JP3636605B2 - 回転式塗布装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば液晶表示パネル用のガラス基板、半導体ウエハ、半導体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、例えば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4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る。図5は、図4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の上方位置に上部回転板68が配置され、さらに上部支持板70,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5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、同図の点線に示すごとく、この隙間78を介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4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。この廃液回収ケース80の底部には、回収された塗布液を外部へ排出するための廃液排出口が開口している。また、廃液回収ケース80が囲む空間には排気口が連通しており、装置内部の空気がこの排気口を通じて外部へ排気される。その結果、塗布液から蒸発した溶剤ガスや塗布液ミストが装置の内部に長期間漂うことなく外部へ排気されるので、これらのミスト等が装置の各部に付着して乾燥固化した後、塵埃となって基板60を汚染することを抑制することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置では以下のような問題点があった。まず、従来の装置では、上記のように、基板を回転させつつ塗布液を塗布する過程で、余剰の塗布液が隙間78を介して回転台62から流出し、廃液回収ケース80にて回収される。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。この余剰塗布液は、乾燥固化した後、装置の振動等によって細かな塵埃となって回転台62の周囲に漂い、基板60に付着し汚染する結果、基板60の歩留まりを低下させるという問題点があった。
【0007】
また、廃液回収ケースに連通する排気口から内部の空気とともに溶剤ガスや塗布液ミストが装置の外部へ排気される過程で、空気の流れによってはこれらのミストなどが回転台62の下面に付着するという問題点があった。付着したミストなどは乾燥固化した後に塵埃となって、基板60に付着し基板60を汚染するもう1つの要因となっていた。
【0008】
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、低減することができるとともに、回転台の下面の汚染を有効に防止し得る回転式塗布装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、基板を回転させつつ当該基板の表面に塗布液を塗布する回転式塗布装置であって、上方を覆う部材と一体となって前記基板を収容する空間を形成するとともに当該空間内で前記基板を水平支持した状態で回転させる回転台と、前記回転台の少なくとも外周側方および外周下方を取り囲むように配置され、前記塗布液の外部への飛散を防止するカップと、前記カップ内に連通する排気口を有し、当該排気口を通じて前記カップ内の空気を排気する排気手段と、前記基板を収容する空間と連通し、前記回転台が回転することにより前記基板から飛散する余剰塗布液を当該空間から導くことにより排出する流路と、前記流路の前記カップ内に連通する側の開口に向けて洗浄液を吐出し、前記開口から前記流路内に前記洗浄液を侵入させることにより、前記流路内の前記余剰塗布液を除去する開口洗浄ノズルとを備える。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1に記載の回転式塗布装置であって、前記回転台の下面に向けて洗浄液を吐出する回転台下面洗浄ノズルをさらに備える。
【0011】
【作用】
<請求項1記載の発明の作用>
この発明の回転式塗布装置では、回転台が回転することにより基板上から飛散させられる余剰塗布液を、基板を収容する空間から流路およびその開口を介して排出し、この開口に向けて開口洗浄ノズルから洗浄液が吐出され、開口から流路内に洗浄液が侵入する。これにより、開口近傍に残留する塗布液が溶解除去される。したがって、基板から飛散する余剰塗布液を当該空間から排出する機能が常に正常に維持される。
【0012】
<請求項2記載の発明の作用>
この発明の回転式塗布装置では、請求項1記載の発明の作用に加え、カップ内に連通する排気口を通じて排気される空気の流れによって回転台の下面に付着した塗布液のミストなどの汚染物質が、回転台下面洗浄ノズルから吐出される洗浄液により溶解除去される。
【0013】
【実施例】
<1.装置の全体構成>
図1は、この発明にかかる回転式塗布装置の一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16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。
【0014】
