JP2004128215A

JP2004128215A - 回転塗布装置

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Publication number: JP2004128215A
Application number: JP2002290208A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Tadera; 田寺　孝光; Junichi Ishida; 石田　淳一; Keiichiro Watanabe; 渡邊　圭一郎; Yuichi Yamamoto; 山本　裕一
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP4248836B2

Abstract

【課題】処理液を基板全面にわたり均一に供給でき、均一な塗膜の形成が可能であり、液だれなく処理時間が短い塗布を実現することができる回転塗布装置を提供する。
【解決手段】基板を保持する基板保持装置１２と、前記基板２を回転させる回転装置１１と、前記基板２に対し処理液を吐出する液体ノズル２０と、前記液体ノズル２０に処理液を供給する処理液供給装置２２とを有する回転塗布装置１において、前記液体ノズル２０には、前記基板２に向かって放射状に広がるように処理液を吐出する複数の吐出孔２０ａが設けられ、前記吐出孔２０ａは、その全長が内径の２倍以上２０倍以下である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スピンコートにより基板上に処理液を塗布する回転塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置などの電気光学装置には、薄膜半導体を用いた薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと表記する）の薄膜半導体としては、非晶質珪素膜を用いることが簡便であるが、非晶質珪素膜は、電気的特性が低いという問題を有する。
【０００３】
ＴＦＴの特性を向上させるためには、薄膜半導体として、結晶性を有する珪素膜を利用すればよい。結晶性を有する珪素膜は、多結晶シリコン、ポリシリコンまたは微結晶シリコンと称されている。この結晶性を有する珪素膜を得るためには、まず、非晶質珪素膜を形成し、この非晶質珪素膜にＮｉなどの触媒元素を添加し、しかる後に加熱によって非晶質珪素膜を結晶化させればよい。非晶質珪素膜に触媒元素を添加した場合には、非晶質珪素の結晶化が促進され、５５０℃で４時間程度の加熱処理を行なうことで、結晶性を有する珪素膜を得ることが可能となる。
【０００４】
触媒元素は、このように非晶質珪素の結晶化を促進する役割を果たすが、多量の触媒元素が非晶質珪素膜に添加されると、薄膜半導体に含まれる触媒元素の濃度が高くなる。触媒元素の濃度が高い薄膜半導体を用いてＴＦＴを製造すると、そのＴＦＴは、オフ時のリーク電流が大きくなる。また、触媒元素が基板全面にわたって均一に添加されなければ、結晶成長に面内バラツキが生じる。これは、面内均一性が要求される液晶表示装置などへの対応において特に問題となる。したがって触媒元素の添加においては、極微量の添加であることと、基板全面にわたり均一な添加であることとが重要である。
【０００５】
このような少量の処理液を均一に塗布する方法として、回転塗布装置を用いてスピンコートする方法がある。
【０００６】
従来の回転塗布装置により溶液をスピンコートする方法について、図を用いて説明する。
【０００７】
図１１は基板１０２に処理液１００が塗布される状態を示す従来の回転塗布装置の断面図である。この回転塗布装置においては、触媒元素を含有する溶液からなる処理液１００を液体ノズル１２０から基板１０２に滴下し、基板１０２を保持するスピンテーブル１１２とともにスピンモータ１１１で回転させる。基板１０２の中央に滴下された処理液１００は、遠心力によって回転の半径方向外方に向かって広がり、基板１０２の周縁部に達した後、処理液１００の余剰分が基板１０２から飛散して離脱する。基板１０２の上面に付着した処理液１００によって液膜１００ａが形成される。この液膜１００ａは、基板１０２上で固化し、または乾燥して、上記基板１０２の上面に膜が生成され、または析出物を滞留させる。このような回転塗布装置としては、たとえば特許文献１記載のものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−３６５９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、触媒元素の添加においては、極微量の添加であることと、各基板全面にわたり均一な添加であることと、処理する基板間のバラツキが小さいことが重要である。また、量産においてはそれらを短時間で実現する必要がある。
