JP3640561B2 - スピンコート法による薄膜の形成装置及び形成方法 - Google Patents
スピンコート法による薄膜の形成装置及び形成方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゾルゲル法などで知られる塗布液を、基板、特に車両用窓ガラス等に用いられる大サイズのガラス基板へ塗布する場合に、均一性の優れた膜厚を形成できるスピンコート装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス板や樹脂板等の基板に薄膜を形成する方法として、フローコート法、ロールコート法、ディッピング法、およびスピンコート法等の各種の方法が良く知られている。
【０００３】
まず、フローコート法による成膜方法は、基板の片面に塗膜を形成することができるが、常に多量の塗布液を循環させる必要があり、塗布液の溶質濃度が増し粘度増加などの経時変化を起こし易いという問題点があった。
【０００４】
また、ロールコート法による成膜方法は、前記フローコート法と同様に、基板の片面に塗膜を形成することができるが、ロールと基板の接触度合い（ギャップ）の調整が非常に困難であるため、大きいサイズの基板では膜厚のバラツキが大きく、膜厚の均一な膜、例えば成膜面内の膜厚分布を目標値の±１０％以内に抑えるのは困難であり、例えば光学薄膜などの形成には不適切であるという問題点があった。
【０００５】
さらに、ディッピング法による成膜方法は膜厚の制御が非常に優れ、例えばサブミクロンオーダー以下での膜厚制御が可能な方法として一般によく知られているが、常に基板の両面に成膜されてしまい、片面のみに成膜する場合には非成膜面をマスキングする必要があり、作業が煩雑となりコスト高になりやすいという問題点があった。
【０００６】
さらにまた、スピンコート法による成膜方法は、回転する基板の中心付近上部より溶液を滴下して、遠心力により基板上の溶液を外周方向に伸展させ、揮発成分を蒸発させることにより、均一な薄膜を形成させるものであり、半導体の分野で、フォトレジスト膜を形成するのに広く用いられている。しかし、基板のサイズ形状が小径の円板状（例えば３０ｃｍφ以下）であれば好適な方法であるが、基板の形状が矩形の場合や、そのサイズが１ｍ×１ｍを超えるような大サイズの基板の場合には、成膜面内の膜厚の均一性は、特に周辺部になるほど悪くなり、基板の全面積に対する塗布面の許容範囲内の膜厚となる有効面積が小さいという問題点があった。
【０００７】
例えば、特開平３−６５５３０号公報には、ガラス表面を１０〜６０゜の範囲に傾斜した状態で、スピンコート法により塗布することが記載されている。
【０００８】
また、特開平５−２１２３４０号公報には、スピンコート法による膜厚のバラツキ回避手段、および飛散液が基板の裏面へ侵入することの回避に有利な手段として、回転式成膜装置が開示されている。
【０００９】
さらに、本出願人による先の出願である特開平９−２３４４１５号公報には、スピンコート法によってゾルゲル薄膜を形成する方法として、塗布被膜域（高速スピン回転）で被膜化した後に、レベリング域（スピン回転停止）で、スピン回転を３０ｒｐｍ以下の低速で塗布液をレベリングし、乾燥促進域（低速スピン回転）において、５０ｒｐｍの低速回転で、塗膜の乾燥促進を行い、膜厚を均一化させることが開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平３−６５５３０号公報に記載のものは、基板のサイズが大サイズとなった場合、膜厚の均一性の高い被膜を得るためには採用し難いものでる。
【００１１】
また、特開平５−２１２３４０号公報に記載のものは、基板ホルダの外周に吸引管を設ける必要がある等、装置が複雑であり、基板の形状が円形の場合には有効であるものの、矩形の基板の場合には必ずしも有効であるとは言い難い。
【００１２】
さらに、本出願人による特開平９−２３４４１５号公報に記載のものは、スピンコート法による成膜装置の特徴についての記載はない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点の解決を図る、すなわち簡易な構成にして自動車等の窓ガラス等の比較的大サイズのガラス基板に、ゾルゲル法などで知られる塗布液を均一に塗布することを目的とするものである。
すなわち、本発明は、スピンコート法により車両用窓ガラスに用いられる矩形状のガラス基板上面にゾルゲル薄膜を形成する装置において、上部側に開口部を有し、基板を水平姿勢で収納可能な略円筒形状の本体容器部と蓋部からなる塗布容器と、前記本体容器部内の基板支持体上に基板を載置し、前記基板を支持固定する支持手段を水平回転させる回転手段と、蓋部の中心付近に塗布液と雰囲気ガスを取り込む為の開口孔を設け、本体容器部内に載置した基板上面に塗布液を滴下させる塗布液供給手段と、前記塗布容器内の周囲側面部に、塗布容器内の基板と蓋部間の雰囲気ガスを吸引排出させる排気手段とからなり、
該排気手段の排気ダクトの排気口は、排気口の中心位置が、基板の支持面からの高さより０〜２５０ｍｍ上方とし、排気の方向が、塗布容器の外周の相対向する少なくとも２方向であり、基板のスピン回転により描く円の接線方向かつ回転方向になるように設置し、乱気流の発生を抑制し、基板上に均一な薄膜を形成させるようにしたことを特徴とするスピンコート法による薄膜の形成装置である。
あるいは、本発明は、上述のスピンコート法による薄膜の形成装置を用いて基板上面にゾルゲル薄膜を形成する方法において、開口部より塗布供給手段により塗布液の供給と、クリーンな空気、Ａｒガス、またはＣＯ ２ ガスからなる雰囲気ガスの取り込み行い、略水平姿勢で回転する基板の上面中心部付近に塗布液を滴下させるとともに、基板のスピン回転により描く円の接線方向かつ回転方向になるように設けた排気口から基板と蓋部間の雰囲気ガスを吸引排気し、基板の回転により発生する乱気流を抑制することを特徴とするスピンコート法による薄膜の形成方法である。
あるいは、本発明は、基板上面に有効塗膜比９７％以上の均一な薄膜を形成し、かつ基板下面への塗布液の裏まわりによる付着を防止させるようにしたことを特徴とする上述のスピンコート法による薄膜の形成方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の成膜装置１は、図２示すように上部側に開口部を有し、該開口部よりガラス板等の基板Ｇを水平姿勢で収納可能な略円筒形状の本体容器部１１、および、該本体容器部１１の上部開口部に着脱自在な蓋部１５を載置した塗布容器１０を備えている。
