(57)【要約】  【課題】  表面に段差を有する対象物に対して良好に被覆を行なうことが可能な皮膜の製造方法および電子デバイスの製造方法ならびに塗布装置を提供する。  【解決手段】  皮膜の製造方法は、以下の工程を具備している。第１工程は、主面を有するとともに該主面上に複数の段差部を有する基体を用意する工程である。第２工程は、前記基体を第１の速度で回転させながら前記主面の中央部上に塗布液を滴下する工程である。第３工程は、前記主面上の前記段差部の近傍部における前記塗布液の膜厚を所望の値に維持するように前記塗布液の滴下量を調整しながら前記塗布液を前記主面上に広げる工程である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有するとともに該主面上に複数の段差部を有する基体を用意する第１工程と、
前記基体を第１の速度で回転させながら前記主面の中央部上に塗布液を滴下する第２工程と、
前記主面上の前記段差部の近傍部における前記塗布液の膜厚を所望の値に維持するように前記塗布液の滴下量を調整しながら前記塗布液を前記主面上に広げる第３工程と
を具備する皮膜の製造方法。
【請求項２】
前記近傍部は、前記主面上における前記段差部よりも前記基体の回転軸側の第１部位と、前記主面上における前記段差部よりも前記基体の外周側の第２部位とを含む、請求項１に記載の皮膜の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程の後、前記基体を前記第１の速度よりも速い第２の速度で回転させる第４工程をさらに具備する、請求項１または２に記載の皮膜の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程と前記第４工程との間に前記基体の回転を停止する第５工程をさらに具備する、請求項３に記載の皮膜の製造方法。
【請求項５】
前記第５工程と前記第４工程との間に前記基体の回転を停止した状態を一定時間保持する第６工程をさらに具備する、請求項４に記載の皮膜の製造方法。
【請求項６】
前記第６工程において前記基体を振動させる、請求項５に記載の皮膜の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の皮膜の製造方法を用いて基体上に皮膜を作製する工程を具備する電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記皮膜をパターニングした後、前記基体のうち前記皮膜に覆われていない部位の少なくとも一部をエッチングする工程をさらに具備する、請求項７に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
塗布対象物を載置するための試料台と、
前記試料台を回転させる駆動部と、
前記試料台の上方に位置しており前記塗布対象物上に塗布液を滴下する滴下部と、
前記塗布対象物上の塗布液の膜厚を評価する第１センサ部と、
前記第１センサ部からの評価情報に基づいて前記滴下部から滴下する前記塗布液の量を調整する計算部と
を具備する塗布装置。
【請求項１０】
前記塗布対象物上の塗布液中の状態を評価する第２センサ部をさらに具備する、請求項９に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンコート法を用いた皮膜の製造方法および電子デバイスの製造方法ならびに塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス、光学部品あるいはその他の分野において、対象物の表面に皮膜を作製することが行なわれている。このような皮膜としては、例えば、レジスト、絶縁膜あるいは保護膜等、種々のものがある。
【０００３】
対象物の表面に皮膜を作製する方法としては、スピンコート法が提案されている。スピンコート法は、遠心力を利用して対象物上に皮膜を作製する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６８６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対象物の表面に作製する皮膜は、対象物の表面を良好に被覆することが要求される。対象物としては表面に段差を有するものも多くあり、このような段差を有する表面に対しても良好に被覆することが可能な皮膜の製造方法が求められている。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、表面に段差を有する対象物に対して良好に被覆を行なうことが可能な皮膜の製造方法および電子デバイスの製造方法ならびに塗布装置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】
【０００７】
