JP3459115B2 - 基板の回転塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板の回転塗布装置に
関し、特に高速回転させた基板上に塗布液を塗布して、
均一な薄膜を形成させるための基板の回転塗布装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば半導体基板のような基板を高速
回転させながら、この基板上に、比較的低粘度ないし中
粘度の塗布液を塗布して、基板上に均一な膜厚を形成す
るための回転塗布装置としては、図２のようなものが知
られている。ターンテーブル２は、基板１を保持して回
転するためのものである。このターンテーブル２の上方
には、塗布液吐出ノズル４が配置されている。この塗布
液吐出ノズル４は、回転する基板１に対して塗布液３を
供給するものである。

【０００３】塗布液３の飛散を防止するために飛散防止
カップ６が設けられている。ターンテーブル２で保持さ
れた基板１より上方には、飛散防止カバー７が位置され
ている。この飛散防止カバー７は、塗布液３の飛沫の飛
散を防止するものである。メカニズム５は、飛散防止カ
バー７を支えている。ターンテーブル２で保持された基
板１より外側には、排気口８が設けられている。この排
気口８は、飛散防止カップ６内を排気するための外部装
置の排気ファン９に接続配管されている。排液口１２
は、外部の排液タンク１３に接続配管されている。この
排液口１２は、飛散等による余剰の塗布液を排液するた
めのものである。

【０００４】このような従来の回転塗布装置は、次の３
通りの構造のものがある。 （１）外気エアーの流れＢが、飛散防止カップ６と飛散
防止カバー７との隙間１１からのみ流入して基板１の周
縁近傍に供給され、そして流下する気流を排気ファン９
によって排気口８から吸引するようになっているタイプ
のもの。 （２）隙間１１が密封されていて外気流入エアーがな
く、排気口８からの吸引が実効的に働かないタイプのも
の。このタイプのものでは、高速回転時あるいはその後
に飛散防止カバー７が開くようになっている。 （３）飛散防止カバー７が全くないタイプのもの。

【０００５】このように、従来の回転塗布装置は、
（１）から（３）の３つのタイプのものに大別される。
外気エアーによって塗布液３の乾燥が促進されて膜厚が
形成されるのであるが、上述した（１）と（２）のタイ
プの場合では、基板１の周縁近傍を除く表面全域に亘っ
て外気エアーが供給されにくいので、外気エアーの供給
されにくい部位での塗布液３の乾燥が遅くなり、塗布液
３の粘性が低くなるので薄い膜厚が形成されてしまう。
これに対して、（３）のタイプの場合では、飛散防止カ
バー７が全くなく外気エアーが充分供給されるために、
厚い膜厚が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
ないし（３）の従来の回転塗布装置では、次のような問
題がある。（１）のタイプのものでは、外気エアーの流
れＢが飛散防止カップ６と飛散防止カバー７との隙間１
１から流入するものである。このために、基板１の周縁
近傍においては外気エアーが多く供給されるので、これ
らの部分での膜厚増加が生じやすい。これに対して、
（２）と（３）のタイプのものでは、基板１上におい
て、外周の方が気流の相対スピードが速いので、外周に
おける膜厚増加を生じやすい。このため、基板１上に形
成した膜厚が不均一になることや、基板１の上方での流
れＣが形成されることによって、霧状になった塗布液３
の飛沫が基板１の表面に再付着してしまう等のために、
品質上の欠陥となりやすい。しかもこの流れＣを調整す
ることは容易でない。

【０００７】そこで、本発明は上記課題を解消するため
になされたものであり、基板上に塗布液を塗布して均一
な薄膜を形成させることができ、基板の品質をより一層
向上させることができる基板の回転塗布装置を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、基板を保持して回転するターンテーブルと、回
転する上記基板に塗布延期を供給する塗布液供給手段
と、上記ターンテーブル及び上記ターンテーブルで保持
された上記基板の外方に設けられ、上記ターンテーブル
及び上記基板を囲む飛散防止カップと、中央部に上記タ
ーンテーブルで保持された上記基板の中心部から周辺部
へ向かう領域に外気エアーの流れを得るための開口部を
有し上記ターンテーブルで保持された上記基板に対向配
置されるとともに上記飛散防止カップと当接可能に形成
された飛散防止カバーとを備え、上記塗布液の飛沫の飛
散を防止する飛散防止手段と、上記飛散防止カバーを上
記飛散防止カップに対して接離させることにより、上記
ターンテーブルで保持された上記基板の外方から該基板
の周辺部へ向かう領域に外気エアーの流れを得る間隙を
形成させる駆動手段と、上記飛散防止手段内を排気する
排気手段とを有することを特徴とする基板の回転塗布装
置により達成される。

