JP2023032529A - 回転塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミスト状の感光材の基板表面上への再付着を抑制する回転塗布装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る回転塗布装置は、基板を載せて保持する回転台と、回転台の鉛直下方に取り付けられ、回転台の駆動軸と同軸上に回転軸を有する少なくとも１つの羽根車と、を備え、羽根車は、周方向に所定の間隔で配置された複数の羽で構成され、回転軸から径方向外側の端部までの長さは、回転台の半径の長さよりも短く、羽は、鉛直方向に所定の幅を有し、回転軸から径方向外側の端部までの長さは、鉛直下方に向かうにつれて短くなる。【選択図】図１

Description

本発明は、基板を回転させて基板表面上に塗付材を塗付する回転塗布装置に関する。

従来、半導体の製造における感光剤塗布工程（フォト工程）では、基板（ウェハ）上に感光剤を滴下し、基板を回転させて感光剤を塗り広げて成膜する。その後、表面張力でウェハ端に留まった感光剤を振り切るために、基板を高速で回転させる。

ここで、上述のような回転塗布では、回転によって飛散される感光材の残余物が霧粒子状（ミスト状）となって回転台周辺の飛散防止壁ではね返り、基板の被膜面に微小な凹凸をもたらす現象が生じる。この現象に対処するため、例えば特許文献１には、回転台を下方より支持する回転軸に排気用羽板を固定し、回転によって飛散される霧粒子状の感光剤を、当該排気用羽板によって下方に送出することが開示されている。

実公昭５８－０３８６０５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の回転塗布装置では、ミスト状の感光材が高速回転時の排気用羽板に到達すると、羽板がミスト状の感光材を打返したり、羽板自体に付着させたりする。また、羽板に付着した感光剤は時間が経つにつれて硬化し、羽板から剥がれ、剥がれた感光剤が、基板表面上に再付着する場合がある。

本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、ミスト状の感光材の、基板表面上への再付着を抑制する回転塗布装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る回転塗布装置は、基板を載せて保持する回転台と、回転台の鉛直下方に取り付けられ、回転台の駆動軸と同軸上に回転軸を有する少なくとも１つの羽根車と、を備え、羽根車は、周方向に所定の間隔で配置された複数の羽で構成され、回転軸から羽の径方向外側の端部までの長さは、回転台の半径の長さよりも短く、羽は、鉛直方向に所定の幅を有し、回転軸から羽の径方向外側の端部までの長さは、鉛直下方に向かうにつれて短くなってよい。

本発明の一態様に係る回転塗布装置において、羽根車における複数の羽は、回転時に、鉛直方向上方から吸引した空気を鉛直下方へ排出する向きで構成されてよい。

本発明の一態様に係る回転塗布装置において、羽根車は、複数の羽の径方向端部に当接し、複数の羽を周方向に囲むガイド部をさらに備えてよい。

本発明の一態様に係る回転塗布装置は、複数の羽根車が、回転台の駆動軸と同軸上に所定の間隔で多段に配置され、隣接する２つの羽根車における鉛直下方の羽根車の径は、鉛直方向上方の羽根車の径よりも短くてよい。

本発明の一態様に係る回転塗布装置は、周方向に所定の間隔で配置された複数の羽で構成された羽根車を備え、羽の回転軸から径方向外側の端部までの長さは、回転台の半径の長さよりも短く、羽は、鉛直方向に所定の幅を有し、回転軸から径方向外側の端部までの長さは、鉛直下方に向かうにつれて短くなり、羽における径方向外側の端部は、鉛直下方に向かうにつれて回転軸へ近づくテーパ状であるとの特徴を有する。これにより、ミスト状の感光材が付着しにくい羽を提供するとともに、羽による基板表面上へのミスト状の感光材の打ち返しが低減され、感光材の再付着を抑制できることができる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る回転塗布装置の概略側面図、（ｂ）は、羽根車の概略図である。 本発明の第１実施形態に係る回転塗布装置の構造を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る回転塗布装置における、ミスト状の感光材の流れを示す図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態に係る回転塗布装置の概略側面図、（ｂ）は、羽根車の概略図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る回転塗布装置の概略側面図、（ｂ）は、羽根車の概略図である。

