塗布方法及び該方法で得られた被塗布物
【課題】 微細な凹凸構造をもつ基板に対し、気泡を巻き込むことなく、凹部を充填する湯に樹脂等を塗布する方法および微細な凹凸構造をもち、気泡を巻き込むことなく樹脂等が塗布された被塗布物を提供する。
【解決手段】 被塗布面に形成されている凹部の直径に対し、吐不易を２０％以上９０％以下の粒径の液として被塗布面に対し吐出する。
【解決手段】 被塗布面に形成されている凹部の直径に対し、吐不易を２０％以上９０％以下の粒径の液として被塗布面に対し吐出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば基板表面に形成された微細な凹凸形状に塗布液を充填する、基板への塗布液の塗布方法および塗布物に関わる。たとえばインクジェット記録装置の部品や画像表示装置の部品、プリント基配線基板、その他のデバイスの部品等において、基板上に設けられた微細な凹凸上に、緻密な膜を塗布する際に好適に用いられる、凹凸基板への塗布方法、および該塗布方法で得られた被塗布物に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板、液晶表示素子、画像形成装置、インクジェット記録装置等の製造方法では、基板上に金属、ガラス等の無機物、および樹脂等の有機物、あるいはこれらの混合物など様々な材料によって、微細な構造を作りこみ、またこうした構造を何層か重ね、多層構造としてデバイス化することにより、様々な機能を発現させる。
【０００３】
これらの微細構造の製造時、もしくは微細構造基板への機能膜の更なる積層時など、多くのプロセスに於いて、これらの微細構造上に塗布液を塗布する工程が存在する。
【０００４】
たとえば、高解像度カラー受像管用のシャドウマスクは、一般的にはエッチングを二段階に行なうことにより製造している。
【０００５】
第一段階としてはまず、金属基板の両面に、必要なパターンを施したレジスト膜を形成し、スプレー等によりエッチャントを吹き付け、該基板の片面、もしくは両面共に、多数の凹孔部を形成させる。
【０００６】
第一段階では、これらの微細凹孔部は貫通させずにエッチングをとめ、凹孔部の一面を、耐エッチャント性を備えたレジスト等を塗布して保護膜とする。その後、第二段階としてのエッチングをおこなう。
【０００７】
すなわち、該保護膜により被覆されていない面を更にエッチングすることにより、両面の凹孔部を貫通させ、多数の微細な貫通孔を得る。
【０００８】
耐エッチャント、その他の薬品・溶剤に対する保護膜、あるいはパッシベーション膜等の平坦化膜、そのほか、凹凸面への膜形成については、レジスト等の塗布液を、スピンコート法などにより塗布して硬化させる方法が一般的である。また、同様に、機能に対応する塗布液を、たとえば、実開平6-33150公報に開示されているような塗布装置、方法により塗布して成膜する方法が用いられている。
【０００９】
実開平6-33150に開示されている印刷機の概要を記す。同公報における塗布機の代表的な機構を図１１に斜視図として示す。
【００１０】
図１１中で、１００は金属薄板、１０１、１０２、１０３はバックアップローラ、１０４は平滑スキージローラ、１０５は溝付きスキージローラ、２１−１、２１−２は塗布液供給パイプ、２２は塗布液、１０９は塗布液２２の案内板、１１０は被覆面を示す。
【００１１】
この塗布装置では、金属薄板１００が、バックアップローラ１０１、１０２，１０３で図中に示した方向へ送られていく際に、平滑スキージローラ１０４により、これに備えられた塗布液供給パイプ２１−１から供給された塗布液２２が、該金属薄板１００表面に施された微細凹部に充填され、さらに溝付きスキージローラ１０５により、同様に塗布液２２が塗り重ねられ、金属薄板１００表面に、必要な膜厚の塗布が行なわれる。
【００１２】
しかしながら以上に説明したような塗布方法においては以下のような問題点を有している。
【００１３】
すなわち、金属薄板１００に塗布液２２を接触させ、塗布を行なうと、この塗布液２２の揮発により金属薄板１００は熱を奪われ周辺雰囲気よりも低温化し、これに接している塗布液２２全体の温度も低温化する。その結果、液２２の粘度が上がってしまう。
【００１４】
金属薄板１００上に設けられた微細凹部にスキージローラ１０４が塗布液２２を押し込む動作に於いては、スキージローラ１０４が凹部内に存在した周辺雰囲気を押し出して凹部に塗布液２２を充填しようとする際に、もともとあった周辺雰囲気が、押し込まれようとする塗布液２２と混合し、気泡として混入する。塗布液２２の粘度が適度に低い場合には、この気泡が塗膜表面に向かい、表面ではじけて、液中から大気中に拡散するため、塗膜および充填凹部より消滅する。
【００１５】
しかしながら、液２２の粘度が上昇してしまった場合には、液中に取り込まれた気泡は液中での移動がスムーズに行なわれないためにそのまま液中、および凹部中に留まり、塗布液２２がポーラスな状態で膜化することになる。
【００１６】
その結果、これらの膜による必要な保護が行なわれなくなり、不良の原因となる。
【００１７】
たとえば、上述のような、エッチング工程での保護膜の場合には、これらの気泡部分にエッチャントが流入することにより、不必要な部分に対する下地のエッチングが行なわれ、不良となる。
【００１８】
また、この保護工程で熱がかかる場合など、この熱によって、気泡の爆発が発生し、更に大きな保護不良が発生する。
【００１９】
また、平坦化膜などで使用する場合にも、膜の焼成時の加熱により、爆発や盛り上がりを生じ、平坦化できなくなるなどの不良を発生する。
【００２０】
この、熱の問題を解決するには、特開平10-314652公報に開示されているように、塗膜の気化、硬化に伴う熱の変動を実測し、これに対応する加熱を行なうことにより、塗布液２２の温度降下を防ぎ、液の粘度上昇を防いで、気泡無く塗布する方法などがある。
【特許文献１】実開平6-33150号公報
【特許文献２】特開平10-314652号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、これらの方法では、塗布液２２の初期性状が限られており、凹凸基板への充填被覆塗布を網羅することが出来ない。
【００２２】
たとえば、塗布液２２の粘度がもとより高く、また、希釈材には沸点・蒸気圧の高い溶剤を用いる場合などは、述べてきた塗布機では塗布液２２の粘度は塗布機上でどんどん変化してしまい、気泡無く塗布することが難しい。
【００２３】
また、充填すべき凹部の開口部と深さのアスペクト比が1以上となる場合は、充填に必要な塗布液を押し込む際に凹部の気泡をそのまま封じ込めてしまう問題が起きやすく、このような大量の空気を凹部の奥に閉じ込めてしまった場合には、塗布液の表面張力によって、気泡も押さえ込まれてしまい、粘度をある程度低くしても、抜けにくくなってしまう。
【００２４】
さらに、凹部の開口形状が星型など、径に対して面積の小さいものである場合や、逆テーパーがかかった構造である場合などについても、従来の塗布方式では、気泡無く充填することは難しく、結果的には、述べてきたような不良を発生する原因となる。
【００２５】
