スピンコート方法、および、スピンコート装置の制御装置
【課題】回転円板を用いることなく、基板の表面全体に被覆層を均一に形成することができること。
【解決手段】密度Ｃ、表面張力γを有するレジストＲＥを記録媒体用基板３０の記録面に供給するレジスト供給ノズル１０の先端の記録媒体用基板３０の記録面に対する初期位置における距離Ｘが、不等式：Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、初期位置における距離Ａが、不等式：Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されるもの。
【解決手段】密度Ｃ、表面張力γを有するレジストＲＥを記録媒体用基板３０の記録面に供給するレジスト供給ノズル１０の先端の記録媒体用基板３０の記録面に対する初期位置における距離Ｘが、不等式：Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、初期位置における距離Ａが、不等式：Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されるもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給ノズルを通じて供給される塗布液を記録面に塗布し、被覆層を形成するスピンコート方法、および、スピンコート装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体の高記録密度化に伴い、サイドフリンジと呼称される余計な記録の問題を回避すべく、隣接する記録トラックの間に溝を設けたディスクリートトラック方式の磁気記録媒体や、特許文献１にも記載されるような、さらなる高記録密度を企図してディスク上にそれぞれが１ｂｉｔとなるようなドットを形成するようなパターンドメディアも提案されている。
【０００３】
このような磁気記録媒体を製造するにあたり、例えば、特許文献１にも示されるように、ナノインプリント技術を利用することが提案されている。このようなナノインプリント技術による磁気記録媒体の製造方法に用いられるインプリント装置は、例えば、特許文献１にも示されるように、レジスト膜を有する基板が配される基板載置面を備えるプレス底板と、プレス底板に対し近接または離隔可能に配され記録データをあらわす凹凸パターンを中央部に有する円盤状のスタンパを有するプレス天板とを主な要素として含んで構成されている。斯かる構成において、スタンパが、例えば、磁気記録媒体の記録面として形成されるレジスト膜またはポリマー層に対し押し付けられ、その凹凸パターンが磁気記録媒体の記録面に転写される。
【０００４】
そのようなレジスト膜を基板に形成するにあたっては、例えば、特許文献２にも示されるような、スピンコート方法により、フォトレジストが基板の磁性膜上に均一に塗布された後、紫外線がフォトレジストに対し照射されることによって硬化したレジスト膜が形成される。その際、基板の表面全体にわたりレジスト膜を均一な厚さで形成されることが要望される。
【０００５】
レジスト膜のような保護膜を均一な厚さで基板の表面全体にわたり形成するために特許文献２にも示されるように、基板の回転中心位置の上方から保護膜用の樹脂を基板に供給することが提案されている。この場合、その基板の中央部の孔を塞ぐ回転円板が、基板が載置されるターンテーブルの中心穴に脱着可能とされる。これにより、回転円板および基板が回転されながら、回転円板に樹脂が供給されるとき、樹脂製の保護膜が基板の表面全体に形成されることとなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０８３５１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４９２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のスピンコート方法において、フォトレジストが基板の中央部の穴の周縁近傍に供給された場合、フォトレジストの広がりのバラツキが大きく、また、フォトレジストが、その穴のエッジにかかり、放射状の膜厚バラツキが、レジスト膜に生じてしまうという問題がある。一方、ノズルから供給されるフォトレジストがその穴のエッジにかからないようにした場合、即ち、フォトレジストの基板上における飛散および濡れ広がりを考慮し、その穴のエッジに対し基板の外周縁側に所定距離、離隔した位置に、ノズルの先端の初期位置を設定した場合、そのノズルの先端の位置よりも基板の中央の穴側の膜厚が他の部分に比して極端に薄くなる虞がある。従って、レジスト膜の膜厚の不均一が生じる。
【０００８】
また、特許文献２において提案されるように、その基板の中央部の孔を塞ぐ回転円板が設けられる場合、例えば、図７（Ａ）に示されるように、回転円板２の外周縁と基板４の表面に跨って形成されるレジスト膜６において、フォトレジストが回転円板２の外周縁近傍に溜まることにより、図７（Ｂ）に示されるように、回転円板２が基板４の穴から取り外されるとき、形成されたレジスト膜６’における回転円板２の外周縁の端面に対応する部分が他の部分に比して厚くなる虞がある。従って、後工程でのレジスト除去が困難となる場合がある。
【０００９】
このような場合、ターンテーブルの回転数をさらに増大させるとき、回転円板２の外周縁の端面に対応する部分以外の他の部分の基板上のレジスト膜の厚さが薄くなり、レジスト膜の厚さが却って不均一となる。あるいは、フォトレジストの濡れ性の悪い材質の回転円板を採用した場合においても、フォトレジストが回転円板２の外周縁近傍に溜まり、形成されたレジスト膜における回転円板２の外周縁の端面に対応する部分が他の部分に対し隆起することが本出願の発明者の実験により確認されている。
【００１０】
以上の問題点を考慮し、本発明は、スピンコート方法、および、スピンコート装置の制御装置であって、回転円板を用いることなく、基板の表面全体に被覆層を均一に形成することができるスピンコート方法、および、スピンコート装置の制御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】
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明に係るスピンコート方法は、中央部に孔を有する記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルの先端を、記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方に離隔させ、記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させる工程と、所定の回転数で回転せしめられる記録媒体用基板の記録面に対し供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給するとともに、供給ノズルの先端を記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、初期位置から記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させる工程と、を含み、距離Ｘは、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、距離Ａは、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るスピンコート装置の制御装置は、回転可能に支持され、中央部に孔を有する記録媒体用基板を着脱可能に支持する基板取付ヘッドと、記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルと、基板取付けヘッドを回転させるヘッド回転駆動部と、移動可能に支持され、供給ノズルを保持する供給ノズルホルダー部と、供給ノズルホルダー部に支持される前記供給ノズルの先端を、基板取付ヘッドに支持された記録媒体用基板の記録面に対し移動させるノズルホルダー駆動部と、ヘッド回転駆動部に、基板取付けヘッドを回転させる動作を行わせるとともに、ノズルホルダー駆動部に、供給ノズルの先端を移動させる動作を行わせる制御部と、を備え、制御部は、供給ノズルの先端を、記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方にあり、記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させ、所定の回転数で回転せしめられる記録媒体用基板の記録面に対し供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給させるとともに、供給ノズルの先端を記