JPH02119974A - 基板に均一な樹脂コーティングを施す方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、遠心作用を利用して基板の表面上に液状の素
材の薄いコーテイング膜を形成する方法と、この方法を
実施する装置に関し、更に詳しくは例えばシリコンのよ
うな半導体材や、ガラス等の材料で形成された基板の表
面に感光樹脂の非常に薄い被膜を塗着形成する技術に適
用される。

〈従来の技術〉 特に、一連のコーティングを行い、導体回路網を構成す
る製造工程により集積回路を製造する場合、各層毎に基
板上に感光樹脂の被膜を塗・着させ、次いで基板を積層
工程に対応して回路網を形成し、各層間を適当なマスク
で絶縁することにより、当該回路網を定着することが知
られている。

超微小な集積回路を製造する場合、各工程に対して非常
に精密な作業が行われるように、非常に薄い感光樹脂（
以後、「樹脂」と称する）のコーティングをする必要が
ある。

被覆される基板上に薄いコーティング樹脂フィルムを形
成するために現在使用されている技術は、溶剤で溶解さ
れた液状樹脂を付着させることにより行われている。基
板は一般に円形又は四辺形である。

プレートは先ず旋回板上に置かれて保持される。

プレートは、基板の表面に樹脂溶液と溶剤から成る液体
から非常に薄い−様なコーティングを形成すべく、遠心
力の作用で拡張させる回転力を即座に受ける。

溶剤は急速に揮発するため、溶剤と樹脂の混合物の粘度
が溶剤の蒸発によって大きく変わる以前に正確な拡張が
行われるように大きな加速度で回転が行われる必要があ
る。

溶解された樹脂の最初の供給は、プレートが制止してい
るときに行われるが、基板が回転する初期段階で溶解樹
脂を供給することもできる。引き続いて基板の表面から
過剰の樹脂を除去するために大きな加速度を伴った速い
回転が加えられる。

過剰樹脂は、次いで外側に突出され、旋回プレートをそ
の内側に搭載しているボウル壁土に収集される。

基板が大きくなればなる程、それに対するフィルムの厚
さが薄くなればなる程、溶解した樹脂の性質、特にその
濃度と、ある特性、特に溶剤の揮発性、また同時に運転
条件、特に回転速度、加速度等を考慮して、より精巧な
技法を使用しなければならない。記憶しておくべきこと
として、特に−度付管してしまうと、許容のできない歪
みの根源となるほこりを完全になくするために、環境を
完全に清浄にし、且つ安定化させることが必要である。

しかし、特に１ミクロンより薄いフィルム厚さを得よう
として付着される樹脂フィルムの厚さを薄くする一方、
基板の寸法を大きくすればする程、また厚さを薄くした
樹脂フィルムを得るばかりではな（一定で−様な厚さの
樹脂フィルムを得ようとすればする程、作業上どんどん
困難になり、また実行と制御の条件もどんどん困難にな
ることは明らかである。

実際に、フィルムの厚さは、基板の全表面に亘って完全
に均一である必要がある。

樹脂溶液の性質（濃度に関連した粘度）とは別に、回転
の加速度と速度を制御して厚さを薄くすることは可能で
あろう。

かくして、瞬間的に１０．０００　ｒ　、　ｐ、　ｍに
も達する回転速度をもたらす加速度が使用される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、空気、即ち基板上方に位置した多量の静止気体
と回転基板並びに基板に固定され、且つ支承された液体
フィルムとの間に干渉という問題を生じることが経験上
明らかである。

上記高速加速度は、基板上に位置する気体層の不均一な
速度勾配を生じ、このため溶液の安定化及び硬化がすす
む中で先ず気体層と回転駆動される液体表面との間で干
渉を生じ、次に静止又は半静止状態の空気と当該液体表
面との間に干渉を生じる。このことは特に光学手段によ
って、しわや波の形をした表面歪みとして観察される。

