(57)【要約】【課題】塗布液等の塗布物質を基板表面に回転塗布した際に、該塗布物質が基板裏面へ回り込むのを抑制することが可能となる回転塗布装置を提供する。【解決手段】回転塗布装置は、試料台である吸着ステージ２に基板１を吸着固定して塗布物質の回転塗布を行うものであって、塗布物質の回転塗布時に吸着された基板１の端部（外周部）が基板１の中央部に比べ低い位置となるように吸着ステージ２に基板１を固定可能な吸着手段を備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を試料台に吸着固定して前記基板表面に物質を回転塗布する回転塗布装置において、
回転塗布時に前記基板の端部が前記基板の中央部に比べ低い位置になるように前記試料台に前記基板を固定可能な吸着手段を備えたことを特徴とする回転塗布装置。
【請求項２】
前記試料台の中央部および端部に前記吸着手段を有することを特徴とする、請求項１記載の回転塗布装置。
【請求項３】
前記試料台の端部が前記基板の端部より内側に位置することを特徴とする、請求項２記載の回転塗布装置。
【請求項４】
前記基板の中央部から端部までの距離をａ（ｍｍ）とし、前記基板の中央部と前記基板の端部との高低差をｂ（μｍ）としたとき、１５≧ｂ／ａ＞０．５の関係を満たすように前記距離ａおよび前記高低差ｂを選定することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の回転塗布装置。
【請求項５】
前記基板の中央部から端部までの距離をａ（ｍｍ）とし、前記基板の中央部と前記基板の端部との高低差をｂ（μｍ）としたとき、１５≧ｂ／ａ≧２．５の関係を満たすように前記距離ａおよび前記高低差ｂを選定することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の回転塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転塗布装置に関し、特に遠心力を利用してウェハや液晶基板等の基板表面上に低粘度レジスト等の物質（塗布液）を塗布する回転塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＬＳＩ（ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）や液晶表示装置の製造において、ウェハやガラス基板等の基板上に塗布液を塗布する工程がある。塗布液の塗布は、基板中央に塗布液を滴下した後、基板を回転させて遠心力により基板表面の全面を塗布液で被うようにする回転塗布方法によるものが一般的である。
【０００３】
たとえば、液晶表示装置用の拡散膜（拡散膜上に反射膜を形成して反射板となる）や平坦化層などの薄膜を塗布するときに、上述の回転塗布方法を採用することができる。この回転塗布方法の一例が、特開平１０−１９９７９９号公報や特開２００１−３２１７１４公報に開示されている。図４に、特開２００１−３２１７１４公報に開示された回転塗布装置における回転チャック４および基板１を示す。
【０００４】
上記公報に記載の方法では、基板との接触面が平坦な試料台や回転チャック４に基板１を吸着し、基板１の中央部に塗布液を滴下して、試料台等を回転させることにより薄膜の形成を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法により薄膜形成を行った場合には、基板１のエッジで塗布液がスムーズに基板１から離れず、基板１エッジ近傍の微少範囲での基板１裏面への塗布液の廻り込みが発生するという問題が生じる。
【０００６】
たとえば液晶表示装置の製造においては、一対の基板をシール剤を介して、加熱プレスを行うことにより貼りあわせるという工程が存在するが、この工程において上記微少範囲での塗布液の基板裏面への廻り込みが存在すると、その部分に荷重が集中し、ガラス基板が破損してしまうという問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、塗布液等の塗布物質を基板表面に回転塗布した際に、該塗布物質が基板裏面へ回り込むのを抑制することが可能となる回転塗布装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転塗布装置は、基板を試料台に吸着固定して基板表面に液状物質等の塗布物質を回転塗布する装置であって、回転塗布時に基板の端部（外周部）が基板の中央部に比べ低い位置になるように試料台に基板を固定可能な吸着手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本構成により、塗布液等の塗布物質の回転塗布時に、基板が、その中央部から端部（外周部）に向かって下方に傾斜した状態となるので、基板上面に沿って基板の中央部から端部に向かって流動する塗布物質が、基板エッジでスムーズに基板から離れるようになる。