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、初期位置から記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させ、距離Ｘを、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定し、距離Ａを、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るスピンコート方法およびスピンコート装置の制御装置によれば、記録媒体用基板の記録面に対し供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給する場合、初期位置における距離Ｘは、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、初期位置における距離Ａは、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されるので塗布液が供給ノズルの先端からたれ落ちることがなく、従って、回転円板を用いることなく、基板の表面全体に被覆層を均一に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は、本発明に係るスピンコート方法の一例が適用されるスピンコート装置の構成を概略的に示す。
【００１５】
図２において、スピンコート装置は、円筒状のカップ部２８内の中央部に回動可能に配されチャック機構部ＣＨを有する基板取付ヘッド２６と、基板取付ヘッド２６をカップリング３２を介して回動させる駆動用モータ３４と、後述するレジスト供給部からのレジストＲＥを記録媒体用基板３０の記録面に導くレジスト供給用ノズル１０と、レジスト供給用ノズル１０を支持するノズルホルダー部１２と、ノズルホルダー部１２に支持されるレジスト供給用ノズル１０の最下端を記録媒体用基板３０の記録面に対して所定位置に移動させるノズルホルダー駆動制御部と、レジスト供給用ノズル１０に所定量のレジストを供給するレジスト供給部と、を主な要素として含んで構成されている。
【００１６】
所定の厚さを有する環状の記録媒体用基板３０は、その中央部に、孔３０ａを有している。その外径および内径は、それぞれ、６５ｍｍ、２０ｍｍに設定されている。記録媒体用基板３０は、例えば、ナノインプリント方法により作製されるハードディスク用磁気記録媒体とされる。記録媒体用基板３０の記録面には、後述するレジストが塗布されるカーボン保護膜が形成されている。
【００１７】
記録媒体用基板３０を着脱可能に保持するチャック機構部ＣＨを有する基板取付ヘッド２６は、記録媒体用基板３０の孔３０ａに嵌合される円柱部と、その円柱部の外周縁に連なって形成され、記録媒体用基板３０の孔３０ａの周縁を受け止める段差部とを上部に有している。チャック機構部ＣＨは、円柱部に基板３０の半径方向に沿って移動可能に配される一対のクランプを含んで構成されている。一対のクランプは、基板取付ヘッド２６の段差部に受け止められた基板３０の孔３０ａの周縁に向けて選択的に半径方向に沿って進出、または、基板取付ヘッド２６の円柱部内に引き込まれるものとされる。一対のクランプが半径方向に沿って進出することにより、基板３０が基板取付ヘッド２６の段差部に保持され、一方、一対のクランプが、基板取付ヘッド２６の円柱部内に引き込まれることにより、基板３０が基板取付ヘッド２６の段差部に対し解放され、着脱可能とされる。
【００１８】
なお、チャック機構部ＣＨは、上述したようなクランプ式に限られることなく、例えば、特開２００１−３００４０１号公報、および、特開２００５−２９６７０５号公報にも示されるような、真空ポンプに接続される複数の吸引孔が基板取付ヘッド２６の段差部に形成されるもとで、真空ポンプが選択的に作動状態とされ、記録媒体用基板３０が真空吸着力により保持されてもよい。
【００１９】
基板取付ヘッド２６の下端部は、カップリング３２を介して駆動用モータ３４の出力軸に連結されている。駆動用モータ３４は、例えば、ロータリエンコーダを備えるステッピングモータとされる。駆動用モータ３４の出力軸は、後述する制御ユニット５０により、回転数制御される。これにより、記録媒体用基板３０を伴う基板取付ヘッド２６の回転数が、レジスト供給用ノズル１０の最下端の記録媒体用基板３０の表面に対する相対位置に応じて所定の回転数に制御されることとなる。
【００２０】
レジスト供給用ノズル１０は、例えば、外径０．５１ｍｍ，内径０．２５ｍｍのステンレス鋼パイプで作られている。図１に拡大されて示されるように、レジスト供給用ノズル１０における記録媒体用基板３０の記録面に対し対向する先端面は、その中心軸線ＣＬに対して垂直にせん断されている。
【００２１】
ノズルホルダー駆動制御部は、例えば、ノズルホルダー部１２を図２における座標軸Ｚに沿って昇降動させる昇降駆動部１４と、昇降駆動部１４全体を図２における座標軸Ｘ、即ち、記録媒体用基板３０の記録面の半径方向に沿って移動させる並進駆動部１８と、を含んで構成されている。
【００２２】
昇降駆動部１４は、例えば、レジスト供給用ノズル１０をその中心軸線ＣＬが記録媒体用基板３０の記録面に対し直交するように保持するノズルホルダー部１２における端部に設けられるボールねじのナット部に嵌めあわされるボールねじに連結される出力軸を有する駆動用モータ１６と、一端が後述するブラケット部材に固定されノズルホルダー部１２を貫通しノズルホルダー部１２の自転を規制するガイドピンと、駆動用モータ１６と、ガイドピンとを支持するブラケット部材とを主な要素として含んで構成されている。
【００２３】
駆動用モータ１６は、例えば、ロータリエンコーダを備えるステッピングモータとされる。駆動用モータ１６は、後述する制御ユニット５０により制御される。
【００２４】
ブラケット部材の端部には、並進駆動部１８のガイドシャフトの一端が係合されるとともに、並進駆動部１８におけるボールねじの一端に係合されるナット部が設けられている。これにより、ブラケット部材は、並進駆動部１８におけるボールねじおよびガイドシャフトにより記録媒体用基板３０の記録面に対し略平行に移動可能に支持されることとなる。
【００２５】
並進駆動部１８は、図示が省略されるスピンコート装置の筐体の上部にカップ部２８に隣接して設けられている。並進駆動部１８は、駆動用モータ２０の出力軸にカップリングを介して連結されるボールねじと、ボールねじに対し略平行に配されブラケット部材を案内するガイドシャフトとを主な要素として含んで構成されている。
【００２６】
ボールねじおよびガイドシャフトの一端は、スピンコート装置の筐体に設けられる軸受部材２２により支持されている。ボールねじおよびガイドシャフトの他端は、ブラケット部材のナット部材およびガイド穴に回転可能に嵌合されている。
【００２７】
駆動用モータ２０は、例えば、ロータリエンコーダを備えるステッピングモータとされる。駆動用モータ２０は、後述する制御ユニット５０により制御される。これにより、昇降駆動部１４は、所定の速度、例えば、約５．１（ｍｍ／ｓｅｃ）の平均速度で移動せしめられる。
【００２８】
レジスト供給部は、レジストが貯留される加圧タンクと、加圧タンク内のレジストを吐出させるポンブ部４０と、加圧タンクから吐出されたレジストの供給量を設定する吐出スイッチ付き吐出量調整絞り部３８と、レジスト供給用ノズル１０の一端と吐出量調整絞り部３８とを接続する接続チューブ３６とを含んで構成されている。
【００２９】
塗布液としてのレジストは、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストとされる。レジストの表面張力γは、例えば、２０（ｍＮ／ｍ）であり、その密度Ｃは、例えば、１．１（ｇ／ｃｍ3）である。
【００３０】
吐出量調整絞り部３８は、好ましくは、レジスト供給量が、例えば、１枚の基板全面あたり約１ｃｃだけ供給されるように調整されている。供給量が約１ｃｃよりも減少した場合、レジスト層の膜厚分布が大きくなることが本願の発明者により確認されている。
ポンプ部４０は、後述する吐出量制御部５４により制御される。
【００３１】
本発明に係るスピンコート装置の制御装置の一例においては、さらに、図２に示されるように、上述の昇降駆動部１４、並進駆動部１８、および、レジスト供給部の動作制御を行う制御ユニット５０を備えている。
【００３２】
制御ユニット５０は、供給されるレジストの特性に応じたレジスト供給用ノズル１０の先端の記録媒体用基板３０の記録面に対する初期位置および終了位置、待機位置をあらわすデータ、および、予め実験により検証された所望の膜厚に応じたレジストの供給量をあらわすデータ、レジスト供給用ノズル１０の各位置に応じた記録媒体用基板３０の回転数をあらわすデータ等が記憶される記憶部５０Ｍを内部に備えている。
【００３３】
