JP2005246228A - スピンコータ装置及びスピンコート方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂フィルムのような、可撓性を有するシート状基材でも変形を生じることなくターンテーブル上面に均一に吸着保持することができ、均一な精密塗工を可能とするスピンコータ装置を提供する。
【解決手段】 基材１を吸着保持して高速回転するターンテーブル１５を備えたスピンコータ装置において、ターンテーブル１５の基材を支持する面を、表面平坦な焼結プレート１６で形成し、基材１を焼結プレート１６の表面に、その下面側に配している真空流路３及び真空吸引孔４に作用する真空を利用して、均一に吸着保持させる構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スピンコータ装置及びそれを用いたスピンコート方法に関する。

ガラス基板、シリコンウェハー、光ディスク等の非可撓性の基材に対する精密塗工にはスピンコート方式が使用されることが多い。スピンコート方式は、基材上に一定量の塗布液を塗布した後、その基材を高速回転させることにより、その遠心力によって不要な塗布液を飛ばし、塗工膜厚を均一化する方式である。このスピンコート方式の塗布に用いられる従来のスピンコータ装置は、図６、図７に示すように、塗布すべき基材１を支持して回転するターンテーブル２と、そのターンテーブル２の上面に、基材１を吸着、保持することができるよう溝状に形成された真空流路３（放射状溝３ａ及び環状溝３ｂ）と、ターンテーブル２の中央に開口し且つ前記真空流路３に連通する真空吸引孔４と、中心に真空吸引路５を備え、ターンテーブル２を支持した支持軸６と、真空吸引路５に真空を供給するためのエアー・ロータリージョイント７及び吸引用エアーチューブ８と、ターンテーブル２を回転駆動するようカップリング９を介して連結されたモータ１０と、ターンテーブル２を取り囲むように配置されたカップ１１及び天板１２等を備えており、基材１をターンテーブル２の上に乗せ、吸引用エアーチューブ８に接続している真空ポンプ等の真空源（図示せず）を作動させて、ターンテーブル２に真空を供給し、ターンテーブル２の中心の真空吸引孔４及び上面の真空流路３（放射状溝３ａ及び環状溝３ｂ）によって基材１をターンテーブル２に吸着、保持する構成となっていた。

ところで、従来のターンテーブル２を備えたスピンコータ装置では、ガラス板等の非可撓性の基材に対しては良好に精密塗工を行うことができるが、このターンテーブル２に樹脂フィルム等の可撓性を有するシート状基材を吸着保持させてスピンコートを行ったところ問題のあることが判明した。すなわち、従来のターンテーブル２は真空吸着用の真空吸引孔４及び真空流路３（放射状溝３ａ及び環状溝３ｂ）がターンテーブル上面に開口しているため、ターンテーブル２に吸着保持させたシート状基材の、前記真空吸引孔４及び真空流路３に面する領域はターンテーブル２で支持されておらず、しかもその領域には真空吸着圧力が集中して作用するため、その圧力によってシート状基材が変形し、変形した領域と変形しない領域とに塗布むらが生じた。また、シート状基材全面がターンテーブルに均一に接触しないため、接触部及び非接触部において基材温度が変化し、この点からも膜厚むらが生じた。これらの結果、シート状基材全面への均一な塗工が不能であった。

これを防止するには、可撓性のシート状基材をガラス板等の平板状の非可撓性のサポート部材に固定し、ターンテーブル２にそのサポート部材を吸着保持させることが考えられる。しかしながら、可撓性のあるシート状基材をサポート部材に均一に密着させて固定することはきわめて困難である。例えば、シート状基材のサポート部材に対する固定には、両者の間に液体を介在させてその表面張力を利用する方法が考えられるが、この方法でもシート状基材が部分的に浮き上がることがあって均一な密着を確保しにくく、しかもターンテーブルの回転中にシート状基材がサポート部材に対してずれることもあり、上記同様の膜厚むらが発生する。更に、液体を使用する場合にはシート状基材の耐薬品性の問題も生じてくる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、樹脂フィルムのような、可撓性を有するシート状基材でも変形を生じることなくターンテーブル上面に均一に吸着、保持することができ、均一な精密塗工を可能とするスピンコータ装置を提供すること及び可撓性を有するシート状基材に対するスピンコート方法を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するため、基材を吸着保持して高速回転するターンテーブルを備えたスピンコータ装置において、前記ターンテーブルの基材を支持する面を、表面平坦な焼結プレートで形成し、基材を焼結プレート表面に均一に吸着保持させる構成としたものである。ここで、「表面平坦」とは、真空吸着用の放射状溝や環状溝等を形成していないという意味である。

前記焼結プレートを形成する材料は、金属、非金属のいずれでもよく、金属の焼結体、非金属の焼結体のいずれも使用可能であるが、空孔径のきわめて小さい焼結体が得られる樹脂の焼結体を用いることが好ましい。

