JP2726607B2 - 回転式塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示パネル用の
ガラス基板、半導体ウエハ、半導体素子製造用のマスク
基板などの基板（以下、単に「基板」という）の表面に
フォトレジスト液など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】従来より、この種の回転式塗布装置とし
ては、例えば特開平４−６１９５５号公報に記載された
ものがある。図９は、その公報に記載された回転式塗布
装置を示す断面図であり、図１０は、図９の回転式塗布
装置の部分拡大図である。この回転式塗布装置では、基
板６０を水平に支持しつつ回転させる回転台６２が設け
られている。この回転台６２には、基板支持ピン６４が
立設されるとともに、基板６０の四隅に係合する係合ピ
ン６６が設けられており、基板支持ピン６４で基板６０
を水平支持した状態で基板６０を回転台６２と一体に回
転することができるようになっている。

【０００３】また、回転台６２に支持された基板６０の
上方位置には上部回転板６８が配置され、上部支持板７
０，リングプレート７２及びスペーサ７４を介して回転
台６２と連結されている。そして、図１０に示すよう
に、リングプレート７２とスペーサ７４との間及びスペ
ーサ７４と回転台６２との間に、座金７６が介挿され
て、隙間７８が形成されている。そして、回転台６２上
に基板６０を載置し、さらにその基板６０の上面中央部
に塗布液を滴下した後、上部回転板６８を降下させて基
板６０上面と近接した状態とし、その基板６０を搭載し
た状態のままで回転台６２を回転させることによって塗
布液を拡張離散させて、均一な薄膜を基板６０の上面に
形成することができる。

【０００４】このとき、基板６０を水平支持した状態で
回転台６２を回転させると、図１０の点線に示すごと
く、隙間７８を経由して余剰の塗布液が外部に流出され
て飛散する。

【０００５】なお、図９の回転式塗布装置では、回転台
６２の周囲を囲う廃液回収ケース８０を設け、上記のよ
うにして隙間７８から飛散した塗布液が廃液回収ケース
８０にて回収されるように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の回転
式塗布装置では、上記のように、回転台６２を回転させ
ることによって基板６０上面で塗布液を拡張離散させ
て、均一な薄膜を基板上面に形成するとともに、余剰の
塗布液については隙間７８を経由して回転台６２から流
出させ、廃液回収ケース８０で受けて回収するようにし
ている。このとき、隙間７８からの余剰塗布液は飛沫と
なって飛散し、廃液回収ケース８０の内面に付着するな
どして周囲を汚染してしまう。そのため廃液回収ケース
８０の内面を洗浄するための洗浄装置を別途設ける必要
があるが、余剰塗布液の飛散の程度によっては洗浄液等
で完全に洗い流すのが困難である。余剰塗布液が廃液回
収ケース８０の内面に付着したまま乾燥固化すると、装
置の振動等によって細かな塵埃となって回転台６２周囲
に漂い、基板６０に付着して歩留まりを低下させるなど
の問題を引き起こす。

【０００７】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、余剰塗布液が飛沫となって外部に飛散
し、周囲を汚染するのを防止することができる回転式塗
布装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る回転式塗布装置は、基板を水平支持し
た状態で回転させる回転台と、前記回転台に支持された
基板と所定間隔を隔てた上方位置に平行配置された上部
回転板と、前記回転台の外周部と前記上部回転板の外周
部との間に配設されたスペーサとを備え、前記基板を水
平支持したまま前記回転台によって回転させることによ
り、前記基板の上面に塗布液を塗布する回転式塗布装置
において、前記スペーサに設けられ、前記基板の回転に
より飛散された余剰塗布液を回転時の遠心力により貯溜
するトラップ部と、前記トラップ部に貯溜された余剰塗
布液を吸引して排出する排出手段と、を備えている。