また、回転台6の上方側では、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。なお、この上部回転板18は、図1に示すように、図示しない昇降手段により上下方向に移動自在であり、下降時には後述するスペーサ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。
【0015】
図2は、図1の回転式塗布装置の部分拡大図である。同図に示すように、回転台6の上面の外周部に環状のスペーサ20が配置されている。そして、スペーサ20は回転台6と図示を省略する連結部材によって連結して取り付けられ、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が形成されている。一方、上部回転板18はピンPのは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ほぼ密閉された空間Sが形成される。
【0016】
このスペーサ20には、その上面外周側から外側面にかけて円錐台形状になしたテーパ部20aが形成されるとともに、外周側下部であって、流出経路48の外周側開口部と対向する位置に断面形状が台形のトラップ部20bがリング状に設けられている。このトラップ部20bは流出経路48を介して閉空間Sと連通されており、図2に示すように、回転台6が高速回転し、遠心力Fが付加されると、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20bに流入するとともに、そのトラップ部20bで貯留されるようになっている。また、トラップ部20b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20dが形成され、傾斜面20dの下端と回転台6の外周端との間には、開口20cが設けられている。そのため、回転台6の回転数が落ちて、遠心力Fが一定未満になる、あるいはゼロになったとき、トラップ部20bに貯留されていた塗布液が、その開口20cから下方に流出する。
【0017】
また、回転台6のまわりには、環状のカップ22が配置されている。このカップ22は、図1に示すように、回転台6の外周下方位置に配置された内カップ24と、回転台6の外周に配置された外カップ26とで構成されている。なお、カップ22の底部には、廃液を排出するための廃液排出口28が設けられている。
【0018】
また、内カップ24と外カップ26で囲まれる空間は、環状の排気経路45を介して排気口30と連通している。この排気口30を通じて装置の内部の空気が外部へ排気される。それにともなって、塗布液から蒸発した溶剤ガスや塗布液ミストが排気除去される。
【0019】
<2.4種の洗浄機構の構成と動作>
また、この回転式塗布装置では、基板2の裏面を洗浄するための裏面洗浄機構、カップ22の内面を洗浄するためのカップ洗浄機構、トラップ部20bを洗浄するトラップ洗浄機構、および回転台6の下面を洗浄する回転台下面洗浄機構が設けられている。
【0020】
裏面洗浄機構(図1)では、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と接続されている。洗浄液供給管36は、図外で回転シャフト8の外へ導かれ、開閉バルブ49を介して洗浄液供給源48に接続される。そして、その開閉バルブ49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。
【0021】
一方、カップ洗浄機構(図1)は、内カップ24を洗浄するための内カップ洗浄機構と、主として外カップ26を洗浄するための外カップ洗浄機構とで構成されている。
【0022】
内カップ洗浄機構では、回転台6の外周下方部に内カップ洗浄用ノズル38が取り付けられている。この内カップ洗浄用ノズル38は内カップ24の内面に対向配置されており、回転台6の下面に配設された連結管40を介して洗浄液供給管36に接続されている。そして、上述の開閉バルブ49の開放により、裏面洗浄用ノズル32からの洗浄液の吐出と同期して、内カップ洗浄用ノズル38からも洗浄液が内カップ24の内面に向けて吐出されるようになっている。このように内カップ洗浄用ノズル38からの洗浄液を内カップ24に吹き付けることによって、内カップ24が洗浄される。
【0023】
また、外カップ洗浄機構では、同図に示すように、その吐出口がスペーサ20のテーパ部20aに対向するようにして、外カップ洗浄用ノズル42が外カップ26に取り付けられている。また、この外カップ洗浄用ノズル42は、連結管44を介して、裏面洗浄用ノズル32・内カップ洗浄用ノズル38と同様に上述の開閉バルブ49、洗浄液供給源48に接続されている。そして、上述の開閉バルブ49の開放により、裏面洗浄用ノズル32・内カップ洗浄用ノズル38からの洗浄液の吐出と同期して、外カップ洗浄用ノズル42にも洗浄液が供給され、テーパ部20aに吐出される。こうしてテーパ部20aに吐出された洗浄液はそのテーパ部20aではね返されたり、回転台6の遠心力を受けて、適宜テーパ部20aから外周部に向けて飛散され、外カップ26が洗浄される。
【0024】
つぎに、トラップ洗浄機構(図1、図2)では、吐出口がスペーサ20に形成された開口20cへ向かって洗浄液を吐出するトラップ洗浄ノズル52が、内カップ24に取り付けられている。このトラップ洗浄ノズル52には連結管51が接続されている。さらに、この連結管51は、裏面洗浄用ノズル32等が接続される上述の開閉バルブ49とは別系統の開閉バルブ50を介して、洗浄液供給源48に接続されている。そして、この開閉バルブ50の開放により、洗浄液がトラップ洗浄ノズル52に供給され、さらに開口20cへ向かって吐出される。トラップ洗浄ノズル52からの洗浄液の吐出は、回転台6を回転しつつ行われる。こうして吐出された洗浄液はトラップ部20bへ侵入し、このトラップ部20bの内部を回転台6の全周にわたって洗浄する。すなわち、トラップ部20bへ残留する塗布液を洗浄液の作用によって溶解し、開口20cから下方へ流出させる。これにより、トラップの機能が常に正常に維持される。
