(57)【要約】【課題】被塗布面上の異物に起因する膜厚ムラを十分に低減させることができるスピンコート装置およびスピンコート方法を提供する。【解決手段】被塗布物９が載置され、前記被塗布物９と一体化された状態で回転されるテーブル２と、前記被塗布物９に塗布液を供給する塗布液供給手段４と、前記テーブルを回転させる回転手段５と、塗布液供給手段４内の塗布液を加熱する塗布液加熱手段６と、前記被塗布物９を加熱する被塗布物加熱手段８とを備えているスピンコート装置とする。【選択図】図１
2007275718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗布物が載置され、前記被塗布物と一体化された状態で回転されるテーブルと、
前記被塗布物に塗布液を供給する塗布液供給手段と、
前記テーブルを回転させる回転手段と、
前記塗布液供給手段内の前記塗布液を加熱する塗布液加熱手段と、
前記被塗布物を加熱する被塗布物加熱手段とを備えていることを特徴とするスピンコート装置。
【請求項２】
前記テーブルが密閉可能なチャンバー内に設置されたものであることを特徴とする請求項１に記載のスピンコート装置。
【請求項３】
前記塗布液加熱手段および前記被塗布物加熱手段が、前記塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、前記塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように加熱するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピンコート装置。
【請求項４】
前記チャンバー内の雰囲気中における前記塗布液を構成する溶媒の濃度を制御する雰囲気制御手段を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のスピンコート装置。
【請求項５】
被塗布物を、前記被塗布物と一体化された状態で回転されるようにテーブル上に載置する載置工程と、
前記被塗布物に前記塗布液を供給する塗布液供給工程と、
前記テーブルを回転させる回転工程とを備え、
前記塗布液供給工程を、前記塗布液を加熱しながら行なうとともに、前記回転工程を、前記被塗布物を加熱しながら行なうことを特徴とするスピンコート方法。
【請求項６】
前記塗布液供給工程および前記回転工程を、密閉可能なチャンバー内に前記テーブルを設置した状態で行なうことを特徴とする請求項５に記載のスピンコート方法。
【請求項７】
前記被塗布物および前記塗布液を、前記塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、前記塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように加熱することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のスピンコート方法。
【請求項８】
前記塗布液供給工程および前記回転工程を、前記チャンバー内の雰囲気中における前記塗布液を構成する溶媒の濃度を制御しながら行なうことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のスピンコート方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンコート装置およびスピンコート方法に関し、特に、被塗布面上の異物に起因する膜厚ムラを低減させることができるスピンコート装置および、このスピンコート装置を用いてスピンコートする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、薄膜を形成する方法の一つとして、スピンコート装置を用いるスピンコート方法が用いられている。スピンコート方法では、基板などの被塗布面に塗布液を供給し、被塗布面を回転させて遠心力により被塗布面に塗布液を塗布することにより、塗布膜を形成する。スピンコート方法では、一般に、回転数及び回転保持時間、塗布液の濃度や粘度などによって膜厚を制御している。
このようなスピンコート方法は、例えば、有機ＥＬ素子を構成する各種薄膜、半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜、ＳＯＧ（スピンオングラス）等の層間絶縁膜、液晶装置製造工程等におけるオーバーコート膜（平坦化膜）や配向膜、さらには光ディスク等の製造工程における保護膜などの形成に広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、従来のスピンコート方法では、被塗布面上に存在している環境異物や塗布液の乾燥によって塊状となったものなどの異物が、遠心力による塗布液の流動や飛散を妨げることによって、膜厚ムラが生じてしまうという問題があった。