制御ユニット５０には、図示が省略されるデータ入力部からのスピンコート開始指令信号Ｓｉ、スピンコート終了指令信号Ｓｆ、駆動用モータ３４、１６、および、２０の各ロータリーエンコーダからの検出パルス信号Ｓａ、Ｓｂ，および、Ｓｃがそれぞれ供給される。
【００３４】
制御ユニット５０は、所望の膜厚のレジスト層を記録媒体用基板３０の記録面のカーボン保護膜上に形成するにあたっては、図４に示されるようなステップ１乃至１０に従い、先ず、スピンコート開始指令信号Ｓｉに基づいて初期位置をあらわすデータを記憶部５０Ｍから読み出し、読み出されたデータに基づきレジスト供給用ノズル１０の先端を図１に拡大されて示されるように、記録媒体用基板３０の外周縁から離隔した図２に二点鎖線で示される位置（待機位置）から所定の距離Ａにある初期位置まで中央部に向けて移動させた後、記録媒体用基板３０の記録面に対し距離Ｘの初期位置まで近接するように下降させるべく、制御信号を形成し、それらを駆動制御回路部５２に供給する。
【００３５】
駆動制御回路部５２は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて駆動パルス信号ＣｂおよびＣｃを形成し、それらを駆動用モータ１６、および、２０に供給する。その際、検出パルス信号Ｓｂ，Ｓｃに基づいて所定の待機位置からの移動距離を演算し、上述の所定の初期位置に到達したとき、駆動パルス信号ＣｂおよびＣｃの供給を停止する。
【００３６】
上述の距離Ａは、初期位置におけるレジスト供給用ノズル１０の中心軸線ＣＬから記録媒体用基板３０の孔３０ａの内面までの距離をいう。また、上述の距離Ｘは、初期位置における記録媒体用基板３０の記録面のカーボン保護膜の表面からレジスト供給用ノズル１０の先端の端面まで距離をいう。
距離Ａは、次の（１）式に従い設定される。
Ａ≧ｒ＋Ｘ／３ ・・・（１）
但し、ｒは、レジスト供給用ノズル１０の半径である。
【００３７】
また、距離Ｘは、距離Ａを予め決定した後、次の（２）式に従い調整され、設定される。
Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 ・・・（２）
但し、γは、表面張力、ｇは、重力加速度、Ｃは、密度である。
なお、スピンコートの間に、余分なレジストが振り切られるとともに有機溶剤成分の乾燥によりレジスト膜が薄くなることは考慮される。即ち、設定される距離Ｘの値は、（２）式を満足する値であって、所望される最終的に形成されるレジスト層の厚さとなるように設定される。従って、距離Ｘの値を比較的大に設定するために半径の大きなレジスト供給用ノズル１０が用いられてもよい。
【００３８】
距離Ａおよび距離Ｘが、（１）および（２）式に従い設定されるのは、以下のような理由からである。
【００３９】
本願の発明者により、レジスト供給用ノズル１０の先端からレジストがたれ落ちない範囲で、レジスト供給用ノズル１０の先端と基板３０の記録面との距離Ｘ［ｍｍ］を設定した時、ｒ＋Ｘ／３の値より大となる内周エッジから外側の範囲で均一な膜厚の塗布膜が形成できていたことが確認されている。
【００４０】
そこで、先ず、レジストがレジスト供給用ノズル１０の先端からどれだけ飛び出すまで垂れ落ちないでいられるかを考慮し、例えば、ノズル１０の先端の外径２ｒ［ｍｍ］としたとき、ノズル１０の先端の外周長Ｒは、Ｒ＝２πｒ［ｍｍ］となる。この時、ノズル１０の先端でレジストに働く表面張力は、Ｔ＝２πｒγ×１０-3［ｍＮ］となる。但し、γは、レジストの表面張力［ｍＮ／ｍ］である。
【００４１】
さらに、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ2］としたとき、図３（Ｂ）に示されるような、その表面張力Ｔに釣り合う液滴の重さＷは、Ｗ＝２πｒγ×１０-3／ｇ［ｇ］となる。
【００４２】
レジストの密度をＣ［ｇ／ｃｍ3］とすると、液滴の体積Ｖは、Ｖ＝２πｒγ／ｇＣ［ｍｍ3］となるので液滴が球状になると仮定した場合、図３（Ｃ）に示されるように、垂れ落ちた液滴ＲＥＤの半径をｙとすると、Ｖ＝４／３×π×ｙ3より、ｙ＝（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 となる。つまり、レジストは、図３（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、ノズル１０の先端からＸ＝２ｙ＝２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 の距離だけ飛び出すまでたれ落ちないでいられることになる。
【００４３】
本願の発明者により、上述のレジストがノズル１０の先端からどれだけ飛び出すまで垂れ落ちないでいられるかが測定された。その測定方法は、ノズルホルダーに設けられたノズル１０の先端から、徐々にレジストを出し、そして、たれ落ちるまでの液滴の様子をＣＣＤカメラで真横からの撮影し、液滴の形状が測定されることにより、行われる。その結果、レジストの液滴は、ノズル１０の先端から約１．８ｍｍ飛び出すまでたれ落ちないことが確認された。
【００４４】
このことから、距離Ａ[ｍｍ]は、上述の（１）式から得られるＡ≧ｒ＋Ｘ／３の範囲で設定されることが必要であることが分かる。なお、距離Ａは、基板３０の実効面積に起因するのでなるべく小さくする必要があるので距離Ａを固定した値として優先し、それに応じた距離Ｘを設定することが好ましい。
【００４５】
制御ユニット５０は、図４のステップ２において、レジスト供給用ノズル１０の先端が上述の初期位置に向けて移動を開始したとき、例えば、１００〜５００ｒｐｍの範囲で、好ましくは、２５０ｒｐｍで記録媒体用基板３０を回転させるべく、制御信号を形成し、それを駆動制御回路部５２に供給する。駆動制御回路部５２は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて駆動パルス信号Ｃａを形成し、それを駆動用モータ３４に供給する。これにより、記録媒体用基板３０が回転せしめられる。
【００４６】
次に、制御ユニット５０は、図４のステップ３において、レジスト供給用ノズル１０の先端が、例えば、距離Ａが、１ｍｍ、距離Ｘが０．５ｍｍとされる上述の初期位置に到達したとき、レジストを所定量だけ１秒間供給すべく、制御信号を形成し、それを吐出量制御部５４に供給する。吐出量制御部５４は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて
ポンプ部４０をオン状態とすべく、駆動パルス信号Ｃｐをポンプ部４０に供給する。これにより、ポンプ部４０は、１秒間、レジストを吐出する。
【００４７】
その際、制御ユニット５０は、図４のステップ４において、距離Ｘを維持した状態で、レジスト供給用ノズル１０の先端を上述の初期位置から記録媒体用基板３０の外周縁近傍に向けて所定の速度で移動開始させるべく、制御信号を形成し、それを駆動制御回路部５２に供給する。駆動制御回路部５２は、その制御信号に基づいて駆動パルス信号Ｃｃを形成し、それを駆動用モータ２０に供給する。
【００４８】
これにより、レジスト供給用ノズル１０の先端は、半径方向に沿って移動した後、その中心軸線ＣＬが記録媒体用基板３０の最外周端よりも基板の中心側に１ｍｍずれた位置で５秒間、停止する。
【００４９】
続いて、制御ユニット５０は、図４のステップ６、ステップ７、ステップ８において、レジスト供給用ノズル１０の先端を上述の待機位置に移動させるとともに、記録媒体用基板３０の回転数を、例えば、１０００〜６０００ｒｐｍの範囲で、好ましくは、３０００ｒｐｍまで加速させ、一定速度で維持するように制御信号を形成し、それらを駆動制御回路部５２に供給する。駆動制御回路部５２は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて駆動パルス信号Ｃａを形成し、それを駆動用モータ３４に供給する。これにより、余分なレジストが振り切られ、レジスト層の膜厚が均一化される。ステップ７において、図４に示されるように、記録媒体用基板３０は、約６秒間回転され、一旦停止後、さらに、ステップ８において、約２６秒間、回転される。約２６秒間経過後、図４のステップ９において、制御ユニット５０は、記録媒体用基板３０の回転を停止すべく、制御信号の供給を停止する。そして、制御ユニット５０は、スピンコート終了指令信号Ｓｆに基づいて約２７秒間、記録媒体用基板３０を放置する。これにより、レジスト層の形成が完了する。
【００５０】
本願の発明者の実験によれば、レジストの供給を止めてから、１秒後に、記録媒体用基板３０の回転数を３０００ｒｐｍにし、さらに、２０秒間回転させ、スピンコートを完了した場合、図５（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、および、（Ｄ）に示されるように、レジストが、記録媒体用基板３０の孔３０ａのエッジにかかることなく、孔３０ａのエッジから０.６５ｍｍより外側の範囲３０Ｃで、均一な膜厚のレジスト層を得ることができることが確認された。従って、孔３０ａの周縁には、レジストが塗布されない環状の領域３０ＮＣが形成されることとなる。
