(57)【要約】【課題】スピンコート装置において、塗膜を迅速に乾燥することができるようにする。【解決手段】スピンコート装置１は、基板８を保持し、回転軸線Ｏ２を中心として基板８を回転する回転駆動部２と、基板８の第１面８ａにコート材料を供給するコート材料供給部３と、回転駆動部２に保持された基板８の第１面８ａに向けて、静止系から見て、回転軸線Ｏ２に関する径方向における外方および周方向にそれぞれ速度成分を有する気流を供給する気流供給部４と、を備える。【選択図】図１
2018200921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コート対象部材を保持し、回転軸線を中心として前記コート対象部材を回転する回転駆動部と、
前記コート対象部材の第１面にコート材料を供給するコート材料供給部と、
前記回転駆動部に保持された前記コート対象部材の前記第１面に向けて、静止系から見て、前記回転軸線に関する径方向における外方および周方向にそれぞれ速度成分を有する気流を供給する気流供給部と、
を備える、スピンコート装置。
【請求項２】
前記気流の前記周方向における前記速度成分は、前記回転駆動部の回転方向と反対方向に向いている、
請求項１に記載のスピンコート装置。
【請求項３】
前記回転駆動部および前記回転駆動部に保持された前記コート対象部材を、内部に収容し、前記回転軸線に沿う方向に延びる筒状の壁体部と、
前記壁体部の内側の雰囲気を前記壁体部の延在方向に排気する排気部と、
を、さらに備える、請求項１または２に記載のスピンコート装置。
【請求項４】
前記気流供給部は、
前記回転駆動部に対向して配置されたプロペラと、
前記回転軸線に平行な中心軸線回りに前記プロペラを回転させるプロペラ駆動部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピンコート装置。
【請求項５】
コート対象部材を、回転軸線を中心として回転可能に構成された回転駆動部に保持させることと、
前記回転駆動部に保持された前記コート対象部材の第１面にコート材料を供給することと、
前記コート材料が供給された前記コート対象部材を前記回転駆動部によって回転することと、
前記コート材料が供給された前記コート対象部材の前記第１面に向けて、静止系から見て、前記回転軸線に関する径方向における外方および周方向にそれぞれ速度成分を有する気流を供給することと、
を含む、スピンコート方法。
【請求項６】
前記気流を供給することは、前記コート対象部材が前記回転駆動部によって回転することよりも遅くならないように開始される、
請求項５に記載のスピンコート方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載のスピンコート方法を用いて、光学素子用基材にスピンコートを行うこと、
を含む、光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンコート装置、スピンコート方法、および光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基材の表面にコート材料を塗布してコート膜を形成する場合、塗布方法としてスピンコート法が用いられることがある。例えば、スピンコート法は、光学素子を形成するための基材のコーティングに用いられることもある。
光学素子を製造するために用いられるスピンコート法ではないが、特許文献１には、ウエハ上にレジスト膜を形成するスピンコーティングにおいて、空気によるダウンフローを形成しながらウエハを回転する塗布方法が記載されている。特許文献１には、ウエハの周縁部における遷移流に起因する塗布ムラ（風車マーク）を抑制する目的で、空気よりも動粘性係数が大きい層流形成用ガスを供給することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８９１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題がある。
スピンコート法によれば、コート対象部材上に滴下されたコート材料が遠心力の作用によって短時間の内に塗り拡げられる。しかし、スピンコート法においては、コート材料を塗り拡げる時間に比べて、コート材料による塗膜の乾燥に要する時間が長くなる。スピンコート法における生産効率を向上するため、塗膜の乾燥を促進することができるスピンコート法が強く求められている。
特許文献１に記載されたように、空気によるダウンフローが回転中のコート膜に当たると、ある程度は、レジスト液の蒸発が促進される。しかし、ウエハ上のレジスト膜に当たるダウンフローは、ウエハの径方向における外方に向かって、層流として流れようとする。ダウンフローは、ウエハとともに回転するレジスト膜との接触によって、静止系から見るとウエハの回転方向に連れ回る渦巻状の流れになっている。ところが、ウエハの外周部において遷移流が発生することからも分かるように、ウエハの中心寄りの大部分の領域におけるレジスト膜の直上の気流は層流の状態に保たれている。このため、レジスト膜の表面における流速は０になっており、表面から上方に離れるにつれて漸次流速が増大していく。レジスト膜上を流れる空気の多くは、レジスト膜と接触することなく外周部に流れていく。
このように、特許文献１の塗布方法のようにダウンフローがレジスト膜に当たるだけでは、レジスト膜の効率的な乾燥が行えない。このため、特許文献１の塗布方法では、塗膜の乾燥に時間がかかってしまうという問題がある。