また、前記焼結プレートの周面を、非通気性としておくことが、基材を吸着保持した際のエアー漏れを防止できるので好ましい。

本発明のスピンコート方法は、上記した構成のスピンコータ装置の焼結プレート表面に可撓性のシート状基材を吸着保持させる工程と、そのシート状基材に塗布液を供給し且つターンテーブルを高速回転させる工程とを有することを特徴とする。

本発明は、ターンテーブル上面に配置した焼結プレートの表面に基材を吸着保持させる構成としたことにより、基材の全面を焼結プレートで均一に保持することができ、このため、樹脂フィルム等の可撓性のシート状基材でも変形を生じることなく保持することができ、しかも、基材は焼結プレートにほぼ均一に接触するため基材温度のむらが発生せず、これらの結果、可撓性のシート状基材に対しても、スピンコート方式によって膜厚むらのほとんどない精密塗工を行うことができるという効果を有している。

図１は本発明の好適な実施形態に係るスピンコータ装置の概略断面図、図２はそのスピンコータ装置のターンテーブルの概略断面図、図３（ａ）はそのターンテーブルの概略上面図、図３（ｂ）は焼結プレートを外した状態のターンテーブルの概略平面図である。図１〜図３に示すスピンコータ装置も、従来のスピンコータ装置と同様に、塗布すべき基材１を支持して回転するターンテーブル１５を備えているが、このターンテーブル１５は、基材１を支持する面を、表面平坦な焼結プレート１６で形成している。すなわち、ターンテーブル１５は、基材１を支持する面を形成する焼結プレート１６とそれを支持するターンテーブル本体１７で形成されている。ターンテーブル本体１７は従来用いているターンテーブル２（図６、図７参照）と同様な構造のものであり、図２、図３（ｂ）に示すように、上面に平坦な支持面１７ａを備えると共にその支持面１７ａに、放射状溝３ａ、環状溝３ｂ等の真空流路３を形成し、且つ中心に真空吸引孔４を形成している。焼結プレート１６は、単に平坦なシート状又は板状の且つ通気性を備えた焼結体を、ターンテーブル本体１７と同一平面形状としたものであり、その表面には何ら溝を設けていない。この構成により、基材１の全面を均等に支持することができる。

ターンテーブル１５に用いる焼結プレート１６は、ターンテーブル本体１７の真空流路３及び真空吸引孔４に作用する真空を、上面に乗せた基材１に及ぼして吸着保持ができるような通気性を有すると共に、その基材１が可撓性を有するシート状基材である場合にその基材を撓むことがないように支持しうる強度を備えたものである。焼結プレート１６表面の空孔径は、基材１を極力均等に支持することができるよう小さいことが望ましく、具体的には０．１ｍｍ以下とすることが好ましく、特に、支持すべき基材１として、厚さが２０μｍ程度の樹脂フィルムなどの、薄く変形しやすいシート状基材を用いる場合には、空孔径を２０〜５０μｍ程度とすることが更に好ましい。焼結プレート１６に用いる焼結体は、金属、非金属のいずれも使用可能であるが、特に、ポリプロピレン、軟質ポリエチレン、硬質ポリエチレン等の耐薬品性に優れた樹脂の焼結成形品を用いることが好ましい。このような樹脂製の焼結成形品は、表面の空孔径が２０μｍ程度というきわめて微細なものも入手可能であるので、好ましい。樹脂製の焼結プレート１６を用いる場合、その厚さは０．５ｍｍ程度で十分である。樹脂製の薄い焼結プレート１６を用いる場合には、その焼結プレート１６をターンテーブル本体１７の支持面１７ａのほぼ全域に接着して固定しておくのが、焼結プレート１６の表面を高精度で平坦に保つことができるので好ましい。樹脂製の焼結プレート１６をターンテーブル本体１７に対して接着するに当たっては、ターンテーブル本体１７が樹脂にて成形されている場合はプラスチック溶着にて接着した方が耐薬品性的に望ましいが、ターンテーブル本体１７が金属製の場合はエポキシ系接着剤などの接着剤を用いても良い。

焼結プレート１６に金属製の焼結成形品を用いる場合、通常、厚さが１〜２ｍｍのものを用いる。この厚さの金属製焼結プレート１６は剛性が大きいので、ターンテーブル本体１７に対して接着しなくても、その表面に必要な平坦性を確保できる。そこで、図４に示すように、ターンテーブル本体１７の上面外周に、支持面１７ａを取り囲むリング状の突出部１７ｂを形成しておき、その突出部１７ｂで囲まれた領域内に焼結プレート１６を嵌め込む方式で焼結プレート１６を取り付ける構造を用いることが好ましい。この構造を採用すると、清掃時などに焼結プレート１６を取り外すことができ、清掃が容易となる。

焼結プレート１６の周面は、樹脂を含浸させるとか、空隙を押しつぶす等によって非通気性としておくことが好ましい。この構成とすることで、焼結プレート１６の表面に基材１を吸着保持した際に、焼結プレート１６の周面からのエアー漏れを防止できる利点が得られる。

