JP3337148B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハー、金属
板、セラミックス、プリント基板或いはガラス板等の被
処理物表面に膜形成用塗布液を塗布するための塗布装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハー等の被処理物の表面にホ
トレジスト、拡散材或いはＳＯＧ（Spin-On-Glass）形
成用の塗布液を塗布する装置としてスピンナーを備えた
塗布装置が知られている。この塗布装置は上方が開放、
又は密閉されたケース内にスピンナーを配置し、このス
ピンナー上面に被処理物を配置するとともに、スピンナ
ー上面に形成した真空引き用の溝で被処理物を吸着し、
スピンナーの回転によって被処理物を一体的に回転せし
め、この回転に伴う遠心力で、上方のノズルから滴下し
た塗布液を、被処理物表面に均一に広げるようにしたも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ノズルから滴下し
た塗布液を被処理物表面に均一に広げるためには、塗布
液の濃度或いは粘度等を厳重に管理するだけでなく、被
処理物の温度及びスピンナーケース内の温度、湿度を管
理することが重要である。しかし被処理物の温度につい
ては、一般に半導体ウェハー等は場合によっては１，０
００℃以上の高温で形成され、しかもカセットに積層し
て蓄えられるため、一括して短時間に冷却することは困
難であった。従って、従来被処理物はスピンナーに載置
した後に裏面から熱媒、冷媒等によって温度調整を行っ
ていたが、搬送されて来る被処理物の温度が不安定であ
ることと、スピンナーケース内の温度調整がなされてい
ないことから、被処理物の表面温度が一定となるまでに
相当の待ち時間を要していた。また湿度においても、塗
布装置内の雰囲気に左右され不安定であった。

【０００４】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、半導体ウェハーやガラス基板等の被処理物の表
面温度を一定にしかつスピンナーケース内の温度及び湿
度を制御することによって、塗布条件を一定とし、再現
性良く均一な被膜を得ることのできる塗布装置を提供し
ようとするものである。

【０００５】上記課題を解決すべく本発明の塗布装置
は、所定の温度に調整された気体雰囲気中に被処理物が
載置されるものであって、この塗布装置の上流側に被処
理物を所定の温度まで冷却するためのクーリングプレー
トを配置し、このクーリングプレートと塗布装置との間
に被処理物を搬送するチャックを設け、更にクーリング
プレートからチャックへの被処理物の搬送を行う第一の
搬送フォークと、チャックから塗布装置への被処理物の
搬送を行う第二の搬送フォークを備え、クーリングプレ
ートには被処理物を載置するための冷却プレートを備
え、冷却プレートには被処理物を搬送するための第一の
搬送フォークを通すための溝が穿設されているとともに
被処理物を支持するための突起が設けられる構成とし
た。

【０００６】

【作用】半導体ウェハー等の被処理物は、塗布装置に搬
送される直前にクーリングプレートで温度調節され、次
に温度及び所望により湿度を管理された塗布装置内で塗
布される。

【０００７】

【実施例】以下に本発明に基づく実施例を図１乃至図４
に基づいて説明する。ここにおいて図１は本発明の塗布
装置の一例を示す平面工程図（ａ）及び側面工程図
（ｂ）であり、図２は本発明に係るクーリングプレート
の一例を示す断面図（ａ）及び平面図（ｂ）、図３は
同、クーリングプレートからの被処理物の移送機構の一
例を説明する部分断面図、及び図４は同、塗布装置の一
例を示す断面図である。

【０００８】本発明の塗布装置は図１に示すように、被
処理物Ｗを１枚ずつ冷却するためのクーリングプレート
１、被処理物Ｗ上に塗布液を塗布するためのスピンナー
１５を有する塗布装置２を備えている。

【０００９】クーリングプレート１は塗布装置２と近接
して設けられている。クーリングプレート１と塗布装置
２との間には被処理物Ｗを搬送するためのチャック１１
が配置されている。また塗布装置２の周辺には同じく被
処理物Ｗを搬送するための搬送フォーク１２が配置され
ており、この搬送フォーク１２には爪１３、爪１９及び
フック１４が設けられている。

