest and most widely used coating. However, spray was not employed at all in spin coating. The reason is presumed as follows. Before Oita, spin-coating was the most suitable method to apply ultra-thin films (submicron order) uniformly (± 1%) on relatively small flat plates (eg, silicon wafers, storage desks, etc.). It is a place that has been better known and done. Also, the supply of liquid in the spin coating was not inconvenient for the method of applying liquid droplets using a dispenser, etc., and it was recognized that this was the best method. It seems that he did not think. In the case of its low coating rate, these products used to be small-volume production, and the emphasis was only on quality, and the coating rate was not a problem. This seems to be the reason why the dropping method has been used to date.
[0007]
However, in order to improve the low coating rate, the present inventor tried film coating with a slit die instead of the conventional coating liquid dropping method with a dispenser, as described in the previous section `` Conventional technology ''. . As a result, better data than expected was obtained, and the coating rate could be increased to 30%. This time, in order to further increase the rate, we tried to experiment with spray coating. A UV curable resin which happened to be available was taken up as a coating liquid to be tested. The coating liquid was primary coated by airless spraying, and then spinning was attempted to make the finish extremely thin. As a result, a spin coating product of higher quality than expected was obtained (ultra-thin film thickness: 3 μm, uniformity: ± 2%). This was almost the same as the result of the conventional dropping type. In other words, the self-confidence that the spin coating can be sufficiently performed by the spray method, not the coating liquid drop method, was obtained.
[0008]
In addition, as shown in FIGS. 5A and 5B, the time required for the primary rotation, that is, for obtaining a substantially flat coating liquid film, is 5 seconds (Ra). ₁ ) To 1 second (Rb ₁ ), And the time required to obtain an ultrathin uniform coating film by the subsequent secondary rotation or spinning is the conventional 20 seconds (Ra). ₂ ) To 15 seconds (Rb ₂ ), Their total time has been reduced by about 36% from about 25 seconds to about 16 seconds. The coating rate in question was increased by orders of magnitude from about 1% to 50% of the conventional one. Of course, the precision of the ultra-thin coating film was exactly the same as that of the conventional one.
[0009]
The UV curable resin used in the above experiment was intended for a solvent-less coating solution for hard coating, but this time by spray coating for a photoresist solution containing more different solvent, that is, even 80%. An experiment of spin coating was performed. However, when the primary rotation and the secondary rotation were performed under the conditions of the time and rotation speed of the present invention shown in FIG. 5B, a defective product that could be visually discriminated was obtained. Therefore, when the experiment was performed by returning to the conventional condition (FIG. 5 (A)), a product was obtained. However, when the product was measured, it was found that the film thickness was 3 μ ± 10%, which was not practically used. The product was obtained. To investigate this cause, during spray coating, the solvent contained in the coating liquid evaporates, and during spin coating, the coating liquid film thickened and the leveling effect was not sufficiently performed it is conceivable that.
[0010]
On the other hand, the reason why the above-mentioned UV-curable resin was successfully used is that the coating liquid does not contain a solvent from the beginning (it has an appropriate viscosity for spin coating even without adding a solvent). Therefore, the solvent does not evaporate during the spraying operation and also in the state of the coating liquid film, so that it has a constant viscosity throughout. Therefore, in spin coating by spray coating, when a coating liquid containing a solvent is targeted, it is necessary to keep the viscosity constant, and for that purpose, it is only necessary to suppress the evaporation. These measures will be described later, and then the spray will be described. As for the spray method, an airless spray is more preferable than an air spray. The reason is that the mist is less scattered in the latter than in the former. This is because the presence of turbid air inside the spin-coating chamber is not desired to obtain a sub-micron spin-coated product.
[0011]
The spray pattern in the spray method in the method of the present invention has various shapes. That is, (1) cone-shaped (2) flat-shaped (3) the width of the flat-shaped applied pattern is adjusted to the radius of the object to be coated. (4) the cross-section of the applied pattern of the above item (3) is an asymmetric pattern, For example, a wedge-shaped one whose sharp part is directed to the center of rotation of the object to be coated. The special use of these various spray patterns is as follows: (1) The cone spray pattern (SP) _C Since the diameter of the coating pattern in ()) is relatively small, it is suitable for a small object to be coated as shown in FIG. 1, and the width (l) of the coating pattern (Ps) in the flat spray pattern (SPf) of (2). ) Is relatively long and has the same diameter (D ₁ ) Can be applied over the entire surface by rotating it half way (see FIG. 2), so that a wider area can be applied than in the case of the cone shape. (3) Width (l) of the flat spray pattern Is rotated one time in accordance with the radius (R) of the object to be coated (see FIG. 3), and a four-fold area can be applied. (4) Further, the sharpness of the wedge-shaped application pattern (Pw) in one-time application of the above radius is obtained. If the portion is applied toward the center of the object to be coated (see FIG. 4), the entire surface can be applied to a uniform thickness.
[0012]
As described above, in the case of a UV curable resin containing no solvent or a relatively low solvent content, a high quality spin-coated product can be obtained by spray coating, but not a little in the case of a relatively large amount of solvent. It will cause trouble. That is, as described above, the viscosity of the coating liquid increases after the spray coating. The reason will be described. When the spray, i.e., the coating liquid is atomized, the total surface area of the coating liquid particles increases due to their atomization, and the vaporizing conditions of the solvent increase due to the high velocity of the jetting, which overlaps with the coating liquid to form a spray. Will evaporate more. The evaporation will increase the viscosity more and more. The fact that the viscosity increases in the first place is the most repellent. However, in the application of the liquid by spraying, in the process, the solvent contained in the coating liquid evaporates, so that the viscosity of the applied coating liquid increases, and the thin-walled expanded dispersion by centrifugal force as described above occurs. Has an unsuitable viscosity, making it difficult to obtain a uniform, ultra-thin coated product. Originally, coating liquids to be subjected to spin coating used to be small in type and amount, and most of them contained a solvent in most cases. In these cases, the problem of thickening occurs as described above, so application by spraying may not have been considered at all. Therefore, it is presumed that a spray coating type spin coater or the like was not put into practical use. However, today, the number of spin-coated products such as electronic components has increased rapidly, the objects to which they have been diversified, and the types and quantities of coating materials applied to them have increased dramatically. Among these, solvent-free coating liquids, which have not been seen in the past, have appeared, and as described above, these can be easily spin-coated by spray coating. In addition, it is not necessary to exclude a coating solution containing a solvent from the scope of the present invention. This is because the remarkable increase in the coating rate, which is the object of the present invention, is also applied to a solvent-containing coating liquid. For that purpose, evaporation of the solvent in the coating liquid should be suppressed.