本開示の一実施形態に係る皮膜の製造方法は、以下の工程を具備している。第１工程は、主面を有するとともに該主面上に複数の段差部を有する基体を用意する工程である。第２工程は、前記基体を第１の速度で回転させながら前記主面の中央部上に塗布液を滴下する工程である。第３工程は、前記主面上の前記段差部の近傍部における前記塗布液の膜厚を所望の値に維持するように前記塗布液の滴下量を調整しながら前記塗布液を前記主面上に広げる工程である。
【０００８】
本開示の一実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、上記の皮膜の製造方法を用いて基体上に皮膜を作製する工程を具備する。
【０００９】
本開示の一実施形態に係る塗布装置は、試料台と、駆動部と、滴下部と、第１センサ部と、計算部とを具備する。試料台は、塗布対象物を載置するためのものである。駆動部は、前記試料台を回転させるためのものである。滴下部は、前記試料台の上方に位置しており前記塗布対象物上に塗布液を滴下するためのものである。第１センサ部は、前記塗布対象物上の塗布液の膜厚を評価するためのものである。計算部は、前記第１センサ部からの評価情報に基づいて前記滴下部から滴下する前記塗布液の量を調整するためのものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記の各実施形態によれば、表面に段差を有する対象物に対して良好に被覆を行なうこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】皮膜の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。
【図２】皮膜の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。
【図３】皮膜の製造途中の様子を模式的に示す断面図である。
【図４】塗布装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の各種実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１〜図４には、右手系のＸＹＺ座標系を付している。
【００１３】
図１〜図３は皮膜の製造途中の様子を示す、工程ごとの断面図である。図４は図１〜図３の皮膜の製造方法に用いることが可能な塗布装置の断面図である。
【００１４】
第１工程は、基体１０を用意する工程である。図１は、第１工程を行なった後の状態を示す断面図である。試料台１および回転軸２は、図４に示す塗布装置１００の一部を示している。試料台１は、上面に基体１０を載置するためのものである。試料台１は回転軸２に接続されており、回転軸２を中心にして試料台１が回転する。なお、塗布装置１００は、このような構成に限定されず、他の構成であってもよい。
【００１５】
基体１０はスピンコート法で皮膜１３を作製するための塗布対象物であり、皮膜１３が基体１０の主面１０ａ上に形成される。基体１０はその主面１０ａ上に複数の段差部１０ｂを有している。段差部１０ｂは、図１〜図４の例では、主面１０ａと凹部とで構成された段差の例を示している。なお、このような構成に限定されず、主面１０ａと凸部とで構成された段差であってもよい。段差部１０ｂの高さは、例えば５μｍ〜１００μｍであってもよい。
【００１６】
また、複数の段差部１０ｂの高さは一様高さではなく、高さに違いがあってもよい。また、段差部１０ｂが凹部で構成されている場合、遠心方向に沿った断面で見たときの凹部の底辺に対する凹部の深さ（すなわち段差部１０ｂの高さ）の比（アスペクト比）は０．５〜１０であってもよい。また、段差部１０ｂの側面と、その側面の下端に連続する主面１０ａとの成す角（段差部１０ｂが凹部で構成されている場合は、凹部の側面と底面との成す角）は、９０°以上（順テーパー）であってもよい。
【００１７】
基体１０は、例えば、回路基板、センサまたはディスプレイ等の電子デバイスを構成する部材であってもよい。あるいは、基体１０は、レンズ、レンズまたは波長変換素子等の光学部品を構成する部材であってもよい。あるいはその他の分野で使用される部材であってもよい。
【００１８】
第１工程の後、第２工程および第３工程を行なう。第２工程は、基体１０を第１の速度で回転させながら、基体１０の主面１０ａの中央部上に塗布液１２を滴下する工程である。また、第３工程は、主面１０ａ上の段差部１０ｂの近傍部１１における塗布液１２の膜厚を所望の値に維持するように塗布液１２の滴下量を調整しながら塗布液１２を主面１０ａ上に広げる工程である。図２は、第３工程を行なっている状態を示す断面図である。図３は、第３工程後の状態を示す断面図である。
【００１９】
主面１０ａの近傍部１１は、段差部１０ｂの近傍であればよい。段差部１０ｂに塗布液１２を良好に被着させるという観点からは、段差部１０ｂから１００μｍ以内に位置する部位であってもよい。
【００２０】
近傍部１１における塗布液１２の膜厚は、例えば、受発光素子および撮像素子等を用いたセンサによって評価することができる。例えば、受発光素子を用いたセンサは、光を塗布液１２に照射し、塗布液１２から反射される反射光の強度で膜厚の変化を評価することができる。撮像素子を用いたセンサは、直接、塗布液１２を撮影することで膜厚の変化を評価することができる。