特許文献１には、風車マークを抑制する目的で、ダウンフローの他に層流形成用ガスを供給することが記載されている。しかし、層流形成用ガスは、ウエハ上の気流の動粘性係数を調整することによって層流領域をウエハ全体に広げる目的で供給されている。このため、層流形成用ガスが供給されることによってウエハ全体が層流で覆われる。したがって、層流形成用ガスが供給されても、乾燥にかかる時間が短縮されるわけではない。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、塗膜を迅速に乾燥することができるスピンコート装置、スピンコート方法、および光学素子に製造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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様のスピンコート装置は、コート対象部材を保持し、回転軸線を中心として前記コート対象部材を回転する回転駆動部と、前記コート対象部材の第１面にコート材料を供給するコート材料供給部と、前記回転駆動部に保持された前記コート対象部材の前記第１面に向けて、静止系から見て、前記回転軸線に関する径方向における外方および周方向にそれぞれ速度成分を有する気流を供給する気流供給部と、を備える。
【０００７】
上記スピンコート装置においては、前記気流の前記周方向における前記速度成分は、前記回転駆動部の回転方向と反対方向に向いていてもよい。
【０００８】
上記スピンコート装置においては、前記回転駆動部および前記回転駆動部に保持された前記コート対象部材を、内部に収容し、前記回転軸線に沿う方向に延びる筒状の壁体部と、前記壁体部の内側の雰囲気を前記壁体部の延在方向に排気する排気部と、を、さらに備えてもよい。
【０００９】
上記スピンコート装置においては、前記気流供給部は、前記回転駆動部に対向して配置されたプロペラと、前記回転軸線に平行な中心軸線回りに前記プロペラを回転させるプロペラ駆動部と、を備えてもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様のスピンコート方法は、コート対象部材を、回転軸線を中心として回転可能に構成された回転駆動部に保持させることと、前記回転駆動部に保持された前記コート対象部材の第１面にコート材料を供給することと、前記コート材料が供給された前記コート対象部材を前記回転駆動部によって回転することと、前記コート材料が供給された前記コート対象部材の前記第１面に向けて、静止系から見て、前記回転軸線に関する径方向における外方および周方向にそれぞれ速度成分を有する気流を供給することと、を含む。
【００１１】
上記スピンコート方法においては、前記気流を供給することは、前記コート対象部材が前記回転駆動部によって回転することよりも遅くならないように開始されてもよい。
【００１２】
本発明の第３の態様の光学素子の製造方法は、上記スピンコート方法を用いて、光学素子用基材にスピンコートを行うことを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスピンコート装置、スピンコート方法、および光学素子の製造方法は、塗膜を迅速に乾燥することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態のスピンコート装置の一例を示す模式的な正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な正面図およびそのＡ視の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のスピンコート装置の動作説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態のスピンコート装置の動作説明図である。
【図５】気流供給部の作用を説明する模式的な平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な縦断面図およびそのＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な裏面図およびそのＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態のスピンコート装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態のスピンコート装置の一例を示す模式的な正面図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な正面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ視の平面図である。
各図面は、模式図のため、形状や寸法は誇張されている（以下の図面も同じ）。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のスピンコート装置１は、成膜室５（壁体部）、回転駆動部２、コート材料供給部３、および気流供給部４を備える。
スピンコート装置１は、スピンコート法によってコート対象部材の表面にコート材料の塗膜を形成した後、塗膜を乾燥させることでコート膜を形成できる。
例えば、コート材料としては、乾燥時に、コート膜として必要な機能を発揮する物質と揮発性溶媒との混合物が用いられてもよい。
コート対象部材の用途、形状は限定されない。例えば、コート対象部材は、光学素子となる光学素子用基材であってもよいし、光学素子とならない部材でもよい。コート対象部材におけるコート対象面の形状は、平面でもよいし、湾曲面でもよい。コート対象部材のコート対象面が湾曲面からなる場合、湾曲面は、凸面でもよいし、凹面でもよい。