【００１０】
しかしながら、従来の回転塗布装置において、基板１０２に触媒元素を含有する処理液１００を吐出する液体ノズル１２０は、基板１０２に対してほぼ鉛直な方向に一つまたは複数の吐出孔を有している。そのため基板１０２へ処理液を短時間で吐出しようとすると処理液１００が勢いよく基板１０２に当たり、基板１０２上で処理液が飛び散り均一に供給できない。また、飛散する量が多いため、処理液の吐出量が多くなり、処理液の無駄が多くなる。一方、基板１０２上で処理液１００が飛び散らないようにするには、少しづつ処理液１００を基板１０２に吐出する必要があるが、この場合には処理液１００の供給に長時間を要し短時間での処理が困難となる。
【００１１】
特に、触媒元素を含有する処理液のような低粘度の処理液を滴下する場合に、この傾向が顕著である。たとえば、スピンコートで塗布されて形成されるものとして、半導体基板に形成されるフォトレジスト膜があるが、これを形成する処理液の粘度は１０〜２０ｃＰである。これに対し、触媒元素の溶液からなる処理液の粘度は、１ｃＰ程度である。そのため、フォトレジスト膜を形成する処理液のような高粘度のものに比べ、低粘度の触媒元素を含有する処理液は、より飛散しやすく、処理液の均一な供給、無駄になる処理液の削減および短時間での処理が一層困難なものとなる。
【００１２】
上記特許文献１には、処理液を放射状に供給する回転塗布装置が記載されている。但し、この回転塗布装置において塗布される処理液は、前述のような触媒元素を含有する溶液ではない。このように放射状に処理液を供給すれば、基板の広い面に処理液を供給できるので、短時間で処理液の供給が可能である。
【００１３】
ところが、このように液体ノズルに吐出孔を複数設けた場合には、液体ノズルから液だれしやすいという問題がある。液体ノズルからの処理液の吐出を停止した後、液体ノズルを待避位置へ移動させるとき、その振動により、いずれかの吐出孔から空気が流入し、これにより他の吐出孔から処理液が漏出し、液だれを発生させる。このような液だれが生じると、その液だれした処理液が基板に付着し塗布ムラとなる。
【００１４】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、処理液を基板全面にわたり均一に供給でき、均一な塗膜の形成が可能であり、液だれなく処理時間が短い塗布を実現することができる回転塗布装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に基づいた回転塗布装置に従えば、基板を保持する基板保持装置と、上記基板を回転させる回転装置と、上記基板に対し処理液を吐出する液体ノズルと、上記液体ノズルに処理液を供給する処理液供給装置とを有する回転塗布装置において、上記液体ノズルには、上記基板に向かって放射状に広がるように処理液を吐出する複数の吐出孔が設けられ、上記吐出孔は、その全長が内径の２倍以上２０倍以下である。
【００１６】
上記回転塗布装置によれば、処理液を基板に向かって放射状に吐出するので、基板の広い面に処理液を供給することができ、処理液の均一な供給が短時間で可能である。また、吐出孔は、その全長が内径の２倍以上２０倍以下であり、吐出孔の全長が、内径に対して大きいので、処理液の吐出を停止したときに、吐出孔の全長内に液面がある状態で処理液が停止しやすくなる。これにより、空気がいずれかの吐出孔から液体供給ノズル内に流入することが防止でき、流入した空気に起因する吐出孔から液だれの発生を抑制することができる。
【００１７】
上記回転塗布装置において好ましくは、上記各吐出孔の中心軸は、上記液体ノズルの中心線上の一点で他の吐出孔の中心軸と交わる。この構成によると、基板と液体ノズルの距離に関わらず基板への均一な処理液の供給が可能となる。
【００１８】
上記回転塗布装置においてさらに好ましくは、上記吐出孔は、上記各吐出孔の中心軸と上記基板の上面との交点が等間隔に分布するように配設されている。この構成によると、基板へのより均一な処理液の供給が可能となり、処理液の吐出量を少なくすることができる。