しかし、特に上述した技術は、平坦なスクリーンをつく
るために、例えば四辺形の基板に樹脂を拡張したいとき
は総体的に不適切なものである。

事実、四辺形層板、特に正方形状のものが回転されると
、各角部分は空気に対して先端縁を構成し、結果的に基
板の表面に液体フィルムの拡張と分配に大きく干渉する
乱流を発生させる。

結果として、感光樹脂フィルムを支承する正方形の基板
又はプレートを製造する際、液体が供給されると液体が
遭遇する乱流の跡を示すゾーンが各角部分にできてしま
い、樹脂フィルムの厚さの不均一を生じさせることにな
る。

結論として、上述したような遠心及び旋回技術を使用し
て−様な厚さの樹脂フィルムの薄いコーティングを支承
する正方形の基板を製造することは現在のところ在来の
技術では不可能である。

本発明は、この問題を克服し、樹脂の拡張中に樹脂を支
承する回転基板と基板が挿入される気体空間との間の干
渉を排除することを可能にするものである。更に、本発
明は溶剤の蒸発をよりうまく制御することによって、樹
脂フィルムの被覆面を増大する際の困難を解消するもの
である。

本発明は更に、完全に均一で−様な１ミクロンより薄い
厚さの薄いコーティング樹脂フィルムを被覆した四辺形
及び円形の基板を得ることができるようにする。

本発明の方法と装置は更に、樹脂をその溶剤中で選択的
に使用することによって厚さを調整し、且つ適合化する
可能性を留保できるようにするものである。

〈課題を解決するための手段及び作用〉これを実現する
ために、本発明は、溶解された適量の樹脂を円形の回転
プレート上の所定位置に在る基板上に供給し、その後溶
剤の気化によって所望の厚さの樹脂コーティングかプレ
ート上に形成されるようにすると同時に、樹脂がプレー
トの速い加速された回転によって薄い層として即座に広
がるようにし、プレートとともにそれに沿って基板を包
囲する気体容積を形成する同心カバーをプレート上に重
ね、このカバーと同調した回転を行うように駆動するこ
とを特徴とした、例えば特に光学部品や電子部品を製造
する目的で、特にシリコンのような半導体材やガラスの
ような無機質材で造られた基板に樹脂コーティングを施
す方法に関している。

更に、特に本発明の方法の範闘内において、気体空間を
仕切る手段は、プレートと、基板の上方に配置され、又
、プレートと溶解樹脂の拡張中にこの溶解樹脂を支承す
る基板とのすぐ上方に位置した気体大気層の回転を誘起
するようにプレートとともに回転駆動されるようになっ
ている。

更に本発明の装置は、基板の表面上に適量の樹脂を供給
するのに適した、溶解された樹脂供給源と、基板を収受
し且つプレートの回転によって基板の表面に薄い支援と
して樹脂の拡張を誘起するようにプレート上に基板を静
止させる手段を備えたプレートとから成り、更に上記基
板がプレート上に設けられた気体空間内に収容されるよ
うにし、且つ基板と同調した回転運動で基板上に設けら
れた気体大気層を駆動するようにプレートと同調して回
転されるように適合化されたカバーとから構成されたこ
とを特徴とする特に光学部品や電子部品を製造する目的
で、特にシリコンのような半導体材やガラスのような無
機質材で造られた基板に例えば感光樹脂コーティングを
施す装置に関する。

更に、本発明の方法を実施するために、同心カバーが円
形プレート上に重ね合わされている。このカバーは溶剤
の飽和状態を制御して、溶解樹脂の粘度品質を保持し、
又、内部に基板が設置される内部大気を形成した気体空
間を封じ込めながらプレートとともにそれに沿って回転
されるようになっている。この空間はプレート及びカバ
ーに同調して回転駆動されることになる。

本発明の装置を使用する一実施例において、上記仕切り
手段は、その周端縁を介して基板の端縁の上方において
プレート上に着座したひつくり返ったボウルから形成さ
れている。

