(57)【要約】【課題】膜厚分布の均一性の向上、膜表面の凹凸の抑制を達成することが可能となる塗布膜形成方法を提供すること。【解決手段】基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ前記基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法である。（１）塗布開始時に前記ノズルより塗布液を吐出開始して前記基板と前記ノズル先端との間が塗布液でつながった状態になった後、前記基板の回転及び前記ノズルの移動を開始する工程を有することを特徴とする。（２）塗布終了部で前記ノズルの移動を停止し、前記基板を回転させながら前記ノズルより過剰塗布液を吸引する工程を有することを特徴とする。（３）塗布終了部において前記ノズルからの塗布液の供給を停止した後、前記基板を回転しながら前記ノズルの先端を前記基板の外まで移動する工程を有することを特徴とする（４）基板の一回転当りのノズル移動量がノズルの内径より小さいことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ前記基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
塗布開始時に前記ノズルより塗布液を吐出開始して前記基板と前記ノズル先端との間が塗布液でつながった状態になった後、前記基板の回転及び前記ノズルの移動を開始する工程を有することを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項２】
基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ前記基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
塗布終了部で前記ノズルの移動を停止し、前記基板を回転させながら前記ノズルより過剰塗布液を吸引する工程を有することを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項３】
基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ前記基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
塗布終了部手前において前記ノズルからの塗布液の供給を停止した後、前記基板を回転しながら前記ノズルの先端を前記基板の外まで移動する工程を有することを特徴とする環状の塗布膜形成方法。
【請求項４】
基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
基板の一回転当りのノズル移動量がノズルの内径より小さいことを特徴とする塗布膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の円形基板、ＣＤ，ＤＶＤ等の環状記録ディスク基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００１−３１０１５５号公報
【０００３】
従来、半導体ウエハやディスク等の円形及び環状の基板上にレジストや保護膜を形成する方法としてスピンコート法が多用されている。スピンコート法は基板上に塗布液を滴下したのち基板を高速で回転させることで基板全面に塗布液を広げ遠心力により基板全面に均一な塗布膜を形成する方法である。ディスク等の環状の基板においてもスピンコート法が適用されるが環状基板の場合、基板内周から外周に向けて膜厚が厚くなる傾向にあり基板の回転条件や塗布液の滴下の条件によって膜厚の均一化を図る対策が行われているが全面に渡って均一な膜厚の塗布膜を得ることは難しい。
【０００４】
また、スピンコート法は基板全面に塗布液を広げるために液量を多く使用し、なおかつ塗布液の大部分（約９５％以上）を遠心力により基板外に飛散させてしまうため液の再利用も困難である。材料コストの高い塗布材料においては塗布膜の膜厚が不均一であるという問題とともに材料の使用効率の面での課題を抱えている。
【０００５】
このような状況下、円形及び環状の塗布膜形成方法として、基板を回転させ、その回転中心を通る直線上を、吐出量制御可能なノズルから液を吐出させながら走行させることにより、基板上に塗布膜を形成していく方法が特許文献１（特開２００１−３１０１５５号公報）に開示されている。この方法によれば、基板外に液を飛散させることなく塗布できるため、ノズル先端から吐出された液をほぼ１００％塗膜として基板上に残すことが可能である。
【０００６】
また、ノズルの位置が基板中心から外周方向に、あるいは外周から中心方向に移動するにつれて、ノズル吐出口下の基板の周速が変化するため、均一な膜厚を得るためにはこの変化に応じて塗布液の吐出量を徐々に増加、あるいは徐々に減少させる必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、塗布開始部においてノズル先端と基板との間に形成された液ビードが安定的に形成されない状態で基板の回転またはノズルの相対移動を行うとビードが基板との間で切れやすく塗布膜形成不良を引き起こし易い。また塗布終了部近傍においては基板回転による遠心力で基板上の液が外周部分に移動し易いことと最終的にノズルを基板から垂直方向に遠ざける工程でビードの大半が基板側に取残され他の部分よりより膜厚が厚くなってしまう問題点がある。さらに面内においてもこの塗布膜形成方法ではノズルからの塗布液をらせん状に形成していくため基板１回転ごとに塗布液の側面が接していく必要があるが回転数とノズル吐出径及びノズル移動速度との関係で側面が接しないで塗布されない膜形成不良領域を発生することがあることと塗布された膜表面形状がノズルからの液の吐出形状に依存して凹凸状になってしまう問題を抱えている。
