(57)【要約】【課題】  液相法を用いて成膜ができ、塗布液を有効に利用できる塗布装置を提供すること。【解決手段】  塗布装置１００は、被処理体（基板）Ｗを支持するための載置部１０と、載置部１０を回転可能に支持する支持手段と、載置部１０に向けて塗布液を噴霧するための複数のシャワーノズル３０，３２，３４と、を含む。【選択図】      図１
2006297197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を支持するための載置部と、
前記載置部を回転させ、かつ該載置部を支持する支持手段と、
前記載置部に向けて塗布液を噴霧するための複数のシャワーノズルと、
を含む、塗布装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記シャワーノズルは、回転駆動されるアーム部を有している、塗布装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
さらに、液受け部を有し、
前記液受け部は、前記載置部の周りを取り囲む側壁部と、液だまり部を有する底部とを含む、塗布装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記側壁部には、前記載置部に向けて気体を吹き付けるためのガスシャワー手段が設けられた、塗布装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記支持手段は、さらに、前記載置部を振動させるための振動手段を有する、塗布装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
さらに、前記載置部に向けて紫外線を照射するための紫外線照射部を有する、塗布装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の塗布装置と、
前記塗布装置に隣接して設けられたホットプレートと、
を含む、成膜装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記塗布装置と前記ホットプレートとに隣接して、前記被処理体を搬送するための搬送ロボットが設けられた、成膜装置。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記ホットプレートは、複数設けられた、成膜装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかにおいて、
前記ホットプレートは、内部に第１および第２の熱媒体循環路を有し、一方の熱媒体循環路には第１の熱媒体が供給され、他方の熱媒体循環路には、前記第１の熱媒体と温度が異なる第２の熱媒体が供給される、成膜装置。
【請求項１１】
請求項７ないし９のいずれかにおいて、
前記ホットプレートは、槽からなり、
前記槽は、被処理体を部分的に支持する載置部と、該槽に気体を導入するガス導入部と、を含む、成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相法を用いた塗布装置および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば強誘電体あるいは圧電体などのセラミックス膜の成膜方法としては、スパッタ法などの固相法、スピンコート法などの液相法、およびＣＶＤ法などの気相法が知られている。中でも液相法は、原料液の組成を制御することにより組成制御性の良い膜を比較的簡易なプロセスで得られること、プロセスの制御性が良く、膜の再現性に優れていること、などの理由で、セラミックス膜の成膜において有望視されている。しかしながら、スピンコート法を用いた液相法では、基板上に滴下された塗布液の大部分が成膜に寄与しないので原料の使用効率が悪いという問題を有する。また、スピンコート法では、塗布液の粘性が高い場合には、均一の膜厚を有する膜を得ることが難しいという問題を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、液相法を用いて成膜ができ、塗布液を有効に利用できる塗布装置を提供することにある。
【０００４】
本発明の他の目的は、上述した本発明にかかる塗布装置を有する成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる塗布装置は、
被処理体を支持するための載置部と、
前記載置部を回転させ、かつ該載置部を支持する支持手段と、
前記載置部に向けて塗布液を噴霧するための複数のシャワーノズルと、
を含む。
【０００６】
本発明にかかる塗布装置によれば、複数のシャワーノズルを用いることにより、被処理体の表面に無駄なく塗布液を供給でき、あらゆるタイプの基板、例えば表面に凹凸を有するような基板であっても均一な塗膜を形成できるとともに、塗布液の使用量を削減できる。
【０００７】
本発明の塗布装置において、前記シャワーノズルは、回転駆動されるアーム部を有することができる。
【０００８】
本発明の塗布装置において、さらに、液受け部を有し、該液受け部は、前記載置部の周りを前記シャワーノズルは、回転駆動されるアーム部を有している取り囲む側壁部と、液だまり部を有する底部とを含むことができる。