【００１９】
上記回転塗布装置においてさらに好ましくは、上記処理液供給装置から上記液体ノズルへ処理液を供給する処理液供給ラインの途中に、処理液の吸い込みおよび押し出しが可能なシリンダおよびピストンを接続している。この構成によると、シリンダおよびピストンにより、処理液供給装置の動作が停止した後に処理液の吸い込みおよび押し出しが可能となる。シリンダにより処理液を吐出孔から押し出して、処理液の液面を吐出孔先端部に揃え、さらにシリンダにより処理液を吸引することで、液面を吐出孔全長の範囲内に確実に位置させることができ、より確実に液だれを防ぐことができる。
【００２０】
上記回転塗布装置においてさらに好ましくは、上記処理液供給装置による処理液の供給中に上記シリンダ内に満たされた処理液を、処理液の供給停止直後に前記ピストンが押し出す第一の動作と、第一の動作の後、処理液を前記シリンダ内に上記ピストンが吸い込む第二の動作をするよう制御する制御器を有している。この構成によると、シリンダにより処理液を吐出孔から押し出して、処理液の液面を吐出孔先端部に揃え、さらにシリンダにより処理液を吸引して、液面を吐出孔全長の範囲内に確実に位置させる動作を自動的に行なうことができる。
【００２１】
上記回転塗布装置においてさらに好ましくは、第二の動作時において、上記ピストンにより操作される処理液の容量が、上記吐出孔の容積の合計より小さい。この構成によると、ピストンにより操作される処理液の容量が、上記吐出孔の容積の合計より小さいので、シリンダにより処理液を吸引しすぎて、吐出孔から気体ノズル内に空気が流入して液だれを誘発することを防止することができる。
【００２２】
上記回転塗布装置においてさらに好ましくは、上記処理液は、上記基板の非晶質珪素膜の結晶化を促進する触媒元素の溶液である。粘性が少ないこのような処理液であっても、処理液の無駄を削減して、短時間に均一な処理液の塗布か可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態における回転塗布装置について、図を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態における回転塗布装置について、図１から図８を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態における回転塗布装置の主要部の構造を示し、図４に示すＩ−ＩＩ面における断面図であり、図２は、同主要部の構造を示す平面図であり、図３および図４は、同斜視図であり、図５は、同気体ノズルの形状を示す（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は底面図であり、図６は、同液体ノズルから処理液を吐出する状態を示す説明図であり、図７は、同シリンダとピストンの動作を説明する説明図であり、図８は、同液体ノズル内での処理液の液面の位置を示す説明図である。
【００２５】
（回転塗布装置の構造）
図１、３および４に示すように、回転塗布装置１は、基板２を搭載して水平に保持する保持装置としてのスピンテーブル１２と、スピンテーブル１２を鉛直な回転軸線Ｌ１まわりに回転させる回転装置としてのスピンモータ１１と、スピンテーブル１２の上方に配置され、スピンテーブル１２上に保持された基板２に処理液を滴下するための液体ノズル２０と、液体ノズル２０を基板２の中央上方（図４）と待避位置（図３）間を移動させる液体ノズルアーム２１と、液体ノズル２０に処理液を供給する処理液供給装置２２と、液体ノズル２０と同様に基板２の上面に気体を吹き付けるための気体ノズル２６と、気体ノズル２６を基板２の上方に移動させる気体ノズルアーム２７と、気体ノズル２６に気体を供給する気体供給手段２８を含む。
【００２６】
図３および図４に示すように、基板搬送手段３０は、ロボットアームレール３１と、ロボットアーム３２とを有する。ロボットアーム３２は、ロボットアームレール３１上を矢印Ａの方向に自在にスライドすることができ、ロボットアーム３２は、基板２を下から支える基板保持部３３を有する。
【００２７】
基板搬送手段３０を挟んで、回転塗布装置１と反対側に、基板２を収納するカセット３が複数配置される。カセット３に収納される基板２の表面には、予め非晶質半導体膜である非晶質珪素膜が形成されている。ロボットアーム３２はロボットアームレール３１上を移動し、回転塗布装置１とカセット３との間の基板搬送を行う。
