JP2003297720A

JP2003297720A - 回転塗布装置

Info

Publication number: JP2003297720A
Application number: JP2002093977A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Takasu; 須克明高; Akihiko Kawahara; 原昭彦川; Michisato Hashimoto; 本宙学橋
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】底面外周部に複数の排出孔をもつ処理容器にお
いて、安価にかつ容易に処理容器内の排出孔位置の変更
及び排出孔からの排出量調整を行なうことで、塗り斑の
無い、均一な塗膜を形成する。【解決手段】処理容器に設けられた排出孔へ中実部材ま
たは中空部材を装着可能とする。中実部材を装着した場
合は排気を塞ぐこととなり、また、内径が異なる中空部
材に変更した場合は排出量の調整を行なうこととなり、
容易に処理容器内の排出孔位置の変更及び排出量の調整
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、半導体装置の
製造に使用されるウエハや液晶表示装置の製造に使用さ
れるガラス基板等の基板の表面にレジスト等の塗布液を
塗布するための回転式塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造に使用されるウ
エハや液晶表示装置の製造に使用されるガラス基板等の
基板の表面にレジスト等の塗布液を塗布して均一な膜厚
のレジスト膜を形成するために、回転式塗布装置が使用
されている。この回転式塗布装置においては、基板の中
心部の上方に設置されたノズルよりレジスト等の塗布液
を基板上に滴下して、前記基板を回転させながら、その
表面の塗布液を遠心力により引き延ばし、均一な膜厚の
レジスト膜を形成するようになっている。その際、基板
の周囲には回転により塗布液が飛散されるため、略密閉
された処理容器の中で行なうことが一般的である。

【０００３】また、基板上から飛散された余剰液が容器
内の壁に衝突し、基板へ再付着したり、容器内に余剰液
が溜まったまま回転を行なうことで容器内にミストが充
満することを防止するため、前記容器は基板上から排出
された余分な塗布液を回転に伴い、容器外へ排出するた
めに回転カップ底面の外周に複数の排出孔を設けてい
る。

【０００４】前記排出孔は余剰塗布液を排出するだけで
なく、容器内の気体も遠心力の作用により同時に排出し
ている。このときに発生する基板中央部から外周部へ向
けて流れる気流が、基板中央部に滴下された塗布液を基
板表面にまんべんなく押し広げ、均一な塗膜が形成され
ることになることは周知である。

【０００５】ところが、昨今では基板の大型化が求めら
れ、サイズの大きな基板へ従来と同様の方法で塗布を行
なうと、図４に示すように一部の外周部に塗り斑Ｐ、
Ｐ'が発生することが判明した。円形の処理容器内で矩
形の基板を回転させると、基板の四隅の部分が、他の部
分に比べ処理容器内の気体を強く推す力が発生する。基
板の回転にともない強い力、弱い力が交互に気体を推す
ことになり、これが処理容器内に発生する乱流の原因と
なる。小さい基板を同速で回転させる場合と比較すると
大型の基板の方がはるかに乱流を起こしやすく、そのた
め図４に示されたように塗り斑P、P'が処理容器の壁に
衝突して跳ね返った強い風の抵抗を受けてしまい必然的
に斑が生じるのである。

【０００６】この問題を解消するため、乱流を起こさな
い程度の低速で回転させることが考えられるが、現在は
より一層の薄膜化が望まれるため、回転数を下げること
は限界がある。

【０００７】そこで、容器内に発生する気流の乱れを防
止するため、容器内の気圧を調整する方法、または容器
内の空気を逃がす排気の位置を変更する方法が考えられ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の回転塗
布装置においては容器の排気孔の多きさの調整や排気孔
の位置を変えるには容器そのものを変えなければならな
い、という問題があった。扱う基板サイズや塗布液の種
類変更に応じ、容器の排気位置や排気量を変える場合、
その都度容器本体を変更するのは多大な労力とコストが
必要とされる。

【０００９】そこで、本発明は安価に、そして容易に容
器の排気孔の大きさ調整、位置変更ができ、基板の大型
化や塗膜のより一層の薄膜化の要求に対しても十分に対
応できる回転塗布装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願の発明は、前記のよ
うな課題を解決した回転式塗布装置に係り、その請求項
１に記載された発明は、基板の一面を上に向けて保持
し、かつ、基板の一面に垂直な軸を中心として基板を回
転させると共に、垂直方向に移動可能な保持手段と、前
記基板を包囲するカップ状をなし、かつ、その底面外周
部に複数の排出孔を有して前記保持手段とともに回転す
る処理容器と、前記処理容器の開口部に装着し、前記処
理容器と共に回転する蓋体とからなる回転塗布装置にお
いて、前記排出孔による排出量を任意に変更できる調整
手段を有していることを特徴とする回転塗布装置であ
る。

【００１１】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されているので、次のような効果を奏することが
できる。