【０００９】

【作用】本発明によれば、スペーサにトラップ部が設け
られており、回転台が回転して一定以上の遠心力が加わ
ると、基板からの余剰塗布液が前記トラップ部に貯留さ
れる。このトラップ部に貯溜された余剰塗布液を排出手
段によって吸引して排出するので、従来のように塗布液
が周囲に飛散して汚染することがなくなる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明にかかる回転式塗布装置の
第１の実施例を示す断面図である。この回転式塗布装置
では、例えば角形の基板２を搭載でき、しかも回転軸４
回りに回転自在な回転台６が設けられている。すなわ
ち、回転軸４に沿って回転シャフト８が垂設されてお
り、その上端に連結ボス１０を介して回転台６が水平に
取り付けられる一方、その下端に図示を省略するモータ
が連結されている。また、この回転台６の上面側に基板
支持用のピン１４が複数本突設されて基板２裏面を支持
するとともに、回転台６に立設された４組の係合ピン１
６が基板２の四隅と係合されて基板２を水平固定する。
このように、回転台６では、基板２を水平に支持しなが
ら回転軸４回りに水平回転させることができるようにな
っている。また、１は外装カバーであって、回転台６の
側方および下部を覆っている。外装カバー１の下部側方
に設けられた排気口１ａは、図示しない排気装置に接続
されており、当該排気口１ａを介して外装カバー１内の
ミストや塵埃が外部に排出される。

【００１１】また、回転台６の上方側には、上部回転板
１８が回転台６に支持された基板２と所定間隔を隔てた
上方位置に平行配置されている。この上部回転板１８
は、図１の一点鎖線に示すように、図示しない昇降装置
により上下方向に移動自在であり、下降時には後述する
リング状のスペーサ２０と嵌合して、回転台６，スペー
サ２０と一体化した状態で回転軸４回りに回転するよう
になっている。

【００１２】図２及び図３は、当該スペーサ２０部分の
拡大断面図である。両図に示すように、回転台６の上面
の外周部にスペーサ２０が配設されており、両者は図示
しない連結部材によって連結される。一方、上部回転板
１８はピンＰの嵌め合いによってスペーサ２０に対して
着脱自在となっており、上部回転板１８が下降してスペ
ーサ２０に装着されると、これら回転台６，上部回転板
１８及びスペーサ２０とで基板２への塗布処理を行う閉
空間Ｓが形成される。

【００１３】スペーサ２０の下面の所定位置には溝４７
が穿設されており（図４参照）、この溝４７によって回
転台６とスペーサ２０との間に余剰の塗布液を外部に流
出するための流出経路４８が形成される。スペーサ２０
の前記流出経路４８の外周側開口部と対向する位置に
は、断面形状が台形のトラップ部２０ａが設けられてい
る。このトラップ部２０ａは流出経路４８を介して閉空
間Ｓと連通される。また、トラップ部２０ａの下側に
は、回転台６の半径方向内側に向かって低くなる傾斜面
２０ｃが形成され、傾斜面２０ｃの下端には、排出穴２
０ｂが設けられている。図４はスペーサ２０のみを下方
から見たときの図であり、説明の便宜上、リング状部分
を若干誇張して示してある。同図に示すようにトラップ
部２０ａの空間はスペーサ２０の中心について対称とな
る位置に４個設けられており、それぞれ排出穴２０ｂ、
および流出経路４８を形成するための溝４７が形成され
ている。理解しやすいように図５（ａ）、（ｂ）に、そ
れぞれ図４のスペーサ２０におけるＡ−Ａ矢視およびＢ
−Ｂ矢視の断面形状を示す。

【００１４】このような形状のスペーサ２０を備えた回
転式塗布装置において、回転台６が高速回転し、遠心力
Ｆが付加されると、図２に示すように基板２からの余剰
塗布液が流出経路４８を介してトラップ部２０ａに流入
し、当該トラップ部２０ａ内に貯留されるので、これを
速やかに排出することが望ましい。

