JPH04349969A - スピン式コーティング装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板等の電子
部品として使用されるガラス基板やセラミックス基板、
もしくはＩＣなどの半導体に使用されるシリコンウェハ
ー等の基板上にフォトレジストや樹脂コート等の薬液を
均一に塗布するためのスピン式コーティング装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スピン式コーティング装置には、
例えば図３に示すように、フォトレジスト等の薬液３５
によるコーティング膜が形成されるガラス基板等のワー
ク２１を真空吸着もしくはピン等により一体的に回転す
るように保持する円盤状のワークチャック２２が、その
回転軸が垂直となるように設置されており、回転するワ
ークチャック２２およびワーク２１と接触しないように
それら両者２１・２２を囲む一方、そのワークチャック
２２と同軸で一体的に回転する有底略円筒状の回転カッ
プ２３が設けられている。

【０００３】また、この回転カップ２３の上面中央部に
は、上記ワーク２１を出し入れするための開口部２３ａ
が設けられていて、その上、コーティング時の空気流の
乱れによるコート面の乱れを低減するために、その開口
部２３ａ上を上下して開口部２３ａを開閉する上ブタ２
４が、その上ブタ２４の閉時に回転カップ２３の上面と
当接して一体的に回転するように設けられている。

【０００４】この上ブタ２４を上下に移動させるために
、その上ブタ２４の上面から回転軸に沿って上方に延び
て途中で直角に曲がる略Ｌ字状に形成されたアーム２５
を介してその上ブタ２４と連結され、そのアーム２５お
よび上ブタ２４と一体的に上下移動するスライド軸２６
が設置されている。

【０００５】上ブタ２４が上方に移動して開口部２３ａ
が開いている時、前記ワーク２１の回転軸上であるセン
ターに薬液３５を吐出するノズル３３が設けられ、その
ノズル３３が、ワーク２１のセンター上の位置と上ブタ
２４の開閉を妨害しない待機位置との間を水平に回動す
るように設置されている。

【０００６】また、余剰な薬液３５を外部に排出するた
め、回転カップ２３の内部と外部とを連通する連通孔２
３ｂが設けられ、回転カップ２３の外部に排出された薬
液３５を受ける有底略円筒状の固定カップ２９が設けら
れており、その下部には回転カップ２３からの薬液３５
を外部に排出する排出口３０が穿設されている。

【０００７】一方、前記回転カップ２３下方には、回転
カップ２３の底面の回転軸に、シャフト２７を介して連
結されているモーター２８が設置されている。

【０００８】次に、上記のスピン式コーティング装置の
動作について、図４のタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。まず、ワーク２１をワークチャック２２の
同軸上に載置して、回転時の軸上からのずれを防止する
ため真空吸着などで保持する。この後、ノズル３３がワ
ーク２１のセンター上に移動し、薬液３５をワーク２１
上に所定量吐出する。その後、ノズル３３が待機位置に
戻る。この際、ワーク２１、ワークチャック２２、回転
カップ２３および上ブタ２４は静止している。

【０００９】続いて、スライド軸２６の下降動作をアー
ム２５を介して伝達することにより、上ブタ２４が下降
して回転カップ２３の上面と当接し、回転カップ２３の
開口部２３ａを閉じる。

【００１０】この次に、モーター２８が所定のプログラ
ムで回転し、シャフト２７を介して伝達される回転力に
よって、回転カップ２３、ワークチャック２２、ワーク
２１および上ブタ２４が同期して回転する。その際、ワ
ーク２１上の薬液３５は、遠心力によりワーク２１上に
拡がり均一なコーティング膜を形成する。

【００１１】その後、回転を止め、上ブタ２４を開けて
コーティング膜の形成されたワーク２１を取り出して、
コーティング膜の形成操作が完了する。

【００１２】このようにコーティング膜の形成時に回転
カップ２３内が密閉されているので、回転時にカップ内
空気３１が回転カップ２３と一体的に回転する。よって
、ワーク２１とカップ内空気３１との間の動きを極力小
さくでき、空気３１の流れの乱れによる薬液３５のコー
ティング膜への悪影響を低減できる。

【００１３】このようなコーティング膜の形成時の高速
回転時においては、ワーク２１の周辺部になるほど遠心
力が大きくなるため、薬液３５による膜厚が、その周辺
部に至るにつれ薄くなり、周辺部では薬液３５のカバー
できない領域を生じることがある。そのため、その薬液
３５によるコーティング膜に必要な薬液３５量より多い
量をワーク２１上に吐出して、そのような薬液３５のカ
バーできない領域の発生を防止している。

【００１４】したがって、ワーク２１上の余分な薬液３
５は、回転カップ２３より固定カップ２９内に排出され
、さらに、固定カップ２９内の薬液３５は、固定カップ
２９の排出口３０より排出される。

【００１５】そこで、上記のようにより均一なコーティ
ング膜を形成するため、必要量以上に薬液３５をワーク
２１上に吐出して、余分な薬液３５が廃棄されている薬
液３５吐出量を低減する方法として、ワークチャック２
２に保持されて低速回転しているワーク２１上に薬液３
５を吐出して、ワーク２１上に薬液３５を一旦拡げ、そ
の後、ワークチャック２２を高速回転して均一なコーテ
ィング膜を形成する方法が提案されている。

【００１６】その方法を前記従来例の構成に適用すると
、ワーク２１、ワークチャック２２および上ブタ２４が
、回転カップ２３と一体的に同期して回転するため、回
転カップ２３の上ブタ２４を開けたまま、回転カップ２
３、ワークチャック２２およびワーク２１を低速回転さ
せ、回転しているワーク２１上に薬液３５を吐出して拡
がった後、一旦、回転カップ２３、ワークチャック２２
およびワーク２１の回転を止めて上ブタ２４を閉じた後
、回転カップ２３、ワークチャック２２およびワーク２
１を高速回転させ、ワーク２１上の薬液３５膜を均一な
コーティング膜とする。