【００１０】
上記試料台の中央部および端部に吸着手段を有することか好ましい。それにより、基板の回転の際の遠心力で基板の中央部と端部の高さが等しくなる方向へと基板端部が復元しようとするのを効果的に抑制することができ、基板の回転中においても基板の中央部に対して基板の端部の位置を低い位置に保持することが可能となる。
【００１１】
上記試料台の端部（外周部）が基板の端部（外周部）より内側に位置することが好ましい。つまり、基板の端部を試料台の端部よりも外方に突出させることが好ましい。それにより、試料台の端部と基板の端部の間に微小隙間が形成されるのを抑制することができ、試料台と基板の間での毛細管現象による塗布物質の浸透を防ぐことが可能となる。このことも、基板エッジ近傍の微小範囲での塗布物質の基板裏面への廻り込み抑制に有効である。
【００１２】
上記基板の中央部から端部までの距離をａ（ｍｍ）とし、基板の中央部と基板の端部との高低差をｂ（μｍ）としたとき、１５≧ｂ／ａ＞０．５の範囲となるように距離ａおよび高低差ｂを選定することが好ましい。
【００１３】
ｂ／ａの値を０．５より大きくすることにより、たとえば図３および表１に示すように、基板裏面への微小範囲での塗布物質の廻り込み発生率を低減することができる。具体的には、ｂ／ａの値が１．０以上では廻り込み発生率を７５％以下に、ｂ／ａの値が１．５以上では廻り込み発生率を５０％以下に、ｂ／ａの値が２．０以上では廻り込み発生率を２４％以下に低減することができる。したがって、塗布物質の廻り込みによる不良を減少させることが可能となる。ｂ／ａの値は大きいほど廻り込み発生率を減少させることができるが、ｂ／ａの値を１５以下とする必要がある。ｂ／ａの値が大きすぎると、塗液が基板中央部からたれて広がってしまい、許容できないレベルの塗布ムラが生じてしまう。そこで、ｂ／ａの値を１５以下とすることにより、塗布ムラが問題とならないレベルとすることができる。
【００１４】
上記距離ａおよび高低差ｂは、１５≧ｂ／ａ≧２．５の関係を満たすように選定することがさらに好ましい。
【００１５】
ｂ／ａの値を２．５以上とすることにより、たとえば図３および表１に示すように、基板エッジ近傍の微小範囲での基板裏面への塗布物質の廻り込み発生率をほぼ０にまで減少させることができる。それにより、該塗布物質の廻り込みによる不良をさらに効果的に減少させることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の回転塗布装置における吸着ステージ（試料台）２とその近傍の構造例を示す図である。回転塗布装置は、通常、基板１を吸着する吸着ステージ２と、該吸着ステージ２を回転駆動する回転駆動機構と、基板１に塗布液等の塗布物質を供給する塗布物質供給機構（図示せず）と、廃液等の廃物を回収する廃物回収機構（図示せず）と、ゴミの侵入や飛散した塗布物質が装置外に漏れるのを防止するケーシング（図示せず）とを備える。
【００１８】
基板１は、たとえば半導体ウェハやガラス基板や樹脂基板等の基板である。基板１がガラス基板である場合、基板１の厚みは０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下程度である。これは、基板１の厚みが１．１ｍｍ程度の厚いものを用いると基板１を湾曲させて吸着ステージ２に吸着することが困難となるため、基板１の厚みを薄くすることが望ましいからである。
【００１９】
吸着ステージ２は、表面に基板１を吸着するための吸着面２ｂを有し、図１の例では、モータ３の駆動軸によって支持されている。図１の例では、吸着面２ｂは、中央部が最も高く、外周部に近づくにつれて下方（モータ３側）に向けて湾曲した形状を有している。吸着面２ｂは球面の一部と同形状の曲面で構成されてもよい。