【００２８】
図１に示すように、前記スピンモータ１１は、出力軸１１ａを有し、出力軸１１ａには前記スピンテーブル１２が固定される。スピンテーブル１２は上下動が可能で、カップ１０内で高速回転する位置か、基板２の受け渡しを行う位置のいずれかの位置で保持される。
【００２９】
液体ノズル２０、気体ノズル２６はそれぞれ液体ノズルアーム２１、気体ノズルアーム２７の先端に取り付けられる。液体ノズルアーム２１の基端は回転軸となっており、回転軸を中心に各アームが回転することで、先端の各ノズルが基板２上へ移動する。
【００３０】
図３は液体ノズルアーム２１と気体ノズルアーム２７の両方が待機した状態を示しており、図４は液体ノズルアーム２１が回転し、基板２上に液体ノズル２０が位置して、基板２に対し液体ノズル２０による処理を行なう状態を示している。
【００３１】
液体ノズルアーム２１の先端部の下面には、液体ノズル２０が設けられ、液体ノズル２０から処理液が吐出する。液体ノズルアーム２１は、Ｎｉ水溶液を滴下するとき基板２上に移動し、このとき液体ノズル２０の中心線Ｌ２と基板２の回転中心すなわち、スピンモータ１１の回転軸線Ｌ１とは一致する。
【００３２】
液体ノズル２０には、処理液供給装置２２からの処理液が処理液供給管２３を介して供給される。上記処理液供給装置２２では、滴下される処理液の流量または滴下速度を、可変絞り弁（図示せず）などによって調整する。その処理液供給管２３の途中には、一組のシリンダ２４とピストン２５が設けられている。このピストン２５には、制御器４１が接続され、このピストン２５の動きを制御して、処理液の供給停止後に液体ノズル２０内の処理液の液面１６を調整し、液だれを防止する。その具体的な動作については後述する。
【００３３】
気体ノズル２６には、気体が気体供給手段２８から供給される。気体ノズル２６から吹き出した気体は基板２上の処理液を乾燥させる。
【００３４】
このような回転塗布装置１は、たとえば上記基板２の上面に、連続粒界結晶シリコン（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｇｒａｉｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ；略称ＣＧシリコン）の結晶化工程において触媒析出によって膜を生成するために用いられる。本実施の形態において、基板２の表面に触媒物質を塗布するとは、基板２の表面に触媒物質を析出させるか、または触媒物質を含有する膜を成膜することをいう。
【００３５】
また、本実施の形態で用いられる基板２は、たとえば非結晶性シリコン半導体基板および非結晶性シリコン半導体膜が形成されたガラス基板などである。さらに、本実施の形態では、一例として、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ×０．７ｍｍの矩形状の基板２を用いるものとして説明する。なおこのような基板２における上面とは、上記非結晶性シリコン半導体膜が形成されたガラス基板では、上記非結晶性シリコン半導体膜が形成され、スピンテーブル１２に水平に載置された状態において上方に臨む表面とする。
【００３６】
上記処理液としては、溶媒としての純水に、触媒元素として重量比率で１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍのＮｉを含有する水溶液が用いられる。純水にＮｉを溶解させるために、Ｎｉ化合物である酢酸ニッケルが用いられる。上記処理液供給装置２２では、滴下される処理液の流量または滴下速度を、可変絞り弁などによって調整する。
【００３７】
図１は、液体ノズル２０から基板２に処理液であるＮｉ水溶液を滴下している状態を示している。また、図２は回転塗布装置１を上面から見た場合のカップ１０の内部を示している。これらの図に示すように、スピンモータ１１の出力軸１１ａは、回転軸線Ｌ１まわりに回転する。スピンテーブル１２は、スピンモータ１１の出力軸１１ａに固定される。スピンテーブル１２は、その上面に、複数の支持ピン１２ａと保持ピン１２ｂを有する。支持ピン１２ａは、先端が略円錐状の樹脂製で、先端部が基板２と接触して基板２を支持する。保持ピン１２ｂはその外周が基板２の四隅と接触し、スピンテーブル１２に対して基板２を固定する。