【００１５】
前記本体容器部１１内には水平姿勢の基板Ｇを基板支持体２１上に載置し、かつ基板Ｇの下面を吸着固定する吸着パッド２３を有する支持手段２０と、前記基板Ｇを支持固定する支持手段２０の中心部を回転軸として水平に回転させる回転手段３０と、前記蓋部１５の中心付近に塗布液と雰囲気ガスを取り込む為の開口孔１５ａを設け、本体容器部１１内に載置した基板Ｇ上面に塗布液を滴下させる塗布液供給手段４０を設ける。
【００１６】
前記塗布容器１０は、本体容器部１１と蓋部１５からなり、該本体容器部１１は、断面が凹状で上部側に開口部を有する略円筒形状であり、内側底部の中心に円錐形状の傾斜部１１ａを設け、さらに内側底部周囲部には基板から流れ落ちた塗布液を回収する液溜め溝１３を設け、液溜め溝１３の底部には液溜め溝１３から塗布液を排出させる余剰液排出口１２を設け、該余剰液排出口１２には開閉コックを設けた。
【００１７】
一方、蓋部１５は、その中心に開口孔１５ａを設け、該開口孔１５ａより塗布液供給手段により供給される塗布液と、雰囲気ガスの取り込みを行う。
【００１８】
また、前記支持手段２０は、前記本体容器部１１内で基板Ｇを水平姿勢で支持する基板支持体２１と、該基板支持体２１の略中央部に設けた孔部２２内に吸着パッド２３を設け、該吸着パッド２３で基板支持体２１上の基板Ｇの下面を吸着して固定する。
【００１９】
さらに、前記回転手段３０は、前記基板Ｇを支持する基板支持体２１の下方に回転軸３１を設け、駆動モーター３２の回転を駆動ベルト３３によって前記回転軸３１に伝達し、支持手段２０によって支持固定された基板Ｇを回転させるものである。
【００２０】
さらにまた、塗布液供給手段４０は、図示しないタンク内の塗布液を図示しない供給ポンプによって供給配管４４とバルブ４５を経由して、前記蓋部１５の中心に設けた開口孔１５ａより塗布液を滴下させ、本体容器部１１内に載置した基板Ｇの上面側のほぼ中心付近に塗布液を滴下させる。
【００２１】
該塗布液供給手段４０は図１および図２に示すように、塗布容器１０の中心部に塗布液を供給するために、供給アーム旋回軸４２を旋回中心として旋回する供給アーム４１を設け、該供給アーム４１に供給配管４４とバルブ４５を固定させて、基板Ｇの搬出入に伴う蓋部１５の開閉時に、供給アーム４１等を旋回自在とさせて、邪魔にならないようにした。
【００２２】
さらに、前記塗布容器１０内の周囲側面部に、図１に示すように塗布容器１０内の雰囲気ガスを排出させる排気手段５０を設け、前記排気手段５０は、前記塗布容器１０の内側周囲側面部に塗布容器１０内の雰囲気ガスを排出させる排気口５１を相対向する少なくとも２箇所、図１の実施例では４カ所に設ける。塗布容器１０内の雰囲気ガスを排出させる排気口５１、５１、・・の排気方向は、基板Ｇのスピン回転により描く円の接線方向、かつ基板Ｇの回転する進行方向側に向けて設置したことにより、基板Ｇの回転による塗布容器１０内の気流の乱れを抑制し、基板Ｇ上の塗布液の伸展時や被膜風乾時に気流の乱れなどの悪影響を与えず、均一な厚みの薄膜を形成させるようにした。
【００２３】
また、排気口５１、５１、・・からの排気は排気ダクト５２、５２、・・を経由して図示しない排気ファンにより塗布容器１０外に排出される。
【００２４】
また好ましくは、前記排気手段５０の排気口５１、５１、・・の高さ位置は、基板の支持面の高さ位置より相対的に０〜２５０ｍｍ上方位置に設け、基板Ｇの回転により発生する乱気流を抑制し、かつ図３に示すように、基板Ｇの下面への塗布液の付着欠陥である裏まわり８を防止した。
【００２５】
続いて、本発明の装置の使用方法、作用について説明する。
【００２６】
まず、塗布容器１０の蓋部１５を取り外した状態で、本体容器部１１内の基板支持体２１上に基板Ｇを載置し、吸着パッド２３にて吸着させて支持固定させる。続いて蓋部１５を本体容器部１１上に載置させて、塗布液供給手段４０の供給アーム４１の先端を前記蓋部１５の中央付近に設けた開口孔１５ａに合わせる。
【００２７】
回転手段３０により基板Ｇを回転させ、塗布液を前記開口孔１５ａより供給し、基板Ｇのほぼ中央部付近に滴下させると、基板Ｇ上の塗布液は遠心力によって外側方向に広がりながら成膜され、基板の端部位置にて余剰の塗布液は落下し、円錐状の傾斜部を通って液溜め溝１３内に溜まっていく。
【００２８】
また、蓋部１５の中央に設けた開口孔１５ａから、塗布液と共に取り込まれた雰囲気ガスは、基板Ｇの回転により基板Ｇと蓋部１５間において乱気流となるが、前記塗布容器１０の内側周囲側面部に相対向する少なくとも２箇所、図１の場合は、４カ所に排気口５１、５１、・・を設け、さらに、該排気口５１、５１、・・の排気方向を、基板Ｇのスピン回転により描く円の接線方向、かつ基板Ｇの回転する進行方向側に設置し、排気口５１、５１、・・から、雰囲気ガスを吸引排気することにより、基板Ｇの回転による塗布容器１０内の気流の乱れが抑制され、基板Ｇ上で流れ広がる塗布液の伸展時や被膜風乾時に気流の乱れなどの悪影響を与えず、有効塗膜比９７％以上の均一な厚みの薄膜が形成される。
【００２９】
また、本体容器部１１内の排気口５１、５１、・・の高さと成膜用基板Ｇを支持する基板支持体２１の上部面との距離ａは０〜２５０ｍｍ程度が好ましい。２５０ｍｍを越えると、一例として３００〜４００ｍｍでも本発明による効果は発揮できるが、成膜基板Ｇの塗布容器１０内への取付、取外しが手作業で行われる場合において操作性が大幅に低下するという問題が発生する。
【００３０】
本発明の成膜装置１の塗布容器１０の内壁と基板Ｇの回転外周の距離ｂ（図２参照）は、特に限定されるものではないが、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることが好ましい。５０ｍｍ以下等の側壁に接近した距離の場合、塗布容器１０の内壁からの塗布液の跳ね返りが成膜面に付着することがあり好ましくない。また、距離が離れすぎた場合、つまり基板Ｇが小さすぎるような場合には、全体の吸排気容量にも関係するが、概して吸排気による効果は低減する。