【0025】
回転台下面洗浄機構(図1、図2)では、吐出口が回転台6の下面へ向かって洗浄液を吐出する2種類の回転台下面洗浄ノズル54aおよび54bが、内カップ24と連結ボス10とに連結し回転台6の下面に対向して設置される底板31および内カップ24にそれぞれ取り付けられている。これらの中で、回転台下面洗浄ノズル54aは回転台6の下面の中央部付近に洗浄液を吐出する。一方、回転台下面洗浄ノズル54bは、回転台6の下面の外周近傍、すなわち内カップ洗浄用ノズル38の付近に向かって洗浄液を吐出する。
【0026】
これらの回転台下面洗浄ノズル54a、54bは、連結管53a、53bにそれぞれ接続されている。さらに、これらの連結管53a、53bは、いずれも開閉バルブ50を介して、洗浄液供給源48に接続されている。そして、この開閉バルブ50の開放により、洗浄液が回転台下面洗浄ノズル54a、54bに供給され、さらに回転台6の下面へ向かって吐出される。なお、本実施例においては2つの回転台下面洗浄ノズル54a、54bが設けられているが、これは回転台6の外径が大きいためであり、回転台の外径が比較的小さい場合には1つの回転台下面洗浄ノズルを設けるだけでもよい。
【0027】
これらの回転台下面洗浄ノズル54a、54bによる回転台6の下面への洗浄液の供給は、回転台6を回転させつつ行われる。このため、回転台下面洗浄ノズル54aによって回転台6の下面の中央部付近に供給された洗浄液は、回転台6の回転にともなって、回転台6の下面に沿ってその周辺部へと広がる。このため、回転台6の下面全体が、中央部分から周辺へと流れる洗浄液によって洗われる。このため、回転台6の下面への付着した塗布液ミストなどの汚染物が洗浄除去される。回転台6の下面に付着した汚染物は、排気口30へと排気される空気の流れによって2次的に形成され回転台6の下面へ流れ込む空気の流れに沿って、溶剤ガスや塗布液ミストが回転台6の下面へ舞い込むことによって形成される。
【0028】
排気される空気の流れによって塗布液ミストなどが特に多く付着するのは、回転台6の下面の中の外周近傍、すなわち内カップ洗浄用ノズル38の近傍においてである。このため、回転台下面洗浄ノズル54bによって供給される洗浄液は、もっとも汚染され易いカップ洗浄用ノズル38の近傍を、特に洗浄する役割を担っている。
【0029】
図3は装置の部分平面図であり、トラップ洗浄ノズル52、回転台下面洗浄ノズル54a、54bの配置を示している。これらのトラップ洗浄ノズル52、回転台下面洗浄ノズル54a、および回転台下面洗浄ノズル54bは、いずれも1対ずつ設けられており、しかもそれぞれの対を構成する2本のノズルは回転台6の回転中心を挟んで互いに反対側に設置されている。このため、各ノズルから供給される洗浄液が、回転台6の下面に全周にわたって広がるので、回転台6の下面を効率よく洗浄することが可能である。なお、同一種類のノズルは本数が多いほど回転台6の下面の洗浄をより効率よく行い得る。このときにも、同一種類のノズルは回転台6の円周に沿って等間隔で配置されるのが好ましい。
【0030】
<3.装置全体の動作>
次に、上記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、中央開口を大きく開放し、基板2を基板支持用ピン14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。
【0031】
それに続いて、塗布液供給用ノズル46を、図1の1点鎖線に示すように、中央開口の中央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。
【0032】
その後、塗布液供給用ノズル46を適当な場所に退避させた上で、上部回転板18をスペーサ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20bに貯留される。このように、回転塗布処理中において、余剰塗布液がカップ22内など回転台6周囲に飛散することがなく、カップ22が飛散した余剰塗布液によって著しく汚染されてしまうことがない。
【0033】
また、基板2への回転塗布が完了すると、回転台6の回転を一旦停止させる。これにより、塗布液にかかる遠心力Fはゼロとなり、トラップ部20bに貯留されている塗布液は開口20cからほぼ垂直に流出する。このように、回転台6が停止した状態で余剰塗布液が外部に流出されるので、塗布液の排出時においても、余剰塗布液がカップ22内など回転台6の周囲に飛散することがなくなり、カップ22が飛散した余剰塗布液によって著しく汚染されてしまうことがない。なお、ここでは、回転台6の回転数をゼロにしているが、このことが必須要件となるものではなく、一定回転数まで許容することができる。つまり、回転台6の回転数を一定回転数まで落とすと、遠心力Fが弱くなり、トラップ部20b中の塗布液が開口20cからほぼ垂直方向に流出するようになり、上記と同様の効果が得られる。
【0034】