また、このような気泡を含んだ膜を保護膜などに用いる場合、温度などの条件によって、時に気泡の体積が増大し、爆発することがある。この場合、爆発部分において膜は保護膜としての機能を果たし得ない。
【００２６】
例えばエッチング保護膜であった場合は、爆発した部分で下層にエッチャントが浸透するなどによって、本来、該保護膜により保護されているべき部分が侵食され、不良が発生してしまう。
【００２７】
すなわち、かかる微細構造をもった基板類を、何らかの液体を塗布することによってなる膜を用いて保護する場合は特に、気泡の抱きこまれた不均一な塗膜では工程に耐えられず、この工程の不良発生要因となってしまう。
【００２８】
本発明の目的はこのような問題点を解決するために、凹凸の施された任意の基板上に、任意の塗布液を気泡を抱き込むことなく充填し、被覆する方法に関するものである。
【００２９】
また、その為に使用する塗布装置に関するものである。
【００３０】
また、これらを用いて得られる塗布物に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記目的は、以下に述べる本発明によって解決する。
【００３２】
すなわち本発明は、基板表面上に施された凹凸形状の、凹部開口径の２０％から９０％の大きさの液滴を吐出することにより凹部を効率よく充填する塗布方法である。
【００３３】
またこの塗布方法を用いてなる被塗布物である。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明してきたように本発明による塗布方法を用いれば、従来の塗布方法による工程と比較して、凹凸基板への充填塗布を確実に行なうことが出来る。
【００３５】
すなわち、基板上の凹部の直径の２０％以上９０％の粒径をもつ液滴として塗布液を吐出することによって、該凹部に空気などの気体の混入のない塗布を行なうことが出来る。
【００３６】
また、液滴を０．５から２．５Kg/ｃｍ２の圧力で吐出させることにより、凹部に効率よく、短時間で液を充填させることが出来る。
【００３７】
また、液を１００ｃP以下に調整して用いることにより、該凹部を含む基板全体に面精度の良好な充填塗膜を施すことが出来る。
【００３８】
また、塗布液の溶媒として７０℃以上２５０℃以下の溶剤を用いることにより、塗布液を基板上で均一に膜化させることが出来る。
【００３９】
さらに、塗布液の溶媒として６５０Pa以下である溶剤を用いることにより、本発明によって、凹部を充填して施した塗膜を精度良いままに溶媒を蒸発させ、あるいは塗布状態のままに均一な状態で樹脂を架橋させるなどして、堅牢な膜とすることができる。
【００４０】
以上述べてきた本発明により、この塗布膜を保護膜として行なうエッチングなどの工程や、この塗布膜を平坦化膜などに使用する際における、膜の不完全充填による不良を防ぐことが出来る。
【００４１】
また、このような塗布を可能とする装置を用いることにより、微細凹凸上への充填塗布が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明においては、塗布液は、充填すべき凹凸形状に形成されている凹部の直径の２０％から９０％の粒径となるように該凹部に向かって吐出する。
【００４３】
液滴は該凹部上、または、該凹部と基板表面もしくは他構造物との境界上、または、基板表面もしくは他構造物上に着弾する。
【００４４】
これらの作用を図１から図４を用いて説明する。
【００４５】
図１から図４に於いて、０１は基板、０２は塗布液（液滴）、０３は塗布液吐出ノズル、０４は基板表面に設けられた凹部を表す。
【００４６】
塗布液吐出ノズル０３より、基板０１へ向けて吐出した塗布液滴０２−０１、０２−０２が、基板に着弾する際、凹部０４上に着弾する場合を図１に示す。
【００４７】
該液滴０２−０２は、液滴のまま凹部０４の底まで到達し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように凹部０４は底から順次塗布液で充たされていく。
【００４８】
凹部０４と基板表面もしくは他構造物との境界上に着弾した場合は、図２（ａ）に示すように、液滴０２−６、０２−７は凹部のエッジ部分に０２−８のように到達し、エッジ部分で（ｂ）、（ｃ）のように挙動し液滴０２−１０のように切れて、一部は凹部壁面をつたい降りて底に溜まり、一部は基板表面もしくは他構造物の表面に留まる（ｄ）。
【００４９】
また、基板表面や他構造物の表面に着弾した場合にも、同様に図３に示すように、液滴０２−１２は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように挙動し、基板表面や他構造物表面に留まる。
【００５０】
液滴の吐出を繰り返し行なうと、以上に述べてきたような着弾が繰り返し行なわれ、凹部底面と、基板表面もしくは他構造物表面に塗布液が溜まっていく。
【００５１】
基板表面もしくは構造物表面に、塗布液の液だまりが形成された場合を、図４に示す。この凹部近傍の塗布液だまり０２−１７に図４（ａ）に示すように液滴０２−１８が着弾した際には、新たに着弾した液滴が液だまりの液を押し出すようにして一部は凹部に転がり込む（図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））。
【００５２】
液滴の着弾が繰り返されることにより、これら図１から図４に示したような液滴の諸挙動が繰り返され、凹部０４には、あらかじめ凹部内に存在した気体と塗布液０２が混合することなく交代して、液０２が凹部底面よりスムーズに充填されていく。
【００５３】
以下に、実施例をあげて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００５４】
ただし、ここに挙げた実施例は、これによって本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００５５】
図５は本発明の塗布方法における凹凸基板塗布工程の側面図である。
【００５６】
図中の０１は基板、０３は液滴吐出ノズル、０４は基板に設けられた凹部、０５は連続吐出された塗布液、０６は塗布液により形成された塗布膜を示す。
【００５７】
図５（ａ）では、基板０１上で、液滴吐出ノズル０３から塗布液を一定範囲のミスト状に連続的０５に吐出させ、このノズル０３を基板０１に平行に一定速度でスキャンさせる様子を表す。
【００５８】
図５（ｂ）では、（a）の塗布工程が終了し、基板０１と凹部０４に塗布膜０６が気泡なく塗布されている状態を表す。
【００５９】
本実施例において基板０１は、金属薄板を用いた。
【００６０】
本発明に於いて、使用する基板０１はその他、ガラス、シリコンウエハ、樹脂等、あらゆる基板が使用できる。これらはどのような厚みのものでもよく、どのような大きさのものであっても良い。
【００６１】
また、あらかじめ形成されている凹凸形状としては、該基板０１上を直接エッチングして得られた形状のほか、これらの基板０１上に別の塗膜を形成した後、フォトリソエッチング法などによって、微細構造を形成させたものなどが用いられ、これらの材質や、パターン形状は選ばない。さらに、凹凸としては、うねりや荒れのような形状を持つものなど、決まったパターンではないものに対しても有効である。