[0013]
There are roughly three ways to do this. {Circle around (1)} It is desirable that the humidity of the gas in the chamber to be sprayed be set to a saturated state of the solvent contained in the coating liquid. Even if they are not saturated, they may be supplied because they have a corresponding effect on the degree of saturation, that is, the evaporation of the solvent is suppressed to a certain extent. {Circle around (2)} Reduce the required temperature of the air in the chamber. (3) The required amount of air in the chamber is pressurized. By these means, evaporation of the solvent in the fine particles of the coating liquid sprayed into the chamber is prevented, thereby preventing the viscosity thereof from increasing, that is, while maintaining the viscosity of the prepared coating liquid before application. That is, it is possible to more effectively form a uniform ultrathin film by spinning.
[0014]
Next, the basic structure of each of the devices based on the above-described basic method of the spray type spin coating and the three methods for preventing the evaporation of the solvent generated during the spray coating, that is, the four methods, will be described.
(1) Spray coater by spray coating
Referring to FIG. 9, a spray nozzle (15) of a conventional spin coating chamber (hereinafter abbreviated as “chamber”) is replaced with a coating liquid dispenser (dispenser) provided in an upper portion of the chamber (11). It is provided. That is, the spray nozzle (15) is provided on the same central axis line above the vacuum chuck disc (17), and a discharge port (18) for the residual coating liquid and the solvent and the chamber ( 11) A replacement air blow-in port (16), a residual coating liquid fine particle and solvent vapor exhaust port (19), and an article inlet / outlet port (23) are provided on the side wall of the chamber (11) or on the upper side. It is.
[0015]
(2) In the above item (1), instead of the replacement air blowing port (16), as shown in FIG. 10, a solvent saturated vapor blowing port (106) and a solvent vapor generator (110) connected thereto are provided. Things. Others are all the same as the various attachments in the above item (1).
[0016]
(3) As shown in FIG. 11, instead of the replacement air blowing port (16) in the above item (1), a cooling air blowing port (176) and an air cooling device (180) connected thereto are provided. It is. All others are the same as in the above item (1).
[0017]
(4) The chamber (11) in the above item (1) serves as a pressure-resistant container (141). Then, instead of the replacement air blowing port (16) in the same paragraph (1), a pressurized air blowing port (146) and an air pressurizing device (160) connected thereto are provided as shown in FIG. is there.
[0018]
[Action]
(1) In the method
1) Spray method Airless spray is preferred for the spray method. The reason is that mist, which is a feature of the spray, is relatively small, and the particle size of the fine particles can be further reduced. However, if the above-mentioned items are not necessary, an air spray generally used widely can be used. It is desirable that the nozzle be fixed and sprayed in one shot. However, when the shape and size of the object to be coated are larger, the nozzle may be scanned. The object to be coated is set to 100 to 500 rpm in the primary rotation, that is, the low-speed rotation as in the related art, but the time may be about one second as shown in FIG. This is far less than the conventional dropping method of about 5 seconds. The reason is that in the conventional dropping method, it took about 5 seconds for the lump-shaped material to be substantially flat (see FIG. 15). However, according to the spray coating, a flat thin liquid coating was immediately performed. This is because the film is formed even by one shot.
[0019]
FIG. 1 shows a case where the spray pattern has a cone shape. In this case, if the circular coating area is increased, the periphery thereof becomes sparse, and it becomes difficult to obtain a uniform coating film. Therefore, when it is necessary to uniformly apply a large area, a flat spray nozzle can be used to obtain a wider flat spray pattern (see FIG. 2). D ₁ If the object to be coated (W) is rotated half a turn, a uniform liquid film can be applied to the entire surface. Further, assuming that the width (l) is the radius (R) of the object to be coated, as shown in FIG. Further, if a nozzle whose coating pattern is formed in a wedge shape (FIG. 4) is used, the thickness between the central portion and the peripheral portion of the circular coating film can be made more uniform.
[0020]
2) Method for preventing evaporation of solvent contained in coating liquid
In spray coating, particularly in the case of a coating liquid having a relatively high solvent content, the most serious problem is that during the spraying, a large amount of the solvent contained in the coating liquid evaporates, and the liquid film formed by the angle coating is formed. This means that the viscosity increases, which makes it difficult to make an extremely thin film in the next spinning process. The only way to prevent this is to prevent the above-mentioned solvent from evaporating and to prevent the coating solution from being thickened, but to keep the inside of the chamber in a solvent vapor saturated state. The means are obtained by (1) blowing solvent-saturated vapor into the chamber, (2) lowering the temperature inside the chamber from room temperature, and (3) pressurizing the inside of the chamber as described above. It is.