【００３８】
基板２は、非晶質珪素膜が形成された表面が上になるように、スピンテーブル１２に搭載される。カップ１０は、スピンテーブル１２およびそれに搭載された基板２を囲い込むように据え付けられる。カップ１０は、上部に基板２の搬入出を行うための開口部を有する。カップ１０の底面には、排気孔１０ａが設けられる。カップ１０の開口部から排気孔１０ａに向け、図２中の矢印の方向に気流が形成されている。
【００３９】
液体ノズルアーム２１の先端部の下面には、液体ノズル２０が設けられ、液体ノズル２０から処理液が吐出する。液体ノズルアーム２１は、Ｎｉ水溶液を滴下するとき基板２上に移動し、このとき液体ノズル２０の中心線Ｌ２と基板２の回転中心すなわち、スピンモータ１１の回転軸線Ｌ１とは一致する。
【００４０】
処理液は処理液供給装置２２から処理液供給ラインとしての処理液供給管２３を介して、液体ノズル２０に供給される。その処理液供給管２３の途中には、一組のシリンダ２４とピストン２５が設けられている。さらにこのピストン２５には、制御器４１が接続され、このピストン２５の動きを制御して、処理液の供給停止後に液体ノズル２０内の処理液の液面１６を調整し、液だれを防止する。その具体的な動作については後述する。
【００４１】
次に、液体ノズル２０について詳しく説明する。
液体ノズル２０先端部の吐出部２０ｂには、複数の吐出孔２０ａが設けられている。この吐出孔２０ａの中心軸Ｌ３は、液体ノズル２０の中心線Ｌ２上に位置する交点Ｐ１で交差し、その交点Ｐ１から基板２の方向に放射状に向かっている。また、この中心軸Ｌ３と基板２表面との交点Ｐ２が、図６に示すように、基板２表面上に等間隔に分布するように吐出孔２０ａが設けられている。
【００４２】
これにより、処理液が吐出孔２０ａの中心軸Ｌ３に沿って吐出され、基板２の広い範囲に対し、短時間で効率よく、均等に処理液を滴下できる。また、各吐出孔２０ａの中心軸Ｌ３が、交点Ｐ１の一点で交わるように吐出孔２０ａが設けられているので、液体ノズル２０と基板２の距離に関わらず基板２への処理液の均一な供給が可能となる。
【００４３】
また、吐出孔２０ａの全長は、吐出孔２０ａの内径ｄの２倍以上２０倍以下とする。そのため吐出部２０ｂの厚さＴを吐出孔２０ａの内径ｄの２倍以上とする。このとき、複数の吐出孔２０ａのうち、その長さが最短のものの長さが、上記Ｔと同一となる。さらに、吐出孔２０ａのうち、最長のものの長さが、吐出孔の内径ｄの２０倍以下となるよう、吐出部２０ｂの厚さＴを設定する。
【００４４】
吐出孔２０ａをこのように、吐出孔２０ａの長さに対して小径にすることで、処理液の表面張力により液体ノズル２０から液だれしにくくなる。また、吐出孔２０ａの全長が吐出孔２０ａの内径ｄに対し大きいことで、処理液吐出を停止したとき、吐出孔２０ａ内に処理液の液面１６が位置する状態で処理液が停止する。これにより吐出孔２０ａから液体ノズル２０内部へ空気が回り込み液だれすることを防止できる。吐出孔２０ａの全長が、吐出孔２０ａの内径ｄに対して２倍未満であると、上記のような効果が得られず、２０倍を越えると処理液の吐出孔２０ａ内での流れが悪くなる。吐出孔２０ａの内径ｄが１ｍｍで、吐出孔２０ａの長さが２ｍｍのとき（２倍のとき）に、液だれが発生しないことは発明者らの実験により確認できている。
【００４５】
処理液が、本実施の形態の触媒溶液のように、１ｃＰ程度の低粘度の場合に好適な、基板２と液体ノズル２０の位置関係および液体ノズル２０の寸法について説明する。この実施の形態では、基板２として、５５０ｍｍ×６５０ｍｍのものを用いているが、吐出孔２０ａの中心軸Ｌ３の交点Ｐ１から基板２の表面までの距離Ｌが２５０ｍｍ、隣り合う吐出孔２０ａを１０ｍｍ間隔で設けるのが好ましい。このとき、基板２上には直径Ｄが３６０ｍｍの円内に処理液が滴下され、吐出孔２０ａの各中心軸Ｌ３と基板２の表面との交点Ｐ２は、６０ｍｍ間隔となる。また、図５（ｂ）における、Ａ−Ａ線上の吐出孔２０ａの個数ｎは７個、最外周に位置する吐出孔２０ａの中心線Ｌ２からの開き角θは、３５．７°である。また、このとき吐出孔２０ａの内径は０．７ｍｍ、吐出部２０ｂの厚さＴすなわち吐出孔２０ａの最短のものの長さは、７ｍｍである。吐出孔２０ａの最長のものの長さは、約８．６ｍｍである。
【００４６】
この実施形態では、上記のように、基板２として、５５０ｍｍ×６５０ｍｍの矩形状の基板２を用いるものとして説明したが、他の大きさの基板を用いた場合を表１に示す。
