JP2007216089A - スピンコーター - Google Patents

Abstract

【課題】大型のスピンテーブルを安定して回転可能に支持しつつ、回転軸の軸受の大型化を抑制しかつ安価に製造できるスピンコーターを提供する。
【解決手段】スピンテーブル４の円筒状の回転軸５は、その内周面が本体フレーム２に設けた支持軸３に一対の軸受６,７を介して回転可能に支持されている。モータ２０の駆動力が駆動側プーリ１８、無端ベルト１９および従動側プーリ１４を介して回転軸５に減速されて伝達され、回転軸５が回転する。これにより、スピンテーブル４が基板８とともに回転し、基板８上に塗布されたコーティング液が遠心力で拡がり、基板８の上面全体に塗布される。こうして、基板８上に薄膜が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体、液晶、あるいはＤＶＤ等における基板に薄膜を形成するための薄膜形成装置の技術分野に関し、特に、薄膜が形成される基板を回転させてコーティング液を遠心力で拡げることにより、基板上に薄膜を形成するスピンコーターの技術分野に関する。

例えば半導体、液晶、あるいはＤＶＤ等における基板に薄膜を形成する方法の１つとしてスピンコーティング法があり、このスピンコーティング法では薄膜形成装置として、スピンテーブル上に載置した基板上にコーティング液を所定量塗布した後、スピンテーブルを基板とともに回転させてコーティング液を遠心力で基板上面の全体に拡げることにより、基板上に薄膜を形成するスピンコーターが用いられている（例えば、特許文献１および２参照）。

このような従来のスピンコーターでは、スピンテーブルは、その回転軸の外周面が軸受を介して本体フレームに回転可能に支持されている。
特開平６−３３８４４７号公報。 特開２００２−２３９４４３号公報。

ところで、近年、基板はますます大型化が求められている。例えば、従来の基板では長方形基板の長辺で最大１ｍ程度の大きさであるが、今後は長方形基板の長辺で１ｍ５０ｃｍ以上の非常に大きな基板が求められている。このような大型の基板に薄膜を形成するためには、スピンテーブルも従来に比べてかなり大型にすることが必要となる。

しかし、スピンテーブルを前述のように大型にすると、スピンテーブルの径の大きさの割には回転軸の径が小さくなり、スピンテーブルを安定して回転可能に支持することが難しくなる。そこで、スピンテーブルの大型化に伴い、回転軸の径も大きくすることが考えられる。

しかしながら、前述の従来のスピンコーターでは、スピンテーブルの回転軸の外周面が軸受を介して本体フレームに回転可能に支持されているため、軸受も大型の軸受を用いなければならないばかりでなく、その分、スピンテーブルの回転トルクも大きくしなければならない。このため、モータも大型にせざるを得なく、結果として、コストが増大するという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、大型のスピンテーブルを安定して回転可能に支持しつつ、回転軸の軸受の大型化を抑制しかつ安価に製造できるスピンコーターを提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１に係る発明のスピンコーターは、本体フレームと、回転軸がこの本体フレームに軸受を介して回転可能に支持されかつコーティング液が塗布される基板を上面に支持するスピンテーブルと、前記回転軸を回転する駆動手段とを少なくとも備え、前記駆動手段の駆動力を前記回転軸に伝達して前記スピンテーブルを基板とともに回転させて前記コーティング液を遠心力で拡げることにより、基板上に薄膜を形成するスピンコーターにおいて、前記回転軸が円筒状に形成されているとともに、前記回転軸の内周面が前記軸受を介して前記本体フレームに回転可能に支持されていることを特徴としている。

また、請求項２に係る発明のスピンコーターは、前記本体フレームに支持軸が設けられており、前記回転軸の内周面が前記軸受を介して前記支持軸に回転可能に支持されていることを特徴としている。

更に、請求項３に係る発明のスピンコーターは、前記軸受が、前記回転軸の前記スピンテーブル側に配置された第１の軸受と前記回転軸の前記スピンテーブル側と反対側に配置された第２の軸受とからなり、前記第２の軸受が前記第１の軸受より大きい軸受とされていることを特徴としている。

このように構成された本発明に係るスピンコーターによれば、スピンコーターの回転軸を円筒状に形成するとともに、この回転軸の内周面を、本体フレームに軸受を介して回転可能に支持しているので、スピンテーブルの回転軸の径を大きくすることができ、しかも軸受の大型化を抑制することができる。したがって、基板を支持するスピンテーブルが前述のように大型になっても、このスピンテーブルを安定してかつ回転可能に支持することができる。これにより、今後ますます求められる大型の基板に対して均一な薄膜を安定してかつ確実に形成することができる。

