JP3605852B2 - 基板の回転塗布装置 - Google Patents

Description

【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１１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液を供給する塗布液供給手段と、上記ターンテーブルで保持された上記基板に関連して配置され、上記塗布液の飛沫の飛散を防止する飛散防止手段と、上記飛散防止手段を作動する駆動手段と、上記飛散防止手段内を排気するための排気手段とを備え、上記飛散防止手段は、上記ターンテーブルと上記ターンテーブルで保持された上記基板を囲む飛散防止カップと、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備え、しかも上記ターンテーブル上に保持されている上記基板に対面する部分が、上記開口部から上記基板の周辺部分に向かっていくに従って、上記基板に近づくように形成された飛散防止カバーからなり、上記飛散防止カップと上記飛散防止カバーの隙間間隔は、上記駆動手段の制御により調整できる基板の回転塗布装置により達成される。
【００１０】
本発明にあっては、好ましくは前記飛散防止カバーの前記基板に対面する部分が、前記孔から前記基板の周辺部分に向かっていくに従って、前記基板に近づくように曲線状に形成されている。
本発明にあっては、好ましくは前記飛散防止カバーの前記基板に対面する部分が、前記孔から前記基板の周辺部分に向かっていくに従って、前記基板に近づくように直線状に形成されている。
【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流量を調節できる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。この際に、ターンテーブル上に保持されている基板に対面する部分が、開口部から基板の周辺部分に向かっていくに従って、基板に近づくように形成されているので、基板の面の全域にわたってエアー量を均一に供給することができる。つまり、基板の面における気流のスピードを均一にする。この外気エアーの流れにより、塗布液の厚みを均一化し、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】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、好ましく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。
【００１７】
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。
【００１８】
飛散防止カバー７の形状は次のような特徴を有している。
飛散防止カバー７の下面であって、ターンテーブル２の上の基板１に対面している部分は、傾斜部分７ａとなっている。
【００１９】
この傾斜部分７ａは、中央部の孔１０（あるいは基板１の回転中心から）から外側に向かっていくに従い、基板１に近ずけるような傾斜を付けた形状になっている。つまり、傾斜部分７ａは、傾斜角度が設定されている。この傾斜部分７ａは、好ましくは図１に示すように曲線状である。
このように飛散防止カバー７の下面を曲線状に傾斜部分７ａを形成することにより、基板１の上面全域にわたって、エアー量を均一に供給することができるようになっている。
【００２０】
図１に示すように、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、隙間からの外気エアーの流れ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との隙間を狭くすることができる。
【００２１】
このようにして隙間を無くしたり、隙間の大きさを調整することで、隙間からの外気エアーの流れ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、隙間からの外気エアーの流れ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。
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】
また、飛散防止カバー７の下面の傾斜部分７ａの傾斜角度に関しては、特にこだわらなくてよく、その時の基板１の大きさ、形状に応じたものとするのがよい。
ただし、基板１の上面全体のエアー量を均一に供給するためには、飛散防止カバー７の下面の傾斜部分７ａと、基板１との間の距離が、中央部の孔１０から外側に向かっていくのに従い、例えば単調に減少するような傾向にして、例えば基板１の外周における傾斜部分７ａと基板１との間の距離の最小値が、基板１の内周部分における傾斜部分７ａと基板１との間の距離の最大値の９割以下になるような傾斜角度が望ましい。
【００２６】
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退避する。
【００２７】
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の上面に対応して傾斜部分７ａの傾斜に沿って放射方向に流れ、基板１の周縁より均一に流下し、排気口８より排気される。
【００２８】
そこで、飛沫となって飛散した余剰の塗布液３は、上記気流の流れＡによって基板１の表面に再付着せず、排液口１２より排液タンク１３に溜められる。
また、飛散防止カバー７の下面の傾斜部分７ａの傾斜角度を適切に設定することにより、基板１の上面の全域にわたって、エアー量を均一に供給でき、さらなる基板１上の膜厚の均一化の調整が望める。
つまり、基板１において、外周部分もしくは周辺部分の方が、基板１の内周部分よりも面積が広くなるので、気流の相対スピードが遅くなる。
そこで、飛散防止カバー７の下面の傾斜部分７ａの傾斜角度を適切に設定することにより、基板１の外周部分の気流の相対スピードを速くさせて、基板１の上面全域にわたる気流のスピードを均一にするものである。
【００２９】
本発明の実施例によれば、飛散防止カバー７の下面の形状の傾斜により、基板１の上方での気流の滞留がほぼ防止でき、乾燥の均一化を実現し、飛散した塗布液の飛沫が、基板１上に再付着することを完全に防止することができる。
また、飛散防止カバー７の下面の形状の傾斜を任意に設定することにより、基板１の上面全域にわたって、エアー量が均一に供給され、基板１に塗布される膜厚は均一に形成することができる。
これにより、基板１の品質をより一層向上させることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
また、図１の傾斜部分７ａは、図１の曲線状のものに限らず、中央部の孔１０から外側に向かっていくに従い、基板１に近ずけるような傾斜を付けた直線状であってもかまわない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、飛散防止カップと飛散防止カバーの隙間間隔を調整でき、また飛散防止カバーの下面の形状を基板の周辺部分に向かっていくに従って基板に近づくように形成したことにより、外気エアーの流れの流量を調節できると共に、基板の上面全域にわたってエアー量を均一に供給することができる。
したがって、基板上に塗布液を塗布して均一な薄膜を形成することができ、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
７ａ 飛散防止カバーの傾斜部分
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

Claims (3)

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で保持された上記基板に関連して配置され、上記塗布液の飛沫の飛散を防止する飛散防止手段と、上記飛散防止手段を作動する駆動手段と、上記飛散防止手段内を排気するための排気手段とを備え、
   上記飛散防止手段は、上記ターンテーブルと上記ターンテーブルで保持された上記基板を囲む飛散防止カップと、
   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備え、しかも上記ターンテーブル上に保持されている上記基板に対面する部分が、上記開口部から上記基板の周辺部分に向かっていくに従って、上記基板に近づくように形成された飛散防止カバーからなり、上記飛散防止カップと上記飛散防止カバーの隙間間隔は、上記駆動手段の制御により調整できることを特徴とする基板の回転塗布装置。
2. 上記飛散防止カバーの上記基板に対面する部分が、上記開口部から上記基板の周辺部分に向かっていくに従って、上記基板に近づくように曲線状に形成されている請求項１に記載の基板の回転塗布装置。
3. 上記飛散防止カバーの上記基板に対面する部分が、上記開口部から上記基板の周辺部分に向かっていくに従って、上記基板に近づくように直線状に形成されている請求項１に記載の基板の回転塗布装置。

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