【００３１】
このように、排気手段５０の排気口５１と基板Ｇを支持する基板支持体２１との相対的な高さ位置、および排気口５１の排気方向を調整し、基板Ｇを回転させたときに発生する乱気流を抑止し、基板Ｇの片面に有効面積９７％以上の均一な薄膜を容易に成膜することができ、また、下面への塗布液の裏まわりを防ぐことができる。
【００３２】
本発明は、アルコキシドからなるゾル液をスピンコート法により塗布する湿式成膜法において、ことに大サイズの矩形基板Ｇにおける片面成膜に有効な成膜装置であり、例えば膜厚が２００ｎｍ程度以下の撥水ガラスの下地層、低反射ガラスの酸化物薄膜、光触媒膜、紫外線遮蔽膜、保護膜などの各種機能性薄膜の形成に有効である。なお、基板の形状は矩形に限定されるものではなく、円形や楕円形においても膜厚の均一性や塗布液の裏まわり防止などの効果が得られることは言うまでもない。
【００３３】
雰囲気ガスとしては、クリーンな空気をはじめとしてＡｒガス、ＣＯ2ガスでも良い。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は係る実施例に限定されるものではない。
【００３５】
尚、実施例および比較例における膜付きガラスの評価方法については以下の通りである。
【００３６】
まず、目視外観検査としては、白色蛍光灯下で成膜面の反射像（干渉色の変化）の目視検査と、非成膜面（下面）への塗布液の裏まわりの目視検査である。また、膜厚測定については、ＤＥＫＴＡＫ３０３０（Ｓｌｏａｎ社製）を用いてガラス面内膜厚を測定した。
［実施例１］
図１、図２に示すように、排気手段５０として、排気口５１を４カ所設け、該排気口５１、５１、・・から吸引し、排気ダクト５２、５２、・・通じて排気し、また各排気口５１の位置が基板支持体２１の上面から、約１５０ｍｍ上方となるよう設置して成膜した。
【００３７】
基板Ｇは、大きさ約１８８０ｍｍ×９００ｍｍの大サイズの矩形で、厚さ３．５ｍｍのグリーン系色調フロートガラスを用い、三井金属工業製ミレーク（商品名：Ａ＋Ｂ）：水＝１：１００（ｗｔ％）なる懸濁液とブラシポリッシャーで研磨後、十分水洗した。
【００３８】
塗布液は次のものを用いた。すなわち、テトラエトキシシラン〔Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4：ＴＥＯＳ〕の重合ゾルとアセチルアセトンで安定化したテトラブトキシチタン〔Ｔｉ（Ｏ−Ｂｕ）4〕との混合ゾルを、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ｎ−ブタノール、エタノールのアルコール溶媒を加え、固形分濃度として酸化物換算で約５Ｗｔ％になるまで希釈したものをゾルＡとした［例えば、東芝シリコーン（株）製、ＣＧ１９Ｔｉ−１］。
【００３９】
また、メチルトリメトキシシラン〔ＣＨ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3：ＭＴＭＳ〕の重合ゾルにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を加え、固形分濃度として酸化物換算で約２０Ｗｔ％になるまで希釈したものをゾルＢとした［例えば、東芝シリコーン（株）製、ＭＴＳ−２］。
【００４０】
上記ゾルＡ２０ｇとゾルＢ２０ｇ、ｎ−ブタノール５０ｇの計９０ｇの混合ゾルを約３時間密栓攪拌した後、イソプロピルアルコール３２４ｇとｎ−ブタノール３６ｇの混合系溶媒で希釈して塗布液を得た。
【００４１】
成膜は基板支持体２１に被膜用ガラス基板Ｇをセットし、スピン成膜条件としては、先ず、塗布被膜域（高速スピン回転）において、スピン回転を開始し、回転速度が１５０ｒｐｍで３秒後、上記塗布液を１８０ｍｌ程度滴下し、１５秒回転速度を維持し被膜化した。
【００４２】
続いてレベリング域（スピン回転停止）において、被膜化した塗布液が渇きはじめて流動性を失う前に、スピン回転を３０ｒｐｍ以下の低速で３０秒間回転させて塗布液をレベリングせしめ、乾燥促進域（低速スピン回転）において、再度スピン回転を始め、５０ｒｐｍの低速回転で６０秒間維持し、塗膜の乾燥促進を行い、成膜性の良好なゲル膜を得た。ここで、塗布時の条件は、雰囲気温度、湿度：２５℃、５５〜５８％ＲＨ、塗布液の温度：２５℃（雰囲気温度と同じ）とした。
【００４３】
次に、該ゲル膜付きガラス基板Ｇを約２５０℃で約３０分間焼成を行った。なお、膜厚の測定は、さらに６２０〜６６０℃の加熱処理後に行った。図３に、得られた薄膜の外観の典型例と膜厚の測定点の位置（×印）を示す。
【００４４】
図３において、符号Ｇはガラス基板、符号５はフリンジ部（光の干渉などによる縞模様部分）であり成膜不良を示し、符号６は回転中心部、符号７は膜厚の測定点（９カ所）、符号８は非成膜面への塗布液の付着（裏まわり）、符号９は膜ムラを示す。
【００４５】
ここで、有効塗膜比をガラス基板面積に占める良好な成膜部分の面積比とした。
【００４６】
得られた薄膜の外観を図４（イ）に、膜厚分布を図４（ロ）に示す。
【００４７】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が極めて小さく、有効塗膜比は９７．０％で、膜ムラや白濁などの欠陥もなかった。また、非成膜面（裏面）への塗布液の付着欠陥である裏まわりも認められなかった。さらに、膜厚測定点９点での膜厚分布も９２±３ｎｍ（±３．３％）であり、ディッピング法に匹敵する優れた膜厚の均一性が得られた。
［実施例２］
対角の２方に排気口５１、５１を設けた排気ダクト５２、５２から吸引排気し、各排気ダクト５２の開口部である排気口５１の位置が基板支持体２１の上面から１５０ｍｍ上方となるように設置し、それ以外の条件はすべて実施例１と同じとして成膜した。
【００４８】
得られた薄膜の外観を図５（イ）に、膜厚分布を図５（ロ）に示す。
【００４９】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が少なく、有効塗膜比は９７．３％であり、膜ムラや白濁などの欠陥もなかった。
【００５０】
また、非成膜面（裏面）への塗布液の付着欠陥である裏まわり８も認められなかった。膜厚測定点９点での膜厚分布は９１±３ｎｍ（±３．３％）であり、ディッピング法で得られる成膜性に匹敵するものであった。