【００５１】
なお、図５（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、および、（Ｄ）は、それぞれ、記録媒体用基板３０の孔３０ａの周縁における各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、および、Ｐ４を部分的に拡大して示す。
【００５２】
図６は、本願の発明者により行われた比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）の結果を示す。比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）においては、上述のレジスト供給用ノズル１０の寸法とは異なる寸法を有するレジスト供給ノズルが使用された。
【００５３】
使用されたレジスト供給ノズルは、外径０．３０ｍｍ，内径０．１５ｍｍを有している。比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）においては、上述の初期位置における距離Ａおよび距離Ｘは、それぞれ、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲、０．６ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲で設定される。また、比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）の結果は、上述の記録媒体用基板３０と同様な形状の記録媒体用基板に対し、レジストの供給を止めてから、１秒後に、記録媒体用基板の回転数を３０００ｒｐｍにし、さらに、２０秒間回転させ、スピンコートを完了した場合の結果である。
【００５４】
図６に示される結果から明らかなように、ノズルの外径が、０．３０ｍｍの場合、ノズルの先端から１．５ｍｍ以下でレジストがたれ落ちないと考えられる。
【００５５】
図６において、比較実験例（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２１）において、使用されたレジスト供給ノズルは、外径０．５１ｍｍ，内径０．２５ｍｍを有している。比較実験例（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２１）においては、上述の初期位置における距離Ａおよび距離Ｘは、それぞれ、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲、０．６ｍｍ〜１．９ｍｍの範囲で設定される。また、比較実験例（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２１）の結果は、上述の記録媒体用基板３０と同様な形状の記録媒体用基板に対し、レジストの供給を止めてから、１秒後に、記録媒体用基板の回転数を３０００ｒｐｍにし、さらに、２０秒間回転させ、スピンコートを完了した場合の結果である。
【００５６】
図６に示される結果から明らかなように、ノズルの外径が、０．５１ｍｍの場合、ノズルの先端から１．８ｍｍ以下でレジストがたれ落ちないと考えられる。
【００５７】
さらに、図６に示される結果と併せて考えると、ノズルの先端からレジストがたれ落ちない範囲であるｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 まで基板を近接させた時に、レジストが、基板の内径のエッジにかかることなく、基板の内径のエッジから１ｍｍ以内の未塗布部より外周の範囲で、均一な膜厚の塗布膜を得ることができたと考えられる。
【００５８】
なお、上述の例においては、基板３０を装置のカップ部２８の底部に対し水平に設置したが、斯かる例に限られることなく、この方法であれば、基板３０をその底部に対し垂直に設置して、スピンコートしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係るスピンコート方法の一例が適用された装置の要部を拡大して示す部分断面図である。
【図２】本発明に係るスピンコート装置の制御装置の一例の概略的な構成を示す構成図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）、および、（Ｃ）は、それぞれ、本発明に係るスピンコート方法の一例の説明に供されるレジスト供給ノズルの先端および液滴の部分拡大図である。
【図４】本発明に係るスピンコート方法の一例の各ステップの制御態様を示す表である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、および、（Ｄ）は、それぞれ、得られた記録媒体用基板における各位置でのレジスト層を部分的に拡大して示す図である。
【図６】比較実験例の結果を示す表である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、従来の装置における回転円板と基板に形成されるレジスト層との関係の説明に供される部分断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ レジスト供給ノズル
３０ 記録媒体用基板
ＲＥ レジスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給ノズルを通じて供給される塗布液を記録面に塗布し、被覆層を形成するスピンコート方法、および、スピンコート装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体の高記録密度化に伴い、サイドフリンジと呼称される余計な記録の問題を回避すべく、隣接する記録トラックの間に溝を設けたディスクリートトラック方式の磁気記録媒体や、特許文献１にも記載されるような、さらなる高記録密度を企図してディスク上にそれぞれが１ｂｉｔとなるようなドットを形成するようなパターンドメディアも提案されている。
【０００３】
このような磁気記録媒体を製造するにあたり、例えば、特許文献１にも示されるように、ナノインプリント技術を利用することが提案されている。このようなナノインプリント技術による磁気記録媒体の製造方法に用いられるインプリント装置は、例えば、特許文献１にも示されるように、レジスト膜を有する基板が配される基板載置面を備えるプレス底板と、プレス底板に対し近接または離隔可能に配され記録データをあらわす凹凸パターンを中央部に有する円盤状のスタンパを有するプレス天板とを主な要素として含んで構成されている。斯かる構成において、スタンパが、例えば、磁気記録媒体の記録面として形成されるレジスト膜またはポリマー層に対し押し付けられ、その凹凸パターンが磁気記録媒体の記録面に転写される。
【０００４】
そのようなレジスト膜を基板に形成するにあたっては、例えば、特許文献２にも示されるような、スピンコート方法により、フォトレジストが基板の磁性膜上に均一に塗布された後、紫外線がフォトレジストに対し照射されることによって硬化したレジスト膜が形成される。その際、基板の表面全体にわたりレジスト膜を均一な厚さで形成されることが要望される。
【０００５】
レジスト膜のような保護膜を均一な厚さで基板の表面全体にわたり形成するために特許文献２にも示されるように、基板の回転中心位置の上方から保護膜用の樹脂を基板に供給することが提案されている。この場合、その基板の中央部の孔を塞ぐ回転円板が、基板が載置されるターンテーブルの中心穴に脱着可能とされる。これにより、回転円板および基板が回転されながら、回転円板に樹脂が供給されるとき、樹脂製の保護膜が基板の表面全体に形成されることとなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０８３５１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４９２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のスピンコート方法において、フォトレジストが基板の中央部の穴の周縁近傍に供給された場合、フォトレジストの広がりのバラツキが大きく、また、フォトレジストが、その穴のエッジにかかり、放射状の膜厚バラツキが、レジスト膜に生じてしまうという問題がある。一方、ノズルから供給されるフォトレジストがその穴のエッジにかからないようにした場合、即ち、フォトレジストの基板上における飛散および濡れ広がりを考慮し、その穴のエッジに対し基板の外周縁側に所定距離、離隔した位置に、ノズルの先端の初期位置を設定した場合、そのノズルの先端の位置よりも基板の中央の穴側の膜厚が他の部分に比して極端に薄くなる虞がある。従って、レジスト膜の膜厚の不均一が生じる。