【０００９】
本発明の塗布装置において、前記側壁部には、前記載置部に向けて気体を吹き付けるためのガスシャワー手段が設けられることができる。
【００１０】
本発明の塗布装置において、前記支持手段は、さらに、前記載置部を振動させるための振動手段を有することができる。
【００１１】
本発明の塗布装置において、さらに、前記載置部に向けて紫外線を照射するための紫外線照射部を有することができる。
【００１２】
本発明にかかる成膜装置は、本発明の塗布装置と、
前記塗布装置に隣接して設けられたホットプレートと、
を含む。
【００１３】
本発明の成膜装置において、前記塗布装置と前記ホットプレートとに隣接して、前記被処理体を搬送するための搬送ロボットを設けることができる。
【００１４】
本発明の成膜装置において、前記ホットプレートは、複数設けられることができる。
【００１５】
本発明の成膜装置において、前記ホットプレートは、内部に第１および第２の熱媒体循環路を有し、一方の熱媒体循環路には第１の熱媒体が供給され、他方の熱媒体循環路には、前記第１の熱媒体と温度が異なる第２の熱媒体が供給されることができる。
【００１６】
本発明の成膜装置において、前記ホットプレートは、槽からなり、
前記槽は、被処理体を部分的に支持する載置部と、該槽に気体を導入するガス導入部と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態にかかる塗布装置１００を有する成膜装置１０００を模式的に示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１９】
成膜装置１０００は、塗布装置１００，第１のホットプレート２００，第２のホットプレート３００および搬送ロボット４００を有する。
【００２０】
塗布装置１００は、被処理体（以下、「基板」という）Ｗを支持するための載置部１０と、載置部１０を回転させ、かつ該載置部を支持する支持手段と、載置部１０に向けて塗布液を噴霧するための複数のシャワーノズル３０，３２，３３と、を含む。基板Ｗは、塗膜を形成される被処理体の種類によって異なる。
【００２１】
本実施形態では、支持手段は、図２に示すように、載置部１０を支持する回転軸１２と、回転軸１２を回転駆動するための駆動部１４とを有する。駆動部１４は、回転軸１２を回転させるためのモータ（図示せず）を有する。さらに、駆動部１４は、載置部１０を回動軸１２を介して振動させるための振動手段を有することができる。振動手段としては、例えば超音波振動を回転軸１２に付与するための超音波振動子を用いることができる。このように回転軸１２を振動させながら回転させることによって、より少量の塗布液をより大面積の基板Ｗに均一に広げることができる。これによって、塗布液の使用量を低減できる。
【００２２】
載置部１０（すなわち基板Ｗ）の回転数は、塗布液の種類や粘性などによって異なるが、一般的なスピンコート法における回転数より少ないことが望ましい。このように回転数をスピンコート法における回転数より少なくして、基板Ｗをゆっくりと回転させることで、遠心力による塗布ムラを低減することができる。特に、表面に凹凸を有する基板Ｗでは、該基板Ｗの回転数と振動を制御することにより、均一な膜厚を有する塗膜を形成することができる。
【００２３】
載置部１０は、上方が開放された容器状の液受け部２０内に配置される。液受け部２０は、載置部１０の周りを取り囲む側壁部２０ａと、液だまり部２４を有する底部２０ｂとを有する。液だまり部２４は、例えば、図２に示すように、底部２０ｂに形成された凹部によって構成できる。液だまり部２４には、開口部２６を介して、廃液パイプ２８が設けられている。また、底部２０ｂには、回転軸１２を通すための開口部２１が設けられている。液受け部２０は、図示しない固定部によって固定されている。
【００２４】
さらに、液受け部２０の側壁部２０ａには、載置部１０上に載置された基板Ｗに向けて気体を吹き付けるための開口部２２が設けられている。このようなガスシャワーは、図示しない送風手段によって気体を噴射することによって行われる。ガスシャワーを基板Ｗに噴射することによって、基板Ｗ上に形成された塗膜をより早く乾燥することができる。このため、載置部１０を加熱することなく、例えば塗膜に含まれる溶媒を除去することができる。このように載置部１０を加熱する必要がない場合には、加熱によって基板Ｗが反り返ったりすることがなく、基板Ｗ上に面内均一性のよい塗膜を形成することができる。ガスシャワーに用いられる気体は、塗膜に悪影響を与えないものが用いられ、例えば空気や窒素などの不活性な気体を用いることができる。
【００２５】
ガスシャワーを用いることにより、塗布液として強誘電体あるいは圧電体などのセラミックス形成用の塗布液（例えばゾル・ゲル原料）を用いた場合には、以下のような利点を有する。すなわち、基板Ｗとして、例えば最上層に白金属金属層を有するものを用いた場合には、その触媒作用によってゾル・ゲル原料中の前駆体を反応させることができる。その結果、後の結晶化熱処理において、より低温でセラミックスを結晶化することができる。
【００２６】
