スピンコート装置およびスピンコート方法

【課題】凹凸を有する基板上へのスピンコート成膜において、使用溶液の粘度が低い場合
に生じる膜厚ムラを低減し、また低濃度の溶液でも膜厚ムラの無く膜厚を増加できるスピ
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】不活性ガス導入ラインによって、密閉構造内を予め乾燥雰囲気にし、それに
よって、スピンコート中に溶媒が速やかに乾燥することができる。その結果、凹凸のある
基板上でスピンコートを行う場合、凹凸の影響を受けるまで溶液が減少した時点で溶媒が
揮発し膜厚ムラの発生を防止することができる。また、低濃度の溶液のスピンコートにお
いて膜厚ムラ低減のために高速回転でスピンコートを実施しても溶媒の揮発が早いため十
分な膜厚が確保することができる。

【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及びスピンコート方法に関するものであり、例えば、有機Ｅ
Ｌパネルの製造におけるＴＦＴパネル基板上への有機層、磁気ディスク基板上への磁性層
、ＭＥＭＳにおけるＳｉウェハへのフォトレジスト膜を形成する際の雰囲気調整機構に特
徴のあるスピンコート装置及びスピンコート方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス・磁気デバイス等の製造工程において、層間絶縁膜・パターニング用の
フォトレジストの形成にスピンコート法による成膜工程が広く用いられている（例えば、
特許文献１）。
【０００３】
従来からあるＳｉウェハやガラス等のフラットな基板だけでなく有機ＥＬパネルやＭＥ
ＭＳデバイスの製造等において種々の微細な凹凸のある基板上への成膜にも利用されてい
る。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような凹凸を有する基板上へのスピンコート成膜において、使用溶液の粘
度が低い場合、汎用的なスピンコータ―では遠心力によってその大半が飛散し液量の減少
した基板上の溶液は、基板の凹凸により流れが邪魔され、その結果膜厚ムラが生じる。
【０００６】
この様子を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。図５（ａ）は、回転している塗布基板１０３に
溶剤１０４が滴下され、溶剤１０４の液量１０５が多い場合を示している。この場合、塗
布基板１０３の凹凸部１００は溶剤１０４の液量１０５の中に含まれた状態である。図５
（ｂ）に示すように、塗布基板１０３をさらに回転すると、溶剤１０４は回転による遠心
力により塗布基板１０３から飛散し、溶剤１０４の液量１０５は減少していく。図５（ｃ
）に示すように、塗布基板１０３をさらに回転すると、塗布基板１０３上に残っている溶
剤１０４の液量１０５はさらに減少する。
【０００７】
溶剤１０４の液量１０５が、塗布基板１０３の凹凸部１００の影響を受ける厚さに至っ
た場合は、塗布基板１０３の回転中心１０２と凹凸部１００とを結ぶ線分上に段差部１０
１を生ずるようになる。段差部１０１の凹凸部１００寄りの領域の溶剤１０４の液量１０
５は、他の領域と比較して薄くなり膜厚ムラが生じる。
【０００８】
また、溶質の溶媒への溶解性が十分でない場合、スピンコート膜の膜厚は溶液濃度に依
存するため、所望の膜厚を得るためにスピンコートの回転数を低速にする必要がある。し
かし、低速回転としたことで溶液に作用する遠心力が低下し基板端部の溶液が基板外へと
飛散できずに基板の外周部に溜まり膜厚ムラが生じる。この膜厚ムラは回転数の低下に伴
い面積が拡大する。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、凹凸を有
する基板上へのスピンコート成膜において、使用溶液の粘度が低い場合に生じる膜厚ムラ
を低減し、また低濃度の溶液でも膜厚ムラの無く膜厚を増加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ことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、基板に溶液を滴下し、基板を所定の回転数で
回転させることで溶液を基板表面に塗布するスピンコート装置であって、スピンコート装
