JP3740396B2

JP3740396B2 - 膜形成方法

Info

Publication number: JP3740396B2
Application number: JP2001228620A
Authority: JP
Inventors: 智之久保田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP2003039008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用ガラス基板、カラーフィルタ用ガラス基板、半導体ウエハなど、基板に対し、フォトレジストや保護膜などの膜を形成する回転式の膜形成装置および膜形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転式の膜形成装置（以下、スピンコーター）としては、種々の形式のものが知られているが、基板を水平姿勢に保持する回転駆動可能な吸着テーブルに基板を保持し、塗布ノズルによって、基板の中央に塗布液を滴下し、高速回転させ、その回転によって働く遠心力によって塗布液を拡散させ、基板上に均一な膜を形成するのが一般的である。
【０００３】
上述のようなスピンコーターにも、前記吸着テーブルを囲む様に配置されたカップの構造により、カップが開閉動作可能な蓋を有し、吸着テーブルとともに回転駆動可能なインナーカップ方式と、カップは固定され、上部が解放状態にあるオープンカップ方式に分類される。
【０００４】
どちらの方式においても、塗布液を高速回転により拡散させる際、余分な液を基板から外に飛散させる。特にインナーカップ方式においては、この飛散した液は、インナーカップ内の様々な箇所に付着し、塗布液が乾燥により固化する液であれば、この付着した液は、時間経過と共に固化する。特に、蓋とカップの接触部に付着した液は、蓋開閉時に剥がれ落ち易く、さらに、剥がれ落ちた固化物が、蓋開閉時の気流の巻き込みによってカップ内に送り込まれ、基板上に乗る可能性が高い。
【０００５】
このような、ミスト化した液の付着に対しては、特開平６−１０６１２６号公報に開示されているように、飛散防止カップの内面をインライン洗浄によって洗浄する方法が提案されている。
【０００６】
また、特開平６−３２８０３４号公報に開示されているように、蓋開動作と同時に、インナーカップ内に強制的にエアを送り込む強制給気機構を設けたものも知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インライン洗浄においては、インライン洗浄の機構が大幅なコストＵＰになり、装置も複雑になる。また、塗布液が硬化剤を含んでいるような場合は、固化状態が早く進むばかりでなく、完全に固化した後の溶剤による除去が困難であり、除去できたとしても、洗浄の頻度を上げ、かつ、除去までに多くの時間を費やし、生産効率を大きく落としてしまう。
【０００８】
また、後者の強制給気機構によるミストの除去では、高速回転する回転体にクリーンなエアを送り込むことは、機構的にも困難であり、複雑かつコストＵＰになる。
【０００９】
したがって、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スピンコーターによって基板に薬液の膜を形成する場合に、飛散した薬液の固化物が基板に付着することを防止することができる膜形成装置及び膜形成方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる膜形成方法は、基板を水平姿勢に保持する回転可能な保持テーブルと、前記基板の中央部に塗布液を供給する供給手段と、前記保持テーブルを囲むインナーカップであって、該インナーカップと接触する外蓋と、該外蓋と部分的に重なり前記基板サイズよりも僅かに小さいサイズの内蓋とを備えるインナーカップと、該インナーカップを囲むアウターカップであって、該アウターカップと接触するアウター蓋を備えるアウターカップとを具備する膜形成装置における膜形成方法であって、前記供給手段により前記基板の中央部に塗布液を供給する供給工程と、前記保持テーブルを回転させて、前記塗布液を前記基板の表面上に拡散させる拡散工程と、前記保持テーブルの回転を停止させて、前記アウターカップのアウター蓋を開くアウター蓋開き工程と、前記インナーカップの内蓋を開く内蓋開き工程と、前記内蓋を開いてから所定時間経過した後に、前記インナーカップの外蓋を開く外蓋開き工程と、を順に行なうことを特徴としている。