以下、本発明の一実施態様に係る回転塗布装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、図１～５における紙面上側を「上方」、下側を「下方」と表現する。また、本明細書において、「水平」とは、厳密に水平な場合のみを指すものではなく、水平に対してある程度傾斜している場合も含む。同様に、本明細書において、「鉛直」とは、厳密に鉛直な場合のみを指すものではなく、鉛直に対してある程度傾斜している場合も含む。また、図は例示であって、本発明の回転塗布装置は、図示したものに限定されない。また、図は概略であって、図における回転塗布装置の各構成部材の大きさの比率、数、位置関係等は厳密ではない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転塗布装置の概略図であって、図１（ａ）は、回転塗布装置１０の側面図、図１（ｂ）は、回転塗布装置１０のうち羽根車１４の概略図である。回転塗布装置１０は、例えば、半導体基板のレジスト塗布、光学式メディアの表面コーティング、液晶用基板の表面処理等に用いられるが、これらに限定されない。なお、以下では、塗付材として感光材を例に説明する。

回転塗布装置１０は、基板１２を載せて保持する回転台１３を備える。回転台１３は、例えば真空引きによって基板１２を保持してよい。基板１２は、半導体ウェハのような円形のほか、基板の種類に応じて矩形であってもよい。また、図１において、基板１２は回転台１３よりもそのサイズを大きく示してあるが、基板１２は、回転台１３よりも小さくてよい。

回転台１３の上方には、感光材を滴下するための図示しないノズルが対向して設けられ、基板１２上に感光材を滴下する。回転台１３は、図示しない駆動装置からの動力を供給する駆動軸１５によって、回転軸Ｐを回転中心として水平方向に回転する。また、回転塗布装置１０の周囲には、感光材の飛散を防止するためのフード１６があってよい。なお、フード１６には、感光材の滴下のための開口が設けてあるが、開口の大きさ、フードの形状は図示したものに限定されない。

回転塗布装置１０は、回転台１３の鉛直下方に取り付けられ、回転台１３の駆動軸（回転軸Ｐ）と同軸上に回転軸Ｐを有する少なくとも１つの羽根車１４をさらに備える。図１（ｂ）に示すように、羽根車１４は、周方向に所定の間隔で配置された複数の羽１で構成されてよい。羽１の材質は、金属、樹脂等、高速回転への耐性、強度を有するものであってよい。なお、複数の羽１は、駆動軸１５に取り付けるための開口部３を有するボス部に、例えば溶接等によって固定されて、羽根車１４を構成してよい。あるいは、複数の羽１は、駆動軸１５に直に固定されて、羽根車１４を構成してもよい。すなわち、羽根車１４は、回転台１３の回転と同期して回転するように構成されてよい。あるいは、羽根車１４は、駆動軸１５には固定されず、回転台１３の動力とは別個の動力によって駆動され、回転台１３とは非同期に回転するように構成されてもよい。なお、羽根車１４において、複数の羽１は、回転時に、鉛直方向上方から吸引した空気を、鉛直下方へ排出する向きに構成される。

図２は、本発明の第１実施形態に係る回転塗布装置の構造を説明する図である。本発明の一実施形態による回転塗布装置１０において、羽１は、鉛直方向に所定の幅を有する。また、羽１における、鉛直方向上側の径方向の長さ（回転軸Ｐから径方向外側の端部２の上端４までの長さ）Ｒ２は、鉛直方向下側の径方向の長さ（回転軸Ｐから径方向外側の端部２の下端５までの長さ）Ｒ３よりも長い。すなわち、羽１において、回転軸Ｐから径方向外側の端部２までの長さは、鉛直下方に向かうにつれて短くなり、羽１の径方向外側の端部２は、鉛直下方に向かうにつれて、回転軸Ｐの方へ近づくテーパ状であってよい。なお、図２には、端部２が直線形状であるテーパを示してあるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、端部２は、円弧形状、指数関数形状、放物線形状のテーパであってもよい。また、羽１において、羽１の回転軸Ｐから、径方向外側の端部２までの長さＲ（Ｒ３以上Ｒ２以下）は、回転台１３の半径Ｒ１よりも短い。なお、回転台１３が円形でない場合は、羽１における、回転軸Ｐから径方向外側の端部２までの長さＲは、回転軸Ｐから回転台１３の端部までの長さのうち最短のものよりも短いことが好ましい。