【００４７】
【表１】

液体ノズル２０と処理液供給装置２２とは処理液供給管２３で接続されている。処理液供給装置２２は、その溶液タンク内が窒素ガスにより加圧されることで、処理液を液体ノズル２０に供給する。窒素ガス圧と吐出孔２０ａの内径ｄを適切に選択することによって基板２に均等に処理液を滴下することができる。一例を挙げると、吐出孔２０ａの内径が１ｍｍのとき、窒素ガス圧を０．０５ＭＰａに設定すれば、吐出孔２０ａから吐出する処理液に必要かつ十分な流速が得られ、基板２に対し上記のような広い範囲に放射状に処理液を吐出することができる。
【００４８】
図７、８を用いてシリンダ２４、ピストン２５の動作について説明する。シリンダ２４およびピストン２５は、処理液供給管２３の途中に接続されている。処理液滴下時にはシリンダ２４内に処理液が溜まる後退した位置にピストン２５があり（図７（ａ））、シリンダ２４の内部は処理液で満たされている。処理液供給装置２２からの処理液の供給を停止し、吐出孔２０ａからの処理液の滴下を停止すると処理液の慣性等により、その液面１６は吐出孔２０ａ内でばらつく（図８（ａ））。処理液の供給を停止した直後に、処理液が吐出孔２０ａから滴下する方向にピストン２５をゆっくり動作させる（図７（ｂ））。これにより、吐出孔２０ａ内の液面１６が移動し、吐出孔２０ａ内の処理液の一部が吐出し、各吐出孔２０ａの液面１６は、表面張力で釣り合う位置で止まる（図８（ｂ））。その後、ピストン２５を初期位置（後退位置）に戻す（図７（ａ））。これにより、処理液がシリンダ２４内に吸引され、吐出孔２０ａ内の液面１６が、横一列に揃った状態で吐出部２０ｂの表面から液体ノズル２０内部方向に移動する（図８（ｃ））。この一連の動作は制御器４１により制御されて行なわれる。このとき、シリンダ２４内に吸引する処理液の容積すなわちこのシリンダ２４とピストン２５により操作される処理液の容積は、複数の吐出孔２０ａの容積の合計より小さいので、処理液を吸引しすぎることがない。その結果、一部の吐出孔２０ａから空気が液体ノズル２０内に入り込み、他の吐出孔２０ａから処理液が液だれすることはない。以上により、各吐出孔２０ａ内の揃った位置に処理液の液面１６が位置し、処理液吐出後液体ノズル２０が待避位置に移動するときに液だれが発生することはない。
【００４９】
（回転塗布装置の動作）
次に、本実施の形態の回転塗布装置１の動作を説明する。
ガラス基板である基板２の表面に、非晶質珪素膜が形成される。非晶質珪素膜は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成される。非晶質珪素膜は、１０００〜１５００Å程度の膜厚で形成される。
【００５０】
表面に非晶質珪素膜が形成された基板２は、複数枚まとめて、カセット３に収納される。基板２は、カセット３内に、隙間をあけて水平に配置される。カセット３は、回転塗布装置１の基板搬送手段３０を挟んで、回転塗布装置１の反対側に配置される。
【００５１】
以上の処理は、回転塗布装置１が動作する以前に行われる。
カセット３が所定位置に配置されると、基板搬送手段３０は、ロボットアーム３２によって、カセット３から１枚の基板２を搬出し、これを位置決めして回転塗布装置１のスピンテーブル１２に搭載する。このとき、回転塗布装置１は、スピンテーブル１２をカップ１０より上方に上昇させ、基板搬送手段３０は、ロボットアーム３２の基板保持部３３を、スピンテーブル１２の保持ピン１２ｂの間に移動させる。
【００５２】
ロボットアーム３２の基板保持部３３の厚みは、スピンテーブル１２の支持ピン１２ａの高さより小さい。したがって基板搬送手段３０は、基板２をスピンテーブル１２に搭載した後、基板保持部３３が基板２およびスピンテーブル１２に当たらない程度までロボットアーム３２を下降させることで、基板２を搭載した位置からずらすことなく、ロボットアーム３２を後退させることができる。
【００５３】
基板搬送手段３０は、基板２をスピンテーブル１２に搭載すると、ロボットアーム３２を回転塗布装置１の外に移動させる。回転塗布装置１は、スピンテーブル１２を下降させ、カップ１０内の所定位置まで移動させる。
【００５４】