また、軸受をそれほど大きくしなくても済むので、その分、スピンテーブルの回転トルクも小さくすることができる。したがって、モータの大型化も抑制することができる。そして、軸受およびモータの各大型化を抑制することができることから、コストの増大も抑制することができる。

特に、請求項２に係る発明によれば、回転軸の内周面を、本体フレームに設けた支持軸に支持しているので、回転軸を支持軸に安定して支持することができ、またスピンテーブル４の寸法精度が出し易いとともにスピンテーブルをより一層安定して回転させることができる。

また、請求項３に係る発明によれば、回転軸を回転可能の支持する一対の軸受に関して、回転軸のスピンテーブルと反対側に配置された軸受を回転軸のスピンテーブル側に配置された軸受より大きい軸受にしているので、スピンテーブルに偏荷重が加えられても、この偏荷重を効果的にかつ確実に支持することができる。これにより、スピンテーブルを偏荷重が加えられても安定して回転支持することができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明に係るスピンコーターの実施の形態の一例を模式的に示す図、図２は、図１における要部の部分拡大図である。

図１および図２に示すように、この例のスピンコーター１は本体フレーム２を備えており、この本体フレーム２には円筒状の支持軸３が、図１において上方に突出されて固定されている。この支持軸３の外周に、スピンテーブル４の回転軸５の内周面が一対の軸受６,７を介して回転可能に支持されている。この回転軸５は円筒状に形成されているとともにその上部には水平上部板５ａが設けられている。

この回転軸５の上端にスピンテーブル４が一体回転可能に固定されている。その場合、スピンテーブル４は径の比較的小さな小径円環板状部材４ａと径の比較的大きな大径円環板状部材４ｂとからなっているとともに、大径円環板状部材４ｂが小径円環板状部材４ａの上面にこれと同芯状にかつ一体に固定されている。そして、小径円環板状部材４ａの下面が回転軸５にこれと一体にかつ同芯状に固定されている。このスピンテーブル４の上面には、薄膜が形成される、シリコンウェハ、ガラス基板、あるいは基板ディスク等の基板８が載置されるようになっている。
一対の軸受６,７に関し、スピンテーブル４と反対側の下方の軸受７がスピンテーブル４側の上方の軸受６より大きな力を支持できるように大きな軸受に形成されている。

水平上部板５ａの中心部に、円筒状軸部５ｂが回転軸５および支持軸３と同芯状にかつ下方に突出されて水平上部板５ａと一体に設けられている。この円筒状軸部５ｂの下端部が本体フレーム２に軸受９を介して回転可能に支持されている。

スピンテーブル４上に載置された基板８をスピンテーブル４から上方に押し上げるための円筒状軸部材１０が回転軸５の円筒状軸部５ｂを貫通しかつ円筒状軸部５ｂと同芯状に設けられており、この円筒状軸部材１０は円筒状軸部５ｂの内周面に一対のスラスト軸受１１,１２を介して円筒状軸部５ｂと一体回転可能にかつ円筒状軸部５ｂに対して軸方向に（図において上下方向に）相対摺動可能に支持されている。そして、円筒状軸部材１０は図示しない適宜の上下方向駆動手段で上下動されるようになっている。

円筒状軸部材１０の上端には、押し上げテーブル１３が一体回転可能に固定されている。その場合、押し上げテーブル１３は径の比較的小さな小径円板状部材１３ａと径の比較的大きな大径円板状部材１３ｂとからなっているとともに、大径円板状部材１３ｂが小径円板状部材１３ａの上面にこれと同芯状にかつ一体に固定されている。そして、小径円板状部材１３ａの下面が円筒状軸部材１０にこれと一体にかつ同芯状に固定されている。小径円板状部材１３ａの大きさは小径円環板状部材４ａの内周面に嵌入可能な大きさとされおり、また、大径円板状部材１３ｂの大きさは大径円環板状部材４ｂの内周面に嵌入可能な大きさとされている。更に、図示のように大径円板状部材１３ｂは小径円環板状部材４ａの上面に載置可能となっており、大径円板状部材１３ｂが小径円環板状部材４ａの上面に載置された状態では、大径円板状部材１３ｂの上面が大径円環板状部材４ｂの上面と面一にまたはほぼ面一に、つまり実質的に面一になるようにされている。