［実施例３］
４方に排気口５１、５１、・・を設けた排気ダクト５２、５２、・・から吸引排気し、各排気ダクト５２の開口部である排気口５１の位置が基板支持体２１の表面から約２５０ｍｍ上方となるように設置し、塗布液をより薄い被膜用のものに変更して成膜した。
【００５１】
塗布液は、チッソ（株）製ＣＳＧ−ＤＩ−０６００（シリカ溶質濃度６Ｗｔ％）をエキネンＦ１（２−プロパノール／エタノール＝１０／９０混合溶媒）で４Ｗｔ％に希釈して用いた。なお、塗布時の雰囲気温湿度は２４℃、５０％ＲＨとした（塗布液温度は雰囲気と同じ）。その他の条件は実施例１と同じにした。
【００５２】
得られた薄膜の外観を図６（イ）に、膜厚分布を図６（ロ）に示す。
【００５３】
この結果から明らかなように、有効塗膜比が９７．０％であり、膜ムラなどの欠陥もなかった。また、非成膜面（裏面）への塗布液の裏まわりも認められなかった。さらに、膜厚測定点９点での膜厚分布も３２±２ｎｍ（±１．５％）と良好であった。
［比較例１］
スピン回転方向を排気ダクト５２の開口部である排気口５１による吸引排気の方向と逆方向に回転させ、その他の条件は実施例１と同じとして成膜した。
【００５４】
得られた薄膜の外観を図７（イ）に、膜厚分布を図７（ロ）に示す。
【００５５】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が非常に大きくなり、有効塗膜比は５８．０％と小さくなった。また、膜厚測定点９点での膜厚は中心部の８５ｎｍから最大１２５ｎｍ程度と均一性は大きく低下した。また、非成膜面への塗布液の付着である裏まわり８も周囲、特に四隅に多く認められ、実用に供する品質レベルのものではなかった。
［比較例２］
図示しない排気ファンを停止し、排気ダクト５２の開口部である排気口５１から吸引排気せず、その他の条件は実施例１と同じとして成膜した。
【００５６】
得られた薄膜の外観を図８（イ）、膜厚分布を図８（ロ）に示す。
【００５７】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が大きくなり、かつ膜ムラ９が成膜面全体に認められ、有効塗膜比は実質上ほぼゼロであった。膜厚測定点９点での膜厚分布は中心部の９５ｎｍから最大１２５ｎｍ程度と均一性は低下し、実用に供する品質レベルのものではなかった。
［比較例３］
排気ダクト５２の開口部である排気口５１の位置が支持体表面から５０ｍｍ下方となるように設置し、その他の条件は実施例１と同じとして成膜した。
【００５８】
得られた薄膜の外観を図９（イ）、膜厚分布を図９（ロ）に示す。
【００５９】
この結果から明らかなように、有効塗膜比は９７．０％と大きかったものの、非成膜面（裏面）への塗布液の付着欠陥である裏まわり８が非常にひどく、実用に供する品質レベルではなかった。
【００６０】
以上に説明した実施例１〜３、および比較例１〜３について、まとめたものを表１に示す。
【００６１】
【表１】
この結果、実施例１〜３で説明したものは、いずれも成膜部分の状態が良好であり、非成膜面（裏面）への塗布液の付着（裏まわり）を防止でき、測定点９点における膜厚分布も均一であり、有効塗膜面積が９７％以上の薄膜を形成できることがわかる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、スピンコート法によって、塗布液を車両の窓ガラスのような特に大サイズな基板の片面のみに塗布する場合において、成膜装置により基板を回転させたときに発生する乱気流を抑止し、基板の片面に均一な膜厚の薄膜を形成でき、膜ムラや白濁もなく、フリンジ部分も極めて少なく、また、非成膜面（裏面）への塗布液の付着（裏まわり）を防止でき、有効塗膜面積が９７％以上の均一薄膜を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の平面図。
【図２】本発明の成膜装置の側面図。
【図３】成膜後の薄膜の外観の典型例と膜厚の測定位置を示す図。
【図４】（イ）、（ロ）はそれぞれ実施例１で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図５】（イ）、（ロ）はそれぞれ実施例２で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図６】（イ）、（ロ）はそれぞれ実施例３で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図７】（イ）、（ロ）はそれぞれ比較例１で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図８】（イ）、（ロ）はそれぞれ比較例２で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図９】（イ）、（ロ）はそれぞれ比較例３で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【符号の説明】
Ｇ 基板
１ 成膜装置
２ 架台
５ フリンジ部
６ 回転中心部
７ 膜厚測定点
８ 裏まわり
９ 膜ムラ
１０ 塗布容器
１１ 本体部
１１ａ 傾斜部
１２ 余剰液排出口
１３ 液溜め溝
１５ 蓋部
１５ａ 開口孔
２０ 支持手段
２１ 基板支持体
２２ 孔部
２３ 吸着パッド
３０ 回転手段
３１ 回転軸
３２ 駆動モーター
３３ 駆動ベルト
４０ 塗布液供給手段
４１ 供給アーム
４２ 供給アーム回転軸
４４ 供給配管
４５ バルブ
５０ 排気手段
５１ 排気口
５２ 排気ダクト
５３ 排気ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゾルゲル法などで知られる塗布液を、基板、特に車両用窓ガラス等に用いられる大サイズのガラス基板へ塗布する場合に、均一性の優れた膜厚を形成できるスピンコート装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス板や樹脂板等の基板に薄膜を形成する方法として、フローコート法、ロールコート法、ディッピング法、およびスピンコート法等の各種の方法が良く知られている。
【０００３】