【００１３】
また、この発明に係わる膜形成方法において、前記インナーカップの内蓋は、該内蓋を前記外蓋に重ねたときに、カップ内面から見た蓋の面がフラットになるように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態では、基板を水平姿勢に保持する回転駆動可能な吸着テーブルと、基板の中央に塗布液を滴下する塗布ノズルと、開閉動作可能な蓋を有し、吸着テーブルとともに回転駆動可能なインナーカップと、インナーカップを収容し、蓋を有するアウターカップとを備える膜形成装置において、インナーカップの蓋は、カップと接触する外蓋と、外蓋に重なり、基板サイズよりも小さい径の内蓋との２枚からなり、膜形成後の蓋上昇時は、内蓋が、外蓋よりも先に持ち上がるようにすることで、蓋上昇時は、蓋とカップの接触部に付着した液が剥がされる前に、カップ内を大気に戻し、更に、蓋上昇時は、蓋の内側へのエアの流れを蓋中央部からも取り込めるようになるため、接触部より剥がされた固化物は、基板上に送り込まれることはなくなる。
【００１６】
さらに、構造的に非常に簡単であることから、僅かなコストＵＰで実現でき、複雑なシーケンスや、トラブルの危険性が非常に少ない。
【００１７】
また、付着したミストの除去は、定期清掃時にオフラインで洗浄すれば十分であり、蓋をボルト一本で用意に着脱可能な構造にし、短時間で取り外し可能にすることで、稼働率を大きく落とすことなく、装置の維持管理が可能である。
【００１８】
また、蓋を持ち上げる蓋上昇工程において、インナーカップの内蓋が持ち上がり、外蓋が閉じている状態で、所定時間待つことで、カップ内のミストの状態を蓋中央からのダウンフローにより、安定させてから、持ち上がることで、浮遊ミストの周辺装置への飛散を防ぐことが可能になる。
【００１９】
以下添付図面を参照して、本発明を、液晶パネル等のガラス基板にレジストあるいは保護膜等（以下、薬液）を塗布し、均一な膜を形成する場合に適用した一実施形態について説明する。
【００２０】
図８は、膜形成プロセスに基板が供給され、排出されるまでのシステムの一例を示す図である。
【００２１】
前工程より搬送されてきた基板Ｗは、基板搬送ユニット９０により、スピンコーターＳＣに供給される。供給された基板Ｗは、吸着テーブル７０に乗せられ、吸着される。吸着テーブル７０は、連結部材を介して、不図示のスピンドルに取り付けられており、このスピンドルは、不図示のモーターによって、回転駆動が可能になっている。また、スピンドル中央には、吸着テーブルの吸着穴につながる貫通穴が設けられており、吸着のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う電磁弁を介して、真空配管に接続されている。
【００２２】
基板Ｗが供給されると、次に、不図示のアクチュエータによってノズル先端を基板中央に移動させることが可能な薬液の塗布ノズル８０によって、基板Ｗの中央に薬液を所定量塗布する。塗布ノズル８０は、アウターカップ６０の外に配置されている。
【００２３】
次に、全ての蓋１０，２０，３０が下降し、インナーカップ５０、アウターカップ６０にそれぞれ乗せられる。この状態で、インナーカップ５０および吸着テーブル７０は、同期して高速に回転する。この回転により働く遠心力によって、基板上に均一な薬液の膜が形成される。この時の回転条件は、液や膜厚、基板状態によって決定するが、ここではその説明を省略する。
【００２４】
図１乃至図３に示すように、インナーカップ５０には、外周部に排気と廃液を兼ねた配管５２が設けられており、余分な塗布液をアウターカップに流し出す役目を果たしている。
【００２５】
アウターカップ６０も、同様にインナーカップ５０から流し出された塗布液を回収するための廃液管６２を有している。なお、図１乃至図３における５１，６１はパッキンである。
