JP2007275697A - Spin coat apparatus and spin coat method - Google Patents
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Abstract
Description
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。
The present invention relates to a spin coater and a spin coat method, for example, organic E
Spin coating apparatus and spin coating characterized by an atmosphere adjustment mechanism for forming an organic layer on a TFT panel substrate in the manufacture of an L panel, a magnetic layer on a magnetic disk substrate, and a photoresist film on a Si wafer in MEMS It is about the method.
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)。
In the manufacturing process of semiconductor devices, magnetic devices, etc., a film forming process by spin coating is widely used for forming an interlayer insulating film and a photoresist for patterning (for example,
Patent Document 1).
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。
In addition to conventional flat substrates such as Si wafers and glass, organic EL panels and ME
It is also used for film formation on a substrate with various fine irregularities in the manufacture of MS devices.
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。
However, in spin coating film formation on such uneven substrates, if the viscosity of the solution used is low, a general-purpose spin coater will scatter most of the solution due to centrifugal force, and the amount of solution on the substrate will be reduced. The flow is obstructed by the unevenness of the substrate, resulting in uneven film thickness.
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。
This state is shown in FIGS. FIG. 5A shows a case where the
As shown in (b), when the
As shown in FIG. 4, when the coated
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。
When the
1 will be produced. The amount of the
No. 5 is thinner than other regions, resulting in film thickness unevenness.
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。
Further, when the solubility of the solute in the solvent is not sufficient, the film thickness of the spin coat film depends on the solution concentration, and therefore, the spin coat rotation speed needs to be reduced in order to obtain a desired film thickness. However, the low-speed rotation reduces the centrifugal force acting on the solution, so that the solution at the edge of the substrate cannot be scattered outside the substrate and accumulates on the outer periphery of the substrate, resulting in uneven film thickness. The film thickness unevenness increases as the rotation speed decreases.
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。
The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and its purpose is to prevent film thickness unevenness that occurs when the viscosity of the solution used is low in spin coating film formation on a substrate having unevenness. An object of the present invention is to provide a spin coating apparatus and a spin coating method that can reduce the thickness and increase the film thickness even with a low concentration solution without causing film thickness unevenness.
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。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a spin coater that applies a solution to a substrate surface by dropping the solution onto the substrate and rotating the substrate at a predetermined number of revolutions. And a vacuum line for reducing the pressure in the chamber, and an inert gas introduction line for setting the inside of the chamber to an inert gas atmosphere.
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。
Thus, by providing a vacuum line for reducing the pressure inside the chamber and an inert gas introduction line for setting the inside of the chamber to an inert gas atmosphere, the inside of the chamber for sealing the rotary stage can be made a dry atmosphere, Thereby, the solvent can be quickly dried during spin coating. As a result, when spin coating is performed on an uneven substrate, the solvent is volatilized at the time when the solution is reduced until it is affected by the unevenness, and the occurrence of film thickness unevenness can be prevented.
In addition, even when spin coating is performed at a high speed to reduce film thickness unevenness in spin coating of a low concentration solution, sufficient film thickness can be ensured because the solvent evaporates quickly.
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。
In this case, in order to confirm the drying speed, it is desirable to include a vapor pressure sensor that measures the vapor pressure of the organic solvent and a vacuum gauge that measures the degree of vacuum inside the sealed structure.
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。
The inert gas introduction line preferably includes an inert gas introduction valve for controlling the flow rate of the inert gas and a mass flow controller in order to control the drying rate.
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。
The gist of the spin coater of the present invention is to use N2, He, Ne, Ar, and Xe as the inert gas.
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。
According to this,
Since the solution is filled with an atmosphere of Ar and Xe, the solution dries quickly when the majority of the solution is scattered by spin coating, so that film formation without film thickness unevenness is possible without being affected by the unevenness of the substrate.
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。 The gist of the present invention is that the chamber of the spin coater of the present invention includes a heating mechanism.
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。
According to this, the residual solvent in the chamber is quickly scattered by heating the chamber,
The time for replacing the atmosphere in the chamber with an inert gas atmosphere can be shortened.
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。
The gist of the spin coater of the present invention is that a substrate supply mechanism for placing the substrate on the rotary stage without opening the chamber is connected.