置の回転ステージを密閉するチャンバと、チャンバ内を減圧状態にする真空ラインと、チ
ャンバ内を不活性ガス雰囲気にする不活性ガス導入ラインとを備えることを要旨とする。
【００１１】
このように、チャンバ内を減圧状態にする真空ラインとチャンバ内を不活性ガス雰囲気
にする不活性ガス導入ラインとを備えることにより、回転ステージを密閉するチャンバ内
を乾燥雰囲気にすることができ、それによって、スピンコート中に溶媒が速やかに乾燥す
ることができる。その結果、凹凸のある基板上でスピンコートを行う場合、凹凸の影響を
受けるまで溶液が減少した時点で溶媒が揮発し膜厚ムラの発生を防止することができる。
また、低濃度の溶液のスピンコートにおいて膜厚ムラ低減のために高速回転でスピンコー
トを実施しても溶媒の揮発が早いため十分な膜厚が確保することができる。
【００１２】
この場合、乾燥速度を確認するために、有機溶媒の蒸気圧を測定する蒸気圧センサ、及
び、密閉構造の内部の真空度を測定する真空計を備えることが望ましい。
【００１３】
また、不活性ガス導入ラインは、乾燥速度を制御するために、不活性ガスの流量を制御
するための不活性ガス導入弁、及び、マスフローコントローラを備えることが望ましい。
【００１４】
本発明のスピンコート装置は、不活性ガスとしてＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅを用い
ることを要旨とする。
【００１５】
これによれば、スピンコート装置のチャンバ内を不活性ガスとしてＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、
Ａｒ、Ｘｅの雰囲気で満たしてあるため、溶液はスピンコートにより溶液の大半が飛散す
ると速やかに乾燥するため、基板の凹凸の影響を受けることなく膜厚ムラの無い成膜が可
能になる。
【００１６】
本発明のスピンコート装置のチャンバは加熱機構を備えていることを要旨とする。
【００１７】
これによれば、チャンバを加熱することでチャンバ内の残留溶媒を速やかに飛散させ、
チャンバ内雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する時間を短縮することができる。
【００１８】
本発明のスピンコート装置は、チャンバを開放することなく回転ステージに基板を載置
する基板供給機構が接続されていることを要旨とする。
【００１９】
これによれば、チャンバを開放することなく回転ステージに基板を載置する基板供給機
構が接続されているため、チャンバ内の雰囲気を大きく変えずにスピンコート処理するこ
とができる。また、真空排気・不活性ガス導入などの手順を行う間に基板上に異物が付着
することを防止することができる。
【００２０】
本発明のスピンコート装置の回転ステージは基板加熱機構を備えていることを要旨とす
る。
【００２１】
これによれば、スピンコート成膜終了直後に基板を加熱し膜中の溶媒を除去することが
できる。これにより複数の塗布基板をスピンコート処理した場合でもスピンコート処理の
順序によるスピンコート工程から乾燥・ベーク工程までの待ち時間の差がほとんど無くな
る。
【００２２】
本発明の有機ＥＬ膜のスピンコート方法は、本発明のスピンコート装置を用いたことを
要旨とする。
【００２３】
これによれば、膜厚ムラのない有機ＥＬ膜を得ることができる。
【００２４】
本発明の磁気ディスクの磁性層のスピンコート方法は、本発明のスピンコート装置を用
いたことを要旨とする。
【００２５】
これによれば、膜厚ムラのない磁気ディスクの磁性層を得ることができる。
【００２６】
本発明のフォトレジスト塗布のスピンコート方法は、本発明のスピンコート装置を用い
たことを要旨とする。
【００２７】
これによれば、膜厚ムラのないフォトレジスト層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２９】
ここで、図１を参照して、本発明の実施例１のスピンコート装置２０を説明する。
図１は、本発明の実施例１のスピンコート装置２０の概略的構成図であり、チャンバと
してのスピンコートチャンバ１と、このスピンコートチャンバ１内に基板としての塗布基
板１０を保持して回転させる回転ステージとしての基板回転ステージ９と、塗布基板１０