特に、カバーは基板の設置ができるようにするとともに
、引き続いて樹脂が最初の供給が行われるように移動可
能に搭載されており、このカバーは下方のプレートの旋
回軸線と一致する旋回軸線上に搭載されており、従って
プレートとカバーとの間で適合した同調及び同心回転が
できるように構成され、また上記カバーがプレートによ
って駆動されるようになっている。

本発明の更に別な特徴によると、カバーは回転プレート
上で直径方向においてオーバハングするようになってい
る横断アームに回転可能に搭載されており、カバーを支
持するこのアームは、基板の配置や取外し及び最初の樹
脂の供給を行うためにプレートに接近できるようにする
不使用位置と、カバーがプレートに接触し、着座するよ
うになる使用位置との間を移動されるようになっている
。

本発明の更に別な特徴によると、アームは、プレート上
にオーバハングした１個又はそれ以上の放出ノズルを端
部に有した溶解樹脂導入バイブを通すようにその中心部
を自由にした回転軸受によって形成された旋回軸によっ
てカバーを支承するようになっている。

本発明の一つの特徴構造によると、カバーの受けプレー
ト上における支持は、流通可能に形成されており、従っ
て基板からの過剰の溶解樹脂は遠心力で通過し、漏れ出
ることができるようにしているものである。

本発明の更に別な特徴によると、カバーを支承している
アームは、側方で関節連結され、不使用位置と上記プレ
ート上の着座位置にカバーを保持してプレート上におい
て直径方向にオーバハングした使用位置との間を移動さ
れるように垂直面内で角度をとって移動され、且つ回転
プレートに対して直径方向に移動されるようになってい
る。

アームは、使用位置及び不使用位置において静止状態と
なるようにするロック手段から構成されている。

本発明の更に別な特徴によると、アームによって受けプ
レートに保持されたカバーの支持は、遠心力を働かして
いる状態で下方のプレートと上方のカバーとの間で、溶
解樹脂が流れることがてきるようにカバーを支持する値
に合わせられたスプリングによって実施されている。

本発明の他の特徴及び長所は、例によってより具体的に
呈示され、且つ添付図面を伴った実施例に関連して与え
られた次の記載により容易に理解されるであろう。

〈実施例〉 第１図及び第２図は、下方に位置するモータ装置（図示
は省略）で駆動される垂直軸２に搭載された回転プレー
ト１を図示している。

ここで正方形状又は円形状の基板３は、プレート１に載
置されている。

基板３は、別な真空源（図示は省略）に連結され且つプ
レート１の中央部を横断している吸着装置によって大き
い加速度を伴った回転状態においても、プレート１上の
所定位置に吸着保持されるようになっている。

静止側の組立体はこの回転側装置の周りに保持されてお
り、下方のボウル４と上方のデフレクタ５によって構成
されている。

下方のボウル４は、ベース６上に搭載されており、スピ
ンドル２が通り抜ける切り欠きを中央部に有している。

その部分に対して、上部のデフレクタ５はベース６に堅
固に搭載されており、アーム７はプレート１と周囲ボウ
ル４上にオーバハングされている。

アーム７はビン８で接続されており、か（してピン８周
りで回転プレート１に対して垂直面に沿って直径方向に
移動されるようになっている。

従って、アーム７はピン８の上方のほぼ垂直状態をとる
不使用位置とプレート上にオーバハングした使用位置と
の間を移動し得るようにになっている。

第２図によると、このアーム７は、それ自体プレート３
上にオーバハングしている下方のノズル１０に向かって
配管され、適当な揮発性の溶剤に溶解された樹脂を導く
ようにしたパイプ９・９′を各々中央部で通している。

本発明によると、アーム７はバイブ９・９′を通せるよ
うに中央部が中空になった回転クラウン軸受１１を支持
している。カバー１２はこの回転軸受上で回転駆動され
るようになっている。

第１図及び第２図によると、このボウルをひっくり返し
た形のカバー１２は、プレート１の土壁上に周端縁１２
’　を介して着座するようになっており、その中央部分
は回転軸受１１によって回転するように組みつけられて
いる。