この問題を解決するために、塗布液の滴下開始時および滴下終了時、塗布工程のそれぞれにおいて所定の速度で基板を回転させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、スピンコート開始前に既に基板上に存在する異物や塗布液中に存在する異物に起因する膜厚ムラを低減することができる。
【特許文献１】特開２００１−３００４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、被塗布面上の異物に起因する膜厚ムラを十分に低減させることができなかった。特に、溶解性の低い溶質を含む塗布液をスピンコートする際には、被塗布面上の異物に起因する膜厚ムラが顕著となるため問題となっていた。
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って、被塗布面上の異物に起因する膜厚ムラを十分に低減させることができるスピンコート装置を提供することを目的とする。
また、上記スピンコート装置を用いてスピンコートする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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明者は、被塗布面上の異物に起因する膜厚ムラを効果的に低減させるには、スピンコート中に塗布液から析出する析出物を低減すればよいことを見出した。
スピンコート中に塗布液から析出する析出物を低減するには、塗布液中に溶解された溶質の濃度を低減する方法が有効であるが、溶質の濃度を低減すると塗布厚が薄くなってしまい、所定の塗布厚で被塗布面上にスピンコートできない場合がある。また、スピンコート中に被塗布面を回転させる回転数を遅くすることで、塗布厚を厚くすることができるが、回転数を遅くすると、溶液が十分に飛散しないため膜厚ムラが顕著となってしまう。
そこで、本発明者は鋭意研究を重ね、溶質の濃度や回転数を変更することなく、スピンコート中に塗布液から析出する析出物を低減し、膜厚ムラを低減できる本発明のスピンコート装置およびスピンコート方法を見出した。
【０００６】
すなわち、本発明のスピンコート装置は、被塗布物が載置され、前記被塗布物と一体化された状態で回転されるテーブルと、前記被塗布物に塗布液を供給する塗布液供給手段と、前記テーブルを回転させる回転手段と、前記塗布液供給手段内の前記塗布液を加熱する塗布液加熱手段と、前記被塗布物を加熱する被塗布物加熱手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
このようなスピンコート装置では、前記塗布液供給手段内の塗布液を加熱する塗布液加熱手段と、被塗布物を加熱する被塗布物加熱手段とを備えているので、塗布液供給手段内の塗布液および被塗布物を加熱することができる。したがって、スピンコート中に塗布液供給手段内の塗布液および被塗布物を加熱して、塗布液中における溶質の溶解性を向上させることが可能となり、溶質の濃度や回転数を変更することなく、塗布液供給手段内および被塗布物上において、溶解された溶質が析出することを防ぐことができる。よって、スピンコート中に塗布液から溶質などの析出物が析出しにくいものとなり、被塗布面上の異物に起因する膜厚ムラを十分に低減させることができる。また、本発明のスピンコート装置は、特に、溶解性の低い溶質を含む塗布液をスピンコートする際に好適に使用できる。
【０００８】
また、本発明のスピンコート装置においては、前記テーブルが密閉可能なチャンバー内に設置されたものとすることができる。
このようなスピンコート装置とすることで、被塗布物上に供給された塗布液中の溶媒が揮発することにより、塗布液中の溶質濃度が高くなって、被塗布物上で溶解された溶質が析出することを防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明のスピンコート装置においては、前記塗布液加熱手段および前記被塗布物加熱手段が、前記塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、前記塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように加熱するものとすることができる。
このようなスピンコート装置とすることで、より一層効果的に、塗布液供給手段内および被塗布物上において、塗布液から析出物が析出することを防ぐことができ、かつ、被塗布物および塗布液を加熱することに起因する悪影響の発生を防止できる。
【００１０】
