JP3434650B2 - 基板塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称す
る）に対して、SOG(Spin On Glass,シリカ系被膜形成材
とも呼ばれる) 液、フォトレジスト液、ポリイミド樹脂
などの薬液を供給して塗布被膜を形成する基板塗布装置
に係り、特に薬液を供給する薬液供給ノズルの先端部を
収納する待機ポットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板塗布装置として、基
板に対して薬液を供給してその表面に被膜を形成するも
のが挙げられる。この装置は、例えば、基板を水平姿勢
で支持する基板支持部と、この基板支持部に支持された
基板の上方にあたる薬液供給位置と基板から側方に離れ
た待機位置とにわたって移動可能に構成された薬液供給
ノズルと、待機位置に配設されて薬液供給ノズルが待機
位置に移動した際に、その先端部を挿入口に収納する待
機ポットとを備えている。

【０００３】上記の装置では、薬液供給ノズルの先端部
の雰囲気が変動することに起因して先端部付近に貯留し
ている薬液の粘度変動による塗布ムラや、先端部付近に
貯留している薬液の固化や粘度変動による吐出不良を生
じる恐れがある。そこで、このような問題点を防止する
ために一般的に次のようなことが行われている。

【０００４】１）待機ポット内において薬液供給ノズル
の先端部に貯留している薬液を予め吐出する（いわゆる
ダミーディスペンスであり、以下、予備吐出と称する） ２）待機ポット内を溶剤雰囲気化する ３）待機ポット内において薬液供給ノズルの先端部を洗
浄する 上記の各対策のうち、３）は洗浄手段を配設する必要が
あって機構的に複雑化するので、一般的には上記の１）
および２）の対策を同時に施すようにしている。これら
１）および２）の対策を同時に施すためには、例えば、
次のような手法が挙げられる。 Ａ）待機ポットを、予備吐出用と溶剤雰囲気用とで別個
に設ける。 Ｂ）待機ポットを、予備吐出用と溶剤雰囲気用とで一体
的に構成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、上記Ａ）の手法では、予備吐出を行う
際には予備吐出用待機ポットに移動し、それ以外では溶
剤雰囲気用待機ポットで待機するようにしているので、
予備吐出を適切に行うことができ、かつ、薬液の粘度変
動を防止することが可能である。その一方、待機ポット
が別体で構成されているので、装置内に空間的な無駄が
生じ、さらに予備吐出を行うために溶剤雰囲気用待機ポ
ットから予備吐出用待機ポットに薬液供給ノズルの先端
部を移動する必要があるので、薬液供給ノズルの移動制
御が複雑化するという問題点がある。

【０００６】また、上記Ｂ）の手法では、上記Ａ）の手
法のような薬液供給ノズルの移動制御が不要であるもの
の、待機ポット内に予備吐出された薬液を排出するため
の排液口を設けておく必要がある関係上、待機ポット内
を適度な溶剤雰囲気に保持することができない。したが
って、上述した問題点を完全に解消することができな
い。