カバー１２の旋回軸線はプレート１の旋回軸線と厳密に
一致している。

このように、プレート１が回転されるときに、その回転
運動は自然にカバー１２に伝達されることになる。

アーム７は、ベース６と側方の支柱６ａ・６ｂによって
構成された組立体上にロックされるようになっている。

プレート１上のカバー１２の押圧力は、カバーの周端縁
１２゛　とプレートｌとの間において樹脂溶液が通過し
うるように調圧可能に設定される。

さて、上記組立体の機能について説明する。第２図によ
ると、基板の表面に溶剤中の樹脂を最初に分配できるよ
うにゆっくりと回転駆動される基板３に、ノズル１０か
ら揮発性溶剤中の適当ｍの樹脂を供給するようになって
いる。

次いでプレートｌの回転速度は増大され、外側に移動さ
せるように溶剤中の樹脂を遠心力で拡張させる。同時に
、非常に揮発しやすい溶剤はプレート１とカバー１２と
の間に一部閉じ込められる。

しかし、プレート１とそのカバー１２によって形成され
た組立体の同時の−様な回転によってカバー１２とプレ
ート１との間に閉じ込められた内部大気は同時に回転駆
動され、基板の上方に位置した気体空間は基板と同時に
又は略同時に回転駆動されて、か（して基板の表面上の
溶解樹脂によって形成された液体フィルムの配分に歪み
が生じるリスクや、干渉や、渦流をなくすることが可能
となる。

上記効果は、更に基板が正方形を成している場合にも得
られる。

この場合、基板のコーナによって形成された角部分は、
もはや気体空間に激しく切込んで行くようなことはなく
、プレートとカバーとの間に囲まれ閉じ込められ、且つ
基板と気体空間とその間に中間面を形成する液体フィル
ムとは、同時に回転駆動されるとともに、同じ加速度を
受ける。

しかし、カバーの周端縁とプレートとの間にはシール状
態が生じることが無く、外側に勢いよく飛び出す液状の
浮遊した過剰樹脂がプレートとカバーとの間に形成され
た内部空間からのがれるようにプレートとカバーとの間
を滑り流れることができるようになっている。かくして
、溶液が余ったり、特に作業の終わりに溶剤が樹脂フィ
ルムを変形させかねない溶剤の過飽和によって部屋の内
部大気をだめにする惧れのある溶剤の余剰を無くするこ
とになる。

特に、中央のパイプ９・９゛　と回転軸受１１を取囲ん
だ頂面上の空間は周囲状況に応じて、特に溶液の粘度（
即ち、濃度）に応じてフィルムが形成される時に放出さ
れる溶剤の蒸気圧に応じて開閉されるように構成される
。

部屋１４の内部空間を相互に仕切られた複数の区画部を
分割するようにカバー１２の内壁に放射状の仕切板を設
けることもできる。各区画部は基板上の部分大気に対応
しており、基板上方で運動中にそれ自身の大気を駆動し
ている。かくして基板上における分配及び乾燥中のフィ
ルムと基板上にオーバハングしている対応した大気との
間の歪みや速度勾配をより完全に無くすることになる。

本出願人によって実施されたテスト及び実験によると、
集積回路の製造に関し要求される特に正確で精密な限界
値、例えば０．５ミクロンより小さい値まで達成した完
全な平坦さと厚さを備えたフィルムを製造できるように
した。