【００６２】
本実施例に於いては、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ３００μｍの銅基板上中央部に、深さ４０μｍ、直径８０μｍの凹部を、ピッチ２００μｍに縦横５０ｍｍ×５０ｍｍのエリアに、エッチングによって、形成したものを用いた。
【００６３】
本実施例において塗布液０２／０５は、環化ゴムのキシレン溶液（溶剤分９０重量部）を用いた。
【００６４】
本発明に使用する塗布液０２／０５にはあらゆる塗布液が使用できる。充填しようとする凹部の開口径の２０〜９０％の粒径に制御できる性質を備えていれば良い。
【００６５】
塗布液の性状としては、あまり粘度の大きくないものが特に適しており、微細構造である凹部のサイズに対応した液滴をつくりやすい。数十μｍオーダーの直径を持つ開口部に対しては、特に、塗布液は１００ｃP以下であることが好ましく、塗布液はこれ以下となるように希釈などして調整する。
【００６６】
調整に用いる希釈液には、可能であれば適度な沸点であるものが主溶媒となるように選ぶ。沸点としては、２５０℃以下のもの、特に、７０℃以上２５０℃以下のものが好適に用いられる。また、この溶媒が常温において６５０Pa以下の蒸気圧であればなお良い。
【００６７】
これらの溶媒の性状は、塗布液の均一な塗膜化、および凹部０４の充填効率に対し非常に有効である。
【００６８】
沸点の低いもの、更に蒸気圧が高いものを、主溶媒に選ぶ場合には溶媒の揮発が激しいため、特に開口部の小さい凹部を充填しようとする場合などは、本発明によれば必要とする液滴が小さくなることから、着弾するまえに、液の溶剤分が低くなり、粘度が上がって、基板上ですでに形成された塗膜などに滑らかに融合しない場合がある。また、ひどく乾燥が進んでしまった場合には、液滴の形状を残した形で基板上に付着し、均一な膜化がおこなわれないことになってしまう。
【００６９】
逆に、沸点の高いもの、さらに蒸気圧の低いものを使用した場合には、塗布液が完全に膜化するまでに時間がかかり、特に凹部のアスペクト比が１以上の場合には、凹部の底付近に閉じ込められた液中の溶媒分と、大気に触れている付近にある液の溶媒分に濃度勾配が生じる。
【００７０】
この場合、一般的には表面の溶媒分が早く抜けることから、表面付近の塗布液が先に硬化して、後々になって、凹部奥に閉じ込められていた溶媒が、加熱工程などで突沸、爆発などが起こり易く、正常な充填膜が得られにくい。
【００７１】
これら、塗布液溶媒として適している沸点、蒸気圧は、充填しようとする凹部の開口径、深さ、これらの割合などに影響を受けるため、必要に応じて適宜調整し用いる。
【００７２】
本発明における液滴吐出ノズル０３は、必要な粒径に塗布液０２を吐出できる機能を有するいずれの装置を用いても良い。
【００７３】
ディスペンサー、各種インクジェットノズル、スプレーノズルなどが用いられる。
【００７４】
必要とする粒径と、使用する塗布液０２の性状によって、ノズル０３は適宜選ぶようにする。
【００７５】
本実施例に於いては、ノードソン社製のマイクロスプレーノズルを用いた。
【００７６】
以上、述べてきた装置、部材を用いて、本実施例に於いて塗布を行なった方法を説明する。
【００７７】
固定ステージに基板０１を凹凸面を上に固定し、その上を吐出ノズル０３で、塗布液０２を吐出しながら２回スキャンした。
【００７８】
吐出は、ノズルの先端の開放をマイクロアジャスター（図示せず）により２ｍｍに調節し、吐出用霧化エア圧を１．０Ｋｇ／ｃｍ２、また、スキャンスピードを５０ｍｍ／sec、スキャンピッチを１ｍｍに調節して、該基板全面に対し行なった。
【００７９】
吐出条件としては、吐出液滴が開口径に対して必要以上に小さくならないように調節する。
【００８０】
一般に、液滴を連続的に吐出させる場合、細かい霧状にするために、ノズル出口を絞り、吐出用霧化エア圧をあげて、細かいミストを発生させようとするが、本発明では、充填しようとする凹部の開口形状の径に応じた粒径のミストがえられればそれで良い。
【００８１】
特に、開口径の１割以下のサイズになってしまうと、このミストで凹部を充填するまでの効率が悪く、充填に時間がかかりすぎてしまう。
【００８２】
粒径は、好ましくは２０％〜９０％のサイズとする。
【００８３】
粒径を確認するには気中の液滴を測定することの出来る粒度分布系などを用いて測定する。たとえば、粒度分布測定装置 マスターサイザーS（マルバーン社製）などが用いられる。
【００８４】
液滴を吐出する際には、液滴は有る分布をもった粒径となるが、この分布の８割が好ましい粒径範囲である凹部直径の２０％〜９０％に入っていることが好ましい。また特に、凹部直径の９０％を超える粒径をもつ液滴については、皆無であることがとくに望ましいが、どうしても混入する場合にも、すべての液滴数の２％以下になるように吐出機構を調節する。
【００８５】
本実施例で用いた液滴の粒径を測定したところ、３０μｍ±１０μｍの範囲に９割の液滴が入っており、また７０μｍ以上の粒径をもつ液滴は皆無であった。
【００８６】
吐出用霧化エア圧は、０．５〜２．５Kg／ｃｍ２の範囲であることが望ましい。
【００８７】
この範囲よりも小さい圧力にしてしまうと、ノズル先端から液滴化される塗布液の全体量が少なくなってしまい、充填効率が悪くなってしまう。
【００８８】
また、この範囲を超えて大きい圧力をかけてしまうと、この液滴が凹部にスムーズに入りにくくなる。すなわち、この霧化エア圧が基板に強く当たり、凹部近辺で渦を巻いたり、あまりにも強くあたるために、液滴を逆に吹き飛ばしてしまうなどして、液滴が着地することを妨げたり、着地した液をかき混ぜ、エアを巻き込んだり、膜の表面に大きなうねりを残して乾燥させたり、などの悪影響がある。
【００８９】
以上、述べてきたような条件で塗布を行なった後、塗布基板は１００℃のホットプレートで１０分間乾燥して膜化させ、塗膜の状態、凹部の充填状況について、光学顕微鏡で観察した。
【実施例２】
【００９０】
図６（ａ）および（ｂ）は、本実施例において使用した基板０１及びこの基板に対する塗布状態を説明した側面図である。
【００９１】
本実施例において基板１０はシリコンウエハ、１１は端部保護膜、１２は構造材（ポジレジスト）、１３は構造材（ネガレジスト）、１４は４０μｍφ、深さ７０μｍの凹部、１５はパターニングした酸化膜を表す。
【００９２】
まず、ウエハ１０上に、ポジ型ＵＶ樹脂により厚さ１５μｍの構造材を形成させ、これにネガ型ＵＶ樹脂を用いて、図６（ａ）に示したような構造を形成したものに、フォトリソエッチング法によって、４０μｍφ、深さ７０μｍの凹部１４を形成した。
【００９３】
このウエハ１０の端部には、環化ゴムのキシレン溶液（溶剤分７０重量部）を周を一周させるようにディップコートすることによって、保護膜を形成した。
【００９４】
このウエハ基板１０の表面を、実施例１と同様の液滴吐出ノズル０３、同じく実施例１と同様の塗布液と用いて、同様の吐出動作によって、塗布を行なった。この動作を３回繰り返した。