【０００７】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、待機ポットの構造を工夫することによ
り、一体型でありながらも予備吐出および溶剤雰囲気の
保持を適切に行うことができ、塗布ムラや吐出不良を防
止することができる基板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】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の基板塗布装置は、基板を水平姿勢
で支持する基板支持手段と、前記基板支持手段に支持さ
れた基板の上方にあたる薬液供給位置と基板から側方に
離れた待機位置とにわたって移動可能に構成された薬液
供給ノズルと、前記待機位置に配設され、前記薬液供給
ノズルが待機位置に移動した際に、その先端部を挿入口
に収納する待機ポットとを備えている基板塗布装置にお
いて、前記待機ポットを、前記挿入口に収納された薬液
供給ノズルから予備吐出された薬液が流下する薬液流下
空間と、この薬液流下空間に連通した排液口と、溶剤を
貯留する溶剤貯留部とにより構成し、前記薬液流下空間
の下端部が前記溶剤貯留部の頂上部よりも下方に位置す
るように突出形成されて前記薬液流下空間と前記排液口
とを遮断するとともに、予備吐出により吐出された薬液
が前記溶剤貯留部から溶剤とともに前記排液口へ流出す
るように構成されていることを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２に記載の基板塗布装置は、
請求項１に記載の基板塗布装置において、前記待機ポッ
トに、前記挿入口の高さ方向の位置を調節する位置調整
手段を備えていることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。基板支持手段に支持された基板に対して薬液を供給
する際には、薬液供給ノズルをその上方にあたる薬液供
給位置に移動する。そして、次に薬液を供給するまでに
ある程度の時間間隔がある場合には、その先端部に貯留
している薬液の乾燥などを防止するために薬液供給ノズ
ルを移動して、その先端部を待機ポットの挿入口に収納
しておく。待機ポットには、予備吐出された薬液が流下
する薬液流下空間が形成されているとともに、この空間
に連通した排液口が形成されている。さらに、上記の薬
液流下空間の下端部が溶剤貯留部の頂上部よりも下方に
位置するように突出形成されて薬液流下空間と排液口と
が遮断されているので、形成されている溶剤雰囲気が排
液口により乱されることがなく上記の薬液流下空間の雰
囲気を上記の溶剤貯留部の溶剤によって適度な雰囲気に
保持することができる。また、基板に対して薬液を供給
する前には、まず、薬液供給ノズルから一定量の薬液を
吐出する予備吐出が行われる。これにより吐出された一
定量の薬液は、薬液流下空間を経て溶剤貯留部に流入す
るが、この予備吐出された薬液は溶剤とともに排液口に
流出するように構成されているので、予備吐出による薬
液が薬液流下空間や溶剤貯留部に滞留することなく適切
に予備吐出を行うことができる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明によると、待
機ポットの挿入口に、その高さ方向の位置を調節する位
置調整手段を備えているので、薬液供給ノズルが待機位
置に移動した際の薬液供給ノズルと挿入口との間隔を調
整することができる。したがって、薬液流下空間の開放
度を調整することができる。薬液によってはその溶剤雰
囲気中の溶剤を吸収して薬液の粘度が低下するという問
題を生じる場合があるが、上記の間隔を調整することに
より薬液に応じた適切な溶剤雰囲気にすることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して
本発明の一実施例を説明する。なお、図１は実施例に係
る基板塗布装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２
は待機ポットを拡大した縦断面図である。

【００１３】図中、符号１は、本発明の基板支持手段に
相当する吸引式スピンチャックである。この吸引式スピ
ンチャック１は、平面視ほぼ円形に形成されており、基
板Ｗの下面を吸着して水平姿勢で保持するようになって
いる。その下面回転中心には、図示しないモータに接続
された回転軸３が連動連結されており、モータを回転駆
動することにより基板Ｗを水平面内で回転するようにな
っている。吸引式スピンチャック１の周囲には、基板Ｗ
に供給された薬液が周囲に飛散することを防止するため
の飛散防止カップ５が配設されている。この飛散防止カ
ップ５は、底部にリング状の排液ゾーン６ａを形成され
た下カップ６と、上部に開口７ａを形成され、下カップ
６の上部内周面に嵌め付けられている上カップ７とから
構成されている。基板Ｗの周囲に飛散して排液ゾーン６
ａに貯留した薬液は、その一部位に形成されたドレイン
６ｂから排出されるようになっている。なお、上述した
吸引式スピンチャック１と飛散防止カップ５とは、基板
Ｗの搬送の際に図示しない昇降機構によって相対昇降さ
れるようになっている。これらを相対昇降することによ
り、吸引式スピンチャック１が飛散防止カップ５の開口
７ａを通って上方に突出するようになっている（図中の
二点鎖線）。

【００１４】基板Ｗの上面には、図示しない薬液供給機
構に接続された薬液供給ノズル１０から薬液が供給され
る。この薬液供給ノズル１０は、剛性を有する部材によ
り形成された剛性アーム１０ａと、その下方に向けられ
たアーム先端部１０ｂから下方に突出して取り付けられ
ているチューブ状の先端部１０ｃとから構成されてい
る。先端部１０ｃは、図示しない薬液供給機構から供給
された薬液を吐出するものである。薬液供給ノズル１０
は、基板Ｗの回転中心の上方で基板Ｗに対して薬液を供
給するための薬液供給位置（図中に点線で示す位置）
と、この薬液供給位置のさらに上方にあたる上方待機位
置（図中に二点鎖線で示す位置）と、基板Ｗから側方に
離れた待機位置（図中に実線で示す位置）とにわたって
図示しない移動機構により移動するように構成されてい
る。

【００１５】待機位置にある薬液供給ノズル１０は、そ
の先端部１０ｃが待機ポット２０の挿入口２１に収納さ
れるようになっている。この挿入口２１には雌ネジ部２
１ａが形成されており、この部分に中空部２２ａを有す
る高さ調整ネジ２２が取り付けられている。高さ調整ネ
ジ２２は本発明における位置調整手段に相当するもので
あり、この高さ調整ネジ２２を回転することによって、
薬液供給ノズル１０のアーム先端部１０ｂと高さ調整ネ
ジ２２の上端部との間隔が調整されるようになってい
る。