【０００８】
また、特許文献２において提案されるように、その基板の中央部の孔を塞ぐ回転円板が設けられる場合、例えば、図７（Ａ）に示されるように、回転円板２の外周縁と基板４の表面に跨って形成されるレジスト膜６において、フォトレジストが回転円板２の外周縁近傍に溜まることにより、図７（Ｂ）に示されるように、回転円板２が基板４の穴から取り外されるとき、形成されたレジスト膜６’における回転円板２の外周縁の端面に対応する部分が他の部分に比して厚くなる虞がある。従って、後工程でのレジスト除去が困難となる場合がある。
【０００９】
このような場合、ターンテーブルの回転数をさらに増大させるとき、回転円板２の外周縁の端面に対応する部分以外の他の部分の基板上のレジスト膜の厚さが薄くなり、レジスト膜の厚さが却って不均一となる。あるいは、フォトレジストの濡れ性の悪い材質の回転円板を採用した場合においても、フォトレジストが回転円板２の外周縁近傍に溜まり、形成されたレジスト膜における回転円板２の外周縁の端面に対応する部分が他の部分に対し隆起することが本出願の発明者の実験により確認されている。
【００１０】
以上の問題点を考慮し、本発明は、スピンコート方法、および、スピンコート装置の制御装置であって、回転円板を用いることなく、基板の表面全体に被覆層を均一に形成することができるスピンコート方法、および、スピンコート装置の制御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】
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明に係るスピンコート方法は、中央部に孔を有する記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルの先端を、記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方に離隔させ、記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させる工程と、所定の回転数で回転せしめられる記録媒体用基板の記録面に対し供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給するとともに、供給ノズルの先端を記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、初期位置から記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させる工程と、を含み、距離Ｘは、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、距離Ａは、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るスピンコート装置の制御装置は、回転可能に支持され、中央部に孔を有する記録媒体用基板を着脱可能に支持する基板取付ヘッドと、記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルと、基板取付けヘッドを回転させるヘッド回転駆動部と、移動可能に支持され、供給ノズルを保持する供給ノズルホルダー部と、供給ノズルホルダー部に支持される前記供給ノズルの先端を、基板取付ヘッドに支持された記録媒体用基板の記録面に対し移動させるノズルホルダー駆動部と、ヘッド回転駆動部に、基板取付けヘッドを回転させる動作を行わせるとともに、ノズルホルダー駆動部に、供給ノズルの先端を移動させる動作を行わせる制御部と、を備え、制御部は、供給ノズルの先端を、記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方にあり、記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させ、所定の回転数で回転せしめられる記録媒体用基板の記録面に対し供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給させるとともに、供給ノズルの先端を記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、初期位置から記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させ、距離Ｘを、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定し、距離Ａを、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るスピンコート方法およびスピンコート装置の制御装置によれば、記録媒体用基板の記録面に対し供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給する場合、初期位置における距離Ｘは、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、初期位置における距離Ａは、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されるので塗布液が供給ノズルの先端からたれ落ちることがなく、従って、回転円板を用いることなく、基板の表面全体に被覆層を均一に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図２は、本発明に係るスピンコート方法の一例が適用されるスピンコート装置の構成を概略的に示す。
【００１５】
図２において、スピンコート装置は、円筒状のカップ部２８内の中央部に回動可能に配されチャック機構部ＣＨを有する基板取付ヘッド２６と、基板取付ヘッド２６をカップリング３２を介して回動させる駆動用モータ３４と、後述するレジスト供給部からのレジストＲＥを記録媒体用基板３０の記録面に導くレジスト供給用ノズル１０と、レジスト供給用ノズル１０を支持するノズルホルダー部１２と、ノズルホルダー部１２に支持されるレジスト供給用ノズル１０の最下端を記録媒体用基板３０の記録面に対して所定位置に移動させるノズルホルダー駆動制御部と、レジスト供給用ノズル１０に所定量のレジストを供給するレジスト供給部と、を主な要素として含んで構成されている。
【００１６】
所定の厚さを有する環状の記録媒体用基板３０は、その中央部に、孔３０ａを有している。その外径および内径は、それぞれ、６５ｍｍ、２０ｍｍに設定されている。記録媒体用基板３０は、例えば、ナノインプリント方法により作製されるハードディスク用磁気記録媒体とされる。記録媒体用基板３０の記録面には、後述するレジストが塗布されるカーボン保護膜が形成されている。
【００１７】
記録媒体用基板３０を着脱可能に保持するチャック機構部ＣＨを有する基板取付ヘッド２６は、記録媒体用基板３０の孔３０ａに嵌合される円柱部と、その円柱部の外周縁に連なって形成され、記録媒体用基板３０の孔３０ａの周縁を受け止める段差部とを上部に有している。チャック機構部ＣＨは、円柱部に基板３０の半径方向に沿って移動可能に配される一対のクランプを含んで構成されている。一対のクランプは、基板取付ヘッド２６の段差部に受け止められた基板３０の孔３０ａの周縁に向けて選択的に半径方向に沿って進出、または、基板取付ヘッド２６の円柱部内に引き込まれるものとされる。一対のクランプが半径方向に沿って進出することにより、基板３０が基板取付ヘッド２６の段差部に保持され、一方、一対のクランプが、基板取付ヘッド２６の円柱部内に引き込まれることにより、基板３０が基板取付ヘッド２６の段差部に対し解放され、着脱可能とされる。
【００１８】
なお、チャック機構部ＣＨは、上述したようなクランプ式に限られることなく、例えば、特開２００１−３００４０１号公報、および、特開２００５−２９６７０５号公報にも示されるような、真空ポンプに接続される複数の吸引孔が基板取付ヘッド２６の段差部に形成されるもとで、真空ポンプが選択的に作動状態とされ、記録媒体用基板３０が真空吸着力により保持されてもよい。
【００１９】
基板取付ヘッド２６の下端部は、カップリング３２を介して駆動用モータ３４の出力軸に連結されている。駆動用モータ３４は、例えば、ロータリエンコーダを備えるステッピングモータとされる。駆動用モータ３４の出力軸は、後述する制御ユニット５０により、回転数制御される。これにより、記録媒体用基板３０を伴う基板取付ヘッド２６の回転数が、レジスト供給用ノズル１０の最下端の記録媒体用基板３０の表面に対する相対位置に応じて所定の回転数に制御されることとなる。
【００２０】
レジスト供給用ノズル１０は、例えば、外径０．５１ｍｍ，内径０．２５ｍｍのステンレス鋼パイプで作られている。図１に拡大されて示されるように、レジスト供給用ノズル１０における記録媒体用基板３０の記録面に対し対向する先端面は、その中心軸線ＣＬに対して垂直にせん断されている。