スピンコート装置１によって、例えば、レンズ、プリズム、ミラー、フィルターなどの光学素子が製造される場合、コート対象部材は、それぞれ、レンズ、プリズムミラー、フィルターなどに対応する立体形状を有する。
【００１８】
以下では、一例として、コート対象部材が平板状の基板８（光学素子用基材）からなる場合の例で説明する。基板８は、第１面８ａと、第１面８ａと対向する第２面８ｂと、を有する。第１面８ａと第２面８ｂとは互いに平行である。
例えば、基板８は、ガラス平板で構成されてもよい。例えば、基板８上に形成するコート膜は、反射防止膜、光学フィルター膜などであってもよい。例えば、コート膜として反射防止膜が形成された基板８は、例えば、カメラ、顕微鏡などにおいて光学素子として用いることができる。
【００１９】
成膜室５は、後述する回転駆動部２、コート材料供給部３、および気流供給部４を囲むように設けられている。成膜室５の平面視形状は、多角形でもよいし、円形でもよい。本実施形態では、一例として、成膜室５は、直方体状の形状を有する。成膜室５は、底面部５ａ、側面部５ｂ、および天面部５ｃを備える。
【００２０】
底面部５ａには、後述する回転駆動部２が立設されている。底面部５ａには、成膜室５の内部の雰囲気を外部に排気する排気部７が設けられている。排気部７は、底面部５ａを貫通する開口部７ａと、成膜室５の内部の雰囲気を開口部７ａから下方に排気する排気装置７ｂと、を備える。例えば、排気装置７ｂは、吸引ダクトと、吸引ダクトに連結された排気ファンと、を有して構成されてもよい。
図１には、排気部７が回転駆動部２の外周側の２箇所に設けられている場合の例が示されている。しかし、排気部７の個数は２つには限定されない。例えば、排気部７は３以上設けられてもよい。排気部７は１つだけでもよい。
排気部７が複数設けられている場合、成膜室５内の雰囲気を略均一に排気できるように、排気部７は、少なくとも後述する回転駆動部２の外周側の領域において、適宜の間隔をあけて多数設けられていてもよい。
開口部７ａが複数設けられている場合、開口部７ａは、成膜室５の外部における排気装置７ｂの吸引ダクトと対向して配置されていてもよい。
図１には、一例として、排気装置７ｂが開口部７ａの全部から排気する単一装置で構成される場合の例が示されている。しかし、排気装置７ｂは、開口部７ａごとに設けられていてもよい。排気装置７ｂは、２以上の開口部７ａの群に対して１つずつ設けられていてもよい。
開口部７ａは、底面部５ａに形成された開口の内側にネット、網板、孔開き板などが渡されて構成されてもよい。
【００２１】
成膜室５の側面部５ｂは、底面部５ａの外縁部に立設されている。
成膜室５の天面部５ｃには、後述する気流供給部４が設けられている。さらに、天面部５ｃには、排気される雰囲気ガスを補充する給気部６が設けられている。
給気部６は、成膜室５の内部の環境を清浄に保つために、清浄な雰囲気ガスの供給源に連結されていることがより好ましい。ただし、例えば、成膜室５がクリーンルームの内部に設置される場合など、成膜室５の外部の雰囲気が清浄である場合には、給気部６は、外部に連通する開口によって構成されてもよい。
【００２２】
給気部６から給気される状態において排気部７による排気動作が行われると、成膜室５の内部には、天面部５ｃから底面部５ａに向かって略一様に流れるダウンフローが形成される。形成されたダウンフローは、底面部５ａに沈降しているおそれのある塵埃などが、成膜中に舞い上がったりすることを抑制する機能を有する。
【００２３】
回転駆動部２は、コート対象部材を保持する回転台部２Ａと、回転軸線Ｏ２を中心として回転台部２Ａを回転する駆動機構２Ｂと、を備える。
回転台部２Ａの上部には、コート対象部材の形状に応じて、コート対象部材を保持する載置部２ａが設けられている。例えば、コート対象部材が基板８の場合、載置部２ａは、基板８の第２面８ｂを水平に載置する平面を備える。特に図示されていないが、さらに載置部２ａは、載置された基板８を保持する保持機構を備える。保持機構の構成は、回転台部２Ａの回転時に、基板８を回転台部２Ａと一体的に保持可能であれば特に限定されない。例えば、保持機構としては、基板８を載置部２ａ上に機械的に保持するクランプ機構が用いられてもよい。例えば、保持機構としては、載置部２ａ上で基板８の第２面８ｂを吸着する真空吸着機構などが用いられてもよい。
【００２４】
駆動機構２Ｂは、成膜室５の底面部５ａ上に立設されている。駆動機構２Ｂの回転軸線Ｏ２は、鉛直軸に平行である。
駆動機構２Ｂがスピンコートに必要な回転速度で回転台部２Ａを回転させることができれば、駆動機構２Ｂの構成は特に限定されない。スピンコートに必要な回転速度は、例えば、４０００ｒｐｍ以上１００００ｒｐｍ以下である。
例えば、駆動機構２Ｂの構成としては、モータによって回転台部２Ａを直接駆動する構成が用いられてもよい。例えば、駆動機構２Ｂの構成としては、伝動機構を介してモータの駆動力を回転台部２Ａに伝動する構成が用いられてもよい。
本実施形態では、駆動機構２Ｂは、平面視にて回転軸線Ｏ２に関して反時計回り方向に、回転台部２Ａを回転させる。
【００２５】
コート材料供給部３は、第１面８ａを上向きして載置部２ａ上に保持された基板８の第１面８ａに、コート材料を供給する。コート材料供給部３は、移動アーム３ｂによって、鉛直方向および水平方向において移動可能に支持されている。図１に示すように、コート材料供給部３が回転台部２Ａの上方に進出された状態では、コート材料供給部３は回転軸線Ｏ２と同軸に配置される（以下、進出状態と称する）。コート材料供給部３は、移動アーム３ｂによって、回転台部２Ａの上方から横方向に退避されること（以下、退避状態と称する。図４参照）も可能である。