【０００８】
したがって本発明の目的は、塗布開始部及び面内での塗布膜形成不良を抑制しまた塗布終了部付近の膜厚分布の均一性の向上とさらには膜表面の凹凸を抑制し塗布膜の膜厚の面内均一性を向上させることが可能な塗布膜形成方法及び塗布膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するための本発明の塗布膜形成方法は、基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ前記基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
塗布開始時に前記ノズルより塗布液を吐出開始して前記基板と前記ノズル先端との間が塗布液でつながった状態になった後、前記基板の回転及び前記ノズルの移動を開始する工程を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の塗布膜形成方法は、基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ前記基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
塗布終了部で前記ノズルの移動を停止し、前記基板を回転させながら前記ノズルより過剰塗布液を吸引する工程を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の塗布膜形成方法は、基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ前記基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
塗布終了部手前において前記ノズルからの塗布液の供給を停止した後、前記基板を回転しながら前記ノズルの先端を前記基板の外まで移動する工程を有することを特徴とする。
なお、塗布終了部手前としては、ノズルと基板の間の液ビードの量により適宜設定することになるが0.2から2mmの範囲が好ましい。
【００１２】
本発明のさらに他の塗布膜形成方法は、基板を回転させかつ前記基板の回転中心を通る直線上を移動しながらノズルより塗布液を吐出させ基板上に塗布膜を形成する塗布膜形成方法において、
基板の一回転当りのノズル移動量（ｈ）がノズルの内径（ｄ）より小さいことを特徴とする。
なお、ｄ／ｈとしては、重なった液の平坦性から  ｄ/ｈ＞2  が好ましい。
【００１３】
なお、塗布液を供給するためのポンプとして逆回転も可能なポンプを用い、ポンプを逆回転させれば吸引を行うことができるため、先端から塗布液を吐出させ得るとともに塗布液の吸引が可能なノズルを簡単に構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
膜厚分布の均一性の向上、膜表面の凹凸の抑制を達成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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明を実施するための塗布膜形成装置である。
図１に示すように、基板１を真空吸着固定して回転可能なステージ２とその回転中心を通るステージ円周方向の直線上を移動可能でかつステージ２に垂直な方向での高さを調整可能な機構、ノズル昇降ユニット（６，７１，９１）を備えた液吐出ノズル３を備えている。このノズル３への液の供給は配管１１とバルブ（図示せず）を介して吐出量を制御できる定量ポンプ１２に連結されている。定量ポンプ１２には、シリンジ型ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、ギヤポンプ等を用いることが可能である。
【００１６】
ステージ２の回転中心にウエハ等の被塗布基板の中心を一致させステージ２上に吸着させる。次にノズル３を基板中心に移動させかつノズル先端と基板表面の間隔を適正値に接近させた状態で基板１を一定の回転数で回転させながら定量ポンプ１２を作動させノズル先端より塗布液を吐出させ基板外周方向の直線上を一定速度で移動させることにより基板１上にらせん状に塗布液を塗布することで基板１上に塗布膜を形成することができる。
このときノズル３の位置により吐出させる液量を定量ポンプによって制御することとノズル昇降ユニットにより基板表面とノズル先端との距離（高さ）を制御することが可能である。
図１に示す装置は制御部８を有しており、この制御部８により、塗布液供給速度（供給の開始、停止を含む）、ノズルの高さ、基板回転速度（回転の開始、停止を含む）、ノズル移動速度（移動の開始、停止を含む）を一括して制御することができる。
【実施例１】
【００１７】
被塗布基板として６インチのシリコンウエハを基板ステージ上に真空吸着して固定した。塗布液は、光硬化性のアクリル系樹脂、粘度約５００ｍＰａ・ｓを使用した。ノズルは先端内径がφ１ｍｍのステンレス製ノズルを用いた。塗布エリアは、基板中心から半径７０ｍｍのエリアで塗布後のウエット膜厚で１２５μｍを目標とした。基板回転数は２４０ｒｐｍ固定、ノズル移動速度は２ｍｍ／ｓとし基板が一回転する間にノズルは、０．５ｍｍ移動する設定とした。基板表面とノズル先端との間隔は狙い膜厚以上の１４０μｍとしこれらの条件下で基板中心から外周半径で７０ｍｍの領域への塗布を行った。
【００１８】