【００２０】
吸着ステージ２は、吸着面２ｂに基板１を吸着するための吸着機構（図示せず）を有する。たとえば、吸着面２ｂに開口する単数または複数の吸着口を設け、該吸着口と連通する連通路を吸着ステージ２内部に設け、この連通路内の気体を図示しない真空ポンプ等の吸引手段により吸引することにより、吸着面２ｂに基板１を吸着することができる。
【００２１】
上記吸着機構は、少なくとも吸着ステージ２の外周部に設けられることが好ましい。より好ましくは、上記吸着機構を、吸着ステージ２の中央部と外周部の双方に設ける。それにより、基板１の外周部（端部）が回転の際の遠心力で基板１の中央部との高さが等しい方向へと復元しようとするのを抑制することができ、回転中に基板１の中央部に対して基板１の外周部（端部）の位置を低い位置に保持することが可能となる。
【００２２】
図１に示すように、吸着ステージ２の中央部から端部までの距離をａ（ｍｍ）とし、基板１の中央部の高さと基板１の端部の高さの差をｂ（μｍ）とした場合、ａは５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下程度、ｂは２５μｍより大きく１５０００μｍ以下程度、１５≧ｂ／ａ＞０．５、１５≧ｂ／ａ≧２．５の関係を満足するようにａとｂの値を選定することが好ましい。
【００２３】
それは、後述する図３に示すように、ｂ／ａを０．５より大きくすると塗布液の廻り込み発生率を徐々に低減することができ、ｂ／ａが２．５以上では塗布液の廻り込み発生率が０％となり、塗布液の廻り込み発生を効果的に阻止することができるからである。ｂ／ａの値が１５よりも大きいと、塗液が基板中央部からたれて広がってしまい、許容できないレベルの塗布ムラが生じてしまう。そこで、ｂ／ａの値を１５以下とすることにより、塗布ムラが問題とならないレベルとすることができる。
【００２４】
図１に示すように、基板１の側端面１ａに対して吸着ステージ２の側端面２ａを内側に配置する。つまり、基板１の端部（外周部）をステージ２の端部（外周部）よりも外方に突出させる。それにより、吸着ステージ２と基板１の間での毛細管現象による塗布液の浸透を防ぐことが可能となり、塗布液の基板１裏面への微小範囲での廻り込みを防止することが可能となる。
【００２５】
回転駆動機構としては、図１の例では、モータ３および駆動軸を示している。このモータ３により駆動軸を介して吸着ステージ２を回転駆動し、吸着ステージ２とともに基板１を回転駆動する。なお、これ以外の回転駆動機構も採用可能である。
【００２６】
塗布物質供給機構としては、たとえば吸着ステージ２の上方にノズルを配置し、該ノズルを介して塗布液等の塗布物質を供給する機構を採用可能である。本発明が有効な塗布液の粘度は、５ｃｐ以上１０００ｃｐ以下程度である。廃物回収機構としては、たとえば廃液等の廃物を回収するための容器を吸着ステージ２の側部から下方にわたって設置すればよい。
【００２７】
次に、本発明の回転塗布装置の動作について説明する。まず、上述の基板１を吸着ステージ２の吸着面２ｂ上に載置し、上述の吸着機構によって基板１を吸着ステージ２に吸着する。このとき、吸着ステージ２の吸着面２ｂは、図１に示すように湾曲しているので、吸着面２ｂに沿って基板１は若干変形し、基板１の外周部は基板１の中央部よりも下方に移動する。
【００２８】
その後、基板１の中央部に塗布物質供給機構によって塗布液等の塗布物質を供給し、回転駆動機構であるモータ３により駆動軸を介して吸着ステージ２とともに基板１を回転させる。このときの遠心力により塗布物質は基板１の中央部から外周部に向けて流動し、それにより基板１の表面全面に塗布物質を塗布することができる。
【００２９】
このとき、基板１の上面は、図１に示すように、その中央部から外周部に向けて下方に傾斜しているので、塗布液等の塗布物質は基板１の上面を外周部に向かって滑らかに流動し、スムーズに基板１の外周部から離れることとなる。したがって、塗布液等の塗布物質が基板１の裏面に回り込むのを効果的に抑制することができる。
【００３０】
以上のように基板１の表面上に塗布物質を塗布した後、焼成等の所定の処理を施すことで、基板１上に塗膜を形成することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２の回転塗布装置における吸着ステージ２とその近傍の構造例を示す図である。