【００１０】クーリングプレート１は図２に示すよう
に、上部に被処理物Ｗを載置するための冷却プレート３
を備え、熱伝導性の良い金属で一体的に形成されてお
り、内部には一定の温度に制御された水、エチレングリ
コール等の冷媒が循環する熱交換器（図示せず）を備え
ている。また冷却プレート３には、クーリングプレート
１の前後、即ちカセットケースからクーリングプレート
１へ、及びクーリングプレート１から塗布装置２方向へ
被処理物Ｗを搬送するための搬送フォーク４を通すため
に溝５が２本穿設されており、更に、被処理物Ｗの裏面
を汚さないための４本の突起６が突設されている。

【００１１】図３は、上記被処理物Ｗをクーリングプレ
ート１から塗布装置２へ搬送するための機構を示してい
る。搬送フォーク４は、シリンダ７によって上下方向に
駆動するロッド８、及びシリンダ７に固着されたスライ
ダ９を前後に摺動させるためのガイドロッド１０によっ
て作動する。

【００１２】また図４には塗布装置２が示されており、
この塗布装置２には温度及び湿度を調整された窒素、空
気等の気体が導入されるガス通路１７が設けられ、この
ガス通路１７は筒状ケース１６内のスピンナー１５上面
に開口するガス噴出孔１８につながっている。ガス噴出
孔１８は周方向に等間隔で多数設けられ、且つガス噴出
孔１８の向きは噴出された気体が被処理物Ｗの上面を覆
うように被処理物Ｗの中心部上方に向けられている。

【００１３】上記構成の、本発明に係る塗布装置は以下
のようにして操作する。即ち、先ずカセットケース（図
示せず）に積層された高温の被処理物Ｗを１枚ずつクー
リングプレート１に運び、ここで目的の温度にまで冷却
する。

【００１４】この冷却された被処理物Ｗをクーリングプ
レート１から塗布装置２へ搬送するには、先ず図３に示
すように上下方向に駆動するシリンダ７によってロッド
８を上昇させる。するとロッド８に連結した前記２本の
搬送フォーク４は溝５内から出て上昇し被処理物Ｗを持
上げる。次に上記シリンダ７に固着されたスライダ９を
モータ等によりガイドロッド１０に沿って摺動させる。
すると搬送フォーク４もスライダ９と一体的に動作し、
被処理物Ｗを進行方向（図１のＡ点）へ移動させること
ができる。

【００１５】このＡ点においては、チャック１１を上昇
して被処理物Ｗの裏面を吸着させる。その後、ロッド８
を下降させることによって搬送フォーク４から被処理物
Ｗを分離し、被処理物Ｗはチャック１１上に残す。一
方、搬送フォーク４は後退させて当初の位置に戻し、次
の被処理物Ｗを搬送するために待機させる。

【００１６】前記Ａ点に残留した被処理物Ｗを、今度は
チャック１１に吸着したままＢ点へ移動する。Ｂ点にお
いては、塗布装置２に係る搬送フォーク１２の爪１３が
移動してきたときに、前記チャック１１を吸着解除後下
降させてこの爪１３上へ被処理物Ｗを載せる。そしてチ
ャック１１の下降が完了した後、爪１３をＣ点へ移動さ
せる。このとき、爪１３の端部に設けたフック１４に被
処理物Ｗの端部を掛けることによって、塗布装置２に設
けられたスピンナー１５の中心との位置合わせ（センタ
リング）が容易となる。

【００１７】前記Ｃ点に移動した被処理物Ｗの下方から
スピンナー１５を上昇させて搬送フォーク１２の爪１３
よりも高い位置に押上げ、被処理物Ｗを吸着させる。こ
の状態で、被処理物Ｗが下降しても掛からない位置に爪
１３を更に移動させておいてスピンナー１５を下降させ
る。こうして塗布の態勢が整う。搬送フォーク１２は中
央位置に戻しておく。クーリングプレート１と塗布装置
２とは近接して設置してあるため、搬送中の被処理物Ｗ
の温度変化はそれ程大きくないが、クーリングプレート
１と塗布装置２との間を恒温に保つ手段を講じることも
好ましい。

【００１８】塗布装置２は図４に示すように、前記温度
及び湿度を調整済みの噴出された気体が被処理物Ｗの上
面を覆うように、ガス噴出孔１８の向きは被処理物Ｗの
中心部上方に向けられているが、塗布装置２への気体の
供給方法には特に制限はなく、ガス噴出孔１８を用いる
上記方法の他、塗布液に影響を与えない程度の風速で被
処理物Ｗ上方から被処理物Ｗへ向けて噴射する等の手段
をとってもよい。また気体の温度及び湿度を調整する装
置としては公知のものが使用でき、また本発明の塗布装
置専用である必要もなく、例えば工場内に配設された窒
素ラインから供給される窒素を熱交換器を通して温度調
整して用いてもよい。

