(57)【要約】【課題】基板の中央部と周縁部との膜厚のばらつきをより抑制することが可能な成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】本発明の成膜装置は、スプレーノズル６がガラス基板４に液体を噴射する際に、制御部９が、ガラス基板４の周辺部Ａから中央部Ｂまでは、スプレーノズル６を加速させながら移動させる。また、スプレーノズル６が中央部Ｂに達すると、制御部９は、ガラス基板４の中央部Ｂでは、スプレーノズル６を等速度で移動させる。さらに、制御部９は、中央部Ｂから周辺部Ｃまでは、スプレーノズル６の移動速度を中央部Ｂでの等速度から減速させる。【選択図】図２
2010062500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に液体を噴射するスプレーノズルと、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを所定の方向に移動させる移動手段とを有する成膜装置において、
前記スプレーノズルが前記基板に液体を噴射する際に、前記移動手段は、
前記基板の端部を含まない領域である前記基板の中央部では、前記基板に対する前記スプレーノズルの相対速度が一定となるように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記端部を含み、かつ前記中央部に隣接する領域である前記基板の周辺部から前記中央部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に加速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記中央部から前記周辺部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に減速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記スプレーノズルを所定の方向に移動させるノズル移動手段と、前記基板が載置される基板ステージを移動させるステージ移動手段と、前記ノズル移動手段及び前記ステージ移動手段の速度制御を行う制御部と、を有する請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを、前記所定の方向と交差する方向に所定量ピッチで移動させる、請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
少なくとも、前記スプレーノズル、前記ノズル移動手段及び前記基板ステージを覆うチャンバを有し、前記チャンバの上部にフィルタが配置され、かつ前記チャンバの下部に排気口が形成されている、請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記基板ステージを、前記基板を載置する面に対して垂直な中心軸周りに回動させる回転駆動手段を有する、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを移動させながら、前記スプレーノズルから液体を噴射することで前記基板上に薄膜を形成する成膜方法において、
前記基板の端部を含まない領域である前記基板の中央部では、前記基板に対する前記スプレーノズルの相対速度が一定となるように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記端部を含み、かつ前記中央部に隣接する領域である前記基板の周辺部から前記中央部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に加速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記中央部から前記周辺部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に減速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させることを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液を基板上にスプレー塗布することで薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に薬液を噴霧して基板上に均一な膜厚の薄膜を形成するための成膜装置及び方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、ノズルと基板との距離を制御することにより、一定の膜厚の薄膜を形成する方法が開示されている。すなわち、特許文献１では、ノズルが基板の外方からその周縁端部に近づくときにはノズルと基板の表面との距離を縮め、基板の内方から周縁端部に近づき基板の外方に退避して行くときには当該距離を離すように動作させている。