[0021]
(2) In the device
1) Spin coater by spray coating
See FIG. The object to be coated (W) is spray-coated while being primarily rotated (at a low speed of 100 to 500 rpm). The time is about 1 second (about 5 seconds in the case of the conventional coating liquid droplet forming method), and the coating film is liquid and almost flat. The rotation speed is increased to a high speed (1,000 to 5,000 rpm, which is the same as the conventional one), and the coating film is formed into an extremely thin film (submicron to micron order) and uniform. The time is about 15 seconds (shorter than the conventional 20 seconds). If necessary, by selecting the nozzle, the spray pattern is cone-shaped, flat, the width of the flat is adjusted to the radius of the object to be coated, or the shape of the strip-shaped coating pattern at the same radius is wedge-shaped. And so on. After the spinning, fine particles of the coating solution and solvent vapor remaining in the chamber are purged out of the chamber by blowing air from a replacement air blowing port (16) at the top of the chamber (11), and replaced with fresh air. Prepare for the next task. The air pressure at this time is not particularly limited as long as a pressure corresponding to the replacement speed is applied.
[0022]
2) Spray coater with spray coating with solvent saturated vapor blower
See FIG. Instead of air blowing in the above item 1), a saturated solvent vapor (SS) is blown to fill the inside of the chamber (101) with the saturated steam. This prevents the solvent contained in the coating liquid from evaporating during spraying, thereby preventing the liquid of the coating film from thickening.
[0023]
3) Spin coater by spray coating with cooling air blowing device
See FIG. The cooling air (CA) is blown in instead of the air blowing in the above item 1) to lower the temperature inside the chamber (171) from room temperature. As a result, the evaporation of the solvent is suppressed, and the thickening of the liquid of the coating film is prevented beforehand as described in the above item 2).
[0024]
4) Spray coater by spray application with pressurized air blowing device
See FIG. A pressurized air (PA) is blown in place of the air blow in the above paragraph 1) to pressurize the inside of the chamber (141). However, the chamber (141) needs to be a pressure-resistant container. As a result, the evaporation of the solvent at ordinary temperature is suppressed, and the thickening of the liquid of the coating film is prevented beforehand as described in the above item 2).
[0025]
【Example】
First Embodiment The first embodiment to the eighth embodiment show various embodiments based on the method of the present invention. The first embodiment shows the basic method. Please refer to FIG. The coating liquid is sprayed through the nozzle (1). The spray method is preferably airless spray, but may be air spray. The reason is that the former has a smaller amount of mist generated at the time of spraying and can make fine particles finer than the latter.
[0026]
By the spray application, a substantially flat liquid film is applied on the surface of the object to be coated, and the time required for the application is about 1 second (see FIG. 5 described above). Then, the thickness of the spray coating film was 14 μm ± 4 μm according to the weight calculation in the wet state of the photoresist coating on the 4-inch wafer. Conventionally, it took about 5 seconds for the dropped coating liquid mass to become a substantially flat liquid film due to the primary low-speed rotation, and the film thickness was 200 to 300 microns. That is, the conventional 5 seconds is reduced to 1 second. The time from the flattened liquid film to the ultra-thin film formation by secondary high-speed rotation, that is, spinning, is about 15 seconds, which is shorter than the conventional case (20 seconds). In other words, the total time of about 25 seconds required from the start to the finish is reduced to about 16 seconds, which means that the time is reduced by about 36%.
[0027]
Further, a great feature of the present method is that the coating rate (yield) is extremely high. In the conventional drop type, the coating rate was only about 1%, but in the present spray type, it is 50%, which is an order of magnitude higher. The reason is that the formation of an ultra-thin film by spinning due to the formation of a flat liquid film by spray coating described above requires less surplus liquid to be repelled. In the case of applying a large plate-like object to be coated (eg, a liquid crystal panel), it is possible to apply the flat spray pattern nozzle described above while traversing in the same manner as in the related art.
[0028]
Second Embodiment The spray pattern in this embodiment is a cone shape (SPc) which is generally widely used. See also FIG. However, it is desirable that the cone be small, the height (H) be 100 mm or less, the application pattern be circular (Pc) and the diameter (d) be 70 mmφ or less. If it is larger than this, the volume of the cone spray pattern becomes large, the periphery of the coating pattern becomes unclear, and the thickness of the coating film of the coating pattern becomes uneven at the central portion and the outer peripheral portion. Not only that, the volume of the spray becomes large as described above, so that the mist is scattered, and the small chamber is filled with excess mist, which descends and falls on the spin-coated ultrathin film. The adhered and sub-micron coated film thickness is contaminated with micron mist or fines, ruining high quality spin-coated products. Therefore, some methods in this embodiment are not suitable for a spin-coated product larger than the above-mentioned size. The spray application method for a larger product will be described in the following third to fifth embodiments.
[0029]
Third Embodiment In the present embodiment, the spray pattern is flat (SPf) as shown in FIG. The flat spray pattern (SPf) is obtained by the flat spray pattern nozzle (2), and the spray pattern has a fan shape, and the application pattern has a linear strip shape (Ps). However, in the case of the flat spray pattern, the height (H) is the same as that of the cone pattern, the length (l) of the coating pattern is about 150 mm, and the diameter (d) of the cone pattern is 70 mmφ. Can be obtained twice or more. In this case, as shown in FIG. 2, the length of the strip (l) is changed to the diameter (D) of a circular object to be coated (such as a silicon wafer). ₁ ) And rotate it half a turn to apply the entire surface. In addition, the area of application is about four times that of the cone pattern.
[0030]
When the object to be coated is not circular but rectangular or rectangular as described above, the flat spray pattern nozzle (2) can be traversed in the horizontal direction to apply a considerably large object (liquid crystal panel). can do. As described above, according to the method of the present embodiment, the method is more suitable for coating a large object to be coated than the case of the cone spray application of the first embodiment.
[0031]
Fourth Embodiment In this embodiment, as shown in FIG. 3, one end of a strip (Ps), which is a coating pattern based on the flat spray pattern (SPf) in the third embodiment described above, is coated with an object (W). Is positioned at the rotating center point (O), and the width (l) of the coating pattern stripe (Ps) is adjusted to the radius (R) of the rotating workpiece (W) by one rotation to obtain the entire surface. It is to be uniformly applied to the surface. That is, the application area is four times as large as in the third embodiment and 16 times as large as in the second embodiment.