【００３２】
図１の例では、吸着ステージ２の吸着面２ｂの全面が基板１と接触していたが、吸着ステージ２の吸着面２ｂの全面が必ずしも基板１と接触している必要はない。すなわち図２に示すように、吸着ステージ２に、吸着面２ｂに開口を有する単数または複数の凹部２ｃを設け、該凹部２ｃが設けられた部分以外の吸着面２ｂを基板１と接触させるようにしてもよい。この場合、基板１中央部と外周部下に上述の吸着機構を設け、基板１を吸着ステージ２に吸着する。この場合にも、実施の形態１と同様の効果を期待できる。
【００３３】
【実施例】
次に、図１に示す基板１中央部から基板１端部までの距離ａ（ｍｍ）＝２００ｍｍに固定し、基板１中央部からその端部の高低差ｂ（μｍ）を０μｍから１０００μｍまで１００μｍきざみで変化させて、以下の実験を行ったのでその結果について説明する。
【００３４】
４００ｍｍ角で０．４ｍｍ厚のソーダガラス製の基板１を吸着ステージ（３８０ｍｍ角）２に吸着し（吸着口は吸着ステージ２端面から２ｍｍの位置）、基板１の中央部に塗布液を１５ｍｌ塗出する。塗布液の主材は反射板用拡散膜用アクリル系樹脂よりなり、粘度は１０ｃｐのものを用いた。その後１０００ｒｐｍにて１分間回転を行い、塗膜を形成し、２５０℃にて焼成を行うことにより、樹脂薄膜（反射板用拡散膜）を作成した。
【００３５】
作成した樹脂薄膜について蛍光灯下にて目視検査により、微小範囲（基板１のエッジから０．５ｍｍ程度のもの）での塗布液の廻り込みの検査を行った。それぞれの高低差について１００基板ずつ成膜を行い、検査での廻り込み発生率を確認した結果を図３および表１に示す。
【００３６】
図３および表１に示すように、ｂ／ａの値が０．５より大きくなるにつれて塗布液の廻り込みが減少していき、ｂ／ａの値が１．０以上で廻り込み発生率を７５％以下に、ｂ／ａの値が１．５以上で廻り込み発生率を５０％以下に、ｂ／ａの値が２．０以上で廻り込み発生率を２４％以下に低減することができ、ｂ／ａの値が２．５において廻り込み発生率が０％となることが確認できた。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
≪比較例１≫
上記実施例における高低差ｂ＝０（μｍ）のときを比較例１とする。図３のｂ／ａ＝０の時が本比較例１に該当し、このとき塗布液の廻り込み発生率は１００％であった。
【００３９】
≪比較例２≫
上記実施例においてｂ／ａ＝２．５に設定し、吸着ステージ２のサイズを４００ｍｍ角にして、同様の実験を行った。その結果、塗布液の廻り込み発生率は１００％となった。このように吸着ステージ２のサイズが基板１のサイズと等しい場合、すなわち、吸着ステージ２の端部（外周部）が基板１の端部（外周部）より内側に存在しない場合には、廻り込み発生の抑制効果が低くなることがわかる。
【００４０】
上述のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示した実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、基板への塗布液の回転塗布時に、塗布液が基板エッジでスムーズに基板から離れるようにすることが可能となるので、基板エッジ近傍の微小範囲で塗布液の基板裏面への廻り込みを効果的に抑制することができる。したがって、塗布液の基板裏面への廻り込みに起因する不良の発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における回転塗布装置の一部を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における回転塗布装置の一部を示す断面図である。
【図３】本発明例の回転塗布装置での傾きｂ／ａと廻り込み発生率との関係を示す図である。
【図４】従来の回転塗布装置の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１　基板、１ａ，２ａ　側端面、２　吸着ステージ（試料台）、２ｂ　吸着面、２ｃ　凹部、３　モータ、４　回転チャック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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