コート材料供給部３の下端部には、コート材料を下方に滴下するノズル３ａが設けられている。コート材料の滴下量は、コート材料の乾燥後に適正な膜厚が得られるように、予め一定量に調整されている。
【００２６】
気流供給部４は、回転駆動部２に保持された基板８の第１面８ａに向けて、静止系から見て、回転軸線Ｏ２に関する径方向における外方および周方向にそれぞれ速度成分を有する気流を供給する。
本実施形態では、気流供給部４は、駆動モータ４ｂ（プロペラ駆動部）と、回転翼４ａ（プロペラ）と、を備えて構成されている。
駆動モータ４ｂは、回転軸４ｃを回転軸線Ｏ４回りに回転させる。駆動モータ４ｂは、回転軸線Ｏ４が回転駆動部２の回転軸線Ｏ２と同軸となるように、成膜室５の天面部５ｃに固定されている。本実施形態では、駆動モータ４ｂは、平面視にて時計回り方向に回転する（図２（ｂ）参照）。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回転翼４ａは、駆動モータ４ｂによって回転軸線Ｏ４回りに回転されるプロペラである。回転翼４ａの枚数は特に限定されない。図２（ｂ）では、回転翼４ａは、一例として、４枚で構成されている。各回転翼４ａは、回転軸線Ｏ４を中心とする円周を４等分するように、放射状に延ばされている。各回転翼４ａは、放射中心において互いに固定されている。各回転翼４ａの放射中心は、駆動モータ４ｂの回転軸４ｃと連結されている。
各回転翼４ａの径方向における長さは、基板８の外径の半分程度であってもよい。
各回転翼４ａは、水平方向から見ると、回転軸線Ｏ４に直交する平面ｈに沿って延ばされている。各回転翼４ａを径方向の外方から見ると、各回転翼４ａは、平面ｈに対して一定方向に角度θだけ傾斜している。例えば、図２（ａ）に示す例では、紙面手前側に紙面垂直方向に延びる回転翼４ａは、図示右下がりに傾斜している。
例えば、角度θは、２０°以上４０°以下であってもよい。
【００２８】
気流供給部４の回転翼４ａが回転することによって、気流供給部４の下方には、平面視にて時計回りに旋回する螺旋状の渦巻き下降流が形成される。
【００２９】
次に、本実施形態のスピンコート装置１の動作について、スピンコート装置１によって行われる本実施形態のスピンコート方法を中心として説明する。本実施形態のスピンコート方法は、光学素子用基材である基板８にスピンコートする方法であるため、光学素子の製造方法にもなっている。
図３、４は、本発明の第１の実施形態のスピンコート装置の動作説明図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態のスピンコート方法では、まず、回転駆動部２の回転を停止した状態で、載置部２ａに基板８を保持させる。
以下では、成膜室５内で行われる一部の動作をスピンコート装置１の操作者が直接的に行う場合の例で説明する。ただし、成膜室５内に操作者が操作できる遠隔操作ロボットなどが配置されている場合には、成膜室５における後述する操作者の各動作は、遠隔操作ロボットによって間接的に行われてもよい。
【００３１】
操作者は、基板８の第２面８ｂを載置部２ａに向けて、載置部２ａ上に基板８を載置する。ただし、コート材料供給部３が操作者の作業の支障になる場合には、操作者が載置部２ａ上に基板８を載置する前に、操作者は、移動アーム３ｂを操作することによって、コート材料供給部３を回転駆動部２の上方から退避させてもよい。
操作者は、基板８の中心が回転軸線Ｏ２上に位置するように、基板８の位置合わせを行った後、図示略の保持機構によって基板８を載置部２ａに保持させる。基板８は、第１面８ａを上方に向けた状態で、載置部２ａ上に保持される。
以上の動作が行われる間、気流供給部４の回転は停止されている。ただし、作業の支障にならない場合には、排気部７の排気および給気部６の給気は行われていてもよい。排気部７の排気および給気部６の給気が行われていると、成膜室５の底面部５ａに沈降しているおそれがある塵埃などが舞い上がることが抑制される。
【００３２】
図３に示すように、基板８が回転駆動部２に保持された後、基板８の第１面８ａにコート材料９が供給される。
具体的には、コート材料供給部３が退避状態の場合には、まず操作者は、コート材料９の供給を開始する操作を行う前に、コート材料供給部３を基板８の上方に進出させる。操作者は、ノズル３ａの中心軸線が回転軸線Ｏ２と同軸となる位置に、コート材料供給部３を配置する（進出状態）。ただし、予め、コート材料供給部３が進出状態になっている場合には、上述の動作は不要である。
コート材料供給部３の進出状態において、操作者は、コート材料供給部３を操作してコート材料９の供給を開始させる。コート材料供給部３は、予め決められた一定量のコート材料９を第１面８ａに向けて滴下する。
滴下されたコート材料９は、第１面８ａの中心部に分布する塗膜９Ａを形成する。
コート材料９の滴下が終了すると、移動アーム３ｂは、コート材料供給部３を回転駆動部２の上方から退避させる（図４参照）。
以上で、コート材料９の供給が終了する。
【００３３】
コート材料９の供給が終了した後、回転駆動部２の回転動作と、気流供給部４の気流供給動作と、が開始される。
回転動作と気流供給動作とは、互いに同時に開始されてもよいし、互いに時間差を設けて開始されてもよい。時間差が設けられる場合、コート材料９の乾燥時間をより短縮することができる点で、回転動作を開始させる前に気流供給動作を開始させることがより好ましい。
回転動作と気流供給動作とは、操作者が回転駆動部２と気流供給部４とをそれぞれ操作することによって開始されてもよい。ただし、回転動作と気流供給動作とは、操作者がコート材料供給部３からコート材料９の供給を開始させる操作に連動して、回転駆動部２と気流供給部４とによって自動的に開始されてもよい。