[0032]
Fifth Embodiment In this embodiment, as shown in FIG. 4, the shape of the strip-shaped coating pattern (Ps) in the fourth embodiment is an asymmetric pattern, that is, a wedge shape (Pw), and the sharp portion is rotated. The spin coating is performed by contacting the center (O) of the object (W). The feature of this embodiment is that the thickening of the central portion of the coating film and the thinning of the outer peripheral portion which occur when the coating is performed by the general flat spray pattern in the fourth embodiment described above are prevented, and The objective is to obtain a uniform and high-quality spin-coated product. The asymmetric pattern coating can be obtained by using a spray nozzle having an asymmetrical pattern, which is a patent of Nordson Corporation in the United States (JP-B-54-6256).
[0033]
Sixth Embodiment As described in each section of the fifth embodiment from the first embodiment, in the spray-type spin coating, particularly when a paint containing a relatively large amount of a solvent is used, the spray is used. During operation and from the surface of the applied liquid film, the solvent contained therein evaporates and increases the viscosity of the liquid film.Before the spinning, the liquid film becomes thick and solidified at the initial stage, and the next spinning process In this case, the leveling action in the above was insufficient, and it was difficult to obtain an extremely thin and uniformly coated product.
[0034]
In the method of the sixth embodiment to the eighth embodiment, the evaporation of the solvent contained in the coating liquid generated during spraying is suppressed, and the viscosity of the coating liquid prepared so as to be suitable for spin coating before spraying is controlled. Is maintained even after spray application, and spin coating is performed effectively and reliably under the proper viscosity.
[0035]
In the sixth embodiment, first, the gas in the chamber is brought to the saturated vapor pressure of the same kind of solvent contained in the coating liquid immediately before the coating liquid spray or to a state as close as possible. In order to achieve such a state, saturated vapor of the solvent is blown into the chamber, and a required coating liquid is sprayed under the state. Thereby, the solvent in the fine particles of the sprayed coating liquid is also spun without evaporating the solvent in the coating film, that is, under the optimum viscosity having the same viscosity as the coating liquid before spraying, It is possible to obtain a product which is sufficiently leveled and coated with a desired ultra-thin film.
[0036]
Next, a setting method for supplying a saturated vapor of the solvent will be described. When the saturated vapor in the chamber is completely purged, the humidity in the chamber becomes the same as the room air, and the amount of the saturated vapor to be supplied is calculated from the p-T curve in FIG. 6 and the saturated vapor density curve in FIG. Then, the solvent may be supplied into the chamber. However, in actual operation, for example, in terms of the quality of the spin-coated product or economical operation time, when it is not necessary to completely purge as described above, in addition to the solvent in which some solvent remains inside the chamber, What is necessary is just to supply a solvent from the outside and bring it to a saturated state. The calculation method in that case will be described below. First, spin coating is actually performed at least once beforehand. Then, the object to be coated is taken out, the next object to be coated is set, the chamber is closed, and immediately before the next coating is to be started, the humidity of the solvent inside the chamber, that is, the amount of unsaturated vapor is checked. As means for checking the amount of the state of the unsaturated vapor, first, the humidity in the chamber is detected by a relative hygrometer. The following equation is an equation for calculating the relative humidity H (%).
H (%) = p ₁ × 100 / p
Since H (%) is obtained by a hygrometer and p (saturated vapor pressure) is obtained by a p-T curve (FIG. 6) at room temperature at that time, p (p) ₁ The value of (unsaturated vapor pressure in the chamber at the same temperature) is calculated. Also, the amount of steam at p (g / M ³ ) Can be obtained by using FIG. ₁ Is supplied to the inside of the chamber, the unsaturated steam in the chamber becomes saturated. That is, since the inside of the chamber is saturated with the solvent vapor, evaporation of the solvent in the coating liquid can be prevented.
[0037]
Seventh Embodiment In the present embodiment, the temperature of the air in the chamber is lowered immediately before the coating liquid spray to suppress the evaporation of the solvent in the sprayed coating liquid. If the gas in the chamber is cooled, the amount of evaporation decreases. FIG. 6 shows a graph showing this. That is, it is a pT curve. Take ethanol as an example. For example, suppose that the temperature in the chamber is lowered by 10 ° C. at 20 ° C. The saturated vapor pressure drops from 45 mmHg to 24 mmHg. That is, the amount of evaporation from the liquid surface can be reduced. However, it should be noted here that when the temperature is lowered as described above, if the temperature becomes excessive, the surface of the applied liquid film solidifies, and the leveling action in the next step becomes ineffective. If it is absolutely necessary to lower the liquid film excessively, it is necessary to take measures such as heating the liquid film from above with a high frequency or heating the vacuum-type chucking plate.
[0038]
Eighth Embodiment In this embodiment, the gas in the chamber is pressurized immediately before the spray of the coating liquid, and the evaporation of the solvent in the coating liquid is suppressed by the spray. Originally, the amount of vapor evaporating from the surface of a liquid is inversely proportional to the external pressure applied on the surface. FIG. 8 shows an external pressure-saturated vapor pressure curve in the case of water. That is, the method in this example is to pressurize the inside of the chamber to increase the saturated vapor pressure (boiling point) and suppress the amount of evaporation at room temperature. Thereby, evaporation of the solvent contained in the sprayed coating liquid and the coating film can be suppressed to a small level.
[0039]
Ninth Embodiment The ninth to twelfth embodiments are four examples respectively configured based on the above-described specific invention of the present invention and the three methods as its embodiments. The ninth embodiment is based on the specific invention. First, the configuration will be described. The point of this apparatus is that a spray nozzle is provided in place of a liquid dropper or dispenser provided in a central portion of an upper portion of a conventional spin coater in a conventional spin coater. Therefore, it will be described with emphasis on it. Please refer to FIG.