まず、フローコート法による成膜方法は、基板の片面に塗膜を形成することができるが、常に多量の塗布液を循環させる必要があり、塗布液の溶質濃度が増し粘度増加などの経時変化を起こし易いという問題点があった。
【０００４】
また、ロールコート法による成膜方法は、前記フローコート法と同様に、基板の片面に塗膜を形成することができるが、ロールと基板の接触度合い（ギャップ）の調整が非常に困難であるため、大きいサイズの基板では膜厚のバラツキが大きく、膜厚の均一な膜、例えば成膜面内の膜厚分布を目標値の±１０％以内に抑えるのは困難であり、例えば光学薄膜などの形成には不適切であるという問題点があった。
【０００５】
さらに、ディッピング法による成膜方法は膜厚の制御が非常に優れ、例えばサブミクロンオーダー以下での膜厚制御が可能な方法として一般によく知られているが、常に基板の両面に成膜されてしまい、片面のみに成膜する場合には非成膜面をマスキングする必要があり、作業が煩雑となりコスト高になりやすいという問題点があった。
【０００６】
さらにまた、スピンコート法による成膜方法は、回転する基板の中心付近上部より溶液を滴下して、遠心力により基板上の溶液を外周方向に伸展させ、揮発成分を蒸発させることにより、均一な薄膜を形成させるものであり、半導体の分野で、フォトレジスト膜を形成するのに広く用いられている。しかし、基板のサイズ形状が小径の円板状（例えば３０ｃｍφ以下）であれば好適な方法であるが、基板の形状が矩形の場合や、そのサイズが１ｍ×１ｍを超えるような大サイズの基板の場合には、成膜面内の膜厚の均一性は、特に周辺部になるほど悪くなり、基板の全面積に対する塗布面の許容範囲内の膜厚となる有効面積が小さいという問題点があった。
【０００７】
例えば、特開平３−６５５３０号公報には、ガラス表面を１０〜６０゜の範囲に傾斜した状態で、スピンコート法により塗布することが記載されている。
【０００８】
また、特開平５−２１２３４０号公報には、スピンコート法による膜厚のバラツキ回避手段、および飛散液が基板の裏面へ侵入することの回避に有利な手段として、回転式成膜装置が開示されている。
【０００９】
さらに、本出願人による先の出願である特開平９−２３４４１５号公報には、スピンコート法によってゾルゲル薄膜を形成する方法として、塗布被膜域（高速スピン回転）で被膜化した後に、レベリング域（スピン回転停止）で、スピン回転を３０ｒｐｍ以下の低速で塗布液をレベリングし、乾燥促進域（低速スピン回転）において、５０ｒｐｍの低速回転で、塗膜の乾燥促進を行い、膜厚を均一化させることが開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平３−６５５３０号公報に記載のものは、基板のサイズが大サイズとなった場合、膜厚の均一性の高い被膜を得るためには採用し難いものでる。
【００１１】
また、特開平５−２１２３４０号公報に記載のものは、基板ホルダの外周に吸引管を設ける必要がある等、装置が複雑であり、基板の形状が円形の場合には有効であるものの、矩形の基板の場合には必ずしも有効であるとは言い難い。
【００１２】
さらに、本出願人による特開平９−２３４４１５号公報に記載のものは、スピンコート法による成膜装置の特徴についての記載はない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点の解決を図る、すなわち簡易な構成にして自動車等の窓ガラス等の比較的大サイズのガラス基板に、ゾルゲル法などで知られる塗布液を均一に塗布することを目的とするものである。
すなわち、本発明は、スピンコート法により車両用窓ガラスに用いられる矩形状のガラス基板上面にゾルゲル薄膜を形成する装置において、上部側に開口部を有し、基板を水平姿勢で収納可能な略円筒形状の本体容器部と蓋部からなる塗布容器と、前記本体容器部内の基板支持体上に基板を載置し、前記基板を支持固定する支持手段を水平回転させる回転手段と、蓋部の中心付近に塗布液と雰囲気ガスを取り込む為の開口孔を設け、本体容器部内に載置した基板上面に塗布液を滴下させる塗布液供給手段と、前記塗布容器内の周囲側面部に、塗布容器内の基板と蓋部間の雰囲気ガスを吸引排出させる排気手段とからなり、
該排気手段の排気ダクトの排気口は、排気口の中心位置が、基板の支持面からの高さより０〜２５０ｍｍ上方とし、排気の方向が、塗布容器の外周の相対向する少なくとも２方向であり、基板のスピン回転により描く円の接線方向かつ回転方向になるように設置し、乱気流の発生を抑制し、基板上に均一な薄膜を形成させるようにしたことを特徴とするスピンコート法による薄膜の形成装置である。
あるいは、本発明は、上述のスピンコート法による薄膜の形成装置を用いて基板上面にゾルゲル薄膜を形成する方法において、開口部より塗布供給手段により塗布液の供給と、クリーンな空気、Ａｒガス、またはＣＯ ２ ガスからなる雰囲気ガスの取り込み行い、略水平姿勢で回転する基板の上面中心部付近に塗布液を滴下させるとともに、基板のスピン回転により描く円の接線方向かつ回転方向になるように設けた排気口から基板と蓋部間の雰囲気ガスを吸引排気し、基板の回転により発生する乱気流を抑制することを特徴とするスピンコート法による薄膜の形成方法である。
あるいは、本発明は、基板上面に有効塗膜比９７％以上の均一な薄膜を形成し、かつ基板下面への塗布液の裏まわりによる付着を防止させるようにしたことを特徴とする上述のスピンコート法による薄膜の形成方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の成膜装置１は、図２示すように上部側に開口部を有し、該開口部よりガラス板等の基板Ｇを水平姿勢で収納可能な略円筒形状の本体容器部１１、および、該本体容器部１１の上部開口部に着脱自在な蓋部１５を載置した塗布容器１０を備えている。
【００１５】
前記本体容器部１１内には水平姿勢の基板Ｇを基板支持体２１上に載置し、かつ基板Ｇの下面を吸着固定する吸着パッド２３を有する支持手段２０と、前記基板Ｇを支持固定する支持手段２０の中心部を回転軸として水平に回転させる回転手段３０と、前記蓋部１５の中心付近に塗布液と雰囲気ガスを取り込む為の開口孔１５ａを設け、本体容器部１１内に載置した基板Ｇ上面に塗布液を滴下させる塗布液供給手段４０を設ける。
【００１６】