【００２１】
ノズルホルダー駆動制御部は、例えば、ノズルホルダー部１２を図２における座標軸Ｚに沿って昇降動させる昇降駆動部１４と、昇降駆動部１４全体を図２における座標軸Ｘ、即ち、記録媒体用基板３０の記録面の半径方向に沿って移動させる並進駆動部１８と、を含んで構成されている。
【００２２】
昇降駆動部１４は、例えば、レジスト供給用ノズル１０をその中心軸線ＣＬが記録媒体用基板３０の記録面に対し直交するように保持するノズルホルダー部１２における端部に設けられるボールねじのナット部に嵌めあわされるボールねじに連結される出力軸を有する駆動用モータ１６と、一端が後述するブラケット部材に固定されノズルホルダー部１２を貫通しノズルホルダー部１２の自転を規制するガイドピンと、駆動用モータ１６と、ガイドピンとを支持するブラケット部材とを主な要素として含んで構成されている。
【００２３】
駆動用モータ１６は、例えば、ロータリエンコーダを備えるステッピングモータとされる。駆動用モータ１６は、後述する制御ユニット５０により制御される。
【００２４】
ブラケット部材の端部には、並進駆動部１８のガイドシャフトの一端が係合されるとともに、並進駆動部１８におけるボールねじの一端に係合されるナット部が設けられている。これにより、ブラケット部材は、並進駆動部１８におけるボールねじおよびガイドシャフトにより記録媒体用基板３０の記録面に対し略平行に移動可能に支持されることとなる。
【００２５】
並進駆動部１８は、図示が省略されるスピンコート装置の筐体の上部にカップ部２８に隣接して設けられている。並進駆動部１８は、駆動用モータ２０の出力軸にカップリングを介して連結されるボールねじと、ボールねじに対し略平行に配されブラケット部材を案内するガイドシャフトとを主な要素として含んで構成されている。
【００２６】
ボールねじおよびガイドシャフトの一端は、スピンコート装置の筐体に設けられる軸受部材２２により支持されている。ボールねじおよびガイドシャフトの他端は、ブラケット部材のナット部材およびガイド穴に回転可能に嵌合されている。
【００２７】
駆動用モータ２０は、例えば、ロータリエンコーダを備えるステッピングモータとされる。駆動用モータ２０は、後述する制御ユニット５０により制御される。これにより、昇降駆動部１４は、所定の速度、例えば、約５．１（ｍｍ／ｓｅｃ）の平均速度で移動せしめられる。
【００２８】
レジスト供給部は、レジストが貯留される加圧タンクと、加圧タンク内のレジストを吐出させるポンブ部４０と、加圧タンクから吐出されたレジストの供給量を設定する吐出スイッチ付き吐出量調整絞り部３８と、レジスト供給用ノズル１０の一端と吐出量調整絞り部３８とを接続する接続チューブ３６とを含んで構成されている。
【００２９】
塗布液としてのレジストは、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系レジストとされる。レジストの表面張力γは、例えば、２０（ｍＮ／ｍ）であり、その密度Ｃは、例えば、１．１（ｇ／ｃｍ3）である。
【００３０】
吐出量調整絞り部３８は、好ましくは、レジスト供給量が、例えば、１枚の基板全面あたり約１ｃｃだけ供給されるように調整されている。供給量が約１ｃｃよりも減少した場合、レジスト層の膜厚分布が大きくなることが本願の発明者により確認されている。
ポンプ部４０は、後述する吐出量制御部５４により制御される。
【００３１】
本発明に係るスピンコート装置の制御装置の一例においては、さらに、図２に示されるように、上述の昇降駆動部１４、並進駆動部１８、および、レジスト供給部の動作制御を行う制御ユニット５０を備えている。
【００３２】
制御ユニット５０は、供給されるレジストの特性に応じたレジスト供給用ノズル１０の先端の記録媒体用基板３０の記録面に対する初期位置および終了位置、待機位置をあらわすデータ、および、予め実験により検証された所望の膜厚に応じたレジストの供給量をあらわすデータ、レジスト供給用ノズル１０の各位置に応じた記録媒体用基板３０の回転数をあらわすデータ等が記憶される記憶部５０Ｍを内部に備えている。
【００３３】
制御ユニット５０には、図示が省略されるデータ入力部からのスピンコート開始指令信号Ｓｉ、スピンコート終了指令信号Ｓｆ、駆動用モータ３４、１６、および、２０の各ロータリーエンコーダからの検出パルス信号Ｓａ、Ｓｂ，および、Ｓｃがそれぞれ供給される。
【００３４】
制御ユニット５０は、所望の膜厚のレジスト層を記録媒体用基板３０の記録面のカーボン保護膜上に形成するにあたっては、図４に示されるようなステップ１乃至１０に従い、先ず、スピンコート開始指令信号Ｓｉに基づいて初期位置をあらわすデータを記憶部５０Ｍから読み出し、読み出されたデータに基づきレジスト供給用ノズル１０の先端を図１に拡大されて示されるように、記録媒体用基板３０の外周縁から離隔した図２に二点鎖線で示される位置（待機位置）から所定の距離Ａにある初期位置まで中央部に向けて移動させた後、記録媒体用基板３０の記録面に対し距離Ｘの初期位置まで近接するように下降させるべく、制御信号を形成し、それらを駆動制御回路部５２に供給する。
【００３５】
駆動制御回路部５２は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて駆動パルス信号ＣｂおよびＣｃを形成し、それらを駆動用モータ１６、および、２０に供給する。その際、検出パルス信号Ｓｂ，Ｓｃに基づいて所定の待機位置からの移動距離を演算し、上述の所定の初期位置に到達したとき、駆動パルス信号ＣｂおよびＣｃの供給を停止する。
【００３６】
上述の距離Ａは、初期位置におけるレジスト供給用ノズル１０の中心軸線ＣＬから記録媒体用基板３０の孔３０ａの内面までの距離をいう。また、上述の距離Ｘは、初期位置における記録媒体用基板３０の記録面のカーボン保護膜の表面からレジスト供給用ノズル１０の先端の端面まで距離をいう。
距離Ａは、次の（１）式に従い設定される。
Ａ≧ｒ＋Ｘ／３ ・・・（１）
但し、ｒは、レジスト供給用ノズル１０の半径である。
【００３７】
また、距離Ｘは、距離Ａを予め決定した後、次の（２）式に従い調整され、設定される。
Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 ・・・（２）
但し、γは、表面張力、ｇは、重力加速度、Ｃは、密度である。
なお、スピンコートの間に、余分なレジストが振り切られるとともに有機溶剤成分の乾燥によりレジスト膜が薄くなることは考慮される。即ち、設定される距離Ｘの値は、（２）式を満足する値であって、所望される最終的に形成されるレジスト層の厚さとなるように設定される。従って、距離Ｘの値を比較的大に設定するために半径の大きなレジスト供給用ノズル１０が用いられてもよい。
【００３８】
距離Ａおよび距離Ｘが、（１）および（２）式に従い設定されるのは、以下のような理由からである。
【００３９】
本願の発明者により、レジスト供給用ノズル１０の先端からレジストがたれ落ちない範囲で、レジスト供給用ノズル１０の先端と基板３０の記録面との距離Ｘ［ｍｍ］を設定した時、ｒ＋Ｘ／３の値より大となる内周エッジから外側の範囲で均一な膜厚の塗布膜が形成できていたことが確認されている。
【００４０】
そこで、先ず、レジストがレジスト供給用ノズル１０の先端からどれだけ飛び出すまで垂れ落ちないでいられるかを考慮し、例えば、ノズル１０の先端の外径２ｒ［ｍｍ］としたとき、ノズル１０の先端の外周長Ｒは、Ｒ＝２πｒ［ｍｍ］となる。この時、ノズル１０の先端でレジストに働く表面張力は、Ｔ＝２πｒγ×１０-3［ｍＮ］となる。但し、γは、レジストの表面張力［ｍＮ／ｍ］である。
【００４１】
さらに、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ2］としたとき、図３（Ｂ）に示されるような、その表面張力Ｔに釣り合う液滴の重さＷは、Ｗ＝２πｒγ×１０-3／ｇ［ｇ］となる。
【００４２】
レジストの密度をＣ［ｇ／ｃｍ3］とすると、液滴の体積Ｖは、Ｖ＝２πｒγ／ｇＣ［ｍｍ3］となるので液滴が球状になると仮定した場合、図３（Ｃ）に示されるように、垂れ落ちた液滴ＲＥＤの半径をｙとすると、Ｖ＝４／３×π×ｙ3より、ｙ＝（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 となる。つまり、レジストは、図３（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、ノズル１０の先端からＸ＝２ｙ＝２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 の距離だけ飛び出すまでたれ落ちないでいられることになる。
【００４３】