上に溶液を供給する溶液供給用シリンジ８と、スピンコータ―内を密閉空間にする密閉用
上蓋５と、減圧ラインとしてのスピンコータ―内を減圧排気する真空排気装置２、及びス
ピンコータ―内を不活性ガス雰囲気に置換する不活性ガス導入ラインにより構成される。
【００３０】
この密閉用上蓋５とスピンコートチャンバ１の接触部の一方にはＯリング等の気密保持
構造を取付ける。
【００３１】
また、スピンコートチャンバ１には密閉空間の真空度を測定する真空計３と、使用溶液
の溶媒の蒸気圧を測定する蒸気圧センサ４を配置している。
【００３２】
また、密閉用上蓋５には、不活性ガス導入ラインとしての不活性ガス導入弁６及びマス
フローコントローラ７が配設されている。不活性ガス導入弁６は不活性ガス導入管の開閉
を行う。マスフローコントローラ７は、不活性ガス導入管に配設されガスの流量を制御す
る。
【００３３】
次に、本発明の実施例１のスピンコート装置２０を用いたスピンコート法を説明する。
まず、塗布基板１０を真空チャックにより基板回転ステージ９に載置し、密閉用上蓋５を
閉じる。そして、真空排気装置２によりスピンコートチャンバ１内を減圧排気した後、不
活性ガス導入弁６から不活性ガスを導入しスピンコートチャンバ１内を不活性ガス雰囲気
にする。
【００３４】
次いで、塗布基板１０上に溶液を滴下する。その際、塗布基板１０を低速で回転させつ
つ溶液を滴下する、もしくは溶液供給用シリンジ８の滴下位置を移動させながら滴下する
などの方法により塗布基板１０上に溶液を偏り無く滴下することが出来る。
【００３５】
次いで、塗布基板１０を所定の回転数で回転させ、溶液を飛散・乾燥させて成膜を行う
。最後に成膜の終了した塗布基板１０を取り出す。
【００３６】
この様に、スピンコート装置２０内を不活性ガス雰囲気で満たしてあるため、溶液はス
ピンコートにより溶液の大半が飛散すると速やかに乾燥するため、基板の凹凸の影響を受
けることなく膜厚ムラの無い成膜が可能になる。
【００３７】
また、本実施例では、低濃度の溶液のスピンコートにおいて膜厚ムラ低減のために高速
回転でスピンコートを実施しても不活性ガス雰囲気でのスピンコートであるため溶媒の揮
発が早く十分な膜厚が確保することができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図２を参照して、本発明の実施例２のスピンコート装置２０を説明する。
図２は、本発明の実施例２のスピンコート装置２０の概略的構成図であり、基本的構成
は上記の実施例１と同様であるが、この実施例２はスピンコートチャンバ１の外周部にチ
ャンバ加熱用ヒータ１１を設けたものである。
【００３９】
このチャンバ加熱用ヒータ１１でスピンコートチャンバ１を加熱することでチャンバ内
の残留溶媒を速やかに飛散させ、チャンバ内雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する時間を
短縮することができる。
【実施例３】
【００４０】
次に、図３を参照して、本発明の実施例３のスピンコート装置２０を説明する。
図３は、本実施例のスピンコート装置２０の概略的構成図であり、基本的構成は上記の
実施例１と同様であるが、本実施例はスピンコートチャンバ１と同様に、減圧状態の維持
もしくは不活性ガス雰囲気内で塗布基板１０を保管できる保管用チャンバ１２と、保管用
チャンバ１２内に複数枚の塗布基板１０を互いに接触することなくストックできる基板保
管用カセット１３と、スピンコートチャンバ１と保管用チャンバ１２との間の塗布基板１
０の受け渡しを行う基板搬送用ハンド１４と、スピンコートチャンバ１から保管用チャン
バ１２への溶媒雰囲気の混入を防止する密閉シャッタ１５と、基板回転ステージ９に上下
動作機構を設けたものである。
【００４１】
この基板供給機構としての保管用チャンバ１２、基板保管用カセット１３、基板搬送用
ハンド１４、密閉シャッタ１５を用いることで、塗布基板１０のスピンコートチャンバ１
への搬入・搬出をチャンバの雰囲気を破ることなく行える。なお、減圧排気中に搬送する
場合は保管用チャンバ１２内を減圧状態に、不活性ガス雰囲気で搬送する場合は保管用チ
ャンバ１２内を不活性ガス雰囲気にする。これによりスピンコートチャンバ１内の雰囲気
を大きく変えずにスピンコート処理が行える。また、塗布基板１０を保管用チャンバ１２