【００１６】上記の挿入口２１の下方には、待機位置に
ある薬液供給ノズル１０から予備吐出された薬液が流下
する薬液流下空間２３が形成されている。この薬液流下
空間２３から側方に離れた位置には、予備吐出された薬
液と溶剤とを排出するための排液口２４が形成されてい
る。この排液口２４は、薬液流下空間２３に連通してい
るとともに排液タンク２４ａに連通接続されている。上
記の薬液流下空間２３の下方には、溶剤供給部２５から
供給された溶剤を貯留するための溶剤貯留部２６が形成
されている。溶剤貯留部２６の底部２６ａは、排液口２
４に向かって先上がりの傾斜状に形成されている。溶剤
貯留部２６の底部２６ａの形状を傾斜状にしておくと、
後述するように予備吐出された薬液を溶剤とともに効率
よく排液口２４に流出させることができる。傾斜状の底
部２６ａの頂上部２６ｂは、溶剤貯留部２６に貯留する
溶剤の液量を一定に保持する。また、薬液流下空間２３
の下端部２３ａは、溶剤貯留部２６の頂上部２６ｂより
も下方に位置するように突出形成されている。したがっ
て、薬液流下空間２３は、その下端部２３ａが溶剤貯留
部２６に貯留した溶剤の液面よりも下方に位置すること
になり、薬液流下空間２３と排液口２４とは溶剤によっ
て遮断されることになる。

【００１７】なお、上記の溶剤貯留部２６に貯留可能な
溶剤の容積は予め判っているので、溶剤供給部２５から
貯留可能な量の溶剤を供給して、図２に示すように常に
溶剤貯留部２６が溶剤で満たされるようになっている。
したがって、排液口２４から外気が流入して薬液流下空
間２３に形成されている溶剤雰囲気が乱されることなく
保持される。

【００１８】次に、上述した基板塗布装置の動作につい
て図３および図４を参照しつつ説明する。なお、既に基
板Ｗは、吸引式スピンチャック１に吸着保持されて飛散
防止カップ５内に収容されているものとして説明する。

【００１９】図３に示すように、待機位置にある薬液供
給ノズル１０は、その先端部１０ｃが、高さ調整ネジ２
２の中空部２２ａを通って待機ポット２０の挿入口２１
内に収納されている。薬液流下空間２３は、上述したよ
うに溶剤貯留部２６に貯留している溶剤によって排液口
２４と遮断されて溶剤雰囲気に保持されているので、待
機位置にある薬液供給ノズル１０の先端部１０ｃ内に滞
留している薬液の粘度が変動したり固化することを防止
できる。

【００２０】なお、薬液の種類によっては、溶剤雰囲気
中の溶剤濃度が過度になると溶剤を吸収して粘度が低下
する不都合が生じるが、上述したように高さ調整ネジ２
２を回して薬液流下空間２３の開放度を調整することに
より、薬液流下空間２３に形成されている溶剤雰囲気の
溶剤濃度を調整することができる。これにより薬液の種
類に応じた溶剤雰囲気に微妙に調整することができて、
薬液の種類に応じた適切な溶剤雰囲気をつくることがで
きる。したがって、基板塗布装置に使用する薬液の種類
に制約を受けることがなく、様々な種類の薬液を使用す
ることができる。なお、薬液がSOG 液である場合には非
常に固化し易いので、薬液供給ノズル１０のアーム先端
部１０ｂとの間隔が狭くなるように高さ調整ネジ２２を
調整して、薬液流下空間２３の開放度が小さくなるよう
に設定することが好ましい。

【００２１】この状態において、図示しない薬液供給機
構が一定量の薬液を供給して、薬液供給ノズル１０の先
端部１０ｃから薬液を吐出する。この動作（いわゆるダ
ミーディスペンス）により、薬液供給ノズル１０の先端
部１０ｃ内に滞留していた薬液Ｓが薬液流下空間２３に
排出される（図中の点線）。排出された薬液Ｓは薬液流
下空間２３を流下し、溶剤貯留部２６に貯留している溶
剤中に混入する。これにより増加した容積分の溶剤およ
び溶剤に溶けだした薬液Ｓの一部は、溶剤貯留部２６の
頂上部２６ｂを越えて排液口２４に流れ込む。