【００９５】
その後、１００℃のホットプレートで１０分間乾燥して膜化させた。
【００９６】
この塗布膜の状態、凹部の充填状況について光学顕微鏡で観察した。
【００９７】
次にこのウエハ１０に対し、同様のノズル０３、同様の塗布液０２を用い、次のような吐出条件によって、１回塗布を行なった。
【００９８】
ノズルの先端の開放をマイクロアジャスター（図示せず）により３ｍｍに調節し、吐出用霧化エア圧を２．５Ｋｇ／ｃｍ２、また、スキャンスピードを５０ｍｍ／sec、スキャンピッチを１ｍｍに調節して、該基板全面に対し塗布を行なった。
【００９９】
その後、再び１００℃のホットプレートで１０分間乾燥して膜化させた。
【０１００】
図６（ｂ）に示すように塗布膜０６が形成された。
【０１０１】
この基板をＴＭＡＨ２３重量部、８０℃のエッチャント中で１０時間揺動させ、エッチングを行なった。
【０１０２】
その後、塗布膜０６、および端部保護膜１１を剥離し、該シリコンウエハ１０表面をくまなく顕微鏡観察した。
【実施例３】
【０１０３】
図７（ａ）に示す通りシリコンウエハ１０上に、構造材１３で３０μｍの膜を形成したものに、図８に示すような凹部０４を、１００μｍピッチに２５０個並べ、この列を５００μｍピッチに２列並べた形状を形成した。
【０１０４】
この凹部に対し、実施例１と全く同様のノズル０３および塗布液０２を用い、同様のレシピで塗布を行なった。
【０１０５】
１００℃のホットプレートで１０分間加熱したものを、顕微鏡で同様に観察した。
【０１０６】
[比較例１]
図９は、実施例１と全く同様の基板０１をスピンコーターチャッキングステージ２２に固定し、スピンコートを行なった様子と、それによって出来た塗布膜０６の様子を示す側面図である。
【０１０７】
スピンコーターには一般的なものを用いた。
【０１０８】
基板へは、実施例に用いた塗布液と同様の塗布液を、塗布液供給ノズル２１より過剰量滴下し、３００ｒｐｍで２０秒間回転させた。
【０１０９】
その後再び塗布液を過剰量滴下し、同じく３００ｒｐｍで２０秒間回転させ、１００℃のホットプレートで加熱し、塗布膜０６を形成した。
【０１１０】
この後、塗布膜の膜状態と凹部への充填状態を、顕微鏡で観察した。
【０１１１】
[比較例２]
図１０において、基板１０、構造材１３、凹部０４からなる、被塗布物は、実施例３と全く同様のものを用いた。凹部０４は図８に示した構造となっている。
塗布装置は、従来例として図１１を用いて説明してきた、微細凹部を充填する塗布機である。
【０１１２】
図１０（ａ）において、２１は塗布液供給ノズル、２２はこのノズルより供給された塗布液だまり、１０４は平滑スキージローラを表す。
【０１１３】
該塗布装置では、（ａ）に示したものと全く同様にして、１０４で示した平滑スキージローラが溝付きスキージローラに取り替えられた、２回目の塗布工程が、この後に続く。（ａ）と全く同じ構成になるため、図は省略した。
【０１１４】
このような塗布装置を用い、塗布液は、実施例３と同様の成分のものを、溶剤分６０重量部として用いた。
【０１１５】
塗布後に、１００℃のホットプレートにより、１０分間乾燥させ、塗布膜０６を形成した。
【０１１６】
出来た塗布膜状態と、凹部への充填状態を顕微鏡により観察した。
【０１１７】
[比較例３]
比較例２と全く同様にして、実施例２に記載した凹凸形状を備えた基板に、比較例２と全く同様の装置、塗布液、塗布条件で塗布を行なった。
【０１１８】
塗布後に、１００℃のホットプレートにより、１０分間乾燥させ、塗布膜０６を形成した。
【０１１９】
出来た塗布膜状態と、凹部への充填状態を顕微鏡により観察した。
【０１２０】
その後、この基板を、実施例２と全く同様のエッチャントを用いてエッチングし、実施例２と全く同様にして観察を行なった。
【０１２１】
以上説明してきた実施形態、および比較例についての観察結果を、まとめたものが図１２である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施例における凹凸基板の側面図および液滴吐出状態を表す側面図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２の実施例における凹凸構造基板と吐出工程を説明する側面図。
【図７】（ａ）および（ｂ）は本発明の第３の実施例における凹凸基板の塗布工程を説明する凹凸基板および塗布状態の側面図。
【図８】本発明の第３の実施例および第２の比較例にて用いた基板の凹部形状をあらわした平面図。
【図９】従来技術である、本明細書の第１の比較例における凹凸基板への塗布工程を説明する凹凸基板および塗布状態を表した側面図。
【図１０】従来技術である、本明細書の第２の比較例における凹凸基板への塗布工程を説明する凹凸基板および塗布状態を表した側面図。
【図１１】従来技術の塗布装置を示す斜視図。
【図１２】実施例比較例の結果のまとめ。
【符号の説明】
【０１２３】
０１ 基板
０２（−０１〜２１） 塗布液（液滴）
０３ 液滴吐出ノズル
０４ 凹部
０５ 連続吐出された塗布液
０６ 塗布膜
０７ 気泡
１０ ウエハ
１１ 端部保護膜（ディップコート）
１２ ポジレジスト
１３ ネガレジスト
１４ ４０μｍφ凹部
１５ 酸化膜
１６ 凹凸構造物
２０ スピンコーターチャッキングステージ
２１ 塗布液供給ノズル
２２ 塗布液だまり
１００ 金属薄板
１０１、１０２、１０３ バックアップローラ
１０４ 平滑スキージローラ
１０５ 溝付きスキージローラ
２１−１、２ 塗布液供給ノズル
１０９ 塗布液案内板
１１０ 被覆面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば基板表面に形成された微細な凹凸形状に塗布液を充填する、基板への塗布液の塗布方法および塗布物に関わる。たとえばインクジェット記録装置の部品や画像表示装置の部品、プリント基配線基板、その他のデバイスの部品等において、基板上に設けられた微細な凹凸上に、緻密な膜を塗布する際に好適に用いられる、凹凸基板への塗布方法、および該塗布方法で得られた被塗布物に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板、液晶表示素子、画像形成装置、インクジェット記録装置等の製造方法では、基板上に金属、ガラス等の無機物、および樹脂等の有機物、あるいはこれらの混合物など様々な材料によって、微細な構造を作りこみ、またこうした構造を何層か重ね、多層構造としてデバイス化することにより、様々な機能を発現させる。
【０００３】
これらの微細構造の製造時、もしくは微細構造基板への機能膜の更なる積層時など、多くのプロセスに於いて、これらの微細構造上に塗布液を塗布する工程が存在する。
【０００４】
たとえば、高解像度カラー受像管用のシャドウマスクは、一般的にはエッチングを二段階に行なうことにより製造している。
【０００５】
第一段階としてはまず、金属基板の両面に、必要なパターンを施したレジスト膜を形成し、スプレー等によりエッチャントを吹き付け、該基板の片面、もしくは両面共に、多数の凹孔部を形成させる。
【０００６】
