JPH038470A - スピン塗布装置 - 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、スピン塗布装置、特に、半導体基板やガラス
などの透過性基板上にカラーフィルタ材料の薄膜を形成
するためのスピン塗布装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から、半導体基板やガラス基板などの透過性基板上
にカラーフィルタ材料の薄膜を形成する場合、スピン塗
布法、すなわち、基板に薬液を塗布するとともに基板を
高速回転させて薄膜を形成する方法がよく用いられる。

第８図は、スピン塗布法により基板上に薄膜を形成する
ための従来のスピン塗布装置の概略構成図である。この
図において、１は基板、２は基板１を保持するともにス
ピンモータ（図示せず）に接続されるスピンチャック、
３は基板の周縁から飛散してくる薬液を受は止めるカッ
プ、４はカップ３に設けられた排出口、５は塗布される
薬液、６は薬液保管部としての薬液ビン、７は薬液ビン
内を加圧するための加圧口、８は薬液供給管、９は供給
管の途中に設けられた電磁弁、ｌＯは吐出ノズルである
。通常、薬液ビン６は、スピンチャック２やカップ３等
より下方に載置されている。

薬液ビン６内の薬液５は、加圧ロアからの圧力により、
薬液供給管８に送られ、電磁弁９が開いたときに吐出ノ
ズル！０より基板ｌ上に滴下される。その後、スピンチ
ャック２が回転することによって、その上に固定された
基板ｌに薬液５の薄膜が形成される。

なお、第９図に示すように、薬液供給管８の途中に設け
られたポンプ１１によって吐出ノズル１０に薬液５を供
給する従来例も知られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記したスピン塗布装置を用いて基板に塗布される薬液
５としては、二つの成分を含有した二成分系の薬液があ
る。この二成分系の薬液としては、例えば、顔料粒子と
高分子樹脂（以下ポリマーと呼ぶ）とを溶媒中に混合あ
るいは溶解して得られる薬液（以下これを顔料ワニスと
呼ぶ）が知られている。顔料ワニスに用いられる顔料と
しては、無機系の乙のと、有機系のものかある。また、
顔料粒子の大きさは００１μｍ−１，０μｍ程度である
。この顔料をポリイミド溶液などのポリマー溶液に分散
させて顔料フェスは構成されている。この顔料フェスは
、オートホワイトバランスセンサやＣＯＤ　（Ｃｈａｒ
ｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄ　ｅｖｉｃｅ）などのカラー
固体撮像素子等のカラーフィルタ用の材料と′して用い
られている。

ところで、この顔料フェスは、保管中に成分が分離しや
すいという性質を有している。そのため、予め顔料粒子
をポリマー溶液（ポリマーを溶媒に溶解したもの）の中
に十分分散させておいてら、薬液ビン内に保管中に、時
間の経過とともに顔料粒子か沈降してしまって、顔料粒
子が少ない上澄み層と顔料粒子が多い沈降層とに分離し
てしまう。

したがって、吐出ノズル１０から薬液５を基板Ｉ上に塗
布する際に、塗布された薬液５の成分含有比率が不均一
になり、結果として、均一な塗布膜を得ることができな
いという問題があった。

また、同様の問題が薬液ビン６から吐出ノズル１０まで
の経路である薬液供給管８においてら、生じることがあ
った。すなわち、このスピン塗布装置においては、長時
間の塗布作業の停止時、薬液供給管８内に薬液が残留す
るようになっている。

そのため、薬液５の塗布作業が頻繁に行なわれず塗布作
業の間の待ち時間が長い場合や夜間などの長時間作業停
止時など、薬液５が薬液供給管８内に停どまる時間が長
いと、薬液供給管８内においても薬液５成分の分離が生
じ、上述した問題と同様の問題が発生していた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、
顔料ワニスなどのように複数の成分を含有した薬液であ
っても、薬液の含有成分の分散状態を良好に維持し成分
の均一な塗布膜を得ることができるスピン塗布装置を提
供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するために、薬液を保管す
る薬液保管部と、前記薬液を吐出ノズルまで導く薬液供
給管とを備えたスピン塗布装置において、前記薬液保管
部と前記薬液供給管とのうち、少なくとも一方に、常時
または間欠的に前記薬液を攪拌する薬液攪拌手段を設け
てスピン塗布装置を構成した。