また、特許文献１では、ノズル移動速度を基板の中心部に比較して周縁部では速くするようにして塗布する制御についても開示されている。このように、特許文献１では、基板表面とノズルとの距離を離す、あるいは、移動速度を速くすることで基板周縁端部における薄膜の盛り上がりを抑制し、膜厚を均一にする方法が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、スプレーガンを所定速度で移動させることでガラス基板に均一な膜厚を形成する製造方法が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、スプレーガンの移動速度に応じて塗膜厚さが均一になるように塗料ポンプの駆動モータを制御することで膜厚を均一にする方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−３２０２９９号公報
【特許文献２】特開２００７−９５３６２号公報
【特許文献３】特開平１−４１３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている方法は、基板周縁端部における薄膜の盛り上がりを抑制することができるが、周縁端部以外の薄膜厚さのばらつきにおいて、より一層の向上が望まれていた。また、特許文献２に開示されている方法は、基板上に塗布した薬液の乾燥度合が基板端部と中央部で異なることで発生する薄膜厚さのばらつきにおいて、より一層の向上が望まれていた。さらに、特許文献３に開示されている方法は、吐出量を変動させると吐出量が安定するのに時間が係るエアスプレーを用いる場合、生産効率が低下してしまう場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、基板の中央部と周縁部とにおける膜厚のばらつきを、より抑制することが可能な成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の成膜装置は、
基板に液体を噴射するスプレーノズルと、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを所定の方向に移動させる移動手段とを有する成膜装置において、スプレーノズルが基板に液体を噴射する際に、移動手段は、基板の端部を含まない領域である基板の中央部では、基板に対するスプレーノズルの相対速度が一定となるように、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを移動させ、端部を含み、かつ中央部に隣接する領域である基板の周辺部から中央部までは、基板に対してスプレーノズルが相対的に加速するように、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを移動させ、中央部から周辺部までは、基板に対してスプレーノズルが相対的に減速するように、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板の中央部と周縁部とにおける膜厚のばらつきを、より抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について、以下に図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１（ａ）は本実施形態の成膜装置の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＤ−Ｄ線方向の矢視図である。
【００１２】
成膜装置は、ガラス基板４にレジストを塗布する装置であり、チャンバ１内に、基板ステージ５と、スプレーノズル６と、ＸＹ直交ロボット１０とを有する。
【００１３】
本実施形態の成膜装置は、ガラス基板４に塗布したレジストが装置外に飛散しないように、チャンバ１内にて成膜が行われる。チャンバ１の上部にはＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ａｉｒ）フィルタ２が配置され、下部には排気口３が設けられており、チャンバ１内の気流を乱さないようにチャンバ上方から下方へ層流を形成させている。これにより、ガラス基板４へのゴミの付着防止、吹付け後の霧状のレジストの再付着防止、あるいは噴霧されたレジストの流れが乱れて薄膜表面がまだらになったり膜厚が不均一となってしまうのを防止している。さらには、上記層流による換気は、チャンバ１内の有機溶剤の濃度を爆発限界以下に抑止している。
【００１４】
基板ステージ５は、レジストの塗布面を上にした状態で載置されたガラス基板４を真空吸着により固定する。また、基板ステージ５は、回転駆動部１１により、ガラス基板４を載置する面に対して垂直な中心軸周りに９０度回動させることが可能である。基板ステージ５が中心軸Ｏ周りに回転可能であるため、ガラス基板４の縦横どちらの方向からもスプレーノズル６を走査させることができる。よって、例えば、ガラス基板４の表面に構造体が形成されていることでスプレーノズル６の走査方向が限定されている場合には、走査方向を変更させて対応することができる。