[0040]
A spray nozzle (15) is provided at the center of the upper part of the chamber (11) inward and downward. The spray nozzle (15) is shown as an airless spray nozzle in the figure, but may be a general air spray nozzle. The spray nozzle (15) is directly connected to a gun (14), which is provided above the chamber (11) and connected to the coating liquid supply device (30) by pipes (41, 31). A replacement air blow-in port (16) is attached to the upper part of the chamber (11), and a corresponding exhaust port (19) is attached to a lower side wall of the chamber (11).
[0041]
Inside the chamber (11) below the center line of the spray nozzle (15), there is provided a vacuum type chuck board (17) for setting an object to be coated. A coating liquid discharge port (18) is attached to the lowest part of the bottom plate of the chamber (11). Further, an article entrance / exit (23) is opened on a side wall surface of the chamber (11), which is an extension of the upper surface of the vacuum type chuck board (17) in a lateral direction. In addition, the inlet / outlet may be provided in the upper part of the chamber (11) to be movable with respect to the spray nozzle (15).
[0042]
Although the above describes equipment mounted directly on the body or chamber (11) according to the method of the present invention, they are, of course, connected to their operating devices, respectively. First, the spray nozzle (15) is an airless spray nozzle as described above, and the gun (14) attached thereto and the coating liquid supply device (30) connected thereto are also for airless spray. The device is, of course, a known device, and a typical example generally used is shown in FIG. Therefore, although the description will be simplified, the opening / closing gun (14) is transferred from the coating liquid tank (32) to the opening / closing gun (14) via the liquid pressure pump (33), the pressure accumulating tank (34), and the solenoid type liquid four-way switching valve (37). (14) Piping (41) from the air compressor (42) to the operating valve of the opening / closing gun (14) via the air accumulator tank (43) and the solenoid type air four-way switching valve (47) for the opening / closing operation air circuit. ), And the solenoids (36, 46) of the two solenoid type four-way switching valves (37, 47) are hard-wired to the controller (38).
[0043]
Next, the vacuum type chuck board (17) for setting an object to be coated is connected to a spin drive / vacuum apparatus (50) via its rotary drive hollow shaft (21). In this device, two sprockets (52, 56) are mounted on a drive motor (51) shaft (58), an electromagnetic clutch (54) is provided at an intermediate portion thereof, and the rotary drive hollow shaft (21) is provided. On the upper part, two sprockets (53, 57) connected to the two sprocket chains are mounted, and an electromagnetic clutch (55) is mounted at an intermediate portion thereof, and a vacuum joint (61) is further mounted thereon. The joint is connected to a vacuum device (63) via a solenoid valve (62) and a vacuum tank (64).
[0044]
The replacement air blowing port (16) is connected to a compressed air generator (70) via a collecting pipe (79) and a solenoid valve (75) to a pipe (78). The compressed air generator may be a general-purpose air compressor (71, 73). Further, an exhaust port (19) of the replacement air is connected to a solvent recovery device (80) described later by a pipe. The remaining coating liquid drain port (18) is connected to the coating liquid and solvent recovery device (90) by piping. The apparatus firstly uses a liquid pump (95) to a centrifuge (93), the coating liquid recovered by the separator to a coating liquid tank (32), a solvent to a separation solvent tank (91), and The exhaust port (19) is passed through a solvent recovery circuit (88), through a solenoid valve (89), a vacuum tank (85), a gas pressure pump (87) and a condenser (86), a hydraulic tank (83), a solenoid valve (83). A pipe is connected to the solvent recovery tank (81) via (82).
[0045]
An automatic opening / closing door (26) is attached to the outside of the article entrance (23). An object to be taken in and out (200) is separately provided outside thereof. Various types of the object to be coated and unloaded (200) are known to oneself, and an example is shown below. There are a horizontal type and a vertical type. First, the horizontal type will be described.
[0046]
Please refer to FIG. The feeder (205) for the object to be coated (W) is of a stacking type. Above the feeder, an electromagnetic chuck (203) is put on standby, which is attached to the tip of a rod (202) of an air cylinder (201) which is a loading / unloading actuator. The most extended position of the chuck (203) is a position (203 ') above the vacuum chuck plate (17) in the chamber (11). A conveyor (209) for receiving an object to be coated is located at an intermediate portion between the chamber (11) and the stack-type delivery machine (205).
[0047]
Next, an example of a vertical type is shown. Please refer to FIG. There are two types of chucks to be coated in the figure, an electromagnetic type and a vacuum type. The latter is shown in the figure. The chamber (11) has an upper opening (214), and a vacuum-type chuck (211) of a vertical type coating / unloading apparatus is located in the opening when loading and unloading the workpiece (see FIG. 1A). At the time of spraying, the chuck (211) is lifted up and turned laterally at a position beyond the upper opening (214) of the chamber, and the spray nozzle (225) is replaced by the same position (FIG. )).
[0048]
The turning table (215, 220) is composed of two upper and lower stages, each having a substantially triangular shape of the same shape, and the vacuum chuck on the first corner side of the plate of the lower stage (215). (211) and the vertical guide outer cylinder (216) of the holding inner cylinder (213) are fixed, and the lower flange of the chuck vertical air cylinder (226) is attached. Further, an upper flange of an air cylinder is mounted on the turning table upper plate (220), and a guide cylinder (223) for sliding a vacuum chuck (211) up and down shaft (212) is mounted on a lower surface thereof.