【０００９】

【００１０】本発明にあっては、好ましくは上記開口部
には、外気エアーの流れの流量を調整するための整流部
材が配置されている。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、塗布液供給手段は、ターン
テーブルで回転する基板に塗布液を供給する。この際、
飛散防止手段により、塗布液の飛沫の飛散を防止する。
しかも、飛散防止手段の開口部を介して、ターンテーブ
ルで保持された基板の中心部から周辺部へ向かう領域に
外気エアーの流れを得て、飛散防止手段内を排気手段に
より排気する。この外気エアーの流れにより、飛散した
塗布液の飛沫が基板上に再付着するのを防ぐ。

【００１２】しかも、基板の周辺部に関連する領域に外
気エアーの流れを得るために上記飛散防止カバーを上記
飛散防止カップに対して開閉する。これにより、基板の
周辺部に関連する領域における外気エアーの流れの調整
を行え、この基板の周辺部に関連する領域における外気
エアーの流れの減少に伴い、基板の周縁における膜厚の
増加を防止できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。

【００１４】本発明の基板の回転塗布装置の好ましい実
施例は、半導体基板、セラミック基板あるいはガラス基
板等（以下単に基板と称する）を高速回転させながら、
ポリイミド樹脂溶液、液体ドーパント、フォトレジスト
等の比較的低粘度から中粘度の塗布液を、その基板上に
塗布して均一な薄膜を形成させるための基板の回転塗布
装置である。

【００１５】図１は、本発明の基板の回転塗布装置の好
ましい実施例を示している。ターンテーブル２は、基板
１を保持して回転するものである。このターンテーブル
２は、モータＭにより矢印Ｒ方向に回転できるようにな
っている。このモータＭはプレートＰに対して取り付け
られている。塗布液吐出ノズル４は、図１において破線
で示されており、回転する基板１に対して塗布液３を供
給するためのものである。この塗布液吐出ノズル４は、
ターンテーブル２の上方に設けられている。基板１は、
たとえば半導体基板であり、円盤状のものである。

【００１６】飛散防止手段は２０は、飛散防止カップ６
と、飛散防止カバー７とを有している。この飛散防止カ
ップ６は、塗布液３の飛沫の飛散を防止するものであ
り、ターンテーブル２の周囲、特に基板１とターンテー
ブル２の周縁に対応する領域に配置されている。

【００１７】飛散防止カバー７は、ターンテーブル２で
保持された基板１の上方で、しかも基板１に対面するよ
うに位置していて、塗布液３の飛散を防止するものであ
る。この飛散防止カバー７は、開閉手段４０により飛散
防止カップ６に対して矢印Ｚ方向に関して開閉可能にな
っている。開閉手段４０は、たとえばメカニズム５と駆
動手段３０を有している。この飛散防止カバー７は、開
閉手段４０のメカニズム５により支持されている。駆動
手段３０とメカニズム５は、上述したように飛散防止カ
バー７を矢印Ｚ方向に移動可能である。しかも、駆動手
段３０とメカニズム５は、飛散防止カバー７をターンテ
ーブル２の上方から別の部所（上方横部）に退避させる
ことができるようになっている。

【００１８】飛散防止カバー７は、飛散防止カップ６の
開口部６ａに対応するようにして配置される。図１の実
施例では、開口６ａの大きさは基板１の大きさより大き
い。飛散防止カバー７の大きさは、開口６ａの大きさよ
り大きい。飛散防止カバー７の中央部には外気エアーの
流れＡを得るための開口部としての孔１０が形成されて
いる。この孔１０からは、外気エアーの流れＡがターン
テーブル２の上の基板１側に供給されるように構成され
ている。この孔１０には、好ましくはメッシュやフィル
タ等の整流部材を配設することができる。

【００１９】飛散防止カップ６と飛散防止カバー７とを
接するようにして隙間１１を無くしたり、あるいは飛散
防止カップ６と飛散防止カバー７との間隔ともいう隙間
１１を狭くすることにより、隙間１１からの外気エアー
の流れＢを遮断するかあるいは調整することができる。
すなわち駆動手段３０を作動させることによりメカニズ
ム５を矢印Ｚ方向に移動させて、飛散防止カップ６と飛
散防止カバー７とを接するようにしたり、あるいは飛散
防止カップ６と飛散防止カバー７との隙間１１を狭くす
ることができる。