本願の発明者により、上述のレジストがノズル１０の先端からどれだけ飛び出すまで垂れ落ちないでいられるかが測定された。その測定方法は、ノズルホルダーに設けられたノズル１０の先端から、徐々にレジストを出し、そして、たれ落ちるまでの液滴の様子をＣＣＤカメラで真横からの撮影し、液滴の形状が測定されることにより、行われる。その結果、レジストの液滴は、ノズル１０の先端から約１．８ｍｍ飛び出すまでたれ落ちないことが確認された。
【００４４】
このことから、距離Ａ[ｍｍ]は、上述の（１）式から得られるＡ≧ｒ＋Ｘ／３の範囲で設定されることが必要であることが分かる。なお、距離Ａは、基板３０の実効面積に起因するのでなるべく小さくする必要があるので距離Ａを固定した値として優先し、それに応じた距離Ｘを設定することが好ましい。
【００４５】
制御ユニット５０は、図４のステップ２において、レジスト供給用ノズル１０の先端が上述の初期位置に向けて移動を開始したとき、例えば、１００〜５００ｒｐｍの範囲で、好ましくは、２５０ｒｐｍで記録媒体用基板３０を回転させるべく、制御信号を形成し、それを駆動制御回路部５２に供給する。駆動制御回路部５２は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて駆動パルス信号Ｃａを形成し、それを駆動用モータ３４に供給する。これにより、記録媒体用基板３０が回転せしめられる。
【００４６】
次に、制御ユニット５０は、図４のステップ３において、レジスト供給用ノズル１０の先端が、例えば、距離Ａが、１ｍｍ、距離Ｘが０．５ｍｍとされる上述の初期位置に到達したとき、レジストを所定量だけ１秒間供給すべく、制御信号を形成し、それを吐出量制御部５４に供給する。吐出量制御部５４は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて
ポンプ部４０をオン状態とすべく、駆動パルス信号Ｃｐをポンプ部４０に供給する。これにより、ポンプ部４０は、１秒間、レジストを吐出する。
【００４７】
その際、制御ユニット５０は、図４のステップ４において、距離Ｘを維持した状態で、レジスト供給用ノズル１０の先端を上述の初期位置から記録媒体用基板３０の外周縁近傍に向けて所定の速度で移動開始させるべく、制御信号を形成し、それを駆動制御回路部５２に供給する。駆動制御回路部５２は、その制御信号に基づいて駆動パルス信号Ｃｃを形成し、それを駆動用モータ２０に供給する。
【００４８】
これにより、レジスト供給用ノズル１０の先端は、半径方向に沿って移動した後、その中心軸線ＣＬが記録媒体用基板３０の最外周端よりも基板の中心側に１ｍｍずれた位置で５秒間、停止する。
【００４９】
続いて、制御ユニット５０は、図４のステップ６、ステップ７、ステップ８において、レジスト供給用ノズル１０の先端を上述の待機位置に移動させるとともに、記録媒体用基板３０の回転数を、例えば、１０００〜６０００ｒｐｍの範囲で、好ましくは、３０００ｒｐｍまで加速させ、一定速度で維持するように制御信号を形成し、それらを駆動制御回路部５２に供給する。駆動制御回路部５２は、制御ユニット５０からの制御信号に基づいて駆動パルス信号Ｃａを形成し、それを駆動用モータ３４に供給する。これにより、余分なレジストが振り切られ、レジスト層の膜厚が均一化される。ステップ７において、図４に示されるように、記録媒体用基板３０は、約６秒間回転され、一旦停止後、さらに、ステップ８において、約２６秒間、回転される。約２６秒間経過後、図４のステップ９において、制御ユニット５０は、記録媒体用基板３０の回転を停止すべく、制御信号の供給を停止する。そして、制御ユニット５０は、スピンコート終了指令信号Ｓｆに基づいて約２７秒間、記録媒体用基板３０を放置する。これにより、レジスト層の形成が完了する。
【００５０】
本願の発明者の実験によれば、レジストの供給を止めてから、１秒後に、記録媒体用基板３０の回転数を３０００ｒｐｍにし、さらに、２０秒間回転させ、スピンコートを完了した場合、図５（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、および、（Ｄ）に示されるように、レジストが、記録媒体用基板３０の孔３０ａのエッジにかかることなく、孔３０ａのエッジから０.６５ｍｍより外側の範囲３０Ｃで、均一な膜厚のレジスト層を得ることができることが確認された。従って、孔３０ａの周縁には、レジストが塗布されない環状の領域３０ＮＣが形成されることとなる。
【００５１】
なお、図５（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、および、（Ｄ）は、それぞれ、記録媒体用基板３０の孔３０ａの周縁における各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、および、Ｐ４を部分的に拡大して示す。
【００５２】
図６は、本願の発明者により行われた比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）の結果を示す。比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）においては、上述のレジスト供給用ノズル１０の寸法とは異なる寸法を有するレジスト供給ノズルが使用された。
【００５３】
使用されたレジスト供給ノズルは、外径０．３０ｍｍ，内径０．１５ｍｍを有している。比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）においては、上述の初期位置における距離Ａおよび距離Ｘは、それぞれ、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲、０．６ｍｍ〜１．６ｍｍの範囲で設定される。また、比較実験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９）の結果は、上述の記録媒体用基板３０と同様な形状の記録媒体用基板に対し、レジストの供給を止めてから、１秒後に、記録媒体用基板の回転数を３０００ｒｐｍにし、さらに、２０秒間回転させ、スピンコートを完了した場合の結果である。
【００５４】
図６に示される結果から明らかなように、ノズルの外径が、０．３０ｍｍの場合、ノズルの先端から１．５ｍｍ以下でレジストがたれ落ちないと考えられる。
【００５５】
図６において、比較実験例（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２１）において、使用されたレジスト供給ノズルは、外径０．５１ｍｍ，内径０．２５ｍｍを有している。比較実験例（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２１）においては、上述の初期位置における距離Ａおよび距離Ｘは、それぞれ、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲、０．６ｍｍ〜１．９ｍｍの範囲で設定される。また、比較実験例（Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２１）の結果は、上述の記録媒体用基板３０と同様な形状の記録媒体用基板に対し、レジストの供給を止めてから、１秒後に、記録媒体用基板の回転数を３０００ｒｐｍにし、さらに、２０秒間回転させ、スピンコートを完了した場合の結果である。
【００５６】
図６に示される結果から明らかなように、ノズルの外径が、０．５１ｍｍの場合、ノズルの先端から１．８ｍｍ以下でレジストがたれ落ちないと考えられる。
【００５７】
さらに、図６に示される結果と併せて考えると、ノズルの先端からレジストがたれ落ちない範囲であるｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3 まで基板を近接させた時に、レジストが、基板の内径のエッジにかかることなく、基板の内径のエッジから１ｍｍ以内の未塗布部より外周の範囲で、均一な膜厚の塗布膜を得ることができたと考えられる。
【００５８】
なお、上述の例においては、基板３０を装置のカップ部２８の底部に対し水平に設置したが、斯かる例に限られることなく、この方法であれば、基板３０をその底部に対し垂直に設置して、スピンコートしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係るスピンコート方法の一例が適用された装置の要部を拡大して示す部分断面図である。
【図２】本発明に係るスピンコート装置の制御装置の一例の概略的な構成を示す構成図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）、および、（Ｃ）は、それぞれ、本発明に係るスピンコート方法の一例の説明に供されるレジスト供給ノズルの先端および液滴の部分拡大図である。