第一段階では、これらの微細凹孔部は貫通させずにエッチングをとめ、凹孔部の一面を、耐エッチャント性を備えたレジスト等を塗布して保護膜とする。その後、第二段階としてのエッチングをおこなう。
【０００７】
すなわち、該保護膜により被覆されていない面を更にエッチングすることにより、両面の凹孔部を貫通させ、多数の微細な貫通孔を得る。
【０００８】
耐エッチャント、その他の薬品・溶剤に対する保護膜、あるいはパッシベーション膜等の平坦化膜、そのほか、凹凸面への膜形成については、レジスト等の塗布液を、スピンコート法などにより塗布して硬化させる方法が一般的である。また、同様に、機能に対応する塗布液を、たとえば、実開平6-33150公報に開示されているような塗布装置、方法により塗布して成膜する方法が用いられている。
【０００９】
実開平6-33150に開示されている印刷機の概要を記す。同公報における塗布機の代表的な機構を図１１に斜視図として示す。
【００１０】
図１１中で、１００は金属薄板、１０１、１０２、１０３はバックアップローラ、１０４は平滑スキージローラ、１０５は溝付きスキージローラ、２１−１、２１−２は塗布液供給パイプ、２２は塗布液、１０９は塗布液２２の案内板、１１０は被覆面を示す。
【００１１】
この塗布装置では、金属薄板１００が、バックアップローラ１０１、１０２，１０３で図中に示した方向へ送られていく際に、平滑スキージローラ１０４により、これに備えられた塗布液供給パイプ２１−１から供給された塗布液２２が、該金属薄板１００表面に施された微細凹部に充填され、さらに溝付きスキージローラ１０５により、同様に塗布液２２が塗り重ねられ、金属薄板１００表面に、必要な膜厚の塗布が行なわれる。
【００１２】
しかしながら以上に説明したような塗布方法においては以下のような問題点を有している。
【００１３】
すなわち、金属薄板１００に塗布液２２を接触させ、塗布を行なうと、この塗布液２２の揮発により金属薄板１００は熱を奪われ周辺雰囲気よりも低温化し、これに接している塗布液２２全体の温度も低温化する。その結果、液２２の粘度が上がってしまう。
【００１４】
金属薄板１００上に設けられた微細凹部にスキージローラ１０４が塗布液２２を押し込む動作に於いては、スキージローラ１０４が凹部内に存在した周辺雰囲気を押し出して凹部に塗布液２２を充填しようとする際に、もともとあった周辺雰囲気が、押し込まれようとする塗布液２２と混合し、気泡として混入する。塗布液２２の粘度が適度に低い場合には、この気泡が塗膜表面に向かい、表面ではじけて、液中から大気中に拡散するため、塗膜および充填凹部より消滅する。
【００１５】
しかしながら、液２２の粘度が上昇してしまった場合には、液中に取り込まれた気泡は液中での移動がスムーズに行なわれないためにそのまま液中、および凹部中に留まり、塗布液２２がポーラスな状態で膜化することになる。
【００１６】
その結果、これらの膜による必要な保護が行なわれなくなり、不良の原因となる。
【００１７】
たとえば、上述のような、エッチング工程での保護膜の場合には、これらの気泡部分にエッチャントが流入することにより、不必要な部分に対する下地のエッチングが行なわれ、不良となる。
【００１８】
また、この保護工程で熱がかかる場合など、この熱によって、気泡の爆発が発生し、更に大きな保護不良が発生する。
【００１９】
また、平坦化膜などで使用する場合にも、膜の焼成時の加熱により、爆発や盛り上がりを生じ、平坦化できなくなるなどの不良を発生する。
【００２０】
この、熱の問題を解決するには、特開平10-314652公報に開示されているように、塗膜の気化、硬化に伴う熱の変動を実測し、これに対応する加熱を行なうことにより、塗布液２２の温度降下を防ぎ、液の粘度上昇を防いで、気泡無く塗布する方法などがある。
【特許文献１】実開平6-33150号公報
【特許文献２】特開平10-314652号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、これらの方法では、塗布液２２の初期性状が限られており、凹凸基板への充填被覆塗布を網羅することが出来ない。
【００２２】
たとえば、塗布液２２の粘度がもとより高く、また、希釈材には沸点・蒸気圧の高い溶剤を用いる場合などは、述べてきた塗布機では塗布液２２の粘度は塗布機上でどんどん変化してしまい、気泡無く塗布することが難しい。
【００２３】
また、充填すべき凹部の開口部と深さのアスペクト比が1以上となる場合は、充填に必要な塗布液を押し込む際に凹部の気泡をそのまま封じ込めてしまう問題が起きやすく、このような大量の空気を凹部の奥に閉じ込めてしまった場合には、塗布液の表面張力によって、気泡も押さえ込まれてしまい、粘度をある程度低くしても、抜けにくくなってしまう。
【００２４】
さらに、凹部の開口形状が星型など、径に対して面積の小さいものである場合や、逆テーパーがかかった構造である場合などについても、従来の塗布方式では、気泡無く充填することは難しく、結果的には、述べてきたような不良を発生する原因となる。
【００２５】
また、このような気泡を含んだ膜を保護膜などに用いる場合、温度などの条件によって、時に気泡の体積が増大し、爆発することがある。この場合、爆発部分において膜は保護膜としての機能を果たし得ない。
【００２６】
例えばエッチング保護膜であった場合は、爆発した部分で下層にエッチャントが浸透するなどによって、本来、該保護膜により保護されているべき部分が侵食され、不良が発生してしまう。
【００２７】
すなわち、かかる微細構造をもった基板類を、何らかの液体を塗布することによってなる膜を用いて保護する場合は特に、気泡の抱きこまれた不均一な塗膜では工程に耐えられず、この工程の不良発生要因となってしまう。
【００２８】
本発明の目的はこのような問題点を解決するために、凹凸の施された任意の基板上に、任意の塗布液を気泡を抱き込むことなく充填し、被覆する方法に関するものである。
【００２９】
また、その為に使用する塗布装置に関するものである。
【００３０】
また、これらを用いて得られる塗布物に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記目的は、以下に述べる本発明によって解決する。
【００３２】
すなわち本発明は、基板表面上に施された凹凸形状の、凹部開口径の２０％から９０％の大きさの液滴を吐出することにより凹部を効率よく充填する塗布方法である。
【００３３】
またこの塗布方法を用いてなる被塗布物である。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明してきたように本発明による塗布方法を用いれば、従来の塗布方法による工程と比較して、凹凸基板への充填塗布を確実に行なうことが出来る。
【００３５】
すなわち、基板上の凹部の直径の２０％以上９０％の粒径をもつ液滴として塗布液を吐出することによって、該凹部に空気などの気体の混入のない塗布を行なうことが出来る。
【００３６】
また、液滴を０．５から２．５Kg/ｃｍ２の圧力で吐出させることにより、凹部に効率よく、短時間で液を充填させることが出来る。
【００３７】