シャワーノズル３０，３２，３４は、それぞれ、アーム部３０ａ，３２ａ，３４ａを有する。これらのアーム部３０ａ，３２ａ，３４ａは、それぞれ、回転軸３０ｂ，３２ｂ，３４ｂを中心に駆動されるように設けられている。また、アーム部３０ａ，３２ａ，３４ａの各先端には、ノズル部３０ｃ，３２ｃ，３４ｃが設けられている。ノズル部３０ｃ，３２ｃ，３４ｃからは、図３に示すように、塗布液は、下方に向けて広がるように噴射される。このように塗布液がシャワー状に広がることにより、基板Ｗの表面に、短時間で広範囲に塗布液を供給することができる。
【００２７】
本実施形態では、図１に示すように、各シャワーノズル３０，３２，３４は、そのノズル部３０ｃ，３２ｃ，３４ｃが基板Ｗ上を横断するように回動できる。そして、各シャワーノズル３０，３２，３４が基板Ｗ上で衝突しないように、かつ、基板Ｗ上にのみ塗布液を供給できるように、それらの移動および塗布液の噴霧のタイミングが設定されている。このように複数のシャワーノズル（本実施形態では３本）を設けることにより、同一の塗布液を連続的に基板Ｗ上に供給することができ、短時間で所定量の塗布液を基板Ｗ上に塗布することができる。あるいは、異なるシャワーノズルから、異なる液体、例えば異なる原料液や処理液を噴射することによって、２種類以上の塗布液を用いた塗布が可能となる。また、シャワーノズル３０，３２，３４が基板Ｗ上を移動しながら塗布液を噴射することで、表面に凹凸を有する基板Ｗ上でも、塗布液を均一に塗布できるだけでなく、スピンコートでは使用が困難であった高粘度の塗布液でも使用することができる。
【００２８】
本実施形態の塗布装置１００においては、塗布工程で基板Ｗの外縁から落下して使用されなかった塗布液は、廃液処理される。すなわち、図２に示すように、液受け部２０の液だまり部２４に溜まった塗布液は、排出パイプ２８を介して、図示しない廃液処理部に送られる。廃液処理部では、使用されなかった塗布液を濾過した後、例えばスプレードライヤで粉末化される。粉末化された廃液は、その種類によって再利用ができる。例えば、塗布液がセラミックス用前駆体溶液の場合には、これを再度溶液化することにより再利用できる。
【００２９】
本実施形態では、図２に示すように、載置部１０に向けて紫外線を照射するための紫外線照射部４０を有することができる。紫外線照射部４０は、例えば、複数の紫外線ランプを並べて構成することができる。紫外線の照射は、以下のような利点を有する。
【００３０】
例えば、塗布液を塗布する前の基板Ｗに紫外線を照射することにより、基板Ｗの表面を洗浄することができ、塗布液に対する濡れ性を向上させることができる。また、基板Ｗ上に塗膜を形成した後に紫外線を照射することにより、膜の特性をよくできる。例えば塗膜がセラミックスの場合には、塗膜を形成した後に紫外線を照射することにより、塗膜における前駆体の反応を制御し、その結晶配向性を向上させたり、余分な成分を蒸発させたりすることができる。
【００３１】
本実施形態において、成膜装置１０００では、上述した塗布装置１００に隣接して第１のホットプレート２００と、第２のホットプレート３００とが設けられている。第１のホットプレート２００と第２のホットプレート３００との間には、基板Ｗを搬送するための搬送ロボット４００が設けられている。
【００３２】
第１のホットプレート２００は、図４に示すように、ホットプレート本体２１０の内部あるいは周縁部に加熱用の第１の熱媒体循環路２２０と冷却用の第２の熱媒体循環路２３０とを有する。第１の熱媒体循環路２２０には、高温の第１の熱媒体が供給され、第２の熱媒体循環路２３０には、低温の第１の熱媒体が供給される。例えば、第１の熱媒体としては４００℃のオイルを、第２の熱媒体としては−８０℃のオイルを用いることができる。両者の熱媒体の流量を制御することにより、第１のホットプレート２００の昇温速度あるいは降温速度を自由に設定できる。熱媒体としては、公知のものを使用できる。
【００３３】
このような第１のホットプレート２００を用いて、例えば、塗膜が形成された基板Ｗを加熱する際に、基板Ｗを徐徐に加熱することで、基板Ｗにソリを発生することなく、塗膜を均一に加熱することができる。
【００３４】
第２のホットプレート３００は、図５に示すように、恒温槽３１０から構成される。恒温槽３１０内には、所望の温度に加熱された気体３２０、例えば不活性ガスが収容されている。かかる気体３２０は、ガス導入部３３０から恒温槽３１０内に導入され、ガス排出部３４０から外部に排出される。気体３２０は、恒温槽３１０内が所定の温度に設定されるよう、循環される。また、恒温槽３１０内には、基板Ｗを部分的に支持することができる載置部３５０が設けられている。基板Ｗは、図示しないドア部を介して恒温槽３１０内に出し入れされる。
【００３５】
このような第２のホットプレート３００を用いると、基板Ｗを急激に加熱しても周囲が気体３２０であるため、基板Ｗに凹凸のパターンが形成されている場合や基板Ｗにソリがある場合でも、塗膜の均一加熱が可能である。例えば、塗膜がセラミックスのための前駆体膜である場合、第２のホットプレート３００による加熱で、有機基を含む有機物質などの分解・除去ができる。
【００３６】