【００１５】図１における４０は、トラップ部２０ａに
貯溜した上記余剰塗布液を吸引・排出するための排出装
置であって、吸引ノズル４１、エアシリンダー４２、吸
引ポンプ４３、および廃液タンク４４とからなる。吸引
ノズル４１は、図３に示すように上端にフランジ部４１
ａを有しており、当該フランジ部４１ａの上部端面には
Ｏリング４１ｂが埋設される。この吸引ノズル４１は、
可撓性を有するチューブ４５を介して吸引ポンプ４３に
連結されており、当該吸引ポンプ４３が作動すれば、吸
引ノズル４１からトラップ部２０ａ内の余剰塗布液が吸
引され、廃液チューブ４６を介して廃液タンク４４内に
排出されるようになっている。

【００１６】吸引ノズル４１は、エアシリンダー４２の
ロッド４２ａに保持具４２ｂを介して上向きに保持され
ており、エアシリンダー４２を作動させることにより上
下に移動される。また、吸引ポンプ４３としては、例え
ばイジェクタ式真空ポンプが望ましい。図６は、当該イ
ジェクタ式真空ポンプの構成の概要を示す図であって、
金属ブロック４３１の中央を貫通して流路４３２が形成
され、この流路４３２に縦方向に形成された流路４３３
が連通されている。流路４３２の流路４３３と連通する
部分にはオリフィス４３４が形成されており、Ｐ方向か
ら圧縮空気を流入させると、当該オリフィス４３４を通
過するときに流速が増大して気圧が低下するため、流路
４３３に接続されたチューブ４５を介して吸引ノズル４
１（図１）から余剰塗布液が吸い込まれて、圧縮空気と
共にＱ方向に排出される。このようなイジェクタ式真空
ポンプ４３は、構成が簡単で安価であるとともに、機械
部分がほとんどないため塵埃などが生じにくいという利
点がある。しかし、本発明における吸引ポンプが、この
ようなものに限定されないのはもちろんである。

【００１７】また、塗布液を基板２の表面に塗布する際
に、当該塗布液が基板の裏面にも回り込んで汚染するの
で、塗布処理後に基板の裏面を洗浄する必要がある。本
実施例では、回転台６に裏面洗浄機構を設けており、そ
の吐出口が基板２の裏面と対向するようにして、裏面洗
浄用ノズル３２が回転台６の上面に取り付けられるとと
もに、連結管３４を介して回転シャフト８の中心部に挿
通して非回転状態に設置された洗浄液供給管３６に接続
されている。洗浄液供給管３６は、図外で回転シャフト
８の外へ導かれ、図示しない開閉バルブを介して洗浄液
供給源に接続される。そして、その開閉バルブを開放す
れば、洗浄液供給管３６及び連結管３４を介して供給さ
れた洗浄液が裏面洗浄用ノズル３２から基板２の裏面に
噴出されて、基板２の裏面が洗浄されるようになってい
る。

【００１８】次に、上述のように構成された回転式塗布
装置の動作について説明する。まず、図１の１点鎖線に
示すように、上部回転板１８を持ち上げて、回転台６の
上部の開口を大きく開放し、基板２を基板支持用ピン１
４上に水平に搭載して、回転台６への基板セットを完了
する。

【００１９】それに続いて、塗布液供給用ノズル５０
を、図１の１点鎖線に示すように、中央部に移動させる
とともに、基板２上の適当な高さまで下降させる。そし
て、所定量の塗布液を基板２の上面中央部に滴下する。
こうして、基板２への塗布液の供給が行われる。

【００２０】その後、塗布液供給用ノズル５０を適当な
場所に退避させた上で、上部回転板１８を下降させてス
ペーサ２０に装着固定して、回転塗布の準備を完了す
る。そして、図示を省略するモータを駆動して、基板２
を水平支持した状態のままで、回転台６，スペーサ２０
及び上部回転板１８を一体的に高速回転させる（回転数
Ｎ＝Ｎ3 ）。この回転によって、基板２上の塗布液が外
方に拡散して基板２上面に薄く塗布される。このとき、
図２の点線に示すように、遠心力Ｆにより塗布液の一部
が余剰塗布液として回転台６とスペーサ２０の隙間、つ
まり流出経路４８を通過してトラップ部２０ａに貯留さ
れる（図２）。