回転軸５の外周面には、従動側プーリ１４が回転軸５と同芯状にかつ一体回転可能に固定されている。従動側プーリ１４の上下縁には、後述する無端ベルトをガイドするガイドフランジ１４ａ,１４ｂが形成されている。

更に、本体フレーム２には、駆動側回転軸１５が一対の軸受１６,１７を介して回転可能にかつ支持軸３および回転軸５と平行に支持されている。この駆動側回転軸１５の外周面には、従動側プーリ１４より小径の駆動側プーリ１８が従動側プーリ１４と対向して駆動側回転軸１５と同芯状にかつ一体回転可能に固定されている。駆動側プーリ１８の上下縁には、無端ベルトをガイドするガイドフランジ１８ａ,１８ｂが形成されている。

２つの従動側プーリ１４と駆動側プーリ１８とには、無端ベルト１９が架け渡されており、この無端ベルト１９により、駆動側プーリ１８の回転が従動側プーリ１４に減速されて伝達され、駆動側プーリ１８は従動側プーリ１４より低速で従動側プーリ１４と同方向に回転するようになっている。その場合、無端ベルト１９はガイドフランジ１４ａ,１４ｂ;１８ａ,１８ｂによりガイドされるので駆動側プーリ１８および従動側プーリ１４のいずれからも外れることはなく、駆動側プーリ１８の回転を従動側プーリ１４に安定してかつ確実に伝達する。駆動側回転軸１５はモータ２０の回転軸２０ａに連結されており、モータ２０の駆動力で回転されるようになっている。このように、駆動側プーリ１８、無端ベルト１９、および従動側プーリ１４により、モータ２０の回転を減速して回転軸５に伝達する減速機構が構成されている。なお、この減速機構は、この例のプーリ・ベルト減速機構に限定されることはなく、歯車減速機構等の他の減速機構を用いることもできる。

真空導入管２１が円筒状軸部材１０を貫通しかつ円筒状軸部材１０と同芯状に設けられている。この真空導入管２１の上端が小径円板状部材１３ａに固定されているとともに、真空導入管２１の下部が円筒状軸部材１０に固定支持されている。小径円板状部材１３ａに真空導入管２１内に常時連通する第１真空導入通路２２が形成されているとともに、大径円板状部材１３ｂに第１真空導入通路２２に常時連通する第２真空導入通路２３が形成されている。第２真空導入通路２３は大径円板状部材１３ｂの上面から上方に開口している。なお、図１では第２真空導入通路２３は１カ所のみで上方に開口するように示されているが、大径円板状部材１３ｂの上面には上方に開口しかつ第２真空導入通路に連通する同心円状の所定数の円環状溝あるいは螺旋状の溝が形成されていて、第２真空導入通路２３は大径円板状部材１３ｂの上面のほぼ全面にわたって平均的に上方に開口されている。

真空導入管２１の下端はシールカップリング２４を介して固定真空導入管２５に連結されており、この固定真空導入管２５は図示しない真空源に接続されている。シールカップリング２４は従来周知のものであり、真空源の真空導入時に外部からの空気の流入を阻止しつつ真空源側真空導入管２５に対して真空導入管２１を相対回転可能にするものである。

次に、このように構成されたこの例のスピンコーター１の作用について説明する。
スピンコーター１の非作動時には、円筒状軸部材１０および押し上げテーブル１３が図示の下限位置にある。押し上げテーブル１３の下限位置では、押し上げテーブル１３の大径円板状部材１３ｂがスピンテーブル４の小径円環板状部材４ａの上面に当接し、大径円板状部材１３ｂの上面とスピンテーブル４の大径円環板状部材４ｂの上面とが実質的に面一となっている。

スピンコーター１のこの状態で、基板８に薄膜を形成するにあたり、図１に二点鎖線で示すように基板８が大径円板状部材１３ｂの上面とスピンテーブル４の大径円環板状部材４ｂの上面とに載置される。このとき、基板８はその面内中心が回転軸５の中心と一致する所定位置に載置される。

次いで、基板８は真空源から第１および第２真空導入通路２２,２３を介して導入される真空によって押し上げテーブル１３上に吸着保持される。このとき、基板８はスピンテーブル４上にも支持される。