搬送ロボット４００は、公知のものを用いることができる。搬送ロボット４００は、基板Ｗの保持部４１０が、図１において矢印で示すように、進退移動、回転移動、および上下移動が可能に構成されている。搬送ロボット４００によって、被処理体である基板Ｗは、成膜装置１０００の外部から塗布装置１００の載置部１０上への搬送、載置部１０から第１のホットプレート２００への搬送、第１のホットプレート２００から第２のホットプレート３００への搬送、第２のホットプレート３００から成膜装置１０００外への搬送を行うことができる。
【００３７】
本実施形態の成膜装置１０００によれば、塗布装置１００によって基板Ｗ上に塗膜が形成され、その後、第１および第２のホットプレート２００，３００によって、順次、塗膜の乾燥・脱脂処理が行われる。
【００３８】
本実施形態の成膜装置１０００によって膜が形成された基板Ｗは、必要に応じて次の処理が行われる。例えば、セラミックス膜を形成する場合には、基板Ｗは、さらに結晶化のための熱処理装置に搬送される。そして、例えば加熱炉において、ＲＴＡ（ラピッド  サーマル  アニール）によって、塗膜は結晶化されセラミックス膜となる。
【００３９】
本実施形態の装置によれば、主な特徴として以下の点を有する。
【００４０】
本実施形態の塗布装置１００によれば、移動可能な複数のシャワーノズルを用いることにより、基板Ｗの表面に無駄なく塗布液を供給できる。そのため、本実施形態の塗布装置１００によれば、あらゆるタイプの基板、例えば表面に凹凸を有するような基板であっても均一な塗膜を形成できるとともに、塗布液の使用量を削減できる。
【００４１】
本実施形態の塗布装置１００によれば、移動可能な複数のシャワーノズルを用いることにより、従来のスピンコートでは困難であった高粘性の塗布液であっても用いることができる。すなわち、本実施の形態の塗布液１００によれば、移動可能なシャワーノズルによって基板Ｗの所望の領域に塗布液を供給できることから、載置部１０を従来のスピンコート法よりゆっくりと回転させることができ、遠心力による塗膜の不均一性を緩和できる。また、載置部１０に回転運動とともに振動を与えることによって、少量の塗布液を大面積の基板Ｗにより均一に塗布できるので、塗布液の使用量を格段に削減できる。
【００４２】
本実施形態の塗布装置１００によれば、基板Ｗに向けて気体を吹き付けるガスシャワー手段を有することにより、塗膜の乾燥を効果的に行うことができる。
【００４３】
本実施形態の成膜装置１０００によれば、塗布装置１００と、第１、第２のホットプレート２００，３００とを有することにより、塗膜の形成工程と、塗膜の乾燥工程を連続的にかつ制御された状態で行うことができる。
【００４４】
本実施形態の塗布装置１００および成膜装置１０００は、液相法を用いたあらゆる塗布法に適用でき、例えば、High-K膜、Low-K膜、強誘電体膜、圧電体膜、光機能セラミックス膜などのセラミックス膜、あるいはレジストなどの有機膜の成膜に適用できる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨の範囲内で各種の対応を取りうる。例えば、塗布装置のシャワーノズルは２本以上であればよい。また、ホットプレートは、乾燥工程に応じてその種類や数が選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】塗布装置および成膜装置の実施形態を模式的に示す平面図。
【図２】図１に示す、Ａ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】シャワーノズルを示す図。
【図４】第１のホットプレートを示す断面図。
【図５】第２のホットプレートを示す断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１０  載置部、１２  回転軸、１４  駆動部、２０  液受け部、２２  エア吹き出し部、２４  液だめ部、２８  排出パイプ、３０  第１シャワーノズル、３０ａ  アーム部、３０ｂ  回転軸、３０ｃ  ノズル部、３２  第２シャワーノズル、３４  第３シャワーノズル、４０  紫外線照射部、１００  塗布装置、２００  第１ホットプレート、２２０  第１熱媒体循環路、２３０  第２熱媒体循環路、３００  第２ホットプレート、３１０  恒温槽
【図２】
2006297197.tif 000003
【図１】
2006297197.tif 000004
【図３】
2006297197.tif 000005
【図４】
2006297197.tif 000006
【図５】
2006297197.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月22日(2006.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の塗布装置において、さらに、液受け部を有し、該液受け部は、前記載置部の周りを取り囲む側壁部と、液だまり部を有する底部とを含むことができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2006297197.tif 000008
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2006297197.tif 000009