く作用〉 上記構成によれば、薬液ビンに保管中、もしくは、薬液
供給管内に残留している薬液を必要に応じて薬液を攪拌
することにできるようになる。そのため、複数の成分を
混合あるいは溶解した薬液であっても、薬液成分の分散
状態を均一に維持することができるようになり、基板上
に塗布される塗布液の成分比率は均一になる。

〈実施例〉 以下、本発明を第１図ないし第７図に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。これらの図において、従来例と同
一もしくは同等の部分には同一の符号を付している。

（第１実施例） このスピン塗布装置は、基本的な構造は従来例と同じで
あり、それらの詳細な説明は省略する。

第１図に示すように、このスピン塗布装置においては、
薬液ビン６が薬液攪拌台１２上に載置されている。薬液
攪拌台Ｉ２の内部には、モータ１３と、このモータ１３
によって回転する回転子！４とからなるスターテ１５が
内蔵されている。回転子１４は永久磁石からなっている
。一方、薬液ビン６の内部には、テフロン樹脂によって
モールドされた永久磁石からなる攪拌子１６が挿入され
ている。この攪拌子！６とスターク１５とから薬液攪拌
手段１７が構成されている。

モータ１３によって回転子１４が常時もしくは間欠的に
回転する。すると、回転子１４の回転が磁力を介して薬
液ビン６内の攪拌子１６に伝達され、攪拌子１６が回転
して薬液５は攪拌されるようになっている。

（第２の実施例） この実施例においては、第２図に示すように、モータ２
０と回転シャフト２１とスクリュウ状の攪拌子２２とか
ら薬液攪拌手段１７が構成されている。すなわち、モー
タ２０に連結された回転シャフト２１が薬液ビン６の蓋
６ａを介して薬液ビン６内に挿入されており、この回転
シャフト２１の先端に攪拌子２２・が取り付けられてい
る。

モータ２０を常時あるいは、間欠的に回転さけることに
よって攪拌子２２を回転させ、薬液ビン６内の薬液５を
攪拌するようになっている。

（第３実施例） この実施例においては、第３図に示すように、薬液攪拌
手段１７として、加振器２５が用いられている。すなわ
ち、薬液ビン５は、台座２６に載置されている。この台
座２６は、バネ２７を介して加！ｌｉｔ器２５上に固定
されている。薬液供給管８は、加振器２５の振動に追随
するように、可撓性のパイプによって構成されている。

加振器２５を正弦波やパルス波などの信号によって駆動
させ、その振動をバネ２７を介して台座２６上の薬液ビ
ン６に伝達させて薬液ビン６を振動させて薬液５を攪拌
するようになっている。

薬液５の攪拌を促進するためには、数Ｈｚ−数十Ｈｚ程
度の周波数もしくは敵方Ｈｚの周波数で振動あるいは揺
動させるのが適当である。また、台座２６を振動させる
方向としては、垂直方向、水平方向、もしくは、これら
を組み合わせた３次元的な方向としてもよい。さらに、
薬液ビン６を振動させる振動面上における旋回運動は、
円運動であっても、楕円運動であっても、直線的な往復
運動であってもよい。

この実施例では、加振器２５と薬液ビン６との間にバネ
２７と台座２６とを介在させていたが、加振器２５上に
直接薬液ビン６を載置する構造としてもよい。

（第４実施例） この実施例においては、第４図に示すように、薬液攪拌
手段１７は、加振器３０とホーン３１とからなっている
。すなわち、薬液ビン６には蓋６ａを介して先細り状の
管からなるホーン３１か取り付けられている。ホーン３
１は、その先端３１ａが薬液ビン６内の薬液５に十分浸
る長さを有している。ホーン３１の薬液ビン６外側の端
部３１ｂは、加振器３０に一体に取り付けられている。