【００１２】すなわち、基板の四隅により強い力で押さ
れた処理容器内の気体が処理容器の壁に当たる箇所から
より多くの気体を逃がすように排出孔を配置させたり、
全体的な排気量を調整することで、処理容器内の乱流を
防止できることになる。

【００１３】また、請求項２に記載のように請求項１に
記載の発明を構成し、調整手段は装着可能な中実部材と
している。その結果、従来の装置においては、排出孔の
位置を変更する場合は処理容器本体を交換するという方
法がとられていたが、排出孔が不要な箇所には中実部材
を任意の箇所の排出孔に装着することで塞ぐことが可能
となる。従って、短時間に容易に排出孔の位置変更が可
能となる。

【００１４】また、請求項３に記載のように請求項１に
記載の発明を構成し、調整手段は装着可能な中空部材と
した結果、排出孔の径を変える場合は中空部材の中空面
積が異なるものに交換するだけで容易に変更可能であ
る。また、安価に必要部材が調達可能であるため大幅な
コストダウンに貢献できる。

【００１５】また、請求項４に記載のように請求項３に
記載の発明を構成し、調整機能は容器内の気体及び余剰
塗布液を排出することが可能である中空部材を含むこと
とする。その結果、処理容器の中の余剰塗布液及び気体
を同時に排出することが可能となる。従って、別途、余
剰塗布液の排出口を設ける必要もなく、塗布液の供給量
を変更した場合においても柔軟に対応できるだけでな
く、処理容器の中をミストで充満させることなく、塗布
液の基板への再付着が防止できる。

【００１６】また、請求項５に記載のように請求項３ま
たは請求項４に記載の発明を構成することにより、中空
部材は内側壁面が撥水性素材で被われている。その結
果、余剰塗布液が中空部材の中を通過する際に筒部材内
側壁に付着し、それが後に固化したパーティクルとな
り、処理容器内へ侵入することを防止できるのである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図１には本発明の実施形態に係る
回転処理装置の容器に設けられた排出孔と、該排出孔の
調整手段として中空部材を装着した場合の形態を示す図
である。図２は本発明の実施形態に係る回転塗布装置の
模式的断面図である。

【００１８】図２に示すように回転塗布装置１には基板
の一面を上に向けて保持し、かつ、基板の一面に垂直な
軸を中心として基板を回転させると共に、垂直方向に移
動可能な保持手段２と、前記保持手段２とともに回転さ
れ下方から前記保持手段２及び基板Ｗを包囲し、上方に
開口１２を有する有底円筒形状の処理容器３、中央部に
孔５を有する環状の蓋体４を備えている。前記蓋体４は
図示しない装着アームにより、処理容器３の開口１２へ
の装着が行われる。また、前記保持手段２、処理容器３
の内面、蓋体４の底面にはレジスト液が付着したまま残
留しないように撥水性素材が施されている。

【００１９】さらに、この処理容器３の外周側を覆うド
レインカップ６が配置されている。ドレインカップ６は
レジスト塗布の際に処理容器３から飛散される余剰塗布
液を回収することが可能となっている。

【００２０】ドレインカップ６の上方開口を覆うように
中央部に開口を有する環状の外蓋７が前記蓋体４ととも
に装着アームによってドレインカップ６への装着が行わ
れる。

【００２１】処理容器３には図３に示すように底部外周
には、複数の排出孔８を有している。排出孔８は基板Ｗ
から飛散された余剰塗布液を処理容器３から排出するだ
けではなく、回転に伴う処理容器３内の気体の排出も同
時に行なう。

【００２２】本実施例では全ての排出孔８の内面にタッ
プ１０を形成し、排出孔８の径に螺合する外周表面上に
ねじ溝が形成された中空部材９を用意した。前記中空部
材は内径が異なるものを数種類用意した。従って、任意
の内径の中空部材９を任意の箇所の排出孔８に装着する
だけで排出孔８の径を変えることとなり、容易に排出量
を調整することが出来る。

【００２３】また、前記中空部材９は内側面を撥水性素
材で被膜している。そのため余剰塗布液が処理容器３か
ら排出される際に、中空部材９の内側壁に付着して残留
し、それが後に固化したパーティクルとなり、処理容器
３内へ侵入することを防止できる。

【００２４】上記に排出孔８の排出量調整手段として、
中空部材９を使用する場合を説明したが、もし、前記排
出孔８を完全に塞いでしまいたい場合は、前記中空部材
９を排出孔８のタップ１０と螺合する外周面にねじ溝を
形成された中実部材に変更する。このように構成するこ
とで、前記処理容器３の排出孔８の位置は任意の場所に
変更することも可能となる。

【００２５】次に以上のような構成による回転塗布装置
において、基板に塗布を行なう手順を図１を基に説明す
る。

【００２６】回転塗布装置１の処理容器３の中に開口１
２からロボット等移載機により搬入された基板Ｗは保持
手段２により裏面を吸着保持される。基板Ｗが処理容器
３の中に納められ、蓋体４及び外蓋７がそれぞれ処理容
器３、ドレインカップ６に装着されると、前記基板Wは
前記保持手段２により処理容器３とともに低速回転させ
られる。