【００２１】
なお、近傍部１１における塗布液１２の膜厚を所望の値に維持するというのは、塗布液１２の膜厚をある一定の範囲内に入るように維持すればよい。この一定の範囲というのは、例えば、塗布を行なっている際における塗布液１２の所望とする膜厚に対して、−２０％〜＋２０％の範囲とすることができる。
【００２２】
また、近傍部１１は、主面１０ａ上における段差部１０ｂよりも基体１０の回転軸側の第１部位１１Ａと、主面１０ａ上における段差部１０ｂよりも基体１０の外周側の第２部位１１Ｂとを含むようにしてもよい。このように段差部１０ｂに対して、塗布液１２が広がる上流側と下流側との膜厚をともに所望の値に維持するようにすることで、さらに良好に塗布を行なうことが可能となる。
【００２３】
塗布液１２は皮膜１３となる流動体である。具体的には、まず、塗布装置１００を始動することによって、基体１０を第１の速度で回転させる。気泡の発生をより低減するという観点からは、第１の速度を５０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍとしてもよい。回転する基体１０の主面１０ａ上に塗布液１２を滴下し、遠心力で塗布液１２を主面１０ａ上に膜状に広げる。つまり、塗布液１２によって、段差部１０ｂを含む主面１０ａを覆う。このとき、近傍部１１における塗布液１２の膜厚を所望の値に維持するように塗布液１２の滴下量を調整する。つまり、近傍部１１の塗布液１２の膜厚が所望の値より大きくなれば塗布液１２の滴下量を減少させる。あるいは、近傍部１１の塗布液１２の膜厚が所望の値よりも小さくなれば塗布液１２の滴下量を増加させる。このような方法によって、段差部１０ｂの表面に沿って塗布液１２を安定して流動させることができ、段差部１０ｂに気泡が混入するのを良好に低減できる。その結果、得られる皮膜１３によって、表面に段差部１０ｂを有する基体１０を良好に被覆することが可能となる。
【００２４】
また、第３工程の後、基体１０を上記第１の速度よりも速い第２の速度で回転させる第４工程をさらに具備してもよい。これによって、塗布液１２内に混入した気泡を除去することがさらに容易となる。
【００２５】
第２の速度は、例えば第１の速度の２倍以上とすることができる。また、新たな気泡の混入を低減するという観点からは、第２の速度は第１の速度の１０倍以下としてもよい。
【００２６】
また、第３工程と第４工程との間に基体１０の回転を停止する第５工程をさらに具備してもよい。この工程によって段差部１０ｂの近傍に残存する気泡を膜状の塗布液１２の表面部に浮かび上がり易くすることができ、第４工程においてその浮かび上がった気泡を除去し易くなる。
【００２７】
また、この第５工程の後、第４工程の前に、基体１０の回転を停止した状態を一定時間保持する第６工程をさらに具備していてもよい。これによって、気泡を膜状の塗布液１２の表面部に浮かび上がらせることがさらに容易となる。第６工程の保持時間は例えば１０秒以上としてもよい。製造効率を良好に維持するという観点からは第６工程の保持時間を６０秒以下としてもよい。
【００２８】
さらに、この第６工程において、基体１０を振動させてもよい。これによって、気泡を
膜状の塗布液１２の表面部に浮かび上がらせることがさらに容易となる。基体１０を振動させる方法としては、圧電素子等を用いて基体１０に対して直接、振動を与えてもよい。あるいは、圧電素子等を用いて、試料台１を介して、または、雰囲気中の気体を介して基体１０に対して振動を与えてもよい。
【００２９】
また、この第６工程において、雰囲気を大気圧よりも減圧にしてもよい。これによって、気泡を膜状の塗布液１２から除去し易くなる。なお、第６工程だけでなく、第２工程〜第５工程においても雰囲気を大気圧よりも減圧にしてもよい。
【００３０】
一実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、上記の皮膜の製造方法を用いて基体上に皮膜を作製する工程を具備する。このとき、電子デバイスの構成部位を上記の皮膜の製造方法を用いて作製してもよい。例えば、回路基板、センサまたはディスプレイ等の電子デバイスを作製する際、このような電子デバイスの構成部位としての、絶縁体膜、導電体膜、誘電体膜、圧電体膜、反射防止膜または保護膜等を、上記の皮膜の製造方法を用いて作製することができる。これによって、表面に段差を有する状態でも、絶縁体膜、導電体膜、誘電体膜、圧電体膜、反射防止膜または保護膜等で良好に被覆することができる。
【００３１】
他の実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、上記の皮膜の製造方法を用いて基体上に皮膜を作製する工程を具備する。このとき、電子デバイスを作製する際に、電子デバイスの構成部位を所望の形状に加工するためのレジストを、上記の皮膜の製造方法を用いて作製してもよい。例えば、回路基板、センサまたはディスプレイ等の電子デバイスを作製する際、このような電子デバイスの構成部位となる基体の表面に、上記の皮膜の製造方法を用いてレジストを作製することができる。そして、このレジストをパターニングした後、基体のうちレジストに覆われていない部位の少なくとも一部をエッチングする。これによって、基体の表面に段差を有する状態でも、レジストで良好に被覆することができ、多段構造または微細構造を有する電子デバイスを精度よく作製することができる。