【００２２】予備吐出を行うのとほぼ同時あるいはその
直後に、溶剤供給部２５から溶剤貯留部２６に一定量の
溶剤を供給する。すると図４中に点線で示すように、薬
液流下空間２３の下端部２３ａ付近に滞留している薬液
Ｓは、底部２６ａの傾斜面を上がってゆく溶剤の流れに
引かれつつ巻き込まれるようにして頂上部２６ｂを越え
て排液口２４に排出される。したがって、予備吐出され
た薬液Ｓが待機ポット２０内に滞留・堆積して乾燥し、
パーティクルを発生するような不都合を防止できるほ
か、排液口２４から排液タンク２４ａに至る経路のつま
りによる薬液のオーバーフローといった不都合も防止す
ることができる。

【００２３】なお、予備吐出により排液口２４に流れ込
んだ溶剤を検出するセンサを配設しておき、このセンサ
が動作した時点で溶剤供給部２５から一定量の溶剤を供
給するようにしてもよい。また予備吐出を行ってから一
定流量の溶剤を供給するのではなく、動作に無関係に一
定量の溶剤を溶剤供給部２５から常に供給しておくよう
にしてもよい。

【００２４】このようにして予備吐出を終えた後、薬液
供給ノズル１０は、図１中に二点鎖線で示した上方待機
位置を経て、図１中に点線で示した薬液供給位置に移動
し、その位置から所定量の薬液を基板Ｗに対して供給す
るようになっている。薬液供給ノズル１０は、上述した
ように適度な溶剤雰囲気中で待機していたので、先端部
１０ｃ内の薬液が固化して吐出不良が生じることを防止
でき、基板Ｗに対して確実に塗布処理を行うことができ
る。そして基板Ｗは、所定の回転数で所定時間だけ高速
回転され、その表面に一定膜厚の塗布被膜を形成され
る。基板Ｗに対して供給された薬液は、上述したように
待機ポット２０内において予備吐出を行った後の正常な
粘度を有するものであるので、塗布被膜に塗布ムラが生
じることを防止できる。

【００２５】上述したように予備吐出された薬液が流下
する薬液流下空間２３と排液口２４とは、溶剤貯留部２
６に貯留している溶剤によって遮断されているので、溶
剤雰囲気用と予備吐出用のポットとを一体的に構成した
にもかかわらず、先端部１０ｃが収納されている薬液流
下空間２３の溶剤雰囲気を適度に保持することができ
る。さらに、予備吐出により薬液流下空間２３を経て溶
剤貯留部２６に流入した薬液Ｓは、溶剤貯留部２６の溶
剤とともに排液口２４に流出するように構成されている
ので、予備吐出された薬液Ｓが薬液流下空間２３や溶剤
貯留部２６に滞留することなく適切に予備吐出を行うこ
とができる。したがって、予備吐出用および溶剤雰囲気
用のポットを一体化した待機ポット２０でありながら
も、予備吐出および溶剤雰囲気の保持を適切に行うこと
ができる。その結果、薬液供給ノズル１０の先端部１０
ｃに貯留している薬液の固化や粘度変動を防止できて塗
布ムラや吐出不良を防止できる。

【００２６】なお、上記の実施例では、待機ポット２０
の挿入口２１に高さ調整ネジ２２を取り付けて薬液に応
じた溶剤雰囲気に設定できるようにしたが、この高さ調
整ネジ２２を必ずしも配設する必要はない。例えば、溶
剤雰囲気の溶剤濃度が影響を受けにくい薬液や、一種類
の薬液しか使用しないような場合には、挿入口２１だけ
を有する待機ポット２０としたり、その薬液に適切な溶
剤雰囲気を形成できる開放度となるように待機ポット２
０を形成しておけばよい。

【００２７】なお、本発明は上記の構成に限定されるも
のではなく種々の変形実施が可能である。例えば、図５
に示すように変形実施が可能である。この待機ポット２
０は、薬液流下空間２３の下方に凹状の溶剤貯留部３０
を形成され、薬液流下空間２３の下端部２３ａは溶剤貯
留部３０の頂上部３０ａよりも下方に位置するように突
出形成されている。溶剤貯留部３０へは、薬液流下空間
２３の側面であって、溶剤貯留部３０の頂上部３０ａよ
りも上方に形成された溶剤供給路３１を介して溶剤供給
部２５から溶剤が供給されるようになっている。挿入口
２１には、上記の実施例のように高さ調整ネジ２２が取
り付けられておらず、その高さは固定となっている。そ
の一方で、薬液流下空間２３の側面には、雰囲気調整孔
３３が周囲に連通するように形成されている。この雰囲
気調整孔３３の上部には、その開口率を調整するための
調整ネジ３５が取り付けられている。この調整ネジ３５
を回して雰囲気調整孔３３の開口率を調整することによ
り、上記の実施例と同様に薬液流下空間２３の開放度を
調整することができる。