この後、出力軸１１ａを回転させることによって、基板２を回転させる。回転塗布装置１は、基板２の回転中心上に液体ノズル２０が位置するように、液体ノズルアーム２１を回転させ、液体ノズル２０から所定流量のＮｉ水溶液かならる処理液を所定時間滴下する。このとき、液体ノズル２０には吐出孔２０ａが、基板２に向かって放射状に広がるように設けられているので、基板２の広い範囲に対して、処理液を短時間かつ均一に吐出することができる。また、処理液を基板２に向かって放射状に供給するので、小型の液体ノズル２０で広い範囲に処理液を供給することができる。
【００５５】
処理液を滴下すると基板２上にＮｉ水溶液の膜が形成される。所定時間後、処理液供給装置２２を停止させて液体ノズル２０からのＮｉ水溶液の滴下を停止する。このとき、液体ノズル２０の各吐出孔２０ａ内の液面はばらついている（図８（ａ））。
【００５６】
処理液供給装置２２から処理液の滴下を停止した直後に、制御器４１によりピストン２５を動作させ、シリンダ２４内の処理液を液体ノズル２０側へ送り出す。すると、シリンダ２４から送り出された処理液により、液体ノズル２０の各吐出孔２０ａ内の処理液が吐出するので、各吐出孔２０ａの液面１６は吐出部２０ｂの表面に揃う（図８（ｂ））。
【００５７】
その後、ピストン２５をシリンダ２４内へ処理液を吸い込む方向に動作させると、液体ノズル２０の各吐出孔２０ａの液面１６は吐出孔２０ａ内に位置する。このようにすることで、液体ノズルアーム２１を待避位置にまで移動させるときに振動等があっても、液体ノズル２０から液だれすることはない。また、シリンダ２４内に出し入れする処理液の体積は全吐出孔２０ａの容積の総計以下であるので、処理液を吸引しすぎて、空気が液体ノズル２０内に入りこみ、液だれを発生させることがない。
【００５８】
処理液の停止後も出力軸１１ａの回転は継続させる。続いて、液体ノズルアーム２１をカップ１０外の原点位置に戻し、気体ノズルアーム２７を回転させて、気体ノズル２６を基板２上に移動させる。気体ノズル２６から気体を基板２に対して噴射し、基板２上の処理液を乾燥させる。この気体としては、たとえば窒素ガスを用いる。
【００５９】
所定時間後、気体の噴射を停止し、スピンモータ１１の回転を停止する。このとき、基板２上にＮｉの層またはＮｉを含む層が析出する。ただし、Ｎｉの層は、完全な膜になっているとは限らない。基板２上のＮｉ元素表面濃度は、１０^９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以上１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２以下、好ましくは、１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２である。
【００６０】
スピンテーブル１２をカップ１０より上方に上昇させる。基板搬送手段３０は、ロボットアーム３２によって、基板２をスピンテーブル１２から離脱し、カセット３に格納する。以上で回転塗布装置１を用いた処理工程が完了する。
【００６１】
以上のように、回転塗布装置１は、基板２上に形成した非晶質珪素膜表面上にＮｉ水溶液を塗布し、乾燥させる一連の工程を連続的に行うことができる。回転塗布装置１によって処理された基板２は、後の工程で加熱処理される。加熱処理によって、Ｎｉが非晶質珪素膜内に拡散する。このＮｉが非晶質珪素の結晶化を促進する。さらに加熱処理を続けると、非晶質珪素膜は結晶性を有する珪素膜となる。この結晶性を有する珪素膜は、液晶表示装置のＴＦＴなどに用いられる。
【００６２】
（実施の形態２）
図９を用いて本発明の実施の形態２について、実施の形態１と異なる点のみを説明する。実施形態１とは、液体ノズル２０の形状のみが異なる。
【００６３】
液体ノズル２０の先端部は半球状に構成され、その半球状の先端部に複数の吐出孔２０ａが設けられている。各吐出孔２０ａの中心軸Ｌ３は、半球状の先端部の中心の交点Ｐ１で交差している。基板との交点は、実施の形態１と同様、基板上に等間隔に配置されるようになっている。尚、その底面形状は図５（ｂ）と同一である。
【００６４】
この実施の形態によると、吐出孔２０ａの全長が、全ての吐出孔２０ａにおいて同一となる。これにより各吐出孔２０ａの容積がすべて同一となる。
【００６５】
（実施の形態３）
図１０を用いて本発明の実施の形態３について、実施の形態１と異なる点のみを説明する。実施の形態１とは、液体ノズルの形状のみが異なる。
【００６６】