また、本発明のスピンコート装置においては、前記チャンバー内の雰囲気中における前記塗布液を構成する溶媒の濃度を制御する雰囲気制御手段を備えることを特徴とするものとすることができる。
このようなスピンコート装置とすることで、チャンバー内の雰囲気中における溶媒の濃度を制御することが可能となり、チャンバー内の雰囲気中の溶媒の濃度を高くして、被塗布物上に供給された塗布液中の溶媒が揮発し、塗布液中の溶質濃度が高くなって、被塗布物上で溶解された溶質が析出することを、より一層効果的に防ぐことができる。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明のスピンコート方法は、被塗布物を、前記被塗布物と一体化された状態で回転されるようにテーブル上に載置する載置工程と、前記被塗布物に前記塗布液を供給する塗布液供給工程と、前記テーブルを回転させる回転工程とを備え、前記塗布液供給工程を、前記塗布液を加熱しながら行なうとともに、前記回転工程を、前記被塗布物を加熱しながら行なうことを特徴とする。
【００１２】
このようなスピンコート方法では、塗布液供給工程を、前記塗布液を加熱しながら行なうとともに、回転工程を、前記被塗布物を加熱しながら行なうので、塗布液供給工程および回転工程において、塗布液中における溶質の溶解性が低下することを防ぐことができ、塗布液供給手段内および被塗布物上において、溶解された溶質が析出することを防ぐことができる。よって、被塗布物上に塗布液を均一な膜厚で塗布することができる。
【００１３】
また、本発明のスピンコート方法においては、前記塗布液供給工程および前記回転工程を、密閉可能なチャンバー内に前記テーブルを設置した状態で行なう方法とすることができる。
このようなスピンコート方法とすることで、被塗布物上に供給された塗布液中の溶媒が揮発することにより、塗布液中の溶質濃度が高くなって、被塗布物上で溶解された溶質が析出することを防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明のスピンコート方法においては、前記被塗布物および前記塗布液を、前記塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、前記塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように加熱する方法とすることができる。
このようなスピンコート方法とすることで、塗布液供給工程および回転工程において、より一層効果的に、塗布液から析出物が析出することを防ぐことができ、かつ、被塗布物および塗布液を加熱することに起因する悪影響の発生を防止できる。
【００１５】
また、本発明のスピンコート方法においては、前記塗布液供給工程および前記回転工程を、前記チャンバー内の雰囲気中における前記塗布液を構成する溶媒の濃度を制御しながら行なう方法とすることができる。
このようなスピンコート方法では、チャンバー内の雰囲気中の溶媒の濃度を制御して、被塗布物上に供給された塗布液中の溶媒の揮発を防ぐことができるので、塗布液中の溶質濃度が高くなって、被塗布物上で溶解された溶質が析出することを、より一層効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１７】
（スピンコート装置）
図１は、本発明のスピンコート装置の一例を模式的に示した図であり、図２は、図１に示すスピンコート装置の一部を拡大して示した拡大図である。
図１に示すスピンコート装置１は、テーブル２と、チャンバー３と、塗布液供給手段４と、回転手段５と、塗布液用ヒータ６（塗布液加熱手段）と、雰囲気制御手段７と、被塗布物用ヒータ８（被塗布物加熱手段）とを備えたものである。
【００１８】
テーブル２は、図１に示すように、密閉可能なチャンバー３内に設置されたものであり、基板などの被塗布物９が載置されるものである。テーブル２は、載置された被塗布物９を吸着手段などで吸着させることによって、被塗布物９をテーブル２上に着脱自在に固定可能とされているものである。また、テーブル２は、テーブル２上に被塗布物９を固定して被塗布物９と一体化された状態で、回転手段５によって回転されるようになっている。また、テーブル２は、回転制御装置（図示略）に回転手段５の回転速度および回転時間を制御させることによって、所定の回転速度および回転時間で回転するようにされている。
回転手段５は、モータ（図示略）によって回転駆動される中空の回転軸を主体としており、中空の回転軸内には、例えば、回転手段５とテーブル２との境界部あるいは回転手段５とチャンバー３との境界部にブラシ接点などを設けることにより、テーブル２の回転中に被塗布物用ヒータ８と導通可能な配線が配置されている。
【００１９】