【００３４】
回転駆動部２の回転動作は、駆動機構２Ｂによって行われる。本実施形態では、回転台部２Ａは、平面視にて反時計回りに回転される。駆動機構２Ｂは、回転台部２Ａの始動後、回転台部２Ａの回転速度が予め決められた定常回転速度に達すると、回転台部２Ａの回転を定常回転速度に保つ制御を行う。
回転台部２Ａが回転すると、回転台部２Ａに保持された基板８も回転台部２Ａとともに回転する。第１面８ａ上の塗膜９Ａは、回転系における遠心力等の慣性力を受けるため、図４に示すように、第１面８ａの外周部に向かって塗り拡げられる。この結果、第１面８ａの全面を覆う塗膜９Ｂが形成される。回転台部２Ａが定常回転速度で回転することによって、塗膜９Ｂは、例えば、０．５秒程度のうちに均一膜厚を有する薄膜に変化する。
塗膜９Ｂの表面からは、塗膜９Ｂに含まれる液体成分が蒸発していくため、塗膜９Ｂは次第に乾燥する。塗膜９Ｂの乾燥に伴って、塗膜９Ｂの膜厚は漸次薄くなる。
【００３５】
例えば、成膜室５内にダウンフローが形成されているだけで、気流供給部４からの気流の供給が行われない環境では、塗膜９Ｂの乾燥には、例えば、６０秒以上の時間が必要である。この理由は、塗膜９Ｂの表面にダウンフローが当たるだけでは、効率的な乾燥が難しいためである。ダウンフローが塗膜９Ｂの表面に当たると、回転系における慣性力に起因して径方向外側に流れる気流が発生する。この気流は、回転系で見ると、塗膜９Ｂの表面の大部分にわたって層流として径方向における外方に流れる。層流部分では塗膜９Ｂの表面の流速は０であるため、塗膜９Ｂの表面における蒸発成分が効率的に輸送されにくくなっている。このため、乾燥に時間がかかってしまう。
第１面８ａの外周部では、層流の一部が剥離するため塗膜９Ｂの表面における速度成分が増大し、乾燥が促進される。しかし、このような領域は塗膜９Ｂの表面のおける特定の一部分であるため、かえって、乾燥時間のバラツキによって、乾燥後の膜厚のバラツキが生じ易い。
【００３６】
本実施形態では、塗膜９Ｂの乾燥を促進するために、気流供給部４による気流供給動作が行われる。
気流供給動作は、駆動モータ４ｂによって回転翼４ａが回転されることによって行われる。本実施形態では、回転翼４ａは、平面視にて時計回りに回転される。各回転翼４ａは、周方向断面において回転方向と反対側に下がるように傾斜している。このため、回転翼４ａが回転すると、平面視にて時計回りに旋回する螺旋状の渦巻き下降流が形成される（図４における模式的な螺旋矢印参照）。
【００３７】
ここで、図５（ａ）、（ｂ）を参照して、気流供給部４によって形成される基板８上の気流の作用について説明する。
図５は、気流供給部の作用を説明する模式的な平面図である。（ａ）は、気流供給部４による気流が供給されない場合の回転系における基板８上の気流を示す。（ｂ）は、気流供給部４による静止系における基板８上の気流の流速分布を示す。
【００３８】
気流供給部４によって気流が供給されない場合、塗膜９Ｂ上の空気は、空気の粘性に応じて、基板８の平面視にて反時計回りの回転に連れ回る。図５（ａ）に示すように、回転系で見ると、塗膜９Ｂ上の空気は、慣性力である遠心力とコリオリ力とを受けることによって、気流Ｆのように流れる。気流Ｆは、基板８の中心部から径方向外方に向かうとともに、基板８の回転方向と反対方向に曲がる気流である。このような気流は、塗膜９Ｂから上方（図５（ａ）において紙面手前側に向かう方向）に離れるにつれて急速に減衰する。
本実施形態のように、気流供給部４からの気流が供給されなくても基板８に向かうダウンフローが存在する場合には、ダウンフローの流量に応じて、静止系において基板８の中心から径方向における外方に向かう流れがさらに加わる。ダウンフローは上方から下方に向かう略均一な流れであるため、静止系においては水平面内での回転成分（渦成分）を有していない。このため、供給されたダウンフローが塗膜９Ｂに当たっても、基板８が静止している状態では、回転軸線Ｏ２に関する周方向の流速成分は生じない。
点Ｐにおける気流Ｆの流路に沿う流速ＶＰは、径方向成分であるＶＲと、周方向成分であるＶＣと、のベクトル和になる。回転台部２Ａの定常回転速度のような高速回転では、ＶＣよりもＶＲの方が大きい。このため、気流Ｆは、塗膜９Ｂの表面において、略径方向外方に流れる層流になる。
回転系において周方向成分ＶＣは、慣性力によって発生しており、ダウンフローによって発生しているわけではない。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、気流供給部４によって供給される気流Ｇは、静止系で見て、平面視にて時計回りの回転成分を有する渦巻き流である。
点Ｐにおける気流Ｇの流路に沿う流速ＵＰは、径方向成分であるＵＲと、周方向成分であるＵＣと、のベクトル和になる。気流Ｇでは、ＵＲよりもＵＣの方が大きいため、気流Ｇは、周方向の速度成分が支配的な流れである。
気流Ｇは、気流供給部４によって周方向の速度成分を有するように供給されている。このため、気流Ｇは、基板８の回転とは関係なく、径方向における外方および周方向に速度成分を有している。
気流Ｇが下降して、基板８の回転に伴う気流Ｆとぶつかると、周方向に大きな速度成分を有する気流Ｇによって気流Ｆは気流Ｇに取り込まれ気流Ｇに合体する。このため、塗膜９Ｂ上に周方向の速度分布が支配的な流れが形成される。塗膜９Ｂ上の各所に周方向の速度分布が支配的な気流が生じると、回転台部２Ａとともに回転している基板８上の塗膜９Ｂとこの気流との間で周方向に相対速度が生じるため、塗布膜９Ｂの表面の蒸発成分が気流中に放散されやすくなる。このため、塗膜９Ｂの乾燥が促進される。