次に、図３を用いて、本発明の第１実施形態による回転塗布装置１０における排気について説明する。上述のように、高速回転によって基板１２から振り切られ、ミスト状となった感光材（以下、単に「ミスト」とも称する）は、羽根車１４の回転によって、基板の鉛直下方に吸引される（Ｍ１→Ｍ２）。羽根車１４の回転によって、鉛直方向上方から下方へと向かう空気の流れが形成されているため、ミストが基板に向かい難く、仮に羽１に付着した感光材が剥離した場合でも、下方へと運ぶことができる。また、羽根車１４付近のミストＭ２は、羽１によって跳ね返されるが、このとき、羽１のテーパ状の端部２にあたった場合には、羽１の端部２がテーパ状に形成されていることにより、鉛直上方、すなわち基板の方には跳ね返らずに、さらに下方へと向かうことになる（Ｍ２→Ｍ３）。

なお、回転塗布装置１０は、羽根車１４より下方に、図示しない例えば開口等の排気構造をさらに備え、フード１６内のミストや空気を排気できてよい。

このように、本発明の第１実施形態によれば、ミスト状の感光材の基板表面上への再付着を抑制することができる。さらに、羽１の径方向外側の端部２がテーパ状になっていることから、飛散したミストを下方へ跳ね返し、羽１へのミストの再付着を低減し、羽根車１４の清掃頻度を低減することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態による回転塗布装置について説明する。図４（ａ）は、本発明の第２実施形態による回転塗布装置２０の側面図、図４（ｂ）は、羽根車２４の概略図である。図４の回転塗布装置２０において、図１の回転塗布装置１０と同様のものには同一の符号を付し、その説明を省略する。

回転塗布装置２０において、羽根車２４は、複数の羽１の径方向外側の端部２に当接し、複数の羽１を周方向に囲むガイド部６をさらに備える点で、第１実施形態と異なる。ガイド部６の材質は羽１と同一であってもよいし、異なってもよい。図に示すように、ガイド部６は、その周方向の側面が、鉛直下方に向かうほど中心軸へと向かう逆円錐状に形成される。これにより、羽根車２４の回転時に、基板１２から飛散したミストを下方へはじきやすくすることができる。また、ガイド部６を備える羽根車２４は、羽根車２４の回転時に、偏心により振動を生じやすい。回転塗布装置２０は、この偏心による振動によって、飛散したミストをはじきやすくし、羽１へのミストの付着を抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態による回転塗布装置について説明する。図５（ａ）は、本発明の第３実施形態による回転塗布装置３０の概略側面図である。図のように、回転塗布装置３０は、羽根車２４を多段構造にした多段羽根車群７を備える点で、第１及び第２実施形態と異なる。また、図５（ｂ）は、多段羽根車群７の概略図である。なお、図５の回転塗布装置３０において、図１，２の回転塗布装置１０，２０と同様のものには同一の符号を付し、その説明を省略する。

回転塗布装置３０において、多段羽根車群７は、複数の羽根車２４が、回転台１３の回転軸Ｐと同軸上に所定の間隔で多段に配置された構造である。図５では、羽根車２４を５段配置した例を示してあるが、段数はこれに限定されない。なお、図５では、羽根車として、第２実施形態のガイド部６付きの羽根車２４を用いた例を示してあるが、多段にする羽根車としては、第１実施形態のガイド部６を有さない羽根車１４であってもよい。また、羽根車１４，２４とを組み合わせてもよい。