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32,38,42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、内カップ洗浄用ノズル38からの洗浄液によって内カップ24の内周面が洗浄され、また同時に、外カップ洗浄用ノズル42から吐出される洗浄液によって外カップ26の内周面が洗浄される。このとき、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20bに貯留される。
【0035】
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カップ22側に飛散させ、取り除く。その後、回転台6の回転を停止させてトラップ部20bに貯留された洗浄液が排出されるとともに、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から取りだす。
【0036】
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。
【0037】
1枚ないし一定数量の基板2の処理が終了する毎に、あるいは一連の基板2の処理が終了する毎に、トラップ部20bおよび回転台6の下面の洗浄が行われる。すなわち、基板2が装置から除去された状態で、回転台6を回転数N1 をもって回転させつつ、開閉バルブ50を開放することにより、洗浄液をトラップ洗浄ノズル52と回転台下面洗浄ノズル54a、54bへと供給する。その結果、トラップ洗浄ノズル52へ供給された洗浄液は、トラップ部20bの全周にわたって侵入し、トラップ部20bに残留する塗布液を溶解する。また、回転台下面洗浄ノズル54a、54bへ供給された洗浄液は、回転台6の下面の全体にわたって広がることにより、回転台6の下面に付着した汚染物を溶解除去する。
【0038】
次に、回転台6の回転数Nを回転数N2 まで上昇させて、回転台6の下面に付着した洗浄液を遠心力でカップ22側に飛散させ、取り除く。その後、回転台6の回転を停止させてトラップ部20bに貯留された洗浄液を、溶解した汚染物とともに開口20cから下方へ排出させる。
【0039】
なお、この実施例の装置は半密閉型の装置であり、上部回転板18を備え、基板2の上方をこの上部回転板18で覆うことにより、ほぼ密閉された空間Sの中で基板2への塗布液の塗布を実行する。しかしながら、回転台下面洗浄ノズル54a、54bなどの回転台下面洗浄機構は、上部回転板18およびスペーサ20を備えない上部開放型の装置もしくは上部回転板18およびスペーサ20によって完全に密閉された回転空間を形成する密閉型の装置に対しても設置することが可能である。このときにも上述の実施例の装置と同様に、回転台の下面に付着するミスト等の汚染物を溶解除去するという効果を奏する。
【0040】
なお、上記実施例では、回転台6に該回転台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していたが、本発明において回転台とスペーサ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、そのようなスペーサにトラップ部を設けたものであってもよい。
【0041】
【発明の効果】
<請求項1記載の発明の効果>
この発明の回転式塗布装置では、開口洗浄ノズルからの洗浄液により開口近傍に残留した塗布液を溶解除去することができ、塵埃の発生を防止して基板の歩留まりを向上することができるとともに、基板から飛散する余剰塗布液を当該空間から排出する機能を常に正常に維持することができる。
【0042】
<請求項2記載の発明の効果>
この発明の回転式塗布装置では、回転台の下面に付着した塗布液のミストなどの汚染物質が、回転台下面洗浄ノズルから吐出される洗浄液の働きによって洗浄除去される。このため、この汚染物質が乾燥固化した後に塵埃となって基板に付着することを未然に防止することができるので、基板の歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる回転式塗布装置の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1の回転式塗布装置の部分拡大図である。
【図3】図1の回転式塗布装置の部分平面図である。
【図4】従来の回転式塗布装置を示す断面図である。
【図5】図4の回転式塗布装置の部分拡大図である。
【符号の説明】
2 基板
6 回転台
18 上部回転板
20 スペーサ
20c 開口
22 カップ
30 排気口
52 トラップ洗浄ノズル
54a、54b 回転台下面洗浄ノズル
S 空間
Claims (2)
- 基板を回転させつつ当該基板の表面に塗布液を塗布する回転式塗布装置であって、
上方を覆う部材と一体となって前記基板を収容する空間を形成するとともに当該空間内で前記基板を水平支持した状態で回転させる回転台と、
前記回転台の少なくとも外周側方および外周下方を取り囲むように配置され、前記塗布液の外部への飛散を防止するカップと、
前記カップ内に連通する排気口を有し、当該排気口を通じて前記カップ内の空気を排気する排気手段と、
前記基板を収容する空間と連通し、前記回転台が回転することにより前記基板から飛散する余剰塗布液を当該空間から導くことにより排出する流路と、
前記流路の前記カップ内に連通する側の開口に向けて洗浄液を吐出し、前記開口から前記流路内に前記洗浄液を侵入させることにより、前記流路内の前記余剰塗布液を除去する開口洗浄ノズルと、
を備える回転式塗布装置。 - 請求項1に記載の回転式塗布装置であって、
前記回転台の下面に向けて洗浄液を吐出する回転台下面洗浄ノズル、
をさらに備える回転式塗布装置。
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