【００２１】基板２への回転塗布が完了すると、いずれ
かのトラップ部２０ａの排出穴２０ｂが、吸引ノズル４
１の丁度真上になるようにして回転台６を停止させる。
エアシリンダー４２を作動させて吸引ノズル４１を上方
に移動し、図３に示すようにフランジ部４１ａの上面を
スペーサ２０の下面に押し付けてＯリング４１ｂを密着
させる。次に吸引ポンプ４３を作動させてトラップ部２
０ａ内に貯溜した余剰塗布液を確実に吸引し、廃液タン
ク４４に排出する。一つのトラップ部２０ａの排液が終
了すると、回転台が回転して次のトラップ部２０ａの排
出穴２０ｂが吸引ノズル４１の丁度真上に来るようにし
て上述の排出動作を行ない、全てのトラップ部２０ａの
排液が終了するまで、以下同じ動作を繰り返す。

【００２２】次に、回転台６の回転数Ｎが回転数Ｎ1
（＜Ｎ3 ）に調整され、一定時間の間、各洗浄用ノズル
３２に塗布液を溶解する洗浄液が供給されて、洗浄工程
が行われる。すなわち、裏面洗浄用ノズル３２から吹き
出された洗浄液によって基板２の裏面が洗浄される。基
板２の裏面を洗浄した洗浄液も、前述の余剰塗布液と同
様に、一旦トラップ部２０ａに貯留される。次に、回転
台６の回転数Ｎを回転数Ｎ2 （＜Ｎ3 ，＞Ｎ1 ）まで上
昇させて、回転台６に付着した洗浄液を遠心力でトラッ
プ部２０ａに貯留させる。その後、回転台６の回転を停
止させて上述と同じ手順により排出装置４０によって、
全てのトラップ部２０ａに貯留された洗浄液を排出す
る。

【００２３】その後、上部回転板１８を上方向に移動さ
せた後（図１の１点鎖線）、塗布処理を完了した基板２
を回転台６から取り出す。

【００２４】こうして、一連の作業を終了するが、連続
して処理を行う場合には、上記作業サイクルを繰返して
行う。

【００２５】このように、余剰塗布液は一旦トラップ部
２０ａに貯溜され、回転台６が停止した後に排出される
ので、図９、図１０に示す従来例と比べて余剰塗布液の
飛散が顕著に抑制され、回転台の周囲の汚染を防止、低
減することができる。しかも、トラップ部２０ａに貯溜
された余剰塗布液の排出を、排出装置４０の吸引により
強制的に行うので、排出を短時間に行うことができ、処
理時間を短縮して処理効率を向上させることができる。
また、塗布液の粘性が高いものであっても低いものであ
っても、排出装置４０の吸引力を変更あるいは制御する
ことで適切に対応できる。

【００２６】また、本実施例において、塗布液の粘性が
高い場合には、吸引ノズル４１の先端が排出穴２０ｂに
当接していない状態でも、塗布液自体の表面張力のた
め、余剰塗布液が排出穴２０ｂから自然に流出してしま
うことがなくなる。したがって、その余剰塗布液を吸引
ノズル４１、排出装置４０で強制的に排出することで、
図９に示す従来例で必要であった廃液回収ケース８０や
これを洗浄するための洗浄装置などが必ずしも必要でな
くなり、装置の簡素化、コンパクト化が図れる。カバー
を設ける場合でも、図示のような簡易な形状の外装カバ
ー１で十分である。