[0049]
Further, a connecting plate (219) for the air cylinder rod (223) is disposed above the turning table upper plate (220) in parallel with the upper plate, and the rod (223) is provided on the connecting plate. A vacuum type chuck vertical shaft (212) and a spray gun (224) vertical shaft (222) are respectively attached to both sides of the shaft. The triangular vertices of the upper and lower plates (215, 220) of the turning table serve as essential parts and serve as bearings for a turning shaft (221). Further, on the other second corner side of the turning table lower plate (215), a gun (224) up / down guide outer cylinder (230) is fixed. A cylinder (229) is provided. The cylinder (229) is connected to the air cylinder (226) via the vertical shaft (222) directly connected to the upper part of the inner cylinder (229), the connecting plate (219), the rod (223), and the like. I have. The turning shaft (221) is connected to an air cylinder (231) rod (232) via a connecting rod (233).
[0050]
Next, the operation of the ninth embodiment will be described. Please refer to FIG. 13 and FIG. 9 again. First, the electromagnetic chuck (203) gripping the workpiece (W) by the workpiece loading / unloading device (200) moves forward, enters the chamber (11), and opens the workpiece (W) (W). ') Place on the vacuum chuck plate (17) (W "), and when the electromagnetic chuck (203) is retracted and goes out of the chamber, the automatic opening / closing door (26) of the workpiece entrance (23) closes. Immediately thereafter, the vacuum chucking plate (17) that has chucked the object to be coated (W ″) is started by a spin drive / vacuum device (50). Then, first, low speed rotation (100 to 500 rpm) is performed. At the same time, the coating liquid is sprayed from the spray nozzle (15). In FIG. 1, the spray nozzle (15) is an airless spray circuit, but may be an air spray nozzle that is widely used in general. The spray pattern is cone-shaped, flat-shaped, one end of the flat-shaped coating pattern is applied to the center of the rotating object to be coated, or it is formed in a wedge shape, and the pattern is selected according to the purpose of use. You.
[0051]
Then, a flat liquid coating film is obtained on the surface of the object (W) by spray coating for about one second. Immediately thereafter, the vacuum chuck machine (17) moves to the secondary high-speed rotation (1,000 to 5,000 rpm). That is, spinning starts. As a result, the excess of the liquid of the applied flat coating film on the surface of the object to be coated (W) is repelled to the outside of the surface of the object to be coated, and after about 15 seconds, is applied to the surface of the object to be coated. Only the liquid adhering due to the adhesion remains. This is extremely small, and remains as an extremely thin film of a so-called submicron liquid. Then, the rotation of the vacuum chuck machine (17) stops. Thereafter, replacement air inside the chamber (11) is blown in, and the vapor of the solvent in the coating liquid generated during the spraying and the air filled with the residual fine particles of the sprayed coating liquid are purged, and fresh air is purged. The purged air is replaced with air, flows into the recovery circuit (88) from the exhaust port (19), enters the condenser (86) through the air pump (87), and centrifugs the mixed liquid of the solvent and the coating liquid. After being supplied to the machine (93), it is separated into a solvent and a coating liquid, sent to the respective tanks (32, 91), and collected.
[0052]
Tenth Embodiment This embodiment is an apparatus (100) based on the method of the sixth embodiment. First, the structure will be described. Please refer to FIG. To facilitate understanding of the description, first, differences between the device of the ninth embodiment and the present embodiment will be described. Instead of the replacement air inlet (16 in FIG. 9) provided in the chamber in the ninth embodiment, a solvent saturated steam inlet (106) and a solvent saturated steam generator ( 110). Therefore, other than that, various devices attached to the ninth embodiment described above, that is, the coating liquid supply device (30), the vacuum chuck and spin drive device (50), the exhaust recovery device (80), and the drain recovery device (90) And the like are also attached.
[0053]
Therefore, the solvent saturated vapor generator (110) which is different from the ninth embodiment will be described first. The devices are generally well-known, and there are many types, and there is no particular limitation. An example of a basic structure that constitutes them will be described and briefly described. A Venturi tube (117, 125) is provided inside the solvent-saturated vapor generator (126), and the vessel (126) of the generator also serves as a solvent-saturated vapor storage tank, and a heater ( 116) and a cooler (118).
[0054]
The nozzle (117) on the air side of the venturi tube is connected to a pressurized air circuit (120), which starts with an air pressurizing pump (111), an air accumulator tank (112), and a flow regulating valve (114). , A heating / cooling device (113) and the like are provided. The solvent nozzle (125) is connected to a solvent supply circuit (123). The circuit (123) starts from the solvent tank (121), and includes a flow control valve (122), a heating / cooling device (115), and the like. It is arranged. The supply circuit (128) from the solvent-saturated steam generator (126) to the chamber (101) passes through the flow control valve (129) and is directed toward the inside of the chamber (101) through the collecting pipe (119). To the solvent-saturated vapor inlet (106).
[0055]
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, the solvent-saturated vapor (SS) is blown into the chamber (101) immediately before spraying from the spray nozzle (15). The steam is created in the solvent saturated steam generator (126). First, the solvent sucked up from the solvent tank (121) by the air jet from the air nozzle (117) of the venturi pipe and from the solvent nozzle (125) through the solvent supply circuit (123) connected to the nozzle. The spray atomization further evaporates, and the inside of the solvent-saturated steam generator / accumulation tank (126) is filled with supersaturated steam.
[0056]
At this time, in order to adjust the saturation amount, while adjusting (113, 115) the ejection amount of the air and the suction amount of the solvent and / or the temperature thereof (113, 115), the container of the solvent-saturated steam generator is further adjusted. The temperature of (126) is also adjusted, and a solvent-saturated vapor (SS) having a required temperature is blown into the chamber (101). The interior of the chamber (101) is filled with a solvent-saturated vapor adapted to various conditions at that time. The inside of the chamber (101) is filled. The specific means for the adaptation is as follows. First, the relative humidity is detected by the hygrometer (107) installed in the chamber (101), and the adjustment is carried out while performing the various adjustments according to the procedure described in the sixth embodiment. is there.