塗布液供給手段４は、被塗布物９に塗布液を供給するものであり、図１に示すように、チャンバー３内に設けられ、塗布液を吐出するシリンジ６１と、チャンバー３外に設けられ、塗布液を貯留する塗布液タンク６３と、チャンバー３を貫通して設けられ、塗布液タンク６３からシリンジ６１に塗布液を供給する塗布液供給管６２とを備えている。
【００２０】
本実施形態においては、図１に示すように、シリンジ６１、塗布液供給管６２、塗布液タンク６３の外周を被覆するように塗布液用ヒータ６が配置されている。そして、シリンジ６１、塗布液供給管６２、塗布液タンク６３を、塗布液用ヒータ６で外側から加熱することにより、塗布液供給手段４に収容されている全ての塗布液を加熱可能とされている。塗布液用ヒータ６は、塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように塗布液を加熱するものである。なお、塗布液用ヒータ６は、塗布液温度制御装置（図示略）に制御されることによって、塗布液が所定の温度となるように加熱するように制御されている。また、塗布液温度制御装置としては、塗布液の温度を測定する温度センサ（図示略）から送られた塗布液の温度測定結果に応じて、塗布液用ヒータ６に塗布液を加熱させるフィードバック制御可能なものとされることが望ましい。
【００２１】
塗布液用ヒータ６による塗布液の加熱温度が、析出温度以下であると、塗布液から析出物が析出する恐れがあり、塗布液供給手段４内において、溶解された溶質が析出することを十分に防ぐことができない場合がある。また、塗布液用ヒータ６による塗布液の加熱温度が、溶媒の沸点以上であると、溶媒に溶質を溶解できなくなる恐れが生じるなど、塗布液を加熱することに起因する悪影響が発生する恐れが生じる。
【００２２】
また、塗布液用ヒータ６は、塗布液供給手段４内の塗布液を加熱することが可能なものであれば、いかなるものであってもよく、具体的には例えば、ニクロム線などからなる電熱線を、シリンジ６１、塗布液供給管６２、塗布液タンク６３の外側に巻きつけるようにして配置したものや、温水などの熱媒体を循環させる配管をシリンジ６１、塗布液供給管６２、塗布液タンク６３の外側に巻きつけるようにして配置し、配管内に熱媒体を循環させてなるものなどを用いることができる。
【００２３】
また、被塗布物用ヒータ８は、図２に示すように、テーブル２上に載置された被塗布物９を下側から加熱するものであり、テーブル２内に埋め込まれている。被塗布物用ヒータ８は、塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように被塗布物９を加熱するものである。なお、被塗布物用ヒータ８は、被塗布物温度制御装置（図示略）に制御されることによって、被塗布物が所定の温度となるように加熱するように制御されている。また、被塗布物温度制御装置としては、被塗布物９の温度を測定する温度センサ（図示略）から送られた被塗布物９の温度測定結果に応じて、被塗布物用ヒータ８に被塗布物９を加熱させるフィードバック制御可能なものとされることが望ましい。また、被塗布物９の温度を測定する温度センサは、被塗布物９に接触することなく被塗布物９の温度を測定できる赤外線センサなど非接触温度計を被塗布物９の上方に設置したものであってもよいし、接触型温度計をテーブル２上に設置したものやテーブル２内に埋め込んだものであってもよい。
【００２４】
被塗布物用ヒータ８による被塗布物９の加熱温度が、析出温度以下であると、被塗布物９上で塗布液から析出物が析出する恐れがあり、被塗布物９上で溶解された溶質が析出することを十分に防ぐことができない場合がある。また、被塗布物用ヒータ８による被塗布物９の加熱温度が、溶媒の沸点以上であると、被塗布物９上に塗布液を塗布できなくなるなど、塗布液を加熱することに起因する悪影響が発生する恐れがある。
【００２５】
被塗布物用ヒータ８は、テーブル２上に載置された被塗布物９を加熱することが可能なものであれば、いかなるものであってもよく、具体的には例えば、図２に示すように、テーブル２内に埋め込まれたニクロム線などの電熱線８ａからなるものとすることができる。
また、被塗布物用ヒータ８は、図３に示すように、回転手段５内に埋め込まれたニクロム線などの電熱線８ｂからなるものであってもよいし、図４に示すように、温水などの熱媒体を循環させる配管８ｃをテーブル２内および回転手段５内に埋め込み、配管８ｃ内に熱媒体を循環させてなるものであってもよい。
また、被塗布物９を加熱する被塗布物加熱手段として、被塗布物用ヒータ８に代えて、または、被塗布物用ヒータ８と共に、被塗布物９を上面から加熱するランプを用いてもよい。さらに、テーブル２の周囲や下側にも被塗布物加熱手段としてのランプを設けてもよい。
【００２６】