【００１５】
スプレーノズル６は、不図示の薬液貯留タンクから供給される薬液をガラス基板４に対して噴射するものであり、ＸＹ直交ロボット１０に搭載されている。ノズル移動手段であるＸＹ直交ロボット１０は、Ｘ軸アクチュエータ７、Ｘ軸アクチュエータ７と直交する方向に延びる２本のＹ軸アクチュエータ８を有し、制御部９により駆動制御される。各Ｙ軸アクチュエータ８は、基板ステージ５の両外側に配置されており、Ｘ軸アクチュエータ７がこれら２本のＹ軸アクチュエータ８に掛け渡されている。
【００１６】
スプレーノズル６は、Ｘ軸アクチュエータ７に搭載されており、Ｘ軸アクチュエータ７の長手方向に往復移動が可能である。また、Ｘ軸アクチュエータ７はＹ軸アクチュエータ８の長手方向に往復移動可能に搭載されている。なお、図１ではスプレーノズル６が１つのみＸ軸アクチュエータ７に搭載された例を示しているが、生産性を向上させるために複数個のスプレーノズル６を有する構成としてもよい。
【００１７】
成膜装置は、スプレーノズル６から薬液を噴射させてガラス基板４上に薄膜を形成するが、スプレーノズル６は、図１に示した塗布軌跡Ｊを描きながら移動し、レジストの塗布がなされる。スプレーノズル６は以下のように駆動されることで、塗布軌跡Ｊを描く。スプレーノズル６をＸ軸アクチュエータ７の長手方向に往復走査させ、Ｘ軸アクチュエータ７を、Ｘ軸アクチュエータ７の長手方向と交差する方向であるＹ軸アクチュエータ８の長手方向に所定量ピッチ移動させる。この動作を繰り返す。これにより、図１に示した塗布軌跡Ｊを描きながら、レジストの塗布がなされる。なお、基板塗布時には、後述するように、スプレーノズル６は、加減速制御、あるいは等速制御されながらＸ軸アクチュエータ７の長手方向を往復走査する。
【００１８】
制御部９は、ＸＹ直交ロボット１０の動作制御を行うものであり、Ｘ軸アクチュエータ７及びスプレーノズル６の移動、特に速度制御等を行う。
【００１９】
ここで、制御部９によるスプレーノズル６の速度制御について、図２及び図３を用いて説明する。
【００２０】
図２は、スプレーノズル６の移動距離とスプレーノズル６の走査速度との関係を示すグラフである。また、図３は、ガラス基板４のＸ方向（図１参照）とガラス基板４上に形成された薄膜の膜厚との関係を示すグラフである。なお、図３に示す中央部Ｂとはガラス基板４の端部４ｂを含まない領域を指し、周辺部Ａ、Ｃとは中央部Ｂに隣接し、かつ端部４ｂを含む領域を指すものとする。
【００２１】
大型のガラス基板にスプレーノズルを一定の速度で走査させてレジスト塗布すると、レジストの乾燥度合が周辺部と中央部で異なることにより、レジストの吐着効率が変動する。その結果、図３に示される通り、周辺部Ａ、Ｃは、中央部Ｂの膜厚Ｔ１と比較して２０％程度薄くなることが分かっている（図３中ｔ３）。
【００２２】
そこで、本実施形態の制御部９は、スプレーノズル６の走査速度について、図２に示すグラフのような制御を行う。以下、制御部９によるこの制御について説明する。なお、スプレーノズル６は、図２中左側から右側へと移動するものとする。また、スプレーノズル６の走査領域は、ガラス基板４の端部４ｂより外側から開始し、ガラス基板４上を通過した後、端部４ｂより外側へと出た位置にて停止するものとする。
【００２３】
制御部９は、ガラス基板４の端部４ｂより外側において停止状態のスプレーノズル６の駆動を開始するように、Ｘ軸アクチュエータ７に対して信号を出力する。これにより、Ｘ軸アクチュエータ７はスプレーノズル６の走査を開始する。
【００２４】
制御部９は、周辺部Ａ（加速領域）では、スプレーノズル６を所定速度まで加速させるように、Ｘ軸アクチュエータ７に対して信号を出力する。すなわち、スプレーノズル６を、ガラス基板４に対してスプレーノズル６が相対的に加速するように走査させ、かつ所定速度まで加速させる。所定速度とは、中央部Ｂにおいてスプレーノズル６が走査される速度である。
【００２５】
スプレーノズル６が加速されながら周辺部Ａを通過し、中央部Ｂに達すると、スプレーノズル６の等速制御を開始する。すなわち、制御部９は、Ｘ軸アクチュエータ７に対して加速制御を停止する信号を出力するとともに、スプレーノズル６を一定速度で駆動走査するように信号を出力する。これにより、中央部Ｂ（等速領域）では、スプレーノズル６はガラス基板４に対する相対速度が一定となるように走査される。
【００２６】
スプレーノズル６が一定速度により走査されて中央部Ｂを通過し、周辺部Ｃに達すると、スプレーノズル６の減速制御を開始する。すなわち、制御部９は、Ｘ軸アクチュエータ７に対して等速制御を停止する信号を出力するとともに、スプレーノズル６を減速させながら駆動走査するように信号を出力する。これにより、周辺部Ｃ（減速領域）では、スプレーノズル６は、ガラス基板４に対して相対的に減速しながら走査される。