【００２０】このようにして隙間１１を無くしたり、隙
間１１の大きさを調整することで、隙間１１からの外気
エアーの流れＢの流量を遮断あるいは調整することで、
孔１０からの外気エアーの流れＡの流量を調節すること
ができる。つまり、孔１０からの外気エアーの流れＡの
流量は、隙間１１からの外気エアーの流れＢに対して抵
抗として作用する。このため、外気より流入する気流
は、孔１０からの外気エアーの流れＡが主流となる。

【００２１】排気口８は、ターンテーブル２に保持され
た基板１よりも外側に位置されている。この排気口８
は、外部装置の排気ファン９に接続配管されていて、飛
散防止カップ６内を排気するためのものである。

【００２２】排液口１２は、外部の排液タンク１３に接
続配管されている。排液口１２は、飛散等による余剰の
塗布液を排液タンク１３側に排液するようになってい
る。図１において、外気エアーの流れＡは、基板１の上
面に沿って放射方向へほぼ均一に流れ、基板１の周縁よ
り均一に流下し、排気ファン９によって排気口８から排
気される。飛散等による余剰の塗布液は、排液口１２よ
り排液され、排液タンク１３に溜められる。

【００２３】なお、孔１０の位置、形状、大きさ、個数
等に関しては、外気エアーの流れＡの流量、方向等の調
整になるため、特にこだわらなく、その時の基板１上で
の膜厚分布の場合に応じたものとするのが良い。

【００２４】ただし、基板１の表面全体に関して塗布膜
３を均一な膜厚に形成するためには、孔１０は飛散防止
カバー７の丁度中央部に位置させ、この好ましくは円形
の孔１０の径は、基板１の径に対して、基板１の径の１
／１０ないし１／３の範囲が望ましい。

【００２５】次に、上述した回転塗布装置の動作例を説
明する。塗布液吐出ノズル４および飛散防止カバー７
を、上方でかつ横の部分に退避させておく。そして基板
１をターンテーブル２に中心合せしてセットし、基板１
をターンテーブル２に吸着して保持する。排気ファン９
によって排気口８から飛散防止カップ６内を強制排気す
る。塗布液吐出ノズル４のスイングアーム（図示せず）
が作動して、塗布液吐出ノズル４が、基板１上の所定の
位置（中心位置）に設置される。この塗布液吐出ノズル
４から塗布液３を吐出した後に、このスイングアームは
待避する。

【００２６】その後、直ちに飛散防止カバー７が飛散防
止カップ６の開口６ａに対応して位置決めされ、モータ
Ｍを作動してターンテーブル２を高速回転させる。する
と、基板１の回転に伴なってその表面に薄い膜３が形成
される。そして、余剰の塗布液３や霧状になった塗布液
３は、基板１の回転による遠心力で、基板１の周縁から
飛沫となって飛散する。一方、排気ファン９によって排
気口８から強制排気がなされていることから、飛散防止
カバー７の孔１０から流入する外気エアーの流れＡは、
基板１の上面に沿って放射方向に流れ、基板１の周縁よ
り流下し、排気口８より排気される。

【００２７】そこで、飛沫となって飛散した塗布液３
は、上記気流の流れＡによって基板１の表面に再付着し
にくくなり、排液口１２より排液タンク１３に溜められ
る。また，基板１上の気流も基板１の全方向に均一な流
れとなり、均一な膜厚が形成される。

【００２８】ここで基板１の周縁での気流について説明
する。飛散防止カバー７の孔１０からの外気エアーの流
れＡは、飛散防止カップ６と飛散防止カバー７との隙間
１１からの外気エアーの流れＢに対して抵抗して作用す
る。

【００２９】このために外気より流入する気流は、外気
エアーの流れＡが主流となる。この外気エアーの流れＡ
は、基板１の上面に沿って放射方向へ均一に流れ、基板
１の周縁より均一に流下する。これにより、基板１の上
方での気流の流れ（図２の従来例を参照）が形成されに
くくなるので、霧状になった塗布液の飛沫が基板１の表
面に再付着しにくくなる。