ホーン３１は、ステンレス等の金属材、テフロン樹脂等
のプラスチック材、あるいは、金属材をプラスチック材
で被覆したものからなっている。

加振器３０を駆動してホーン３１を振動させる。

ホーン３１はその先端３１ａが薬液５に浸っているので
、ホーン３１の振動は薬液５に直接伝達し、薬液５が攪
拌されるようになっている。

ところで、ホーン３１は、その材質や管の長さなどの外
形形状によって決まる固有振動数を有している。そのた
め、ホーン３１の固有振動数に近似した振動数の振動を
加振器３０によってホーン３１に与えれば、共振作用に
より、効率よく薬液５を攪拌することができる。

（第５実施例） この実施例において、第５図に示すように、薬液攪拌手
段１７は、モータ３５と、回転アーム３６と、バランス
ウェイト３７とからなっている。

モータ３５の回転軸３５ａに回転アーム３６の中央部が
回転一体に取り付けられている。回転アム３６の一端は
、台座取付部３８を形成している。

回転アーム３６の他端には回転アーム３６の回転時にバ
ランスをとるバランスウェイト３７が取り付けられてい
る。台座取付部３８には軸受は部３９を介して台座４０
が回転自在に取り付けられている。台座４０の回転軸４
０ａの取付方向は垂直方向やや斜めになっている。この
台座４０上に薬液ビン６が載置されている。薬液供給管
８．および加圧ロアに接続される連結管４１は、可撓性
のパイプによって構成されている。

モータ３５を常時もしくは間欠的に駆動し、回転アーム
３６を回転させる。すると、台座４０に載置された薬液
ビン６がモータ３５の周囲を回転する。台座４０は、垂
直方向やや斜めにして回転アーム３６に取り付けられて
おり、回転アーム３６の回転に伴って、薬液ビン６内の
薬液５は、流動させられて攪拌されるようになっている
。

ところで、台座４０は、台座取付部３８に回転自在に取
り付けられている。そのため、回転アム３６の回転時、
台座４０上の薬液ビン６は、自転することなく回転アー
ム３６にしたがって回転することが可能である。また、
薬液供給管８および連結管４Ｉは可撓性のパイプで構成
されており、薬液ビン６の回転に追随することが可能で
ある。

したがって、薬液供給管８および連結管４１は、薬液ビ
ン６が回転アーム３６に伴って回転してもねじれること
はない。

なお、攪拌効率をより向上させるために、モタ３５の回
転スピードを適宜変化させたり、モタ３５の回転方向を
正逆に変化させる構造にしてもよい。

また、この実施例では、薬液ビン６を回転させることに
よって薬液ビン６内の薬液５を攪拌していたが、薬液ビ
ン６を振り子のごとく揺動させる構造も考えられる。

（第６実施例） この実施例においては、第６図に示すように、薬液ビン
６内の薬液５を攪拌する薬液攪拌手段１７と薬液供給管
８内の薬液も攪拌する薬液攪拌手段４５とを有している
。すなわち、第１の実施例と同様に薬液ビン６は、モー
タＩ３と回転子１４とからなるスタータ１５を内装した
薬液攪拌台１２の上に載置されるとともに、薬液ビン内
には攪拌子１６が挿入されている。スタータ１５と攪拌
子１６とによって攪拌手段１７が構成されている。

また、薬液供給管８の中途部には、薬液攪拌手段４５と
なる複数（図では４個）の加振器４６がカップリングパ
イプ４７を介して取り付けられている。

スタータＩ５と攪拌子１６とによって薬液ビン６内の薬
液５を常時もしくは間欠的に攪拌するとともに、必要に
応じて、同期または個別に加振器４６・・・を駆動し、
薬液供給管８内の薬液５を攪拌するようになっている。