【００２７】なお、塗布液や洗浄液の粘性が低い場合に
は、吸引ノズル４１の先端が、排出穴２０ｂに当接する
までに余剰塗布液が当該排出穴２０ｂから流出し、排出
穴２０近傍の回転台６裏面や、外装カバー１内面など、
周囲を汚染するおそれがある。この場合でも、余剰塗布
液が一旦トラップ部２０ａに貯溜され、回転台６が停止
した後に排出されているので、その汚染の程度は、図
９、図１０に示す従来例と比べて非常に軽微なものであ
る。また、このような場合でも、排出穴２０ｂの大きさ
を十分小さくすることにより、塗布液や洗浄液自体の表
面張力によって自然流出をある程度防ぐことができる。
また、図７に示す第２の実施例によれば、完全に自然流
出を防止することができる。すなわち、トラップ部２０
ａの排出穴２０ｂに、ゴム、樹脂等の素材で形成され、
可撓性を有する流出防止弁２０ｄを付設するとともに、
吸引ノズル４１の先端に突出部４１ｃを形成する。回転
台６の回転時および停止直後は、図７（ａ）に示すよう
に流出防止弁２０ｄが排出穴２０ｂを閉塞しているの
で、塗布液などは流出せず、吸引ノズル４１が上昇する
と、図７（ｂ）に示すように突出部４１ｃが流出防止弁
２０ｄを押し上げて開放し、内部の塗布液を吸引するこ
とができる。

【００２８】図８は、本発明に係る回転式塗布装置の第
３の実施例の要部を示す図である。この実施例では、ト
ラップ部２０ａの排出穴２０ｂは、回転台６の裏面に配
設された連通管５２に直接接続され、この連通管５２の
他端は、ジョイント５３を介して、前述の洗浄液供給管
３６と二重管構造となって回転シャフト８の中心部に非
回転状態で挿通されている吸引管５４に接続されてい
る。この吸引管５４は、図外で回転シャフト８の外へ導
かれ、図１で示した吸引ポンプ４３に接続される。この
ような構成にすれば、回転台６が回転中で塗布作業や洗
浄作業の最中であっても、トラップ部２０ａに貯溜した
塗布液、もしくは洗浄液を随時排出することができ、停
止後に吸引排出する時間が不要となって処理が高能率化
されるとともに、第１、第２の実施例におけるエアシリ
ンダー４２や当該エアシリンダー４２の制御系統等が一
切不要となってコストダウンが図れるという利点があ
る。

【００２９】以上の実施例においては、トラップ部２０
ａの断面形状を台形状としているが、回転塗布処理中に
生じる余剰塗布液を貯留することができれば、どのよう
な形状、例えば断面形状が弧を描くような形状であって
もよい。

【００３０】また、トラップ部２０ａは、少なくとも１
回分の余剰塗布液を貯留することができる程度の容量が
必要であるが、少し余裕を見て各トラップ部２０ａの容
量の総和が、１回の塗布工程で必要とされる塗布液、つ
まり塗布液供給用ノズル５０から１回当たり供給される
量以上の塗布液の量を貯留するに足るものであることが
望ましい。

【００３１】なお、上記実施例では、回転台６に当該回
転台６とは別部材からなるスペーサ２０を取り付けるよ
うに構成されていたが、必ずしも回転台６とスペーサ２
０とを別部材によって構成する必要はなく、スペーサを
回転台と一体的に形成し、そのような回転台にトラップ
部を設けてもよい。

【００３２】また、上述の実施例においては、トラップ
部２０ａは、スペーサ２０に４箇所設けているが、少な
くとも１つあればよい。また、吸引効率からいえば、ト
ラップ部２０ｂは数個の小空間に分けて、その部分に余
剰塗布液を集中して貯溜する方が望ましいが、場合によ
ってはスペーサ２０の全周に沿ってリング状にトラップ
部２０ａを設け、排出穴２０ｂを適当な数箇所に設ける
ようにしてもよい。