雰囲気制御手段７は、図１に示すように、チャンバー３内に設けられ、塗布液を構成する溶媒を吐出するシリンジ７１と、チャンバー３外に設けられ、溶媒を貯留する溶媒タンク７３と、チャンバー３を貫通して設けられ、溶媒タンク７３からシリンジ７１に溶媒を供給する溶媒供給管７２とを備えている。さらに、雰囲気制御手段７は、シリンジ７１から吐出された溶媒を気化させるホットプレートなどからなる溶媒気化装置７４と、チャンバー３内に設けられ、チャンバー３内の雰囲気中における溶媒濃度を測定する溶媒濃度センサ７５とを備えている。そして、雰囲気制御手段７は、溶媒濃度センサ７５から送られたチャンバー３内の溶媒濃度の測定結果に応じて、シリンジ７１から溶媒を供給させ、シリンジ７１から吐出された溶媒を溶媒気化装置７４に気化させることによって、チャンバー３内の雰囲気中における溶媒の濃度が塗布液から溶媒が蒸発しない状態となるようにフィードバック制御可能なものとされている。
【００２７】
図１に示すスピンコート装置を用いてスピンコートするには、まず、被塗布物９を、被塗布物９と一体化された状態で回転されるように、テーブル２上に載置する（載置工程）。次いで、チャンバー３内を密閉した状態で、塗布液供給手段４によって被塗布物９に塗布液を供給する（塗布液供給工程）とともに、回転手段５によってテーブル２を回転させる（回転工程）。
本実施形態においては、塗布液供給工程を、塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように、塗布液供給手段４内の塗布液を塗布液用ヒータ６によって加熱しながら行なうとともに、回転工程を、塗布液から析出物の析出する析出温度を超え、かつ、塗布液を構成する溶媒の沸点未満の温度となるように、被塗布物９を被塗布物用ヒータ８によって加熱しながら行なう。
さらに、本実施形態においては、塗布液供給工程および回転工程を、チャンバー３内の雰囲気中における塗布液を構成する溶媒の濃度が塗布液から溶媒が蒸発しない状態となるように雰囲気制御手段７によって制御しながら行なう。
【００２８】
本実施形態のスピンコート装置１では、塗布液用ヒータ６と、被塗布物用ヒータ８とを備えているので、塗布液および被塗布物９を加熱することができる。したがって、塗布液供給工程および回転工程を、被塗布物９および塗布液を加熱しながら行なうことができ、塗布液供給工程および回転工程において、塗布液中における溶質の溶解性が低下することを防ぐことができ、塗布液供給手段４内および被塗布物９上において、溶解された溶質が析出することを防ぐことができる。よって、被塗布物９上に塗布液を均一な膜厚で塗布することができる。
【００２９】
ここで、揮発性の極めて高い塗布液をスピンコート方法により塗布しようとすると、テーブル２を回転させることにより塗布液が広がり始め、テーブル２の回転数が一定の回転数まで到達する前に、溶媒が揮発してしまい膜厚のばらつきが生じてしまう問題があった。これに対し、本実施形態のスピンコート装置１では、チャンバー３内の雰囲気中における塗布液を構成する溶媒の濃度を制御する雰囲気制御手段７を備えるので、チャンバー３内の雰囲気中における溶媒の濃度を制御し、チャンバー３内の雰囲気中の溶媒の濃度を高くして、被塗布物９上に供給された塗布液中の溶媒の揮発を抑制することができる。よって、均一な膜厚で塗布することができる。
また、従来、濃度を１％から１．２％にするとスピンコート中に溶解された溶質が析出していた塗布液であっても、塗布液供給工程および回転工程を、溶媒の濃度を制御しつつ溶液を加熱しながら行なうことで、溶質の析出を生じることなく、均一な膜厚で塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明のスピンコート装置の一例を模式的に示した図である。
【図２】図２は、図１に示すスピンコート装置の一部を拡大して示した拡大図である。
【図３】図３は、本発明のスピンコート装置の他の例の一部を模式的に示した図である。
【図４】図４は、本発明のスピンコート装置の他の例の一部を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  スピンコート装置、２  テーブル、３  チャンバー、４  塗布液供給手段、５  回転手段、６  塗布液用ヒータ（塗布液加熱手段）、７  雰囲気制御手段、８  被塗布物用ヒータ（被塗布物加熱手段）、８ａ、８ｂ  電熱線、８ｃ  配管、９  被塗布物、６１、７１  シリンジ、６２  塗布液供給管、６３  塗布液タンク、７２  溶媒供給管、７３  溶媒タンク、７４  溶媒気化装置、７５  溶媒濃度センサ。
【図１】
2007275718.tif 000003
【図２】
2007275718.tif 000004
【図３】
2007275718.tif 000005
【図４】
2007275718.tif 000006