また、液を１００ｃP以下に調整して用いることにより、該凹部を含む基板全体に面精度の良好な充填塗膜を施すことが出来る。
【００３８】
また、塗布液の溶媒として７０℃以上２５０℃以下の溶剤を用いることにより、塗布液を基板上で均一に膜化させることが出来る。
【００３９】
さらに、塗布液の溶媒として６５０Pa以下である溶剤を用いることにより、本発明によって、凹部を充填して施した塗膜を精度良いままに溶媒を蒸発させ、あるいは塗布状態のままに均一な状態で樹脂を架橋させるなどして、堅牢な膜とすることができる。
【００４０】
以上述べてきた本発明により、この塗布膜を保護膜として行なうエッチングなどの工程や、この塗布膜を平坦化膜などに使用する際における、膜の不完全充填による不良を防ぐことが出来る。
【００４１】
また、このような塗布を可能とする装置を用いることにより、微細凹凸上への充填塗布が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明においては、塗布液は、充填すべき凹凸形状に形成されている凹部の直径の２０％から９０％の粒径となるように該凹部に向かって吐出する。
【００４３】
液滴は該凹部上、または、該凹部と基板表面もしくは他構造物との境界上、または、基板表面もしくは他構造物上に着弾する。
【００４４】
これらの作用を図１から図４を用いて説明する。
【００４５】
図１から図４に於いて、０１は基板、０２は塗布液（液滴）、０３は塗布液吐出ノズル、０４は基板表面に設けられた凹部を表す。
【００４６】
塗布液吐出ノズル０３より、基板０１へ向けて吐出した塗布液滴０２−０１、０２−０２が、基板に着弾する際、凹部０４上に着弾する場合を図１に示す。
【００４７】
該液滴０２−０２は、液滴のまま凹部０４の底まで到達し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように凹部０４は底から順次塗布液で充たされていく。
【００４８】
凹部０４と基板表面もしくは他構造物との境界上に着弾した場合は、図２（ａ）に示すように、液滴０２−６、０２−７は凹部のエッジ部分に０２−８のように到達し、エッジ部分で（ｂ）、（ｃ）のように挙動し液滴０２−１０のように切れて、一部は凹部壁面をつたい降りて底に溜まり、一部は基板表面もしくは他構造物の表面に留まる（ｄ）。
【００４９】
また、基板表面や他構造物の表面に着弾した場合にも、同様に図３に示すように、液滴０２−１２は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように挙動し、基板表面や他構造物表面に留まる。
【００５０】
液滴の吐出を繰り返し行なうと、以上に述べてきたような着弾が繰り返し行なわれ、凹部底面と、基板表面もしくは他構造物表面に塗布液が溜まっていく。
【００５１】
基板表面もしくは構造物表面に、塗布液の液だまりが形成された場合を、図４に示す。この凹部近傍の塗布液だまり０２−１７に図４（ａ）に示すように液滴０２−１８が着弾した際には、新たに着弾した液滴が液だまりの液を押し出すようにして一部は凹部に転がり込む（図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））。
【００５２】
液滴の着弾が繰り返されることにより、これら図１から図４に示したような液滴の諸挙動が繰り返され、凹部０４には、あらかじめ凹部内に存在した気体と塗布液０２が混合することなく交代して、液０２が凹部底面よりスムーズに充填されていく。
【００５３】
以下に、実施例をあげて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００５４】
ただし、ここに挙げた実施例は、これによって本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００５５】
図５は本発明の塗布方法における凹凸基板塗布工程の側面図である。
【００５６】
図中の０１は基板、０３は液滴吐出ノズル、０４は基板に設けられた凹部、０５は連続吐出された塗布液、０６は塗布液により形成された塗布膜を示す。
【００５７】
図５（ａ）では、基板０１上で、液滴吐出ノズル０３から塗布液を一定範囲のミスト状に連続的０５に吐出させ、このノズル０３を基板０１に平行に一定速度でスキャンさせる様子を表す。
【００５８】
図５（ｂ）では、（a）の塗布工程が終了し、基板０１と凹部０４に塗布膜０６が気泡なく塗布されている状態を表す。
【００５９】
本実施例において基板０１は、金属薄板を用いた。
【００６０】
本発明に於いて、使用する基板０１はその他、ガラス、シリコンウエハ、樹脂等、あらゆる基板が使用できる。これらはどのような厚みのものでもよく、どのような大きさのものであっても良い。
【００６１】
また、あらかじめ形成されている凹凸形状としては、該基板０１上を直接エッチングして得られた形状のほか、これらの基板０１上に別の塗膜を形成した後、フォトリソエッチング法などによって、微細構造を形成させたものなどが用いられ、これらの材質や、パターン形状は選ばない。さらに、凹凸としては、うねりや荒れのような形状を持つものなど、決まったパターンではないものに対しても有効である。
【００６２】
本実施例に於いては、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ３００μｍの銅基板上中央部に、深さ４０μｍ、直径８０μｍの凹部を、ピッチ２００μｍに縦横５０ｍｍ×５０ｍｍのエリアに、エッチングによって、形成したものを用いた。
【００６３】
本実施例において塗布液０２／０５は、環化ゴムのキシレン溶液（溶剤分９０重量部）を用いた。
【００６４】
本発明に使用する塗布液０２／０５にはあらゆる塗布液が使用できる。充填しようとする凹部の開口径の２０〜９０％の粒径に制御できる性質を備えていれば良い。
【００６５】
塗布液の性状としては、あまり粘度の大きくないものが特に適しており、微細構造である凹部のサイズに対応した液滴をつくりやすい。数十μｍオーダーの直径を持つ開口部に対しては、特に、塗布液は１００ｃP以下であることが好ましく、塗布液はこれ以下となるように希釈などして調整する。
【００６６】
調整に用いる希釈液には、可能であれば適度な沸点であるものが主溶媒となるように選ぶ。沸点としては、２５０℃以下のもの、特に、７０℃以上２５０℃以下のものが好適に用いられる。また、この溶媒が常温において６５０Pa以下の蒸気圧であればなお良い。
【００６７】
これらの溶媒の性状は、塗布液の均一な塗膜化、および凹部０４の充填効率に対し非常に有効である。
【００６８】
沸点の低いもの、更に蒸気圧が高いものを、主溶媒に選ぶ場合には溶媒の揮発が激しいため、特に開口部の小さい凹部を充填しようとする場合などは、本発明によれば必要とする液滴が小さくなることから、着弾するまえに、液の溶剤分が低くなり、粘度が上がって、基板上ですでに形成された塗膜などに滑らかに融合しない場合がある。また、ひどく乾燥が進んでしまった場合には、液滴の形状を残した形で基板上に付着し、均一な膜化がおこなわれないことになってしまう。
【００６９】