【００３２】
このような多段構造または微細構造を有する電子デバイスとしては、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）構造を有するセンサ等が挙げられる。ＭＥＭＳ構造を有するセンサを作製する場合の適用例を以下に示す。図１〜図４における基体１０として、例えばシリコン等の基板を用いてもよい。そして、レジストの塗布工程およびエッチング工程を繰り返して基板を複雑な構造に加工する際、図１〜図４における塗布液１２としてレジストを用いてもよい。このようにレジストの塗布工程およびエッチング工程を繰り返すことによって、基板３の主面１０ａに段差部１０ｂが形成され、この段差部１０ｂを有する主面１０ａにさらにレジストを形成する工程が生じるが、図１〜図４に示す工程を適用することで、レジストで段差部１０ｂを良好に被覆することができる。
【００３３】
一実施形態の塗布装置１００は、図４に示すように、試料台１と、駆動部４と、滴下部５と、第１センサ部６と、計算部７とを具備する。このような塗布装置１００を用いることによって、上記の皮膜の製造方法および上記の電子デバイスの製造方法を行なうことができる。以下では、図１〜図３の皮膜の製造方法を塗布装置１００で行なう場合の例について説明する。
【００３４】
試料台１は、塗布対象物（ここでは基体１０を用いる）を載置するためのものである。駆動部４は、試料台１を回転させるためのものであり、モーター等を用いることができる。また、支持台３は試料台１、駆動部４、滴下部５、第１センサ部６および計算部７を支持するためのものである。
【００３５】
滴下部５は、試料台１の上方に位置しており基体１０上に塗布液１２を滴下するためのものである。滴下部５は滴下する塗布液１２の量を調整可能である。
【００３６】
滴下部５は、例えば、試料台１の回転軸上に位置して基体１０の回転中心に塗布液１２を滴下してもよく、あるいは試料台１の回転軸からずれた位置に位置して基体１０の回転中心からずれた部位に塗布液１２を滴下してもよい。また、滴下位置が遠心力により中心より外周に振られる場合は、滴下部を下げる等して滴下部５と基体１０との距離を調整してもよい。
【００３７】
第１センサ部６は、基体１０上の塗布液１２の膜厚を評価するためのものである第１センサ部６は、受発光素子および撮像素子等を用いることができる。第１センサ部６は、基体１０上に位置する複数の段差部１０ｂのうち、代表する１つの段差部１０ｂの近傍部１１を対象とするように１つだけ設けられていてもよい。あるいは、第１センサ部６は、複数の段差部１０ｂの各近傍部１１を対象とするように複数個設けられていてもよい。
【００３８】
図４では、第１センサ部６は、段差部１０ｂよりも基体１０の回転軸側の第１部位１１Ａを対象とする第１センサ部６Ａと、段差部１０ｂよりも基体１０の外周側の第２部位１１Ｂを対象とする第１センサ部６Ｂとの２つを有する例を示している。あるいは、第１センサ部６をスイープさせても良い。
【００３９】
計算部７は、第１センサ部６からの評価情報に基づいて滴下部５から滴下する塗布液１２の量を調整するためのものである。つまり、計算部７はコンピュータ等であり、第１センサ部６からの評価情報に基づいて、滴下部５からの塗布液１２の最適な滴下量を計算する。そして、計算部７から送られた指示に基づいて滴下部５の滴下量の調整が行われる。
【００４０】
また、塗布装置１００は、さらに気泡の少ない良好な皮膜を作製するという観点から、基体１０上の塗布液中の状態を評価する第２センサ部８をさらに具備していてもよい。第２センサ部８は、例えば、撮像素子等であり、上記皮膜の製造方法における第６工程において、基体１０の回転を停止している際に、段差部１０ｂあるいは段差部１０ｂの近傍部における塗布液１２の様子を観察するものであってもよい。これにより、段差部１０ｂあるいは段差部１０ｂの近傍部における塗布液１２の気泡の有無を確認することができる。その結果、塗布液１２中の気泡が無くなるまで基体１０の回転を停止する時間を調整したり、あるいは基体１０に振動を与えて気泡を除去する等を行なうことが可能となる。
【００４１】
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：試料台
４：駆動部
５：滴下部
６：第１センサ部
７：計算部
８：第２センサ部
１０：基体
１０ａ：主面
１０ｂ：段差部
１２：塗布液
１３：皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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