次に、従来のスピンコーターと同様に、図示しないコーティング液供給手段によって、基板８の面内中心を含む所定領域上に所定量のコーティング液が塗布される。次いで、モータ２０が駆動され、モータ２０の回転が減速機構により減速されて回転軸５に伝達され、回転軸５が支持軸３の外周回りに回転する。これにより、スピンテーブル４および押し上げテーブル１３が所定回転数で回転するので基板８も同速度で回転し、基板８上に塗布されたコーティング液が遠心力で基板８の上面全体にわたって拡がる。

コーティング液が基板８の全面に拡がったら、モータ２０が停止されてスピンテーブル４および押し上げテーブル１３の回転が停止する。こうして、基板８の上面全体にコーティング液の薄膜が形成される。その後、円筒状軸部材１０が上昇され、押し上げテーブル１３がスピンテーブル４に対して上昇することにより、基板８がスピンテーブル４から上方に所定量押し上げられる。

最後に、真空源からの真空の導入を停止して第１および第２真空導入通路２２,２３に大気を導入することで、押し上げテーブル１３での基板８の吸着保持が解除され、薄膜が形成された基板８が押し上げテーブル１３から取り出され、その後円筒状軸部材１０および押し上げテーブル１３が下降されて図１に示す下限位置にされる。

この例のスピンコーター１によれば、スピンテーブル４の回転軸５を円筒状に形成するとともに、この回転軸５の内周面を、本体フレーム２に設けた支持軸３に軸受６,７を介して回転可能に支持しているので、スピンテーブル４の回転軸５の径を大きくすることができ、しかも軸受６,７の大型化を抑制することができる。したがって、基板８を支持するスピンテーブル４が前述のように大型になっても、このスピンテーブル４を安定してかつ回転可能に支持することができる。これにより、今後ますます求められる大型の基板８に対して均一な薄膜を安定してかつ確実に形成することができる。

しかも、回転軸５の内周面を支持軸３に支持することから、回転軸５を支持軸３に安定して支持することができ、スピンテーブル４の寸法精度が出し易いとともにスピンテーブル４をより一層安定して回転させることができる。

また、軸受６,７をそれほど大きくしなくても済むので、その分、スピンテーブル４の回転トルクも小さくすることができる。したがって、モータ２０の大型化も抑制することができる。そして、軸受６,７およびモータ２０の各大型化を抑制することができることから、コストの増大も抑制することができる。

更に、回転軸５を回転可能の支持する一対の軸受６,７のうち、スピンテーブル４と反対側の軸受７をスピンテーブル４側の軸受６より大きい軸受にしているので、スピンテーブル４に偏荷重が加えられても、この偏荷重を効果的にかつ確実に支持することができる。これにより、スピンテーブル４を偏荷重が加えられても安定して回転支持することができる。

本発明のスピンコーターは、例えば半導体、液晶、あるいはＤＶＤ等における基板に薄膜を形成するための薄膜形成装置において、薄膜が形成される基板を回転させてコーティング液を遠心力で拡げることにより、基板上に薄膜を形成するスピンコーターに利用することができる。特に、前述のような大型の基板に薄膜を形成するスピンコーターに好適に利用することができる。

本発明に係るスピンコーターの実施の形態の一例を模式的に示す図である。 図１における要部の部分拡大図である。

符号の説明

１…スピンコーター、２…本体フレーム、３…支持軸、４…スピンテーブル、５…回転軸、６,７…軸受、８…基板、１０…円筒状軸部材、１３…押し上げテーブル、１４…従動側プーリ、１８…駆動側プーリ、１９…無端ベルト、２０…モータ

Claims (3)

1. 本体フレームと、回転軸がこの本体フレームに軸受を介して回転可能に支持されかつコーティング液が塗布される基板を上面に支持するスピンテーブルと、前記回転軸を回転する駆動手段とを少なくとも備え、前記駆動手段の駆動力を前記回転軸に伝達して前記スピンテーブルを基板とともに回転させて前記コーティング液を遠心力で拡げることにより、基板上に薄膜を形成するスピンコーターにおいて、
   前記回転軸が円筒状に形成されているとともに、前記回転軸の内周面が前記軸受を介して前記本体フレームに回転可能に支持されていることを特徴とするスピンコーター。
2. 前記本体フレームに支持軸が設けられており、前記回転軸の内周面が前記軸受を介して前記支持軸に回転可能に支持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ー。
3. 前記軸受は、前記回転軸の前記スピンテーブル側に配置された第１の軸受と前記回転軸の前記スピンテーブル側と反対側に配置された第２の軸受とからなり、前記第２の軸受が前記第１の軸受より大きい軸受とされていることを特徴とする請求項２記載のスピンコーター。

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