前記塗布容器１０は、本体容器部１１と蓋部１５からなり、該本体容器部１１は、断面が凹状で上部側に開口部を有する略円筒形状であり、内側底部の中心に円錐形状の傾斜部１１ａを設け、さらに内側底部周囲部には基板から流れ落ちた塗布液を回収する液溜め溝１３を設け、液溜め溝１３の底部には液溜め溝１３から塗布液を排出させる余剰液排出口１２を設け、該余剰液排出口１２には開閉コックを設けた。
【００１７】
一方、蓋部１５は、その中心に開口孔１５ａを設け、該開口孔１５ａより塗布液供給手段により供給される塗布液と、雰囲気ガスの取り込みを行う。
【００１８】
また、前記支持手段２０は、前記本体容器部１１内で基板Ｇを水平姿勢で支持する基板支持体２１と、該基板支持体２１の略中央部に設けた孔部２２内に吸着パッド２３を設け、該吸着パッド２３で基板支持体２１上の基板Ｇの下面を吸着して固定する。
【００１９】
さらに、前記回転手段３０は、前記基板Ｇを支持する基板支持体２１の下方に回転軸３１を設け、駆動モーター３２の回転を駆動ベルト３３によって前記回転軸３１に伝達し、支持手段２０によって支持固定された基板Ｇを回転させるものである。
【００２０】
さらにまた、塗布液供給手段４０は、図示しないタンク内の塗布液を図示しない供給ポンプによって供給配管４４とバルブ４５を経由して、前記蓋部１５の中心に設けた開口孔１５ａより塗布液を滴下させ、本体容器部１１内に載置した基板Ｇの上面側のほぼ中心付近に塗布液を滴下させる。
【００２１】
該塗布液供給手段４０は図１および図２に示すように、塗布容器１０の中心部に塗布液を供給するために、供給アーム旋回軸４２を旋回中心として旋回する供給アーム４１を設け、該供給アーム４１に供給配管４４とバルブ４５を固定させて、基板Ｇの搬出入に伴う蓋部１５の開閉時に、供給アーム４１等を旋回自在とさせて、邪魔にならないようにした。
【００２２】
さらに、前記塗布容器１０内の周囲側面部に、図１に示すように塗布容器１０内の雰囲気ガスを排出させる排気手段５０を設け、前記排気手段５０は、前記塗布容器１０の内側周囲側面部に塗布容器１０内の雰囲気ガスを排出させる排気口５１を相対向する少なくとも２箇所、図１の実施例では４カ所に設ける。塗布容器１０内の雰囲気ガスを排出させる排気口５１、５１、・・の排気方向は、基板Ｇのスピン回転により描く円の接線方向、かつ基板Ｇの回転する進行方向側に向けて設置したことにより、基板Ｇの回転による塗布容器１０内の気流の乱れを抑制し、基板Ｇ上の塗布液の伸展時や被膜風乾時に気流の乱れなどの悪影響を与えず、均一な厚みの薄膜を形成させるようにした。
【００２３】
また、排気口５１、５１、・・からの排気は排気ダクト５２、５２、・・を経由して図示しない排気ファンにより塗布容器１０外に排出される。
【００２４】
また好ましくは、前記排気手段５０の排気口５１、５１、・・の高さ位置は、基板の支持面の高さ位置より相対的に０〜２５０ｍｍ上方位置に設け、基板Ｇの回転により発生する乱気流を抑制し、かつ図３に示すように、基板Ｇの下面への塗布液の付着欠陥である裏まわり８を防止した。
【００２５】
続いて、本発明の装置の使用方法、作用について説明する。
【００２６】
まず、塗布容器１０の蓋部１５を取り外した状態で、本体容器部１１内の基板支持体２１上に基板Ｇを載置し、吸着パッド２３にて吸着させて支持固定させる。続いて蓋部１５を本体容器部１１上に載置させて、塗布液供給手段４０の供給アーム４１の先端を前記蓋部１５の中央付近に設けた開口孔１５ａに合わせる。
【００２７】
回転手段３０により基板Ｇを回転させ、塗布液を前記開口孔１５ａより供給し、基板Ｇのほぼ中央部付近に滴下させると、基板Ｇ上の塗布液は遠心力によって外側方向に広がりながら成膜され、基板の端部位置にて余剰の塗布液は落下し、円錐状の傾斜部を通って液溜め溝１３内に溜まっていく。
【００２８】
また、蓋部１５の中央に設けた開口孔１５ａから、塗布液と共に取り込まれた雰囲気ガスは、基板Ｇの回転により基板Ｇと蓋部１５間において乱気流となるが、前記塗布容器１０の内側周囲側面部に相対向する少なくとも２箇所、図１の場合は、４カ所に排気口５１、５１、・・を設け、さらに、該排気口５１、５１、・・の排気方向を、基板Ｇのスピン回転により描く円の接線方向、かつ基板Ｇの回転する進行方向側に設置し、排気口５１、５１、・・から、雰囲気ガスを吸引排気することにより、基板Ｇの回転による塗布容器１０内の気流の乱れが抑制され、基板Ｇ上で流れ広がる塗布液の伸展時や被膜風乾時に気流の乱れなどの悪影響を与えず、有効塗膜比９７％以上の均一な厚みの薄膜が形成される。
【００２９】
また、本体容器部１１内の排気口５１、５１、・・の高さと成膜用基板Ｇを支持する基板支持体２１の上部面との距離ａは０〜２５０ｍｍ程度が好ましい。２５０ｍｍを越えると、一例として３００〜４００ｍｍでも本発明による効果は発揮できるが、成膜基板Ｇの塗布容器１０内への取付、取外しが手作業で行われる場合において操作性が大幅に低下するという問題が発生する。
【００３０】
本発明の成膜装置１の塗布容器１０の内壁と基板Ｇの回転外周の距離ｂ（図２参照）は、特に限定されるものではないが、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることが好ましい。５０ｍｍ以下等の側壁に接近した距離の場合、塗布容器１０の内壁からの塗布液の跳ね返りが成膜面に付着することがあり好ましくない。また、距離が離れすぎた場合、つまり基板Ｇが小さすぎるような場合には、全体の吸排気容量にも関係するが、概して吸排気による効果は低減する。
【００３１】
このように、排気手段５０の排気口５１と基板Ｇを支持する基板支持体２１との相対的な高さ位置、および排気口５１の排気方向を調整し、基板Ｇを回転させたときに発生する乱気流を抑止し、基板Ｇの片面に有効面積９７％以上の均一な薄膜を容易に成膜することができ、また、下面への塗布液の裏まわりを防ぐことができる。
【００３２】
本発明は、アルコキシドからなるゾル液をスピンコート法により塗布する湿式成膜法において、ことに大サイズの矩形基板Ｇにおける片面成膜に有効な成膜装置であり、例えば膜厚が２００ｎｍ程度以下の撥水ガラスの下地層、低反射ガラスの酸化物薄膜、光触媒膜、紫外線遮蔽膜、保護膜などの各種機能性薄膜の形成に有効である。なお、基板の形状は矩形に限定されるものではなく、円形や楕円形においても膜厚の均一性や塗布液の裏まわり防止などの効果が得られることは言うまでもない。