塗布開始時の工程を以下のように行った。まずノズルを基板中心に移動させ基板との距離を１４０μｍにセットした。次にノズル先端より塗布液を吐出させ基板とノズル先端との間に液ビードを形成させた。この液ビードが形成した後基板の回転とノズルの移動を同時に開始し基板面内への塗布を行った。これにより塗布開始部では液ビードが切れることなく塗布を行うことができた。
【００１９】
なお、基板とノズル先端との間に液ビードを形成させた後、一定の時間経過後基板の回転を開始することが好ましい。
基板とノズル先端との間に液ビードを形成させた瞬間を検知するためには、例えば、レーザー透過センサを設けておき、その信号を制御部８に送り、その信号に基づきタイマーを作動させ回転機構５の制御を行うようにしてもよい。吐出開始時から基板へ塗布液が到達するまでの時間を予め実験などにより求めておき、図１に示す装置における制御部８により、吐出開始時期と、基板回転時期とを制御してもよい。
【００２０】
また塗布終了部の工程は以下のように行った。
塗布終了予定位置（７０ｍｍ）にノズルが到達したと同時にノズル移動を停止する。このとき基板の回転は続行しながらノズルに塗布液を供給している定量ポンプ１２のモーター７２を逆回転させることでノズル先端から外周部の過剰な塗布液を吸引した。基板が回転していることで端部円周上の過剰塗布液を取除くことができた。一定量吸引したのちノズルを基板表面から遠ざけ定量ポンプと基板の回転を停止した。
塗布終了後レーザーフォーカス変位計（キーエンス社製  ＬＴ−８０１０）で非接触でウエット状態の基板上の塗布膜の膜厚を測定した結果を図２に示す。この図２からわかるように終了部での膜の盛上りの少ない、また膜表面の凹凸の少ない均一な膜がえられた。
【００２１】
（比較例１）
実施例１と同様の装置、ウエハ、塗布液、条件で塗布を行った。ただし塗布開始部では、塗布液の吐出と基板の回転及びノズルの移動開始を同時に行った。また塗布終了部では、塗布終了予定位置（７０ｍｍ）にノズルが到達したと同時にノズル移動を停止しさらに基板の回転も停止した後、ノズルを基板表面から遠ざけ塗布を終了した。
結果として塗布開始部近傍では、基板の回転とノズルの移動によりノズル先端と基板表面との間の液ビードが切れたりつながったりを繰返し塗布膜が形成されていない領域が存在した。また膜端外周部では塗布液が過剰になり膜厚が厚く盛り上がっており特に最後にノズル先端と基板表面が離れた部分ではその盛り上がりが特に大きかった。
【実施例２】
【００２２】
被塗布基板として直径８５ｍｍのポリカーボネート製で中心にφ１５ｍｍの穴のあいたドーナッツ状のディスク基板を基板ステージ上に真空吸着して固定した。塗布液は、光硬化性のアクリル系樹脂、粘度約５００ｍＰａ・ｓを使用した。ノズルは先端内径がφ１ｍｍのステンレス製ノズルを用いた。塗布エリアは、基板中心から半径２０ｍｍから半径４２．５ｍｍのエリアで塗布後のウエット膜厚で６５μｍを目標とした。基板回転数は２４ｒｐｍ固定、ノズル移動速度は０．２ｍｍ／ｓとし基板が一回転する間にノズルは、０．５ｍｍ移動する設定とした。基板表面とノズル先端との間隔は狙い膜厚以上の８０μｍとしこれらの条件下で基板中心方向から外周半径の領域へ環状に塗布を行った。
【００２３】
塗布開始時の工程を以下のように行った。まずノズルを基板中心に移動させ基板との距離を８０μｍにセットした。次にノズル先端より塗布液を吐出させ基板とノズル先端との間に液ビードを形成させた。この液ビードが形成した後基板の回転とノズルの移動を同時に開始し基板面内への塗布を行った。これにより塗布開始部では液ビードが切れることなく塗布を行うことができた。
また塗布終了部の工程は以下のように行った。
塗布終了予定位置（４２．５ｍｍ）の手前１ｍｍ（４１．５ｍｍ）にノズルが到達したと同時にノズルから液吐出を停止した。このとき基板の回転とノズルの移動を続行しながらノズル先端が基板外に移動した後基板の回転を停止した。
塗布後、レーザーフォーカス変位計（キーエンス社製  ＬＴ−８０１０）で非接触でウエット状態の基板上の塗布膜の膜厚を測定した結果を図３に示す。この図３からわかるように終了部での膜の盛上りの少ない、また膜表面の凹凸の少ない均一な膜が得られた。
【００２４】
（比較例２）
実施例２と同様の装置、基板、塗布液で塗布を行った。但し基板の回転数は、２４ｒｐｍ、ノズル移動速度は、０．４ｍｍ／ｓとし基板が一回転する間にノズルは、１ｍｍ移動する設定とした。狙い膜厚は、３０μｍとした。これらの条件で塗布を行って得られた基板上の膜には、部分的に膜がつながっていない部分が発生していた。また膜がつながっている部分の膜面をレーザーフォーカス変位計で測定したところ図４に示すように凹凸が大きい膜表面となった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に用いる塗布膜形成装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例１の結果を説明する図である。
【図３】本発明の実施例２の結果を説明する図である。
【図４】本発明の比較例２の結果を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    基板
２    ステージ
３    ノズル
４    変位計
５    回転機構
６    取り付け板
８    制御部
１０  ガイドレール
１１  塗布液供給配管
１２  定量ポンプ
１３  上下動部材
７１  モーター
７２  モーター
９１  ボールネジ
９２  ボールネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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