[0057]
Then, when the chamber (101) is sufficiently saturated with the solvent vapor, the coating liquid is sprayed from the spray nozzle (15) for the first time. Since the inside of the chamber (101) is saturated with the solvent vapor, the solvent in the fine particles of the sprayed coating liquid does not evaporate, that is, the surface of the substrate (W) with the optimum viscosity prepared before spraying. Sprayed on top. After being applied appropriately, the spray is stopped, and the object (W) enters a high-speed rotation or spinning. Since the applied liquid film also has exactly the same optimum viscosity as before the preparation, the liquid film is made extremely thin under favorable conditions by the spinning action. Thereafter, the spinning is stopped, the exhaust port (19) is opened, and the solvent-saturated vapor (SS) filled in the chamber (101) enters the solvent recovery device (80) together with the air, and the solvent is recovered. In addition, the coating liquid supply device (30), the spin drive device (50), and the drainage recovery device (90) are the same as in the ninth embodiment, and description thereof is omitted.
[0058]
Eleventh Embodiment This embodiment is an apparatus (170) based on the method of the seventh embodiment. First, the structure will be described. See FIG. The difference from the ninth embodiment is that a cooling air blowing port (176) is provided instead of the replacement air blowing port in the ninth embodiment. The collecting pipe (175) of the blowing port (176) is connected to the cooling air device (180) by a cooling air supply circuit (188). The device is widely used in general, and there are many types. The device will be briefly described with an example of a basic structure among them. First, the air cooler (183) is of a heat exchange type, and an air conduit is spirally or meanderingly provided inside the air cooler (183), and a space between them serves as a passage for vaporized refrigerant. ing.
[0059]
In the refrigerant circulation circuit (191), a compressor (192), a liquefaction tank (193), and a vaporizer (195) are arranged by a pipe (191) from the air cooler (183), and the air cooler (183) is again provided. ). Next, the operation of the air cooling device (180) will be described. First, external air is sucked through the filter (187), passes through the three-way switching valve (182), and flows through the conduit (184) in the air cooler (183) via the flow control valve (181). At the same time, the air in the conduit (184) is cooled by the vaporized refrigerant flowing outside the conduit, is pumped by an air pressurizing pump (197), and is accumulated in the cooling air tank (185). By opening the solenoid valve (186) on the pipe (188) from the tank to the cooling air inlet (176), cooling air is blown into the chamber (171), and the temperature in the chamber decreases. It is done.
[0060]
In addition, the coating liquid supply device (30), the vacuum / spin drive device (50), the drainage recovery device (90), and the exhaust device (80) are almost the same as those described in the ninth embodiment, and description thereof is omitted. However, the exhaust device (80) has a part to be added. Since the exhaust contains solvent vapor and fine particles of the coating liquid, it also contains cooling air, so that the upper lid of the solvent tank (81) in the device (80) can be used to collect them. Is connected to one port of a three-way switching valve (182) on all of the external air introduction pipes through a pipe (89) to collect and reuse the cooling air.
[0061]
Next, an operation in the spray coating of the coating liquid which is a feature of the present embodiment will be described. See also FIG. First, immediately before the start of spraying, the solenoid valve (186) on the cooling air circuit (188) is opened, and the cooling air in the cooling air tank (185) is blown into the chamber (171) from the cooling air blowing port (176). After confirming that the temperature has dropped to a predetermined temperature by the thermometer (177), the solenoid valve (186) is closed. Immediately thereafter, the coating liquid is sprayed from the nozzle (15). Although the coating liquid is turned into fine particles, the solvent contained in the coating liquid of the fine particles is hardly evaporated because the temperature inside the chamber (171) is much lower than room temperature. Since these theories have been described in detail in the section of the eighth embodiment, the description will be omitted. Therefore, the viscosity of the liquid film applied on the surface of the object to be coated (W) is substantially the same as before coating, that is, at the time of preparation, so that even during spinning, the liquid film is evenly expanded and an extremely thin film is formed. .
[0062]
Twelfth Embodiment This embodiment is an apparatus (140) based on the method of the eighth embodiment. First, the structure will be described. Please refer to FIG. This embodiment is different from the ninth embodiment in that the chamber is a pressure-resistant container and that a pressurized air blowing port (146) is provided instead of the replacement air blowing port in the ninth embodiment. And two points. The higher the pressure of the pressurized air is, the better the evaporation is suppressed, but as a practical matter, as shown in FIG. 8, the boiling point-external pressure curve is steep from 0 to 7 atmospheres and becomes gentle after the warp. Thus, up to 7 atmospheres seems to be sufficient. A pressure vessel and its accessories are also widely used low pressure vessels, ie, 7 kg / cm. ² I think that is enough.
[0063]
The pressurized air supply device (160) includes an air compressor (161), a compressed air tank (163), and the like, and these are provided above the pressure-resistant container (141) via a solenoid valve (165). The piping (168) is connected to the pressurized air blowing port (146), and a pressure detector (157) is mounted on the inner wall of the chamber. The other coating liquid supply device (30), spin drive device (50), waste liquid recovery device (90), and exhaust device (80) are the same as those in the ninth embodiment, and description thereof is omitted.
[0064]
Next, the operation of the present embodiment will be described. It is an essential condition that the spray in this example is an airless spray. Because the air pressure in the air spray is generally 2 to 7 kg / cm ² This is because if the pressurized air (PA) close to that is blown into the chamber (141), air spray becomes impossible. (Hydraulic pressure in airless spray is 30-90kg / cm ² ). It is desirable that the pressurized air (PA) is cooled and supplied (by a cooler (164) on a pressure accumulator tank (163)), particularly in summer. The reason is to suppress the vapor of the solvent. The supplied pressurized air (PA) is detected by the pressure detector (157), and the signal closes the solenoid valve (165) to keep the inside of the chamber (141) at a constant pressure. Simultaneously, the vacuum type chucking machine (17) starts and rotates first, and the spraying is performed for about one second and then closed, and the chucking machine enters the spinning of the secondary rotation as in the above-described embodiments.