【００３３】
雰囲気ガスとしては、クリーンな空気をはじめとしてＡｒガス、ＣＯ2ガスでも良い。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は係る実施例に限定されるものではない。
【００３５】
尚、実施例および比較例における膜付きガラスの評価方法については以下の通りである。
【００３６】
まず、目視外観検査としては、白色蛍光灯下で成膜面の反射像（干渉色の変化）の目視検査と、非成膜面（下面）への塗布液の裏まわりの目視検査である。また、膜厚測定については、ＤＥＫＴＡＫ３０３０（Ｓｌｏａｎ社製）を用いてガラス面内膜厚を測定した。
［実施例１］
図１、図２に示すように、排気手段５０として、排気口５１を４カ所設け、該排気口５１、５１、・・から吸引し、排気ダクト５２、５２、・・通じて排気し、また各排気口５１の位置が基板支持体２１の上面から、約１５０ｍｍ上方となるよう設置して成膜した。
【００３７】
基板Ｇは、大きさ約１８８０ｍｍ×９００ｍｍの大サイズの矩形で、厚さ３．５ｍｍのグリーン系色調フロートガラスを用い、三井金属工業製ミレーク（商品名：Ａ＋Ｂ）：水＝１：１００（ｗｔ％）なる懸濁液とブラシポリッシャーで研磨後、十分水洗した。
【００３８】
塗布液は次のものを用いた。すなわち、テトラエトキシシラン〔Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4：ＴＥＯＳ〕の重合ゾルとアセチルアセトンで安定化したテトラブトキシチタン〔Ｔｉ（Ｏ−Ｂｕ）4〕との混合ゾルを、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ｎ−ブタノール、エタノールのアルコール溶媒を加え、固形分濃度として酸化物換算で約５Ｗｔ％になるまで希釈したものをゾルＡとした［例えば、東芝シリコーン（株）製、ＣＧ１９Ｔｉ−１］。
【００３９】
また、メチルトリメトキシシラン〔ＣＨ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3：ＭＴＭＳ〕の重合ゾルにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を加え、固形分濃度として酸化物換算で約２０Ｗｔ％になるまで希釈したものをゾルＢとした［例えば、東芝シリコーン（株）製、ＭＴＳ−２］。
【００４０】
上記ゾルＡ２０ｇとゾルＢ２０ｇ、ｎ−ブタノール５０ｇの計９０ｇの混合ゾルを約３時間密栓攪拌した後、イソプロピルアルコール３２４ｇとｎ−ブタノール３６ｇの混合系溶媒で希釈して塗布液を得た。
【００４１】
成膜は基板支持体２１に被膜用ガラス基板Ｇをセットし、スピン成膜条件としては、先ず、塗布被膜域（高速スピン回転）において、スピン回転を開始し、回転速度が１５０ｒｐｍで３秒後、上記塗布液を１８０ｍｌ程度滴下し、１５秒回転速度を維持し被膜化した。
【００４２】
続いてレベリング域（スピン回転停止）において、被膜化した塗布液が渇きはじめて流動性を失う前に、スピン回転を３０ｒｐｍ以下の低速で３０秒間回転させて塗布液をレベリングせしめ、乾燥促進域（低速スピン回転）において、再度スピン回転を始め、５０ｒｐｍの低速回転で６０秒間維持し、塗膜の乾燥促進を行い、成膜性の良好なゲル膜を得た。ここで、塗布時の条件は、雰囲気温度、湿度：２５℃、５５〜５８％ＲＨ、塗布液の温度：２５℃（雰囲気温度と同じ）とした。
【００４３】
次に、該ゲル膜付きガラス基板Ｇを約２５０℃で約３０分間焼成を行った。なお、膜厚の測定は、さらに６２０〜６６０℃の加熱処理後に行った。図３に、得られた薄膜の外観の典型例と膜厚の測定点の位置（×印）を示す。
【００４４】
図３において、符号Ｇはガラス基板、符号５はフリンジ部（光の干渉などによる縞模様部分）であり成膜不良を示し、符号６は回転中心部、符号７は膜厚の測定点（９カ所）、符号８は非成膜面への塗布液の付着（裏まわり）、符号９は膜ムラを示す。
【００４５】
ここで、有効塗膜比をガラス基板面積に占める良好な成膜部分の面積比とした。
【００４６】
得られた薄膜の外観を図４（イ）に、膜厚分布を図４（ロ）に示す。
【００４７】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が極めて小さく、有効塗膜比は９７．０％で、膜ムラや白濁などの欠陥もなかった。また、非成膜面（裏面）への塗布液の付着欠陥である裏まわりも認められなかった。さらに、膜厚測定点９点での膜厚分布も９２±３ｎｍ（±３．３％）であり、ディッピング法に匹敵する優れた膜厚の均一性が得られた。
［実施例２］
対角の２方に排気口５１、５１を設けた排気ダクト５２、５２から吸引排気し、各排気ダクト５２の開口部である排気口５１の位置が基板支持体２１の上面から１５０ｍｍ上方となるように設置し、それ以外の条件はすべて実施例１と同じとして成膜した。
【００４８】
得られた薄膜の外観を図５（イ）に、膜厚分布を図５（ロ）に示す。
【００４９】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が少なく、有効塗膜比は９７．３％であり、膜ムラや白濁などの欠陥もなかった。
【００５０】
また、非成膜面（裏面）への塗布液の付着欠陥である裏まわり８も認められなかった。膜厚測定点９点での膜厚分布は９１±３ｎｍ（±３．３％）であり、ディッピング法で得られる成膜性に匹敵するものであった。
［実施例３］
４方に排気口５１、５１、・・を設けた排気ダクト５２、５２、・・から吸引排気し、各排気ダクト５２の開口部である排気口５１の位置が基板支持体２１の表面から約２５０ｍｍ上方となるように設置し、塗布液をより薄い被膜用のものに変更して成膜した。
【００５１】
塗布液は、チッソ（株）製ＣＳＧ−ＤＩ−０６００（シリカ溶質濃度６Ｗｔ％）をエキネンＦ１（２−プロパノール／エタノール＝１０／９０混合溶媒）で４Ｗｔ％に希釈して用いた。なお、塗布時の雰囲気温湿度は２４℃、５０％ＲＨとした（塗布液温度は雰囲気と同じ）。その他の条件は実施例１と同じにした。
【００５２】
得られた薄膜の外観を図６（イ）に、膜厚分布を図６（ロ）に示す。
【００５３】