実施の形態１では、液体ノズル２０の吐出孔２０ａを、吐出部２０ｂに平面的に分布するように設けたが、本実施の形態では、吐出孔２０ａを、線上に一列にのみ設ける。その断面形状は、図５（ａ）に示す断面形状と同一である。この液体ノズル２０によると、処理液を、基板２に垂直なある面内で放射状に広がるように吐出することができる。このように、処理液を吐出しながら、基板２を回転させることで、実施形態１と同等の範囲に処理液を供給することができる。
【００６７】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の回転塗布装置によると、処理液を均一に供給でき、均一な塗膜の形成が可能であり、液だれなく処理時間が短い塗布を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置の主要部の構造を示し、図４に示すＩ−ＩＩ面における断面図である。
【図２】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置の主要部の構造を示す平面図である。
【図３】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置の構造を示す斜視図である。
【図４】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置の構造を示す斜視図である。
【図５】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置の気体ノズルの形状を示す（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は底面図である。
【図６】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置の液体ノズルから処理液を吐出する状態を示す説明図である。
【図７】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置のシリンダとピストンの動作を説明する説明図である。
【図８】この発明に基づいた実施の形態１における回転塗布装置の液体ノズル内での処理液の液面の位置を示す説明図である。
【図９】この発明に基づいた実施の形態２における回転塗布装置の気体ノズルの形状を示す縦断面図である。
【図１０】この発明に基づいた実施の形態３における回転塗布装置の気体ノズルの形状を示す斜視図である。
【図１１】従来の技術における回転塗布装置の構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　回転塗布装置、２　基板、１１　スピンモータ（回転装置）、１２　スピンテーブル（基板保持装置）、１６　液面、２０　液体ノズル、２０ａ　吐出孔、２２　処理液供給装置、２４　シリンダ、２５　ピストン、４１　制御器、Ｌ２　中心線、Ｌ３　中心軸、Ｐ１　交点、Ｐ２　交点。

Claims

基板を保持する基板保持装置と、前記基板を回転させる回転装置と、前記基板に対し処理液を吐出する液体ノズルと、前記液体ノズルに処理液を供給する処理液供給装置と、を有する回転塗布装置において、
前記液体ノズルには、前記基板に向かって放射状に広がるように処理液を吐出する複数の吐出孔が設けられ、前記吐出孔は、その全長が内径の２倍以上２０倍以下である、回転塗布装置。
前記各吐出孔の中心軸は、前記液体ノズルの中心線上の一点で他の吐出孔の中心軸と交わる、請求項１に記載の回転塗布装置。
前記吐出孔は、前記各吐出孔の中心軸と前記基板の上面との交点が等間隔に分布するように配設されている、請求項１または２に記載の回転塗布装置。
前記処理液供給装置から前記液体ノズルへ処理液を供給する処理液供給ラインの途中に、処理液の吸い込みおよび押し出しが可能なシリンダおよびピストンを接続した、請求項１〜３のいずれかに記載の回転塗布装置。
前記処理液供給装置による処理液の供給中に前記シリンダ内に満たされた処理液を、処理液の供給停止直後に前記ピストンが押し出す第一の動作と、第一の動作の後、処理液を前記シリンダ内に前記ピストンが吸い込む第二の動作をするよう制御する制御器を有する、請求項４に記載の回転塗布装置。
第二の動作時における、前記ピストンにより操作される処理液の容量が、前記吐出孔の容積の合計より小さい、請求項５に記載の回転塗布装置。
前記処理液は、前記基板の非晶質珪素膜の結晶化を促進する触媒元素の溶液である、請求項１〜６のいずれかに記載の回転塗布装置。