【００４０】
気流供給部４の回転翼４ａは基板８を略覆う範囲で回転するため、気流Ｇは塗膜９Ｂの全面に当たる。このため、気流Ｇによって発生する基板８との間に周方向に相対速度を持った気流も、特定の領域に偏ることなく発生する。この結果、塗膜９Ｂの乾燥は、ムラなく進行する。
【００４１】
このように、スピンコート装置１では、回転駆動部２の回転動作と、気流供給部４の気流供給動作とが、並行して行われることによって、塗膜９Ｂが迅速かつ一様に乾燥していく。
例えば、気流Ｇが供給されることなくダウンフローのみが存在する場合に、６０秒の乾燥時間を要していた例の場合、回転駆動部２の回転と同時に、気流供給部４の回転翼４ａを２０００ｒｐｍで回転することによって、乾燥時間が２０秒になった。
【００４２】
塗膜９Ｂの乾燥が終了したら、操作者は、回転駆動部２の回転と、気流供給部４による気流供給と、を停止する。これにより、塗膜９Ｂから液状成分が蒸発したコート膜９Ｃ（図４参照）が形成される。
以上で、基板８の第１面８ａにおけるスピンコートが終了する。
例えば、基板８の第２面８ｂにもスピンコートを施す必要ある場合には、基板８を裏返して上記と同様にして本実施形態のスピンコート方法が行われる。
基板８に必要なコート膜９Ｃがすべて形成されたら、基板８を光学素子用基材とする光学素子の製造が終了する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態のスピンコート装置１、スピンコート装置１を用いて行われる本実施形態のスピンコート方法および光学素子の製造方法によれば、塗膜９Ｂを形成した状態で、気流供給部４によって気流Ｇを塗膜９Ｂ上に供給するため、塗膜９Ｂを迅速に乾燥させることができる。
【００４４】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態のスピンコート装置について説明する。
図６（ａ）は、本発明の第２の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な縦断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態のスピンコート装置１１は、上記第１の実施形態のスピンコート装置１の気流供給部４に代えて、気流供給部１４（二点鎖線参照）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４６】
図６（ａ）、（ｂ）に、気流供給部１４の一構成例が示されている。
気流供給部１４は、ダクト部１４ａの内部に、送風ファン１４ｂと、静翼１４ｃと、を備える。
ダクト部１４ａは、一例として、中心軸線Ｏ１４を中心とする円筒状に形成されている。ダクト部１４ａの上端は、天面部５ｃに固定されている。ダクト部１４ａの上端部には、吸気口１４ｅが径方向に貫通している。
送風ファン１４ｂは、ダクト部１４ａの内部において、吸気口１４ｅよりも下側に配置されている。送風ファン１４ｂの構成は、吸気口１４ｅから吸い込んだ成膜室５内の雰囲気をダクト部１４ａ内で上方から下方に送風できる適宜の構成が可能である。
例えば、送風ファン１４ｂは、ダクト部１４ａの中心軸線Ｏ１４と同軸な回転軸を有するプロペラファン、軸流ファンなどが用いられてもよい。
静翼１４ｃは、送風ファン１４ｂによって下方に送風された雰囲気を整流することによって下方に向かう渦巻き流を形成する。本実施形態では、静翼１４ｃは、平面視にて時計回りに旋回する渦巻き流を形成する。静翼１４ｃの枚数、形状は、このような渦巻き流が形成できれば、特に限定されない。
図６（ｂ）に示す例では、８枚の静翼１４ｃが周方向に間をあけて配置されている。周方向に隣り合う静翼１４ｃの間には、ノズルとなる開口部１４ｄが形成されている。
【００４７】
このような構成により、気流供給部１４では、送風ファン１４ｂが回転すると、吸気口１４ｅから吸い込まれた雰囲気が静翼１４ｃの間の開口部１４ｄから気流Ｈ（図６（ｂ）参照）として、下方に噴射される。気流Ｈは、静翼１４ｃの作用により、平面視にて時計回りに旋回する渦巻き流になっている。
このため、気流Ｈは、上記第１の実施形態における気流Ｇと同様、回転駆動部２によって平面視にて反時計回りに回転される基板８上に基板８との間に周方向に相対速度を持った気流を発生させることができる。
【００４８】
スピンコート装置１１は、気流Ｈを生成する気流供給部１４を備えるため、上記第１の実施形態のスピンコート装置１と同様にして、本実施形態のスピンコート方法を行うことができる。このため、スピンコート装置１１は、上記第１の実施形態のスピンコート装置１と同様に、基板８上に形成された塗膜９Ｂを迅速に乾燥させることができる。
本実施形態によれば、気流Ｈが静翼１４ｃによって形成されるため、静翼１４ｃの形状を適宜調整することによって、気流Ｈにおける径方向および周方向の流速を適宜の大きさに変更することができる。
例えば、気流供給部１４において、静翼１４ｃは、他の形状を有する静翼１４ｃと交換可能に設けられてもよい。この場合、基板８の大きさ、形状などに応じて、複数種類の静翼１４ｃが用意されることで、気流供給部１４は、基板８の大きさ、形状などに応じてより適正な気流Ｈを発生させることができる。
【００４９】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態のスピンコート装置について説明する。
図７（ａ）は、本発明の第３の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な裏面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【００５０】