この結果から明らかなように、有効塗膜比が９７．０％であり、膜ムラなどの欠陥もなかった。また、非成膜面（裏面）への塗布液の裏まわりも認められなかった。さらに、膜厚測定点９点での膜厚分布も３２±２ｎｍ（±１．５％）と良好であった。
［比較例１］
スピン回転方向を排気ダクト５２の開口部である排気口５１による吸引排気の方向と逆方向に回転させ、その他の条件は実施例１と同じとして成膜した。
【００５４】
得られた薄膜の外観を図７（イ）に、膜厚分布を図７（ロ）に示す。
【００５５】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が非常に大きくなり、有効塗膜比は５８．０％と小さくなった。また、膜厚測定点９点での膜厚は中心部の８５ｎｍから最大１２５ｎｍ程度と均一性は大きく低下した。また、非成膜面への塗布液の付着である裏まわり８も周囲、特に四隅に多く認められ、実用に供する品質レベルのものではなかった。
［比較例２］
図示しない排気ファンを停止し、排気ダクト５２の開口部である排気口５１から吸引排気せず、その他の条件は実施例１と同じとして成膜した。
【００５６】
得られた薄膜の外観を図８（イ）、膜厚分布を図８（ロ）に示す。
【００５７】
この結果から明らかなように、フリンジ部分５が大きくなり、かつ膜ムラ９が成膜面全体に認められ、有効塗膜比は実質上ほぼゼロであった。膜厚測定点９点での膜厚分布は中心部の９５ｎｍから最大１２５ｎｍ程度と均一性は低下し、実用に供する品質レベルのものではなかった。
［比較例３］
排気ダクト５２の開口部である排気口５１の位置が支持体表面から５０ｍｍ下方となるように設置し、その他の条件は実施例１と同じとして成膜した。
【００５８】
得られた薄膜の外観を図９（イ）、膜厚分布を図９（ロ）に示す。
【００５９】
この結果から明らかなように、有効塗膜比は９７．０％と大きかったものの、非成膜面（裏面）への塗布液の付着欠陥である裏まわり８が非常にひどく、実用に供する品質レベルではなかった。
【００６０】
以上に説明した実施例１〜３、および比較例１〜３について、まとめたものを表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、スピンコート法によって、塗布液を車両の窓ガラスのような特に大サイズな基板の片面のみに塗布する場合において、成膜装置により基板を回転させたときに発生する乱気流を抑止し、基板の片面に均一な膜厚の薄膜を形成でき、膜ムラや白濁もなく、フリンジ部分も極めて少なく、また、非成膜面（裏面）への塗布液の付着（裏まわり）を防止でき、有効塗膜面積が９７％以上の均一薄膜を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の平面図。
【図２】本発明の成膜装置の側面図。
【図３】成膜後の薄膜の外観の典型例と膜厚の測定位置を示す図。
【図４】（イ）、（ロ）はそれぞれ実施例１で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図５】（イ）、（ロ）はそれぞれ実施例２で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図６】（イ）、（ロ）はそれぞれ実施例３で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図７】（イ）、（ロ）はそれぞれ比較例１で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図８】（イ）、（ロ）はそれぞれ比較例２で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【図９】（イ）、（ロ）はそれぞれ比較例３で得られた薄膜の外観図と薄膜の膜厚分布図。
【符号の説明】
Ｇ 基板
１ 成膜装置
２ 架台
５ フリンジ部
６ 回転中心部
７ 膜厚測定点
８ 裏まわり
９ 膜ムラ
１０ 塗布容器
１１ 本体部
１１ａ 傾斜部
１２ 余剰液排出口
１３ 液溜め溝
１５ 蓋部
１５ａ 開口孔
２０ 支持手段
２１ 基板支持体
２２ 孔部
２３ 吸着パッド
３０ 回転手段
３１ 回転軸
３２ 駆動モーター
３３ 駆動ベルト
４０ 塗布液供給手段
４１ 供給アーム
４２ 供給アーム回転軸
４４ 供給配管
４５ バルブ
５０ 排気手段
５１ 排気口
５２ 排気ダクト
５３ 排気ファン
Claims (3)
- スピンコート法により車両用窓ガラスに用いられる矩形状のガラス基板上面にゾルゲル薄膜を形成する装置において、上部側に開口部を有し、基板を水平姿勢で収納可能な略円筒形状の本体容器部と蓋部からなる塗布容器と、前記本体容器部内の基板支持体上に基板を載置し、前記基板を支持固定する支持手段を水平回転させる回転手段と、蓋部の中心付近に塗布液と雰囲気ガスを取り込む為の開口孔を設け、本体容器部内に載置した基板上面に塗布液を滴下させる塗布液供給手段と、前記塗布容器内の周囲側面部に、塗布容器内の基板と蓋部間の雰囲気ガスを吸引排出させる排気手段とからなり、
該排気手段の排気ダクトの排気口は、排気口の中心位置が、基板の支持面からの高さより０〜２５０ｍｍ上方とし、排気の方向が、塗布容器の外周の相対向する少なくとも２方向であり、基板のスピン回転により描く円の接線方向かつ回転方向になるように設置し、乱気流の発生を抑制し、基板上に均一な薄膜を形成させるようにしたことを特徴とするスピンコート法による薄膜の形成装置。 - 請求項１記載のスピンコート法による薄膜の形成装置を用いて基板上面にゾルゲル薄膜を形成する方法において、開口部より塗布供給手段により塗布液の供給と、クリーンな空気、Ａｒガス、またはＣＯ ２ ガスからなる雰囲気ガスの取り込み行い、略水平姿勢で回転する基板の上面中心部付近に塗布液を滴下させるとともに、基板のスピン回転により描く円の接線方向かつ回転方向になるように設けた排気口から基板と蓋部間の雰囲気ガスを吸引排気し、基板の回転により発生する乱気流を抑制することを特徴とするスピンコート法による薄膜の形成方法。
- 基板上面に有効塗膜比９７％以上の均一な薄膜を形成し、かつ基板下面への塗布液の裏まわりによる付着を防止させるようにしたことを特徴とする請求項２記載のスピンコート法による薄膜の形成方法。
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