【００２７】その状態において、蓋体４の中央に設けら
れた孔５より図示しないノズルからレジスト液が前記基
板Wの表面中心部に滴下され、孔５はキャップ１１によ
り閉じられ、処理容器３内は略密閉状態となる。

【００２８】その後、前記保持手段２及び処理容器３は
高速回転を行ない、基板Ｗ上に滴下されたレジスト液は
遠心力で基板Ｗの隅々まで塗り広げられることになる。

【００２９】上記の構成による回転処理装置において基
板サイズ６８０×８８０、高速回転時における回転数１
０００ｒｐｍでレジスト液を塗布する場合で、あらゆる
排出孔８の位置、排出孔８の径を実験的変えて行なって
みたところ、排出孔８総面積が３１４ミリ平方メートル
より小さい場合は、排出孔８の位置に関わらず斑が発生
しないこと、また、排出孔８の総面積が３１４ミリ平方
メートル以下であっても処理容器３内の壁のうち、強い
気流が衝突する箇所のみに排出孔８を設けた場合は斑が
発生しないことが解った。つまり、斑の発生は排気量と
排気位置の双方が関係していることが実証された。

【００３０】また、排出孔８の総面積が３１４ミリ平方
メートル以下であれば、問題が無いという訳でもない。
排出孔８は気体だけでなく、余剰塗布液も処理容器３外
へ排出する役目を果たしているので、飛散された塗布液
が処理容器３内でミストとして充満しないように速やか
に排出させなければならない。実験では排出孔８の総面
積が３１４ミリ平方メートルより小さくなるに従い、処
理容器３内の残留余剰液が目立ってくる。従って、排出
孔８の位置は余剰処理液が速やかに排出されやすい位置
でなければならないことにも考慮する必要がある。

【００３１】それらを熟慮した数々の実験の結果、等間
隔で排出孔８の総数４５箇所、径φ２、排出孔８の総面
積３１４ミリ平方メートルの場合が斑の発生もなく、処
理容器３内に余剰塗布液が残留することもなく最も良い
条件であった。

【００３２】本実施例では上記の条件が選択されたが、
使用する塗布液、基板の回転数、基板サイズ、処理容器
３内における余剰液の残留加減により任意に排出孔８の
位置、排出孔８の径が変更されることはいうまでもな
い。

【００３３】また、本実施例では中空部材９を装着させ
る方法として中空部材９にねじ溝を施し処理容器３に螺
合させたが、他の実施例として、図５に示すようにねじ
溝を有しない中空部材９'を圧入するなど容易に装着が
可能な方法であればこれに限定されるものではない。

【００３４】

【発明の効果】塗布する基板のサイズが変わったり、使
用する塗布液の種類が変更になった場合、または回転数
を上げてより一層の薄膜を形成する場合においても、処
理容器の排出孔に装着されている筒部材を変更するだけ
で柔軟に対応でき、塗り斑の無い、均一な塗膜を形成す
ることが可能である。

【００３５】また、排出孔の位置、径の変更のために処
理容器全体を交換する必要もなく、容易に安価に対応で
きることが実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における処理容器に設けら
れた排出孔に中空部材を装着した場合を示す部分拡大図
である。

【図２】本発明に係る回転塗布装置の摸式的断面図。

【図３】本発明に係る回転塗布装置の処理容器内に基板
が収容されている状態を示す平面図。

【図４】従来の塗布装置にて塗布を行なった場合に発生
した基板上の塗り斑を示す平面図。

【図５】他の実施例の示す部分拡大図である。

【符号の説明】

１…回転塗布装置、２…保持手段、３…処理容器、４…
蓋体、８…排出孔、９…中空部材、Ｗ…基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H025 AB16 EA05 4F042 AA02 AA07 AB00 BA13 EB05 EB09 EB13 EB18 EB24 EB29 5F046 JA08 JA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一面を上に向けて保持し、かつ、
基板の一面に垂直な軸を中心として基板を回転させると
共に、垂直方向に移動可能な保持手段と、前記基板を包
囲するカップ状をなし、かつ、その底面外周部に複数の
排出孔を有して前記保持手段とともに回転する処理容器
と、前記処理容器の開口部に装着し、前記処理容器と共
に回転する蓋体とからなる回転塗布装置において、前記
排出孔による排出量を任意に変更できる調整手段を有し
ていることを特徴とする回転塗布装置。
【請求項２】前記調整手段は装着可能な中実部材であ
ることを特徴とする請求項１に記載の回転塗布装置。
【請求項３】前記調整手段は装着可能な中空部材である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転塗布装置。
【請求項４】前記中空部材は前記容器内の気体及び余
剰塗布液を排出することが可能であることを特徴とする
請求項３に記載の回転塗布装置。
【請求項５】前記中空部材は内側壁面が撥水性素材で
被われていることを特徴とする請求項３または４の回転
塗布装置。