図１に示すように、本実施形態のスピンコート装置２１は、上記第１の実施形態のスピンコート装置１の気流供給部４に代えて、気流供給部２４（二点鎖線参照）を備える。気流供給部２４は、図７（ａ）に示すように、上記第２の実施形態の気流供給部１４の静翼１４ｃに代えて、多孔ノズル部２４ａを備える。
以下、上記第１および第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
多孔ノズル部２４ａの下面には、多数のノズル開口２４ｃが形成されている。
各ノズル開口２４ｃは、図７（ｂ）に一例を示すように、多孔ノズル部２４ａの内部に形成され、ノズル開口２４ｃに向かって縮径するノズル２４ｂの先端開口になっている。
図７（ｂ）に示すように、側面から見ると、各ノズル２４ｂの中心軸線Ｋは、中心軸線Ｏ１４に対して傾斜している。さらに、各ノズル２４ｂから中心軸線Ｋに沿って出射する各気流Ｊは、図７（ａ）に示すように、中心軸線Ｏ１４に沿う方向から見ると、全体として、中心軸線Ｏ１４を中心する円の接線に対して同方向に傾斜する方向に出射されるようになっている。
【００５２】
このような構成により、多孔ノズル部２４ａは、図示略の送風ファン１４ｂから下方に送風される気流Ｉ（図７（ｂ）参照）を各ノズル２４ｂの中心軸線Ｋに沿う気流Ｊに変換する。各気流Ｊは、全体として、下方に向かう渦巻き流を形成する。本実施形態では、多孔ノズル部２４ａから出射する各気流Ｊは、平面視にて時計回りに旋回する渦巻き流を形成する。
【００５３】
このような構成により、気流供給部２４では、上記第２の実施形態の気流供給部１４と同様、図示略の送風ファン１４ｂが回転すると、吸気口１４ｅから吸い込まれた雰囲気が気流Ｉとして、多孔ノズル部２４ａの各ノズル２４ｂに送風される。
気流Ｉは、各ノズル２４ｂによって、気流Ｊに変換される。これにより、気流供給部２４の下方には、平面視にて時計回りに旋回する渦巻き流を構成する気流Ｊが噴射される。
このため、気流Ｊは、上記第１の実施形態における気流Ｇと同様、回転駆動部２によって平面視にて反時計回りに回転される基板８上に基板８との間に周方向に相対速度を持った気流を発生させることができる。
【００５４】
スピンコート装置２１は、気流Ｊを生成する気流供給部２４を備えるため、上記第１の実施形態のスピンコート装置１と同様にして、本実施形態のスピンコート方法を行うことができる。このため、スピンコート装置２１は、上記第１の実施形態のスピンコート装置１と同様に、基板８上に形成された塗膜９Ｂを迅速に乾燥させることができる。
本実施形態によれば、気流Ｊが多孔ノズル部２４ａによって形成されるため、多孔ノズル部２４ａにおける各ノズル２４ｂの形状を適宜調整することによって、気流Ｊにおける径方向および周方向の流速を適宜の大きさに変更することができる。
例えば、気流供給部２４において、多孔ノズル部２４ａは、他の形状を有する多孔ノズル部２４ａと交換可能に設けられてもよい。この場合、基板８の大きさ、形状などに応じて、複数種類の多孔ノズル部２４ａが用意されることで、気流供給部２４は、基板８の大きさ、形状などに応じてより適正な気流Ｊを発生させることができる。
【００５５】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態のスピンコート装置について説明する。
図８は、本発明の第４の実施形態のスピンコート装置に用いる気流供給部の模式的な正面図である。
【００５６】
図１に示すように、本実施形態のスピンコート装置３１は、上記第１の実施形態のスピンコート装置１の気流供給部４に代えて、気流供給部３４（二点鎖線参照）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５７】
図８に、気流供給部３４の一構成例が示されている。
気流供給部３４は、主配管３４ａ、分配部３４ｃ、駆動モータ３４ｂ、およびノズル３４ｄを備える。
主配管３４ａは、後述する気流Ｍを形成するための気体ｆを供給する。主配管３４ａの上端部は、図示略の天面部５ｃに固定されている。主配管３４ａの内部の給気路３４ｅは、図示略の配管によって、成膜室５の外部の気体供給源に接続されている。気体供給源が供給する気体ｆは、例えば、成膜室５の内部の雰囲気と同一種類の気体が用いられる。
分配部３４ｃは、給気路３４ｅを流れる気体ｆを複数の管路に分配する。分配部３４ｃは、主配管３４ａの下端部において、主配管３４ａの中心軸線Ｏ３４回りに回転可能に連結されている。分配部３４ｃ内の図示略の流路は、給気路３４ｅと回転ジョイントを介して連結されている。
分配部３４ｃ内の図示略の流路は、後述するノズル３４ｄにそれぞれ連結されている。
【００５８】
駆動モータ３４ｂは、主配管３４ａと分配部３４ｃとの間に配置されている。駆動モータ３４ｂは、中心軸線Ｏ３４回りの回転駆動力を分配部３４ｃに伝達する。駆動モータ３４ｂの回転方向は、本実施形態では、平面視にて時計回りである。
【００５９】
ノズル３４ｄは、分配部３４ｃの流路に給気された気体ｆを下方に噴射する。ノズル３４ｄは、分配部３４ｃの下端部に複数設けられている。
各ノズル３４ｄのうち、分配部３４ｃの中心に設けられたノズル３４ｄは、中心軸線Ｏ３４と同軸に配置されている。分配部３４ｃの中心からずれた位置に設けられたノズル３４ｄは、噴射方向が中心軸線Ｏ３４からの距離が大きくなるほど中心軸線Ｏ３４に対して径方向外方に向かうように、傾いて配置されている。
【００６０】
このような構成により、気流供給部３４では、駆動モータ３４ｂが停止しているときは、各ノズル３４ｄからそれぞれの噴射方向に気体ｆを噴射できるようになっている。このような気体ｆの噴射によって、気流供給部３４の下方には、中心軸線Ｏ３４に関して線対称に拡がる気流Ｍが形成される。