逆に、沸点の高いもの、さらに蒸気圧の低いものを使用した場合には、塗布液が完全に膜化するまでに時間がかかり、特に凹部のアスペクト比が１以上の場合には、凹部の底付近に閉じ込められた液中の溶媒分と、大気に触れている付近にある液の溶媒分に濃度勾配が生じる。
【００７０】
この場合、一般的には表面の溶媒分が早く抜けることから、表面付近の塗布液が先に硬化して、後々になって、凹部奥に閉じ込められていた溶媒が、加熱工程などで突沸、爆発などが起こり易く、正常な充填膜が得られにくい。
【００７１】
これら、塗布液溶媒として適している沸点、蒸気圧は、充填しようとする凹部の開口径、深さ、これらの割合などに影響を受けるため、必要に応じて適宜調整し用いる。
【００７２】
本発明における液滴吐出ノズル０３は、必要な粒径に塗布液０２を吐出できる機能を有するいずれの装置を用いても良い。
【００７３】
ディスペンサー、各種インクジェットノズル、スプレーノズルなどが用いられる。
【００７４】
必要とする粒径と、使用する塗布液０２の性状によって、ノズル０３は適宜選ぶようにする。
【００７５】
本実施例に於いては、ノードソン社製のマイクロスプレーノズルを用いた。
【００７６】
以上、述べてきた装置、部材を用いて、本実施例に於いて塗布を行なった方法を説明する。
【００７７】
固定ステージに基板０１を凹凸面を上に固定し、その上を吐出ノズル０３で、塗布液０２を吐出しながら２回スキャンした。
【００７８】
吐出は、ノズルの先端の開放をマイクロアジャスター（図示せず）により２ｍｍに調節し、吐出用霧化エア圧を１．０Ｋｇ／ｃｍ２、また、スキャンスピードを５０ｍｍ／sec、スキャンピッチを１ｍｍに調節して、該基板全面に対し行なった。
【００７９】
吐出条件としては、吐出液滴が開口径に対して必要以上に小さくならないように調節する。
【００８０】
一般に、液滴を連続的に吐出させる場合、細かい霧状にするために、ノズル出口を絞り、吐出用霧化エア圧をあげて、細かいミストを発生させようとするが、本発明では、充填しようとする凹部の開口形状の径に応じた粒径のミストがえられればそれで良い。
【００８１】
特に、開口径の１割以下のサイズになってしまうと、このミストで凹部を充填するまでの効率が悪く、充填に時間がかかりすぎてしまう。
【００８２】
粒径は、好ましくは２０％〜９０％のサイズとする。
【００８３】
粒径を確認するには気中の液滴を測定することの出来る粒度分布系などを用いて測定する。たとえば、粒度分布測定装置 マスターサイザーS（マルバーン社製）などが用いられる。
【００８４】
液滴を吐出する際には、液滴は有る分布をもった粒径となるが、この分布の８割が好ましい粒径範囲である凹部直径の２０％〜９０％に入っていることが好ましい。また特に、凹部直径の９０％を超える粒径をもつ液滴については、皆無であることがとくに望ましいが、どうしても混入する場合にも、すべての液滴数の２％以下になるように吐出機構を調節する。
【００８５】
本実施例で用いた液滴の粒径を測定したところ、３０μｍ±１０μｍの範囲に９割の液滴が入っており、また７０μｍ以上の粒径をもつ液滴は皆無であった。
【００８６】
吐出用霧化エア圧は、０．５〜２．５Kg／ｃｍ２の範囲であることが望ましい。
【００８７】
この範囲よりも小さい圧力にしてしまうと、ノズル先端から液滴化される塗布液の全体量が少なくなってしまい、充填効率が悪くなってしまう。
【００８８】
また、この範囲を超えて大きい圧力をかけてしまうと、この液滴が凹部にスムーズに入りにくくなる。すなわち、この霧化エア圧が基板に強く当たり、凹部近辺で渦を巻いたり、あまりにも強くあたるために、液滴を逆に吹き飛ばしてしまうなどして、液滴が着地することを妨げたり、着地した液をかき混ぜ、エアを巻き込んだり、膜の表面に大きなうねりを残して乾燥させたり、などの悪影響がある。
【００８９】
以上、述べてきたような条件で塗布を行なった後、塗布基板は１００℃のホットプレートで１０分間乾燥して膜化させ、塗膜の状態、凹部の充填状況について、光学顕微鏡で観察した。
【実施例２】
【００９０】
図６（ａ）および（ｂ）は、本実施例において使用した基板０１及びこの基板に対する塗布状態を説明した側面図である。
【００９１】
本実施例において基板１０はシリコンウエハ、１１は端部保護膜、１２は構造材（ポジレジスト）、１３は構造材（ネガレジスト）、１４は４０μｍφ、深さ７０μｍの凹部、１５はパターニングした酸化膜を表す。
【００９２】
まず、ウエハ１０上に、ポジ型ＵＶ樹脂により厚さ１５μｍの構造材を形成させ、これにネガ型ＵＶ樹脂を用いて、図６（ａ）に示したような構造を形成したものに、フォトリソエッチング法によって、４０μｍφ、深さ７０μｍの凹部１４を形成した。
【００９３】
このウエハ１０の端部には、環化ゴムのキシレン溶液（溶剤分７０重量部）を周を一周させるようにディップコートすることによって、保護膜を形成した。
【００９４】
このウエハ基板１０の表面を、実施例１と同様の液滴吐出ノズル０３、同じく実施例１と同様の塗布液と用いて、同様の吐出動作によって、塗布を行なった。この動作を３回繰り返した。
【００９５】
その後、１００℃のホットプレートで１０分間乾燥して膜化させた。
【００９６】
この塗布膜の状態、凹部の充填状況について光学顕微鏡で観察した。
【００９７】
次にこのウエハ１０に対し、同様のノズル０３、同様の塗布液０２を用い、次のような吐出条件によって、１回塗布を行なった。
【００９８】
ノズルの先端の開放をマイクロアジャスター（図示せず）により３ｍｍに調節し、吐出用霧化エア圧を２．５Ｋｇ／ｃｍ２、また、スキャンスピードを５０ｍｍ／sec、スキャンピッチを１ｍｍに調節して、該基板全面に対し塗布を行なった。
【００９９】
その後、再び１００℃のホットプレートで１０分間乾燥して膜化させた。
【０１００】
図６（ｂ）に示すように塗布膜０６が形成された。
【０１０１】
この基板をＴＭＡＨ２３重量部、８０℃のエッチャント中で１０時間揺動させ、エッチングを行なった。
【０１０２】
その後、塗布膜０６、および端部保護膜１１を剥離し、該シリコンウエハ１０表面をくまなく顕微鏡観察した。
【実施例３】
【０１０３】
図７（ａ）に示す通りシリコンウエハ１０上に、構造材１３で３０μｍの膜を形成したものに、図８に示すような凹部０４を、１００μｍピッチに２５０個並べ、この列を５００μｍピッチに２列並べた形状を形成した。
【０１０４】
この凹部に対し、実施例１と全く同様のノズル０３および塗布液０２を用い、同様のレシピで塗布を行なった。
【０１０５】
１００℃のホットプレートで１０分間加熱したものを、顕微鏡で同様に観察した。
【０１０６】
[比較例１]
図９は、実施例１と全く同様の基板０１をスピンコーターチャッキングステージ２２に固定し、スピンコートを行なった様子と、それによって出来た塗布膜０６の様子を示す側面図である。
【０１０７】
スピンコーターには一般的なものを用いた。
【０１０８】
基板へは、実施例に用いた塗布液と同様の塗布液を、塗布液供給ノズル２１より過剰量滴下し、３００ｒｐｍで２０秒間回転させた。
【０１０９】
その後再び塗布液を過剰量滴下し、同じく３００ｒｐｍで２０秒間回転させ、１００℃のホットプレートで加熱し、塗布膜０６を形成した。