【００２８】このように構成された待機ポット２０で
は、予備吐出されて薬液流下空間２３の下方に滞留して
いる薬液Ｓが、溶剤供給路３１から流入した溶剤の流れ
に乗せられて溶剤貯留部３０の頂上部３０ａを越えて排
液口２４に排出される。したがって、上述した実施例と
同様の効果を奏することができる。

【００２９】なお、上記の実施例では、薬液供給ノズル
１０の先端部１０ｃがチューブ状のもので構成されてい
るとして説明したが、薬液がフォトレジスト液やポリイ
ミド樹脂の場合には先端部が先細り状であることが一般
的である。このような先端部形状の薬液供給ノズル１０
を採用した基板塗布装置であっても、上記のような構成
の待機ポット２０を採用することにより同様の効果を奏
することは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、薬液流下空間に連通した排液
口は、薬液流下空間の下端部が溶剤貯留部の頂上部より
も下方に位置するように突出形成されて、溶剤貯留部に
貯留している溶剤によって遮断されているので、薬液流
下空間に形成されている溶剤雰囲気が乱されることなく
上記の薬液流下空間の溶剤雰囲気を適切に保持すること
ができる。また、予備吐出により薬液流下空間を経て溶
剤貯留部に流入した薬液は、溶剤貯留部の溶剤とともに
排液口に流出するように構成されているので、薬液が薬
液流下空間や溶剤貯留部に滞留することなく適切に予備
吐出を行うことができる。したがって、予備吐出および
溶剤雰囲気の保持を適切に行うことができる。その結
果、薬液供給ノズルの先端部に貯留している薬液の固化
や粘度変動を防止できて塗布ムラや吐出不良を防止でき
る。

【００３１】また、請求項２に記載の発明によれば、待
機ポットの挿入口と薬液供給ノズルとの間隔を調整する
ことにより、薬液流下空間の溶剤雰囲気を調整すること
ができるので、種々の薬液に応じた溶剤雰囲気にするこ
とができる。したがって、使用する薬液の制約がなく、
種々の薬液を使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る基板塗布装置の概略構成を示した
縦断面図である。

【図２】待機ポットの縦断面図である。

【図３】動作説明に供する図である。

【図４】動作説明に供する図である。

【図５】待機ポットの変形例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

Ｗ … 基板 Ｓ … 薬液 １ … 吸引式スピンチャック（基板支持手段） ５ … 飛散防止カップ ６ … 下カップ ７ … 上カップ １０ … 薬液供給ノズル １０ａ … 剛性アーム １０ｂ … アーム先端部 １０ｃ … 先端部 ２０ … 待機ポット ２１ … 挿入口 ２２ … 高さ調整ネジ（位置調整手段） ２３ … 薬液流下空間 ２４ … 排液口 ２６ … 溶剤貯留部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川本 隆範 京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大日本スクリーン製造株式会社 洛西事 業所内 (56)参考文献 特開 昭64−8621（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 B05C 7/00 - 21/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平姿勢で支持する基板支持手段
   と、前記基板支持手段に支持された基板の上方にあたる
   薬液供給位置と基板から側方に離れた待機位置とにわた
   って移動可能に構成された薬液供給ノズルと、前記待機
   位置に配設され、前記薬液供給ノズルが待機位置に移動
   した際に、その先端部を挿入口に収納する待機ポットと
   を備えている基板塗布装置において、 前記待機ポットを、前記挿入口に収納された薬液供給ノ
   ズルから予備吐出された薬液が流下する薬液流下空間
   と、この薬液流下空間に連通した排液口と、溶剤を貯留
   する溶剤貯留部とにより構成し、前記薬液流下空間の下
   端部が前記溶剤貯留部の頂上部よりも下方に位置するよ
   うに突出形成されて前記薬液流下空間と前記排液口とを
   遮断するとともに、予備吐出により吐出された薬液が前
   記溶剤貯留部から溶剤とともに前記排液口へ流出するよ
   うに構成されていることを特徴とする基板塗布装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板塗布装置におい
   て、前記待機ポットに、前記挿入口の高さ方向の位置を
   調節する位置調整手段を備えていることを特徴とする基
   板塗布装置。