回転塗布装置３０の隣接する２つの羽根車２４において、鉛直下方の羽根車の径は、鉛直方向上方の羽根車の径よりも短い。すなわち、多段羽根車群７は、その全体が、図５に示すように略逆円錐状の形状を成してよい。なお、羽根車２４（または羽根車１４）は、上述のように逆円錐状であって、その径が鉛直下方に向かうにつれて短くなるが、本発明の第３実施形態による回転塗布装置３０は、隣接する羽根車間において、鉛直方向上方の羽根車の径のうち最小径が、鉛直下方の羽根車の径のうち最大径よりも長い構造となる。

ここで、図５において、多段羽根車群７は、多段羽根車群７の周方向の側面が、全体でほぼ直線のテーパ形状の例を示してある。しかしながら、本発明はこれに限定されず、多段羽根車群７は、隣接する２つの羽根車２４において、鉛直下方の羽根車の径が、鉛直方向上方の羽根車の径よりも短い構造であればよい。従って、羽根車２４のガイド部６の、周方向における側面の鉛直方向に対する傾きと、回転塗布装置３０全体のサイズの制限とから、多段羽根車群７の段数、間隔、各羽根車２４の径を設定してよい。また、各羽根車２４間の間隔は等間隔でなくてもよい。

多段羽根車群７の各羽根車２４は、駆動軸１５に取り付けられ、回転台１３と同期して回転させてよい。あるいは、各羽根車２４を別個の駆動力によって駆動し、回転台１３及び各羽根車２４を非同期に回転させてもよい。

ここで、本発明の第３実施形態による回転塗布装置３０における排気について説明する。回転塗布装置３０における多段羽根車群７は、各羽根車２４が、回転時に、鉛直方向上方の空気を吸引して鉛直下方へ排気する（図５（ａ）における矢印ＥＸ）。従って、多段構造にすることにより、上方の回転車からの排気を下方の回転車が吸引し、さらに下方の回転車へと排気するため、ミスト状の感光材を、基板から遠ざける方向へ運ぶことができる。なお、羽根車２４において、空気は、回転軸Ｐに向かって中心方向へ吸い込まれながら、下方に排気される。従って、下方に向かうほどミストが回転軸Ｐへ寄ることになる。ここで、回転塗布装置３０は、下方に向かうほど羽根車２４の径を小さくしているため、効率よくミストを吸引することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、羽１の枚数、羽間の間隔、形状、羽根車１４または２４の段数、羽根車間の間隔は、図示したものに限定されない。

１ 羽
２ 端部
３ 開口部
４ 上端
５ 下端
６ ガイド部
７ 多段羽根車群
１０，２０，３０ 回転塗布装置
１２ 基板
１３ 回転台
１４ 羽根車
１５ 駆動軸
１６ フード

Claims (4)

1. 基板を載せて保持する回転台と、
   前記回転台の鉛直下方に取り付けられ、前記回転台の駆動軸と同軸上に回転軸を有する少なくとも１つの羽根車と、
   を備え、
   前記羽根車は、周方向に所定の間隔で配置された複数の羽で構成され、
   前記回転軸から前記羽の径方向外側の端部までの長さは、前記回転台の半径の長さよりも短く、
   前記羽は、鉛直方向に所定の幅を有し、前記回転軸から前記羽の径方向外側の端部までの長さは、鉛直下方に向かうにつれて短くなる、
   回転塗布装置。
2. 前記羽根車における複数の羽は、回転時に、鉛直方向上方から吸引した空気を鉛直下方へ排出する向きで構成される、
   請求項１に記載の回転塗布装置。
3. 前記羽根車は、前記複数の羽の径方向外側の端部に当接し、前記複数の羽を周方向に囲むガイド部をさらに備える、
   請求項１または２に記載の回転塗布装置。
4. 複数の前記羽根車が、前記回転台の駆動軸と同軸上に所定の間隔で多段に配置され、
   隣接する２つの羽根車における鉛直下方の羽根車の径は、鉛直方向上方の羽根車の径よりも短い、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の回転塗布装置。

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