図１において、スピンコータ装置は更に、中心に真空吸引路５を備え、ターンテーブル１５を支持した支持軸６と、真空吸引路５に真空を供給するためのエアー・ロータリージョイント７及び吸引用エアーチューブ８と、ターンテーブル１５を回転駆動するようカップリング９を介して連結されたモータ１０と、ターンテーブル１５を取り囲むように配置されたカップ１１及び天板１２等を備えている。これらの構造は、図６に示す従来のスピンコータ装置と同様である。

図１に示すスピンコータ装置も従来のスピンコータ装置と同様に使用される。すなわち、基材１をターンテーブル１５の上に乗せ、吸引用エアーチューブ８に接続している真空ポンプ等の真空源（図示せず）を作動させて、ターンテーブル１５に真空を供給し、ターンテーブル１５上面の焼結プレート１６を介してその基材１を吸着保持する。次いで、基材１の表面に一定量の塗布液を塗布した後、ターンテーブル１５を高速で回転させることで、基材１を高速回転させ、その基材表面に塗布している塗布液の不要な部分を遠心力で飛ばし、膜厚をきわめて均一とすることができる。ここで、ターンテーブル１５に保持させる基材１としては、従来と同様にガラス板などの非可撓性のものに限らず、樹脂フィルムなどの変形しやすい可撓性のシート状基材を用いることも可能である。すなわち、基材１として、可撓性のシート状基材を用い、そのシート状基材をターンテーブル１５の上面の焼結プレート１６の表面に吸着保持させ、そのシート状基材に一定量の塗布液を供給し、次いでターンテーブル１５を高速回転させ、シート状基材表面の不要な塗布液を飛ばし、塗膜を均一化することができる。この際、シート状基材は、焼結プレート１６の表面に吸着保持されるため、基材の全面が焼結プレートで均一に保持されており、真空吸引による好ましくない変形が生じることがない。また、シート状基材は焼結プレート１５にほぼ均一に接触するため基材温度のむらも発生しない。これらの結果、可撓性のシート状基材に対して、スピンコート方式によって膜厚むらのほとんどない精密塗工を行うことができる。

なお、図１〜図４に示す実施形態では、ターンテーブル１５の上面に配置する焼結プレート１６をターンテーブル本体１７とほぼ同一の平面形状とし、焼結プレート１６をターンテーブル本体１７上面のほとんどの領域を覆う構成としているが、本発明は必ずしも、この構成に限らず、焼結プレート１６をターンテーブル１４の上面よりかなり小さくするとか、平面形状を異ならせるといった変更を加えても良い。図５はその場合の実施形態に係るターンテーブル１５Ａを示すものである。このターンテーブル１５Ａは、平面形状が円形のターンテーブル本体１７Ａの上面に、平面形状が四角形の焼結プレート１６Ａを取り付けた構造となっており、真空吸着用の放射状溝３ａ、環状溝３ｂ等の真空流路３及び真空吸引孔４は、焼結プレート１６Ａで覆われる領域に形成されている。この構成のターンテーブル１５Ａでも、その焼結プレート１６Ａの上面に基材を吸着保持させることにより、可撓性のシート状基材でも変形を生じることなく吸着保持でき、精密塗工を行うことができる。

本発明の実施形態に係るスピンコータ装置の概略断面図であり、ターンテーブルは図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面を示している。 図１に示すスピンコータ装置のターンテーブルの概略断面図 （ａ）は図２に示すターンテーブルの概略平面図、（ｂ）は焼結プレートを外した状態のターンテーブルの概略平面図 本発明の他の実施形態に係るスピンコータ装置に用いるターンテーブルの概略断面図 本発明の更に他の実施形態に係るスピンコータ装置に用いるターンテーブルの概略平面図 従来のスピンコータ装置の概略断面図であり、ターンテーブルは図７のＢ−Ｂ矢視断面を示している。 図６に示す従来のスピンコータ装置のターンテーブルの概略平面図

符号の説明

１ 基材
２ ターンテーブル
３ 真空流路
３ａ 放射状溝
３ｂ 環状溝
４ 真空吸引孔
５ 真空吸引路
６ 支持軸
７ エアー・ロータリージョイント
８ 吸引用エアーチューブ
９ カップリング
１０ モータ
１１ カップ
１２ 天板
１５、１５Ａ ターンテーブル
１６、１６Ａ 焼結プレート
１７、１７Ａ ターンテーブル本体

Claims (5)

1. 基材を吸着保持して高速回転するターンテーブルを備えたスピンコータ装置であって、前記ターンテーブルの基材を支持する面を、表面平坦な焼結プレートで形成したことを特徴とするスピンコータ装置。
2. 前記焼結プレートが樹脂の焼結体で形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピンコータ装置。
3. 前記焼結プレートが金属の焼結体で形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピンコータ装置。
4. 前記焼結プレートの周面を、非通気性としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のスピンコータ装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のスピンコータ装置の焼結プレート表面に可撓性のシート状基材を吸着保持させる工程と、そのシート状基材に塗布液を供給し且つターンテーブルを高速回転させる工程とを有するスピンコート方法。

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