[0065]
【The invention's effect】
Originally, the motivation of the present invention was to improve the yield (coating rate) of spin coating by a conventional method, that is, a droplet dropping method using a dispenser, to a surprisingly low level, that is, to a low rate of about 1%. Such low yields are not seen at all in other operations. The reason why this has been neglected to date is that, as mentioned in the section on “Means to Solve the Problem” above, the emphasis is on quality over quantity due to inertia due to long customs and the rarity of the product. It seems that the economy has been ignored.
[0066]
However, with the explosive expansion of demand for computer parts as of today, we have changed our understanding and focused on improving the yield, and in September 1993, improved the conventional droplet dropping method to a liquid film coating method. (Japanese Patent Application No. 5-252201) succeeded in increasing the coating rate to the 30% range. However, the present invention has succeeded in increasing the coating rate to 50% by using the above-mentioned liquid film coating method as a spray coating method in order to further exceed this. Furthermore, the total spin coating time is reduced by about 36% from the above-mentioned conventional about 25 seconds to about 16 seconds of the present invention. Furthermore, it has become easy to cover even small products such as conventional storage disks to be spin-coated to large products such as liquid crystal panels.
[0067]
In the spray coating method, an increase in the viscosity of the coating liquid film immediately after coating, that is, at the time of spinning was a serious problem, but the present invention has solved the problem of thickening. That is, means for preventing the solvent contained in the coating liquid fine particles from evaporating during spraying, such as filling the gas inside the spray chamber with the saturated vapor of the solvent, cooling the inside, pressurizing, etc. Simple measures have been taken. As described above, the method of the present invention and its spin coater provide high-quality ultra-thin products of various sizes, under high economic efficiency, while solving various problems in spray coating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a spin coating method by spray coating and a spray pattern having a cone shape according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a flat spray pattern.
FIG. 3 is a diagram in which one end of a strip pattern of the spray pattern is applied to the center of rotation of an object to be coated.
FIG. 4 is a diagram in which the shape of the strip-shaped coating pattern is a biased pattern, that is, a wedge shape.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the number of rotations and time in each of the conventional droplet dropping method in spin coating and the spray coating method of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a saturated vapor pressure (p) -temperature (T) curve of various solvents.
FIG. 7 is a curve diagram of a saturated water vapor density and a temperature.
FIG. 8 is a curve diagram of boiling points and external pressures of various solvents.
FIG. 9 is a configuration diagram of a spin coater by spray coating of the present invention.
FIG. 10 is a structural view of the same drawing with a solvent saturated vapor blowing device.
11 is a configuration diagram with a cooling air blowing device in the preceding figures and FIG. 9;
12 is a configuration diagram with a pressurized air blowing device in the preceding figures and FIG. 9;
FIG. 13 is a horizontal plate-like object to be taken in and out of the spin coater shown in FIGS.
FIG. 14 is a vertical plate-like object-to-be-coated / removed apparatus for the spin coater shown in FIG.
FIG. 15 is a perspective explanatory view of a droplet dropping method in a conventional spin coater.
FIG. 16 is a perspective explanatory view of a liquid film coating method in a conventional spin coater.
FIG. 17 is an explanatory sectional view of a conventional spin coater using an ultrasonic method.
[Explanation of symbols]
1,2,3,15 ... spray nozzle
10 ... Spin coater by spray coating
11, 101, 141, 171 ... chamber
14 ... Gun
16 ... Air blow port for replacement
17 ... Vacuum chuck
18 ... Drainage port
19 ... Exhaust port
21 ... Vacuum chuck driven hollow shaft
23 ... Plate-shaped object entrance
26 ... Automatic door
30 ... Coating liquid supply device
50: Vacuum and spin-drive hollow shaft
70 ... Replacement air supply device
80 ... Exhaust gas recovery device
90 ... Drainage recovery device
106: Solvent saturated vapor injection port
110 ... Solvent saturated vapor supply device
146 ... Pressurized air blowing port
160 ... Pressurized air supply device
176: Cooling air blowing port
180 ... Cooling air supply device
200 ... Horizontal plate-shaped object loading / unloading device
210: Vertical plate-like object loading / unloading device
CA: Cooling air
PA… Pressurized air
Pc: Circular coating pattern by cone spray pattern
Ps: Strip-shaped coating pattern by flat spray pattern
Pw: wedge-shaped coating pattern by asymmetric pattern
r: radius of rotation of the object
SPc: cone spray pattern
SPf: Flat spray pattern
SPw: Unbalanced pattern
SS: solvent saturated vapor

Claims

In spin coating method, plate-shaped object to be coated the plate-shaped object to be coated while a low speed in 100~500rpm respect, first a coating solution airless cone spray nozzle (1) from cone (SPc) pattern spray coating The height (H) from the nozzle of the cone-shaped (SPc) pattern to the object to be coated is 100 mm or less, and the diameter (d) of the circular (Pc) coating pattern is 70 mm or less. A spin coating method by spray coating, wherein the liquid film applied on the substrate is formed into an ultra-thin film by centrifugal force by high-speed rotation of 1000 to 5000 rpm and applied.

In the spin coating method, first, the coating liquid is applied to the plate-like coating object in an asymmetric pattern, that is, a wedge shape (Pw) from the airless asymmetric pattern spray nozzle (3) while rotating the plate-like coating object at a low speed of 100 to 500 rpm. The wedge-shaped (Pw) sharp portion is spray-coated while being directed to the center of rotation (O) of the plate-shaped object to be coated, whereby the liquid film applied in a substantially film shape is centrifuged at a high speed of 1000 to 5000 rpm. A spin-coating method by spray coating , characterized in that the film is formed into an extremely thin film by force and applied.