内に設置後に真空排気・不活性ガス導入などの手順を行うため、塗布基板１０上に異物が
付着することを防止することができる。
【実施例４】
【００４２】
次に、図４を参照して、本発明の実施例４のスピンコート装置２０を説明する。
図４は、本実施例のスピンコート装置２０の概略的構成図であり、基本的構成は上記の
実施例１と同様であるが、本実施例は回転ステージに基板加熱機構を配設したヒータ付き
基板回転ステージ１６を設けたものである。
【００４３】
このヒータ付き基板回転ステージ１６を用いることでスピンコート成膜終了直後に基板
を加熱し膜中の溶媒を除去することができる。これにより複数の塗布基板をスピンコート
処理した場合でもスピンコート処理の順序によるスピンコート工程から乾燥・ベーク工程
までの待ち時間の差がほとんど無くなる。
【００４４】
本発明のスピンコート装置２０を用いて有機ＥＬ膜を成膜することによって膜厚ムラの
ない有機ＥＬ膜を得ることができる。また、本発明のスピンコート装置２０を用いて磁気
ディスクの磁性層を成膜することによって膜厚ムラのない磁気ディスクの磁性層を得るこ
とができる。また、本発明のスピンコート装置２０を用いてフォトレジスト塗布をするこ
とによって、膜厚ムラのないフォトレジスト層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１のスピンコート装置の概略的構成図。
【図２】本発明の実施例２のスピンコート装置の概略的構成図。
【図３】本発明の実施例３のスピンコート装置の概略的構成図。
【図４】本発明の実施例４のスピンコート装置の概略的構成図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、従来例における、低粘度の溶液を微細な凹凸のある基板上でスピンコートした際に生じるムラの発生メカニズムの模式図。
【符号の説明】
【００４６】
１…スピンコートチャンバ、２…真空排気装置、３…真空計、４…蒸気圧センサ、５…
密閉用上蓋、６…不活性ガス導入弁、７…マスフローコントローラ、８…溶液供給用シリ
ンジ、９…基板回転ステージ、１０…塗布基板、１１…チャンバ加熱用ヒータ、１２…保
管用チャンバ、１３…基板保管用カセット、１４…基板搬送用ハンド、１５…密閉シャッ
タ、１６…ヒータ付き基板回転ステージ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に溶液を滴下し、前記基板を所定の回転数で回転させることで前記溶液を前記基板
表面に塗布するスピンコート装置であって、
前記スピンコート装置の回転ステージを密閉するチャンバと、
前記チャンバ内を減圧状態にする減圧ラインと、
前記チャンバ内を不活性ガス雰囲気にする不活性ガス導入ラインと
を備えることを特徴とするスピンコート装置。
【請求項２】
前記不活性ガスとしてＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅを用い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】
前記チャンバは加熱機構を備えてい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４】
前記チャンバを開放することなく前記回転ステージに前記基板を載置する基板供給機構
が接続されてい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５】
前記回転ステージは基板加熱機構を備えてい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６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の前記スピンコート装置を用いた有機ＥＬ
膜のスピンコート方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の前記スピンコート装置を用いた磁気ディ
スクの磁性層のスピンコート方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の前記スピンコート装置を用いたフォトレ
ジスト塗布のスピンコート方法。

【図１】