【００３３】また、第１、第２の実施例において、排出
穴２０ｂの形状は円形にしているが、これに限らず矩形
に形成し、吸引ノズル４１の形状もそれに併せて矩形に
形成するようにしてもよい。また、吸引ノズル４１と吸
引ポンプ４３の連結も、可撓性のチューブ４５によって
ではなく、蛇腹状の連結管を用いてもよい。さらに、吸
引ノズル４１の数を排出穴２０ｂの数だけ設け、各所定
位置に配設された同数のエアシンリンダーによって上下
駆動し、各排出穴２０ｂから一斉に吸引排出するように
すれば排出時間の短縮になる。また、吸引ノズル４１の
上下駆動手段は上述のようにエアシリンダー４２に限ら
れず、油圧式アクチュエータでも、ネジ送り機構でもよ
い。

【００３４】また、吸引した余剰塗布液を排棄処分にせ
ずに、フィルターなどを介して浄化し、再使用するよう
にしてもよい。この場合には、塗布液の酸化をできるだ
け防止するため、図６に示すイジェクター式真空ポンプ
を吸引ポンプ４３として使用する場合には、当該圧縮空
気の代わりに不活性ガス例えば窒素ガスを圧縮して送付
する方が望ましい。

【００３５】また、トラップ部２０ａに貯溜した余剰塗
布液や洗浄液を吸引する際に、例えば連結管３４、洗浄
液供給管３６を介して閉空間Ｓ内に圧縮空気もしくは圧
縮窒素を供給して当該閉空間Ｓ内を陽圧状態にすれば、
吸引動作が容易となり、また、流出流路４８などに残存
することなく完全に余剰塗布液や洗浄液を排出すること
ができる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スペー
サにトラップ部を設け、回転台が回転して一定以上の遠
心力が加わると、基板からの余剰塗布液が前記トラップ
部に貯留される一方、排出手段により当該貯溜された余
剰塗布液を強制的に排出するようにしたので、余剰塗布
液の飛散やそれによる周囲の汚染を顕著に抑制すること
ができ、しかも、余剰塗布液の排出を短時間に行うこと
ができ、処理時間を短縮して処理効率を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転式塗布装置の第１の実施例を
示す断面図である。

【図２】遠心力によりトラップ部に余剰塗布液が貯溜さ
れる様子を示す図である。

【図３】トラップ部から余剰塗布液を排出する様子を示
す図である。

【図４】スペーサを下方から見た図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ矢視およびＢ−Ｂ矢視の断
面図である。

【図６】吸引ポンプの一例であるイジェクタ式真空ポン
プの構成を示す図である。

【図７】本発明に係る回転式塗布装置の第２の実施例の
要部を示す図である。

【図８】本発明に係る回転式塗布装置の第３の実施例の
要部を示す図である。

【図９】従来の回転式塗布装置を示す断面図である。

【図１０】図９の回転式塗布装置の部分拡大図である。

【符号の説明】

１ 外装カバー ２ 基板 ４ 回転軸 ６ 回転台 １８ 上部回転板 ２０ スペーサ ２０ａ トラップ部 ２０ｂ 排出穴 ４０ 排出装置 ４１ 吸引ノズル ４２ エアシリンダー ４３ 吸引ポンプ ４４ 排液タンク Ｓ 閉空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−36535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−5269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−90928（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−60761（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−254854（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−146736（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−277059（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−126237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−294966（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−47070（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−50768（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平支持した状態で回転させる回
   転台と、前記回転台に支持された基板と所定間隔を隔て
   た上方位置に平行配置された上部回転板と、前記回転台
   の外周部と前記上部回転板の外周部との間に配設された
   スペーサとを備え、前記基板を水平支持したまま前記回
   転台によって回転させることにより、前記基板の上面に
   塗布液を塗布する回転式塗布装置において、 前記スペーサに設けられ、前記基板の回転により飛散さ
   れた余剰塗布液を回転時の遠心力により貯溜するトラッ
   プ部と、 前記トラップ部に貯溜された余剰塗布液を吸引して排出
   する排出手段と、を備えたことを特徴とする回転式塗布
   装置。