【００２６】
膜形成が終わると、蓋を上昇させる。次に、排出側の基板搬送ユニット９０にて吸着テーブル７０上から基板Ｗを取り出し、次工程に排出する。
【００２７】
以上述べた装置、システムは、天井に取り付けられたＦＦＵ（ファンユニット）の下に配置され、ＦＦＵからのダウンフローは、カップ内の排気口より吸引し、塗布液のミストを外に逃がさないように構成されている。
【００２８】
図４にインナーカップ内蓋を示す図、図５はインナーカップ外蓋を示す図である。
【００２９】
インナーカップ５０の蓋は、基板Ｗのサイズよりも、小さい径の内蓋１０と、内蓋１０がカバーできる範囲に通気口としての抜き穴を有し、インナーカップ上に乗せられる外径の外蓋２０とからなる。
【００３０】
インナーカップ内蓋１０は、図４に示すように、アウター蓋３０に持ち上げられた時の位置出し用Ｖブロック１１と、インナーカップ外蓋２０を持ち上げる時の位置決め用の受けとして、Ｖ溝部材１２が設けられている。また、下面には、インナーカップ外蓋２０に、通気口として開けられた抜き穴２２に、所定のクリアランスを持って挿入され、内蓋１０と外蓋２０を重ねたとき、カップ内側より見たときの蓋の面がフラットになるような部材１３が備え付けられている。
【００３１】
インナーカップ外蓋２０は、図５に示すように、基板サイズよりも内側の部分に、通気口の役目を果たす抜き穴２２が設けられており、外周部には、インナーカップ５０に設けられた挿入ピンが入る位置決め穴２１が設けられている。また、回転軸２３には、ねじが切ってあり、図６に示す位置決め用Ｖ部材２６を有する取り付け部材２５が、受け面２４と、ナットによって、固定される。この時、軸２３には、インナーカップ内蓋１０を通し、さらに、アウターカップの蓋３０の中心に軸を通し、その後、取り付け部材２５を組み付けることになる。つまり、全ての蓋の着脱は、取り付け部材２５の付け外しによって、容易にかつ短時間に行えるのである。
【００３２】
アウターカップの蓋３０は、蓋を昇降させるアーム４０に取り付けられており、アーム４０を含めて、中央部にナットを取り付ける際の工具が通るようにされている。
【００３３】
実際の取り付け作業は、インナーカップ外蓋２０、インナーカップ内蓋１０の順に、インナーカップ５０に乗せ、その後、昇降アーム４０を下降させた状態で、アーム上部より取り付け部材２５を固定すれば、一人でも行える作業である。
【００３４】
次に、膜形成工程のフローチャートを図９に、Ｓ４、Ｓ８、Ｓ１０の状態を、それぞれ図１、図２、図３に示す。
【００３５】
ステップＳ１：基板搬送ユニットにより、前工程より搬送されてきた基板を、吸着テーブル７０に供給する。
【００３６】
ステップＳ２：基板を吸着する。
【００３７】
ステップＳ３：塗布ノズル８０の先端を基板中央に移動させ、そこで、所定量の薬液を滴下する。滴下後、塗布ノズルは元の位置に待避する。
【００３８】
ステップＳ４：上方に待避させておいた、アウターカップの蓋３０、インナーカップの内蓋１０、外蓋２０の全てを下降させ、図１の状態にする。
【００３９】
ステップＳ５：基板を吸着している吸着テーブル７０と、インナー蓋１０，２０を閉じた状態のインナーカップ５０を、同期して高速回転させ、所定時間経過後、停止する。
【００４０】
ステップＳ６：昇降アーム４０を、昇降駆動部４１によって上昇させ、アウターカップの蓋３０を持ち上げる。この時、まだ、インナーカップの蓋１０，２０は持ち上がってはいない。
【００４１】
ステップＳ７：インナーカップから飛び出すミストが多い場合は、この状態での待ち時間を長めに設定するのが良い。
【００４２】
ステップＳ８：更に、昇降アーム４０を上昇させ、インナーカップ内蓋１０が持ち上がり、外蓋２０が閉じた、図２に示す状態にする。
【００４３】
ステップＳ９：ここで、カップ内のミストの状態が安定する時間（本実施形態では３〜５秒）待機する。
【００４４】
ステップＳ１０：昇降アーム４０を完全に上昇させ、全ての蓋を持ち上げる。即ち、図３に示す状態にする。
【００４５】
ステップＳ１１：吸着テーブル７０の基板吸着を解除した後、排出側の基板搬送ユニット９０によって、吸着テーブル７０上から基板を取り出し、次工程に排出する。