【図４】本発明に係るスピンコート方法の一例の各ステップの制御態様を示す表である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、および、（Ｄ）は、それぞれ、得られた記録媒体用基板における各位置でのレジスト層を部分的に拡大して示す図である。
【図６】比較実験例の結果を示す表である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、従来の装置における回転円板と基板に形成されるレジスト層との関係の説明に供される部分断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ レジスト供給ノズル
３０ 記録媒体用基板
ＲＥ レジスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に孔を有する記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルの先端を、該記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方に離隔させ、該記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させる工程と、
所定の回転数で回転せしめられる前記記録媒体用基板の記録面に対し前記供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給するとともに、供給ノズルの先端を該記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、前記初期位置から該記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させる工程と、を含み、
前記距離Ｘは、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する前記供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、前記距離Ａは、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されることを特徴とするスピンコート方法。
【請求項２】
回転可能に支持され、中央部に孔を有する記録媒体用基板を着脱可能に支持する基板取付ヘッドと、
前記記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルと、
前記基板取付けヘッドを回転させるヘッド回転駆動部と、
移動可能に支持され、前記供給ノズルを保持する供給ノズルホルダー部と、
前記供給ノズルホルダー部に支持される前記供給ノズルの先端を、前記基板取付ヘッドに支持された前記記録媒体用基板の記録面に対し移動させるノズルホルダー駆動部と、
前記ヘッド回転駆動部に、前記基板取付けヘッドを回転させる動作を行わせるとともに、前記ノズルホルダー駆動部に、前記供給ノズルの先端を移動させる動作を行わせる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記供給ノズルの先端を、前記記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方にあり、該記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させ、
所定の回転数で回転せしめられる前記記録媒体用基板の記録面に対し前記供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給させるとともに、供給ノズルの先端を該記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、前記初期位置から該記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させ、
前記距離Ｘを、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する前記供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定し、前記距離Ａを、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定することを特徴とするスピンコート装置の制御装置。
【請求項３】
前記塗布液は、前記記録媒体用基板の記録面に形成されるカーボン保護膜に塗布されるポリメチルメタクリレート系のレジストであることを特徴とする請求項１記載のスピンコート方法。
【請求項４】
前記塗布液は、前記記録媒体用基板の記録面に形成されるカーボン保護膜に塗布されるポリメチルメタクリレート系のレジストであることを特徴とする請求項２記載のスピンコート装置の制御装置。
【請求項１】
中央部に孔を有する記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルの先端を、該記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方に離隔させ、該記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させる工程と、
所定の回転数で回転せしめられる前記記録媒体用基板の記録面に対し前記供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給するとともに、供給ノズルの先端を該記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、前記初期位置から該記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させる工程と、を含み、
前記距離Ｘは、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する前記供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定され、前記距離Ａは、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定されることを特徴とするスピンコート方法。
【請求項２】
回転可能に支持され、中央部に孔を有する記録媒体用基板を着脱可能に支持する基板取付ヘッドと、
前記記録媒体用基板の記録面に対し塗布液を供給する供給ノズルと、
前記基板取付けヘッドを回転させるヘッド回転駆動部と、
移動可能に支持され、前記供給ノズルを保持する供給ノズルホルダー部と、
前記供給ノズルホルダー部に支持される前記供給ノズルの先端を、前記基板取付ヘッドに支持された前記記録媒体用基板の記録面に対し移動させるノズルホルダー駆動部と、
前記ヘッド回転駆動部に、前記基板取付けヘッドを回転させる動作を行わせるとともに、前記ノズルホルダー駆動部に、前記供給ノズルの先端を移動させる動作を行わせる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記供給ノズルの先端を、前記記録媒体用基板の記録面に対し所定距離Ｘだけ上方にあり、該記録媒体用基板の孔の周縁から所定距離Ａだけ離隔した初期位置に移動させ、
所定の回転数で回転せしめられる前記記録媒体用基板の記録面に対し前記供給ノズルを通じて所定期間、塗布液を供給させるとともに、供給ノズルの先端を該記録面に対し所定距離Ｘ離隔させつつ、前記初期位置から該記録媒体用基板の半径方向に沿って外周縁に向けて移動させ、
前記距離Ｘを、表面張力γ、および、密度Ｃを有する塗布液が、半径ｒを有する前記供給ノズルを通じて供給される場合、重力加速度をｇとしたとき、不等式 Ｘ≦２×（３ｒγ／２ｇＣ）1/3を満足する値に設定し、前記距離Ａを、不等式 Ａ≧ｒ＋Ｘ／３を満足する値に設定することを特徴とするスピンコート装置の制御装置。
【請求項３】
前記塗布液は、前記記録媒体用基板の記録面に形成されるカーボン保護膜に塗布されるポリメチルメタクリレート系のレジストであることを特徴とする請求項１記載のスピンコート方法。
【請求項４】
前記塗布液は、前記記録媒体用基板の記録面に形成されるカーボン保護膜に塗布されるポリメチルメタクリレート系のレジストであることを特徴とする請求項２記載のスピンコート装置の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１１３７６１（Ｐ２０１０−１１３７６１Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８５６０８（Ｐ２００８−２８５６０８）
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]