このように、薬液ビン６内の薬液５のみならず薬液供給
管８内の薬液５も攪拌することができるので、塗布作業
停止時間の長短にもかかわらず、吐出ノズル１０には、
常時、成分の安定した薬液５が供給される。

なお、この実施例の場合、加振器４６・・・による振動
のために、薬液供給管８内において、微妙な圧力差が生
じ、吐出ノズルｌＯから液だれが発生することが考えら
れる。本実施例の場合、吐出ノズル１０の近傍にも電磁
弁４８を設けており、薬液５塗布以外は、この電磁弁４
８を閉じておくことによって、この液だれは防止される
。

（第７実施例） この実施例では、第７図に示すように、薬液ビン６内の
薬液５を攪拌する薬液攪拌手段１７と、薬液供給管８内
の薬液５を攪拌する薬液攪拌手段４５として、攪拌ユニ
ット５０とを有している。

すなわち、薬液ビン６は、第１実施例と同様に、モータ
１３と回転子１４とからなるスタータ１５を内装した薬
液攪拌台１２に載置されており、薬液ビン６内には攪拌
子Ｉ６が挿入されている。このスタータ１５と攪拌子１
６とにより薬液攪拌手段１７が構成されている。薬液ビ
ン６の底部には、薬液供給管８が接続されている。この
薬液供給管８は電磁弁９を介して吐出ノズルｌＯに接続
されている。この薬液供給管８の中途部には、薬液攪拌
手段４５としての攪拌ユニット５０が設けられている。

攪拌ユニット５０は、薬液供給管８より大径のパイプ５
１とパイプ５Ｉに内装されたスパイラル状のワイヤから
なる攪拌子５２と、攪拌子５２を回転するモータ５３と
からなっている。

スタータ！５によって攪拌子１６を常時もしくは間欠的
に回転させて、薬液ビン６内の薬液５を攪拌するととも
に、必要に応じてモータ５３によって攪拌子５２を常時
、もしくは、間欠的に回転させて、パイプ５に内の薬液
５を攪拌するようになっている。

なお、以上すべての実施例において、吐出ノズルＩＯか
らの液だれを確実に防止するために、吐出ノズル１０近
傍の薬液供給管８にサツシエ＜ツク機構を設けてもよい
。

さらに、第９図に示したポンプによって薬液５を吐出ノ
ズルＩＯに供給するスピン塗布装置であっても、本発明
が実施できることはいうまでもない。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、薬液ビンに保管された
り、薬液供給管内に残留している薬液を必要に応じて攪
拌することにできるよにうになった。したがって、顔料
フェスの上うに、複数の成分を混合あるいは溶解した薬
液であっても、薬液成分の分散状態を均一に維持するこ
とができ、基板上に塗布される塗布液の成分比率は均一
になった。そのため基板上に成分の均一な塗布膜を得る
ことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略構成図、第２図は第
２実施例の概略構成図、第３図は第３実施例の概略構成
図、第４図は第４実施例の概略構成図、第５図は第５実
施例の概略構成図、第６図は第６実施例の概略構成図、
第７図は第７実施例の概略構成図である。第８図は従来
例の概略構成図、第９図は他の従来例の概略構成図であ
る。 １・・・基板 ６・・・薬液ビン（薬液保管部） ８・・・薬液供給管 ＩＯ・・・吐出ノズル １７．４５・・・薬液攪拌手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）薬液を保管する薬液保管部と、前記薬液を吐出ノ
   ズルまで導く薬液供給管とを備えたスピン塗布装置にお
   いて、 前記薬液保管部と前記薬液供給管とのうち、少なくとも
   一方に、常時または間欠的に前記薬液を攪拌する薬液攪
   拌手段を設けたことを特徴とするスピン塗布装置。