【００２７】
スプレーノズル６が周辺部Ｃ（減速領域）より外側に移動すると、制御部９は、Ｘ軸アクチュエータ７に対して駆動を停止するように信号を出力する。これにより、スプレーノズル６は停止する。以上により、Ｘ軸アクチュエータ７によるスプレーノズル６の往復走査のうちの往走査が終了する。
【００２８】
スプレーノズル６が停止した後、制御部９は、Ｘ軸アクチュエータ７を、Ｙ軸アクチュエータ８の長手方向に所定量ピッチ移動させるように、Ｙ軸アクチュエータ８に対して信号を出力する。
【００２９】
Ｘ軸アクチュエータ７が所定量ピッチ移動した後、Ｘ軸アクチュエータ７によるスプレーノズル６の復走査が行われる。なお、この場合の制御は、周辺部Ｃが加速領域となり、周辺部Ａが減速領域となる以外は、上述した往走査と同じであるため、詳細の説明は省略する。
【００３０】
以上、本実施形態の成膜装置は、加速領域及び減速領域では、スプレーノズル６の移動速度が等速領域と比較して遅くなる。これにより、周辺部Ａ、Ｃでのレジストの塗布量は中央部Ｂにおけるレジストの塗布量よりも多くなる。このため、レジスト乾燥後の膜厚の均一性が、図３のｔ３の状態からｔ２のように向上する。
【００３１】
Ｙ方向についても、周辺部Ａ、Ｃの塗布量を多くするため、走査開始から数ラインと走査終了前の数ラインは、等速領域の速度を遅く設定することで、膜厚の均一性が向上する。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、スプレーノズル６を、周辺部Ａ、Ｃでは加減速させ、かつ中央部Ｂでは等速度で移動させながらレジスト噴霧を行うことで、ガラス基板４上に均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
【００３３】
なお、上記説明においては、スプレーノズル６をガラス基板４に対して加減速、あるいは等速度で移動させる方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態の成膜装置は、基板ステージ５を移動させるステージ移動手段を有し、基板ステージ５を動かす構成としてもよい。この場合、制御部９はステージ移動手段が基板ステージを移動させる移動速度を制御して基板ステージ５をスプレーノズル６に対して相対的に移動させることとなる。すなわち、スプレーノズル６が周辺部Ａに対応する位置にあるときは、基板ステージ５を加速させながら移動させる。そして、制御部９は、スプレーノズル６が中央部Ｂに対応する位置にあるときは、基板ステージ５を等速で移動させ、スプレーノズル６が周辺部Ｃに対応する位置にあるときは、基板ステージ５を減速させながら移動させる。また、本発明は、スプレーノズル６及び基板ステージ５の双方を相対的に移動させ、同様な制御を行うものであってもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３５】
本実施例は、図１に示す成膜装置を使用して、大きさ１３００ｍｍ×８００ｍｍのＦＰＤ用のガラス基板４にレジストを塗布して成膜した例である。
【００３６】
スプレーノズル６としては、２流体スプレーを使用し、レジストを霧化して基板表面に塗布した。
【００３７】
なお、Ｘ方向における走査距離は１３００ｍｍであり、周辺部ＡのＸ方向の距離は約２５０ｍｍ、中央部Ｂは約８００ｍｍ、周辺部Ｃは約２５０ｍｍとした。制御部９にて、周辺部Ａ、Ｃでの加速度及び減速度を３２０ｍｍ／ｓ2、中央部Ｂでの走査速度を４００ｍｍ／ｓｅｃに設定した。そして、１ライン走査するたびに、スプレーノズル６をピッチ移動させながら左右交互に走査させることで、基板全面にレジストを塗布した。
【００３８】
塗布後、レジストの膜厚は図３のｔ３の位置で約２０００ｎｍとなり、Ｔ１の位置で約２２５０ｎｍとなった。なお、この測定結果は、基板端より２０ｍｍ程度は薄膜の均一性不問のため、膜厚を基板端より２０ｍｍ位置から測定したものである。
【００３９】
以上、基板の膜厚の均一性が向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の成膜装置の平面図及びＤ−Ｄ線矢視図である。
【図２】スプレーノズルの移動距離とスプレーノズルの走査速度との関係を示すグラフである。
【図３】ガラス基板のＸ方向とガラス基板上に形成された薄膜の膜厚との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
４    ガラス基板
６    スプレーノズル
７    Ｘ軸アクチュエータ
８    Ｙ軸アクチュエータ
９    制御部
１０    ＸＹ直交ロボット
Ａ、Ｃ    周辺部
Ｂ    中央部
【図１】
2010062500.tif 000003
【図２】
2010062500.tif 000004
【図３】
2010062500.tif 000005