気体ｆを噴射している状態で、駆動モータ３４ｂが駆動されると、分配部３４ｃが平面視にて時計回りに回転する。このため、各ノズル３４ｄからの噴射流によって形成される気流Ｍも全体として平面視にて時計回りに回転する。この場合、気流Ｍは、平面視にて時計回りに旋回する渦巻き流を形成する。
このような静止系において回転する気流Ｍ（以下、回転状態の気流Ｍと称する）は、上記第１の実施形態における気流Ｇと同様、回転駆動部２によって平面視にて反時計回りに回転される基板８上に基板８との間に周方向に相対速度を持った気流を発生させることができる。
【００６１】
スピンコート装置３１は、回転状態の気流Ｍを生成する気流供給部３４を備えるため、上記第１の実施形態のスピンコート装置１と同様にして、本実施形態のスピンコート方法を行うことができる。このため、スピンコート装置３１は、上記第１の実施形態のスピンコート装置１と同様に、基板８上に形成された塗膜９Ｂを迅速に乾燥させることができる。
さらに、本実施形態によれば、回転状態の気流Ｍが成膜室５の外部の気体供給源によって供給されるため、気流供給部３４による気流供給動作において、成膜室５内の雰囲気が循環する流れが抑制される。
【００６２】
なお、上記各実施形態の説明では、各気流供給部によって供給される渦巻き状の気流の旋回方向が、回転駆動部２の回転方向と反対である場合の例で説明した。
この場合、静止系において基板８と連れ回って回転する気流Ｆに対して気流供給部から気流が、静止系における気流Ｆの回転方向と反対向きに当たる。しかし、気流Ｆは基板8の回転慣性力のみにより周方向の速度成分をもち、その強度は気流供給部からの気流の周方向の速度成分に比べ小さい。このため、気流Ｆは気流供給部からの気流に取り込まれ、この気流と合体する。合体した気流は、気流供給部によって供給される渦巻き状の気流の旋回方向に旋回する気流となる。この結果、基板８との間に周方向に相対速度を持った気流が発生する。
ただし、静止系における気流供給部によって形成される気流と、気流Ｆと、の周方向の流速の方向が一致していても、気流Ｆは気流供給部からの気流に取り込まれ、この気流と合体するため、基板８との間に周方向に相対速度を持った気流が発生する。このため、各気流供給部によって供給される渦巻き状の気流の旋回方向は、回転駆動部２の回転方向と同方向であってもよい。
【００６３】
上記各実施形態の説明では、各スピンコート装置が、回転駆動部および回転駆動部に保持されたコート対象部材を内部に収容する成膜室５を有する場合の例で説明した。この場合、成膜室５は、回転駆動部の回転軸線に沿う方向に延びる筒状の側面部５ｂの他に、回転軸線に交差する方向に延びる底面部５ａおよび天面部５ｃを有している。
しかし、回転駆動部および気流供給部が適宜の支持部材によって支持されており、排気部７による排気によって、ダウンフローが形成できれば、成膜室５の底面部５ａおよび天面部５ｃは、削除されてもよい。
例えば、回転駆動部および気流供給部が適宜の支持部材によって支持されており、排気部７によってダウンフローを形成しなくてもよい安定したスピンコートが行える場合には、上記各実施形態において成膜室５全体が削除されてもよい。
【００６４】
上記各実施形態の説明では、スピンコート装置において、気流供給部によって供給される気流の回転の中心軸線が回転駆動部の回転軸線と同軸になるように構成された場合の例で説明した。しかし、気流供給部によって供給される気流の回転の中心軸線と、回転駆動部の回転軸線と、は、厳密に同軸である必要はない。例えば、気流供給部によって供給される気流の回転の中心軸線と、回転駆動部の回転軸線と、は、互いに偏心していてもよい。すなわち、気流供給部によって供給される気流の回転の中心軸線と、回転駆動部の回転軸線と、は互いに平行にずれていてもよい。
【００６５】
上記第１の実施形態の説明では、回転翼４ａが傾き一定のプロペラで形成される場合の例で説明した。しかし、回転翼４ａの形状は、これには限定されない。例えば、回転翼４ａの傾きは径方向に沿って変化してもよい。例えば、回転翼４ａは、適宜の湾曲形状を有していてもよい。
【００６６】
以上、本発明の好ましい各実施形態を説明したが、本発明はこれらの各実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００６７】
１、１１、２１、３１  スピンコート装置
２  回転駆動部
２ａ  載置部
２Ａ  回転台部
２Ｂ  駆動機構
３  コート材料供給部
４、１４、２４、３４  気流供給部
４ａ  回転翼（プロペラ）
４ｂ  駆動モータ（プロペラ駆動部）
５  成膜室
５ａ  底面部
５ｂ  側面部（壁体部）
５ｃ  天面部
６  給気部
７  排気部
８  基板（コート対象部材、光学素子用基材）
８ａ  第１面
８ｂ  第２面
９  コート材料
９Ａ、９Ｂ  塗膜
９Ｃ  コート膜
ｆ  気体
Ｆ  気流
Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｍ  気流
Ｋ、Ｏ１４、Ｏ３４  中心軸線
Ｏ２、Ｏ４  回転軸線
【図１】
2018200921.tif 000003
【図２】
2018200921.tif 000004
【図３】
2018200921.tif 000005
【図４】
2018200921.tif 000006
【図５】
2018200921.tif 000007
【図６】
2018200921.tif 000008
【図７】
2018200921.tif 000009
【図８】
2018200921.tif 000010