【００１９】被処理物Ｗはクーリングプレート１によっ
て既に目的の温度に調整してあるため、塗布装置２内で
上述の温度及び湿度を調整された気体雰囲気中にこの被
処理物Ｗを載置すれば、改めて温度が安定するまで待つ
無駄がなくなる。また湿度については、湿気の影響を受
けやすいホスフォシリケートガラス（ＰＳＧ）、ボロン
ホスフォシリケートガラス（ＢＰＳＧ）等の塗布液の場
合は脱湿を十分に行い、また乾燥し過ぎないほうがよ
い。例えばポリボロンフィルム（ＰＢＦ：東京応化工業
製）の水溶性塗布液等の場合は適度な湿度にコントロー
ルする等、塗布液の種類に応じた湿度調整を行うことが
可能である。

【００２０】上記の温度及び所望により湿度を調整した
雰囲気中で被処理物Ｗを回転塗布した後、スピンナー１
５が上昇しても掛からないように爪１９をＢ点側に移動
させてから、スピンナー１５を上昇させる。そして搬送
フォーク１２の爪１９をスピンナー１５の下に移動し、
スピンナー１５を下降させて被処理物Ｗを爪１９に移
す。次に爪１９をＤ点のチャック２０上に移動し、チャ
ック２０を上昇させて被処理物Ｗを吸着させ、搬送フォ
ーク１２は中央位置（Ｃ点）に戻す。

【００２１】チャック２０に吸着した被処理物Ｗは、こ
の後、ホトレジスト等のように乾燥処理が必要な場合は
乾燥器へ搬送し、また、ＳＯＧ等のように焼き付け処理
が必要な場合はホットプレート等の熱処理装置へ搬送す
る。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように本発明の塗布装置
は、被処理物を冷却するためのクーリングプレートを塗
布装置の直前に配置してあり、また、塗布装置には温度
及び所望により湿度を調整した気体を導入する手段を講
じてあるため、従来冷却の困難であった被処理物の温度
をクーリングプレートで調整することができる。従っ
て、この温度調整済の被処理物を塗布装置に搬送できる
ため、塗布装置内で被処理物の温度が安定するまで待つ
必要がなく、塗布装置によって速やかに塗布することが
できるので、続いて乾燥処理、焼き付け処理を行うこと
ができる。また塗布装置内は上記のように温度及び所望
により湿度を調整した気体で満たされているため、塗布
条件を一定とし、再現性良く均一な被膜を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塗布装置の一例を示す平面工程図
（ａ）及び側面工程図（ｂ）

【図２】本発明に係るクーリングプレートの一例を示す
断面図（ａ）及び平面図（ｂ）

【図３】同、クーリングプレートからの被処理物の移送
機構を説明する部分断面図

【図４】同、塗布装置の一例を示す断面図

【符号の説明】

１…クーリングプレート、２…塗布装置、３…冷却プレ
ート、４…搬送フォーク、１１、２０…チャック、１２
…搬送フォーク、１３、１９…爪、１５…スピンナー、
１６…筒状ケース、１７…ガス通路、１８…ガス噴出
孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐保田 勉 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (72)発明者 工藤 勝彦 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−278561（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−46519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−225269（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−122428（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−155848（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理物表面に膜形成用塗布液を塗布す
   るための塗布装置において、塗布装置は所定の温度に調
   整された気体雰囲気中に被処理物が載置されるものであ
   って、この塗布装置の上流側には被処理物を前記所定の
   温度まで冷却するためのクーリングプレートを配置し、
   このクーリングプレートと塗布装置との間に被処理物を
   搬送するチャックを設け、更にクーリングプレートから
   チャックヘの被処理物の搬送を行う第一の搬送フォーク
   と、チャックから塗布装置への被処理物の搬送を行う第
   二の搬送フォークを備え、クーリングプレートには被処
   理物を載置するための冷却プレートを備え、冷却プレー
   トには被処理物を搬送するための第一の搬送フォークを
   通すための溝が穿設されているとともに被処理物を支持
   するための突起が設けられていることを特徴とする塗布
   装置。