【００４６】
ここでは、液晶パネルあるいは、カラーフィルタ用のガラス基板への塗布を例に説明したが、半導体ウエハでも、カップ回転方式のスピンコーターであれば、基板の種類や形状、カップの形状、大きさに関わらず、本発明の効果を得ることができる。
【００４７】
以上述べてきたように、上記の実施形態によれば、基板を水平姿勢に保持する回転駆動可能な吸着テーブルと、基板の中央に塗布液を滴下する塗布ノズルと、開閉動作可能な蓋を有し、吸着テーブルとともに回転駆動可能なインナーカップと、インナーカップを収容し、蓋を有するアウターカップからなる膜形成装置において、インナーカップの蓋は、カップと接触する外蓋と、この外蓋に重なり、基板サイズよりも小さい径の内蓋とからなり、膜形成後の蓋上昇時は、内蓋が、外蓋よりも先に持ち上がるようにすることで、蓋上昇時は、蓋とカップの接触部に付着した液が剥がされる前に、カップ内を大気に戻し、更に、蓋上昇時は、蓋の内側へのエアの流れを蓋中央部からも取り込めるようになるため、接触部より剥がされた固化物は、基板上に送り込まれることは無くなる。
【００４８】
さらに、構造的に非常に簡単であることから、僅かなコストＵＰで実現でき、複雑なシーケンスや、トラブルの危険性が非常に少ない。
【００４９】
また、前記蓋は、ボルト一本で容易に着脱可能な構造であることから、定期的な清掃を行う際、短時間で取り外し、オフラインで洗浄すれば、稼働率を大きく落とすことなく、装置の維持管理が可能である。
【００５０】
また、蓋を持ち上げる蓋上昇工程において、インナーカップの内蓋が持ち上がり、外蓋が閉じている状態で、所定時間待つことで、カップ内のミストの状態を蓋中央からのダウンフローにより、安定させてから、持ち上げることで、浮遊ミストの周辺装置への飛散を防ぐことが可能になる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、スピンコーターによって基板に薬液の膜を形成する場合に、飛散した薬液の固化物が基板に付着することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓋上昇時の様子を説明する図である。
【図２】蓋上昇時の様子を説明する図である。
【図３】蓋上昇時の様子を説明する図である。
【図４】インナーカップの内蓋を示す図である。
【図５】インナーカップの外蓋を示す図である。
【図６】インナーカップの外蓋の取り付け部材を示す図である。
【図７】アウターカップの蓋を示す図である。
【図８】膜形成工程のシステム構成例を説明する図である。
【図９】膜形成方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
Ｗ基板
１０内蓋
２０外蓋
３０アウター蓋
５０インナーカップ
６０アウターカップ
７０吸着テーブル

Claims

基板を水平姿勢に保持する回転可能な保持テーブルと、前記基板の中央部に塗布液を供給する供給手段と、前記保持テーブルを囲むインナーカップであって、該インナーカップと接触する外蓋と、該外蓋と部分的に重なり前記基板サイズよりも僅かに小さいサイズの内蓋とを備えるインナーカップと、該インナーカップを囲むアウターカップであって、該アウターカップと接触するアウター蓋を備えるアウターカップとを具備する膜形成装置における膜形成方法であって、
前記供給手段により前記基板の中央部に塗布液を供給する供給工程と、
前記保持テーブルを回転させて、前記塗布液を前記基板の表面上に拡散させる拡散工程と、
前記保持テーブルの回転を停止させて、前記アウターカップのアウター蓋を開くアウター蓋開き工程と、
前記インナーカップの内蓋を開く内蓋開き工程と、
前記内蓋を開いてから所定時間経過した後に、前記インナーカップの外蓋を開く外蓋開き工程と、
を順に行なうことを特徴とする膜形成方法。
前記インナーカップの内蓋は、該内蓋を前記外蓋に重ねたときに、カップ内面から見た蓋の面がフラットになるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。