〈発明の効果〉 以上述べた如く、本発明によると、回転プレート上の基
板表面に溶解樹脂が拡張中、回転プレートとカバーとの
間の大気も回転されて回転基板と、これが挿入されてい
る気体空間との間の干渉を排除し、円形や角形の基板に
たいして、より完全に平坦で−様な厚さの樹脂被覆を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれ本発明によって実施される遠
心力の作用するプレートを示す垂直断面図である。 ■・・・プレート、３・・・基板、７・・・アーム、９
・・・供給パイプ、ｌＯ・・・ノズル、１１・・・軸受
、１２・・・カバー　１２゛・・・カバー０周端縁、１
４・・・気体空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶解された適量の樹脂を円形の回転プレート上の所
   定位置にある基板上に供給し、その後溶剤の気化によっ
   て所望の厚さの樹脂コーティングがプレート上に形成さ
   れるようにすると同時に、樹脂がプレートの速い加速さ
   れた回転によって薄い層として広がるようにし、プレー
   トとともにそれに沿って基板を包囲する気体空間を形成
   する同心カバーをプレート上に重ね、このカバーをプレ
   ートとともに回転させて、気体空間がプレート及びカバ
   ーと同調した回転を行うように駆動することを特徴とす
   る、基板に樹脂コーティングを施す方法 ２、基板の表面上に適量の樹脂を沈積するのに適した溶
   解された樹脂源と、基板を収受し且つプレートの回転に
   よって基板の表面に亘って薄い支援として樹脂の拡張を
   誘起するようにプレート上に基板を静止させる手段を備
   えたプレートとから成り、更に上記基板がプレート上に
   設けられた気体空間内に収容されるようにし、且つ基板
   と同調した回転運動で基板上に設けられた気体大気層を
   駆動するようにプレートと同調回転されるように適合し
   たカバーとから構成されたことを特徴とする基板に均一
   な樹脂コーティングを施す装置 ３、上記カバーは、その周端縁を介して基板の端縁の上
   方において、プレート上に着座したひっくり返ったボウ
   ルから形成されたものである、請求項２に記載の基板に
   均一な樹脂コーティングを施す装置 ４、カバーは、基板の設置ができるようにするとともに
   、引き続いて樹脂が最初の供給が行われるように移動可
   能に搭載されており、このカバーは下方のプレートの旋
   回軸線と同じ旋回軸線上に同調及び同心回転可能に搭載
   されており、かつ上記カバーがプレートによって駆動さ
   れるようにした請求項２又は３のいずれかに記載の基板
   に均一な樹脂コーティングを施す装置 ５、カバーは回転プレート上で直径方向においてオーバ
   ハングするようになっている横断アーム上に搭載されて
   おり、カバーを支持するこのアームは、プレートに接近
   する不使用位置とカバーがプレートに接触し着座する使
   用位置との間を移動可能にした請求項３又は４のいずれ
   かに記載の基板に均一な樹脂コーティングを施す装置 ６、アームは、プレート上にオーバハングした１個又は
   それ以上の放出ノズルを端部に有した溶解樹脂導入パイ
   プ導通用の、中心部を自由にした回転軸受によって形成
   された旋回軸によってカバーを支承している請求項５に
   記載の基板に均一な樹脂コーティングを施す装置 ７、カバーの周縁の受けプレート上における支持は、基
   板からの過剰の溶解樹脂が遠心力で通過し、漏出可能に
   構成された請求項３から６のいずれかに記載の基板に均
   一な樹脂コーティングを施す装置 ８、カバーを支承しているアームは、側方で関節連結さ
   れており、不使用位置と上記プレート上の着座位置にカ
   バーを保持してプレート上において直径方向にオーバハ
   ングした使用位置との間を移動するように垂直面内で角
   度をとって移動され、且つ回転プレートに対して直径方
   向に移動されるようになっている請求項５から７のいず
   れかに記載の基板に均一な樹脂コーティングを施す装置 ９、アームは、使用位置及び不使用位置において静止状
   態となるようにするロック手段を有する請求項５から８
   のいずれかに記載の基板に均一な樹脂コーティングを施
   す装置 １０、アームによってプレート上に保持されたカバーの
   支持は、遠心力が働いている状態で下方のプレートと上
   方のカバーとの間で溶解樹脂が流れることができるよう
   にカバーを支持できる値に設定されたスプリングを設け
   た請求項３から９のいずれかに記載の基板に均一な樹脂
   コーティングを施す装置