【００３０】また、隙間１１を無くするかあるいは減少
することで生じる外気エアーの流れＢの減少に伴ない、
基板１の周縁近傍における膜厚増加が防止され、基板１
に塗布される膜厚は均一に形成される。つまり、膜厚分
布に関して、孔１０からの外気エアーの流れＡにより、
基板１の中心部付近において膜厚増加の傾向にあるが、
これらのことは従来技術の課題の１つである基板１の周
縁近傍における膜厚増加傾向と相反することにより、基
板１の全域にわたって均一な膜厚が形成されるのであ
る。

【００３１】さらに孔１０にメッシュやフィルタ等の整
理部材を配設したり、あるいは孔１０の径を調整した
り、さらには飛散防止カップ６と飛散防止カバー７とを
接したり、飛散防止カップ６と飛散防止カバー７の隙間
１１を狭くすることにより、隙間１１からの外気エアー
の流れＢを遮断したりあるいは調整すること等の手法を
用いることにより、孔１０からの外気エアーの流れＡの
流量を調整するようにした場合は、上記記載事項と同様
であるが、さらなる基板１上の膜厚均一化の調整を図る
ことができる。

【００３２】このように、本発明の実施例では、高速回
転させた基板上に塗布液を塗布し、均一な薄膜を形成さ
せるための基板の回転塗布装置に関し、基板の上方に位
置している、塗布液の飛散を防止するカバー１０におい
て、中央部に外気の流れを得るための開口部としての孔
１０を形成した構成としている。これにより、飛散防止
カバー７の中央部の孔１０からの外気エアーの流れＡに
より、飛散した塗布液の飛沫が、基板上に再付着するこ
とをほぼ完全に防止することができる。従って、基板の
品質をより一層向上させることができる。

【００３３】また、もう１つの外気エアーの流れＢの減
少に伴い、基板１の周縁における膜厚の増加が防止で
き、基板１に塗布される膜厚を均一に形成することがで
きる。以上のことから、基板の品質をより一層向上させ
ることができる。

【００３４】ところで本発明は上記実施例に限定されな
い。上述した実施例では、半導体基板に塗布する例を示
しているが、これに限らず、本発明の基板の回転塗布装
置は、セラミック基板あるいはガラス基板等（以下単に
基板と称する）を高速回転させながら、ポリイミド樹脂
溶液、液体ドーパント、フォトレジスト等の比較的低粘
度から中粘度の塗布液を、その基板上に塗布して均一な
薄膜を形成させる場合に適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板上に塗布液を塗布して均一な薄膜を形成させることが
でき、基板の品質をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板の回転塗布装置の好ましい実施例
を示す縦断面図。

【図２】従来の基板の回転塗布装置を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ 基板 ２ ターンテーブル ３ 塗布液 ４ 塗布液吐出ノズル（塗布液供給手段） ５ カバーを支えるためのメカニズム ６ 飛散防止カップ ７ 飛散防止カバー ８ 排気口（排気手段） ９ 排気ファン（排気手段） １０ 飛散防止カバーの孔 １１ 隙間（間隔） １２ 排液口 １３ 排液タンク ２０ 飛散防止手段 ３０ 駆動手段 ４０ 開閉手段 Ｍ モータ Ｐ プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 芳規 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−144169（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−145618（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291126（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−99361（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−77569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−114426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−291072（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−249973（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110061（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−146736（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を保持して回転するターンテーブル
   と、 回転する上記基板に塗布液を供給する塗布液供給手段
   と、 上記ターンテーブル及び上記ターンテーブルで保持され
   た上記基板の外方に設けられ、上記ターンテーブル及び
   上記基板を囲む飛散防止カップと、中央部に上記ターン
   テーブルで保持された上記基板の中心部から周辺部へ向
   かう領域に外気エアーの流れを得るための開口部を有し
   上記ターンテーブルで保持された上記基板に対向配置さ
   れるとともに上記飛散防止カップと当接可能に形成され
   た飛散防止カバーとを備え、上記塗布液の飛沫の飛散を
   防止する飛散防止手段と、 上記飛散防止カバーを上記飛散防止カップに対して接離
   させることにより、上記ターンテーブルで保持された上
   記基板の外方から該基板の周辺部へ向かう領域に外気エ
   アーの流れを得る間隙を形成させる駆動手段と、 上記飛散防止手段内を排気する排気手段と、 を有することを特徴とする基板の回転塗布装置。
2. 【請求項２】 上記開口部には、外気エアーの流れの流
   量を調整するための整流部材が配置されていることを特
   徴とする請求項１記載の基板の回転塗布装置。