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。
According to this, since the substrate supply mechanism for placing the substrate on the rotation stage without opening the chamber is connected, the spin coating process can be performed without greatly changing the atmosphere in the chamber. Further, it is possible to prevent foreign matters from adhering to the substrate during procedures such as evacuation and introduction of inert gas.
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。
The gist is that the rotary stage of the spin coater of the present invention includes a substrate heating mechanism.
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。
According to this, it is possible to remove the solvent in the film by heating the substrate immediately after the completion of the spin coat film formation. As a result, even when a plurality of coated substrates are spin-coated, there is almost no difference in waiting time from the spin coating process to the drying / baking process depending on the order of the spin coating process.
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。
The gist of the spin coating method of the organic EL film of the present invention is that the spin coating apparatus of the present invention is used.
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。 According to this, an organic EL film free from film thickness unevenness can be obtained.
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。
The gist of the spin coating method of the magnetic layer of the magnetic disk of the present invention is that the spin coating apparatus of the present invention is used.
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。 According to this, the magnetic layer of the magnetic disk without film thickness unevenness can be obtained.
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。
The gist of the spin coating method for photoresist application of the present invention is that the spin coating apparatus of the present invention is used.
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。 According to this, a photoresist layer having no film thickness unevenness can be obtained.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
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。
Here, with reference to FIG. 1, the
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
The solution supply
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。
An airtight holding structure such as an O-ring is attached to one of the contact portions between the sealing
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。
The
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。
In addition, the sealing
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。
Next, the spin coat method using the
First, the coated
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。
Next, the solution is dropped onto the
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。
Next, the
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。
In this way, since the inside of the
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。
Further, in this embodiment, even when spin coating is performed at a high speed to reduce film thickness unevenness in spin coating of a low concentration solution, the volatilization of the solvent is sufficient because the spin coating is performed in an inert gas atmosphere. A film thickness can be ensured.
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。
Next, with reference to FIG. 2, the
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a
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。
By heating the
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。
Next, with reference to FIG. 3, the
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
A
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。
By using the
Loading and unloading can be performed without breaking the chamber atmosphere. Note that the
Since the procedures such as evacuation and introduction of inert gas are performed after installation inside, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the
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。
Next, with reference to FIG. 4, the
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the
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。
By using this
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。
By forming an organic EL film using the
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。
DESCRIPTION OF
Upper lid for sealing, 6 ... Inert gas introduction valve, 7 ... Mass flow controller, 8 ... Syringe for solution supply, 9 ... Substrate rotating stage, 10 ... Application substrate, 11 ... Heater for chamber heating, 12 ... Chamber for storage, 13 ... Substrate storage cassette, 14... Substrate transfer hand, 15... Sealed shutter, 16.
Claims (8)
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。 A spin coater that applies the solution onto the surface of the substrate by dropping the solution onto the substrate and rotating the substrate at a predetermined rotational speed,
A chamber for sealing the rotary stage of the spin coater;
A decompression line for reducing the pressure in the chamber;
An spin coating apparatus comprising: an inert gas introduction line for bringing the chamber into an inert gas atmosphere.
1に記載のスピンコート装置。 The spin coater according to claim 1, wherein N2, He, Ne, Ar, or Xe is used as the inert gas.
装置。 The spin coater according to claim 1, wherein the chamber includes a heating mechanism.
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。 The spin coater according to claim 1, wherein a substrate supply mechanism for mounting the substrate is connected to the rotary stage without opening the chamber.
ンコート装置。 The spin coater according to claim 1, wherein the rotary stage includes a substrate heating mechanism.
膜のスピンコート方法。 An organic EL using the spin coater according to any one of claims 1 to 5.
Spin coating method of film.
スクの磁性層のスピンコート方法。 6. A spin coating method for a magnetic layer of a magnetic disk using the spin coating apparatus according to claim 1.
ジスト塗布のスピンコート方法。
A spin coating method for applying a photoresist using the spin coating apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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---|---|---|---|
JP2006101648A JP2007275697A (en) | 2006-04-03 | 2006-04-03 | Spin coat apparatus and spin coat method |
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Date | Code | Title | Description |
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