【０１１０】
この後、塗布膜の膜状態と凹部への充填状態を、顕微鏡で観察した。
【０１１１】
[比較例２]
図１０において、基板１０、構造材１３、凹部０４からなる、被塗布物は、実施例３と全く同様のものを用いた。凹部０４は図８に示した構造となっている。
塗布装置は、従来例として図１１を用いて説明してきた、微細凹部を充填する塗布機である。
【０１１２】
図１０（ａ）において、２１は塗布液供給ノズル、２２はこのノズルより供給された塗布液だまり、１０４は平滑スキージローラを表す。
【０１１３】
該塗布装置では、（ａ）に示したものと全く同様にして、１０４で示した平滑スキージローラが溝付きスキージローラに取り替えられた、２回目の塗布工程が、この後に続く。（ａ）と全く同じ構成になるため、図は省略した。
【０１１４】
このような塗布装置を用い、塗布液は、実施例３と同様の成分のものを、溶剤分６０重量部として用いた。
【０１１５】
塗布後に、１００℃のホットプレートにより、１０分間乾燥させ、塗布膜０６を形成した。
【０１１６】
出来た塗布膜状態と、凹部への充填状態を顕微鏡により観察した。
【０１１７】
[比較例３]
比較例２と全く同様にして、実施例２に記載した凹凸形状を備えた基板に、比較例２と全く同様の装置、塗布液、塗布条件で塗布を行なった。
【０１１８】
塗布後に、１００℃のホットプレートにより、１０分間乾燥させ、塗布膜０６を形成した。
【０１１９】
出来た塗布膜状態と、凹部への充填状態を顕微鏡により観察した。
【０１２０】
その後、この基板を、実施例２と全く同様のエッチャントを用いてエッチングし、実施例２と全く同様にして観察を行なった。
【０１２１】
以上説明してきた実施形態、および比較例についての観察結果を、まとめたものが図１２である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の充填塗布のメカニズムを説明する、凹部、液滴の様子を表した模式図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施例における凹凸基板の側面図および液滴吐出状態を表す側面図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２の実施例における凹凸構造基板と吐出工程を説明する側面図。
【図７】（ａ）および（ｂ）は本発明の第３の実施例における凹凸基板の塗布工程を説明する凹凸基板および塗布状態の側面図。
【図８】本発明の第３の実施例および第２の比較例にて用いた基板の凹部形状をあらわした平面図。
【図９】従来技術である、本明細書の第１の比較例における凹凸基板への塗布工程を説明する凹凸基板および塗布状態を表した側面図。
【図１０】従来技術である、本明細書の第２の比較例における凹凸基板への塗布工程を説明する凹凸基板および塗布状態を表した側面図。
【図１１】従来技術の塗布装置を示す斜視図。
【図１２】実施例比較例の結果のまとめ。
【符号の説明】
【０１２３】
０１ 基板
０２（−０１〜２１） 塗布液（液滴）
０３ 液滴吐出ノズル
０４ 凹部
０５ 連続吐出された塗布液
０６ 塗布膜
０７ 気泡
１０ ウエハ
１１ 端部保護膜（ディップコート）
１２ ポジレジスト
１３ ネガレジスト
１４ ４０μｍφ凹部
１５ 酸化膜
１６ 凹凸構造物
２０ スピンコーターチャッキングステージ
２１ 塗布液供給ノズル
２２ 塗布液だまり
１００ 金属薄板
１０１、１０２、１０３ バックアップローラ
１０４ 平滑スキージローラ
１０５ 溝付きスキージローラ
２１−１、２ 塗布液供給ノズル
１０９ 塗布液案内板
１１０ 被覆面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの凹部が形成された基板に樹脂膜を塗布する方法に於いて、塗布液を該凹部の直径の２０％以上９０％以下の粒径として吐出させることを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
液滴を0.5から2.5Kg/ｃｍ2の範囲の圧力で吐出させることを特徴とする、請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
塗布液を１００ｃP以下の粘度に調整して用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の塗布方法。
【請求項４】
塗布液に含まれる少なくとも一種類の溶剤の沸点が、７０℃以上２５０℃以下である塗布液を用いることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の塗布方法。
【請求項５】
塗布液に含まれる少なくとも一種類の溶剤の蒸気圧が、６５０Pa以下である塗布液を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塗布方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の塗布方法を用いて塗布された被塗布物。
【請求項１】
少なくとも一つの凹部が形成された基板に樹脂膜を塗布する方法に於いて、塗布液を該凹部の直径の２０％以上９０％以下の粒径として吐出させることを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
液滴を0.5から2.5Kg/ｃｍ2の範囲の圧力で吐出させることを特徴とする、請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
塗布液を１００ｃP以下の粘度に調整して用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の塗布方法。
【請求項４】
塗布液に含まれる少なくとも一種類の溶剤の沸点が、７０℃以上２５０℃以下である塗布液を用いることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の塗布方法。
【請求項５】
塗布液に含まれる少なくとも一種類の溶剤の蒸気圧が、６５０Pa以下である塗布液を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塗布方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の塗布方法を用いて塗布された被塗布物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１８８５４５（Ｐ２００８−１８８５４５Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６８９６（Ｐ２００７−２６８９６）
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月６日（２００７．２．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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