【００１７】なお、薬液３５の吐出後、低速回転中の回
転カップ２３の一旦停止を省いて、低速回転中の回転カ
ップ２３に上ブタ２４を閉め、高速回転させてコーティ
ング膜形成の時間短縮を図ることが考えられるが、回転
カップ２３の回転中に上ブタ２４を閉じることは、回転
カップ２３が回転しており、上ブタ２４が回転していな
いので、閉じた時の両者２３・２４の接触部でのゴミ等
の発生によるコーティング膜への悪影響や操作上の安全
性などの点で望ましくない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の方法
を前記従来の構成に適用すると、回転モーメントの大き
い回転カップ２３を、薬液３５吐出時に回転させ、薬液
３５吐出後に一旦停止させるので、コーティング膜への
悪影響を回避しながら回転カップ２３の回転数の増減を
行う必要があることにより、所定の回転数への到達時間
や停止までの経過時間が長くなり、コーティング操作に
おける生産性の低下を生じる。

【００１９】また、上記のようにワーク２１上への薬液
３５吐出時からワーク２１の高速回転時までの間のタイ
ムラグが大きいため、その間にレジスト等の薬液３５の
粘度上昇が生じ、ワーク２１の高速回転時における薬液
３５の膜厚における不均一化を生じる。

【００２０】これらのことから、薬液３５の使用量を低
減するために有効な上記方法の適用が困難なものとなっ
ている。したがって、前記従来の構成では、薬液３５の
使用量の低減が図り難いという問題を生じている。

【００２１】そこで、本発明の目的は、薬液３５の使用
量の低減できる上記方法を適用できることにより、コス
トダウンを図ることのできるスピン式コーティング装置
を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のスピン式
コーティング装置は、上記課題を解決するために、ガラ
ス基板等の基板を水平に回転させる回転板と、その回転
板を囲むと共に同軸で回転して上記基板周囲の空気流の
乱れを低減する略円筒状の回転カップと、フォトレジス
ト等の薬液を上記基板上に吐出する薬液吐出口とが設け
られているスピン式コーティング装置において、上記回
転板および回転カップを個々に駆動する駆動手段が設け
られていることを特徴としている。

【００２３】請求項２記載のスピン式コーティング装置
は、上記課題を解決するために、ガラス基板等の基板を
水平に回転させる回転板と、その回転板を囲むと共に同
軸で回転して上記基板周囲の空気流の乱れを低減する略
円筒状の回転カップと、フォトレジスト等の薬液を上記
基板上に吐出する薬液吐出口とが設けられているスピン
式コーティング装置において、上記回転板および回転カ
ップを駆動する駆動手段が設けられていると共に上記駆
動手段から上記回転カップへの駆動力の伝達を断接する
クラッチが設けられていることを特徴としている。

【００２４】

【作用】請求項１記載の構成では、回転板を囲むと共に
同軸で回転することから、慣性モーメントの大きな回転
カップを停止した状態で、回転板を回転させることがで
きる。また、請求項２記載の構成では、クラッチにより
回転カップへの駆動力の伝達を断つと、駆動手段により
回転板を回転カップと独立して回転させることができる
。つまり、回転板を囲むと共に同軸で回転することから
、慣性モーメントの大きな回転カップを停止した状態で
、回転板を回転させることができる。

【００２５】したがって、請求項１および請求項２記載
の構成によれば、慣性モーメントの大きな回転カップを
停止した状態で、基板を保持している回転板を低速回転
させながら、薬液吐出口から薬液をその基板上に吐出し
て拡げた後、その回転板の回転を停止し、次に、回転カ
ップ、回転板および基板を一体的に高速回転させて、基
板上に薬液のコーティング膜を形成することができる。

【００２６】これにより、上記構成では、基板を保持し
ている回転板を回転させて停止しているので、基板、回
転板および回転カップを一体的に回転させ停止させてい
た従来と比べて、慣性モーメントが小さくなることから
、回転停止動作に要する時間が少なくなり、薬液の吐出
量を低減できる方法を用いた場合において従来生じてい
たコーティング膜形成操作の生産性の低下を抑制するこ
とができる。

【００２７】

【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に
基づいて説明すれば、以下の通りである。スピン式コー
ティング装置では、図１に示すように、盤状に成形され
たガラス基板等のワーク（基板）１を水平に安定に回転
させるために、ワーク１の一面を真空吸着もしくはピン
等により同軸上に保持して一体的に回転する円盤状のワ
ークチャック（回転板）２が、その回転軸が垂直となる
ように設置されている。

【００２８】このワークチャック２および回転するワー
ク１と接触しないようにそれら両者１・２を囲む一方、
そのワークチャック２と同軸で回転する有底略円筒状の
回転カップ３が設けられ、さらに、この回転カップ３の
上部には、上記ワーク１を出し入れするための開口部３
ａが設けられ、その上、コーティング時の回転カップ３
内の空気流の乱れによるコート面の乱れを低減するため
に、その開口部３ａを開閉する上ブタ４が、その上ブタ
４の閉時に回転カップ３の上面と当接して回転カップ３
内を密閉しながら一体的に回転するように設けられてい
る。

【００２９】この上ブタ４を、上下に移動させて開口部
３ａを開閉するために、その上ブタ４の上面の同軸上か
ら上方に延びて途中で直角に曲がる略Ｌ字状に形成され
ているアーム５を介して、そのアーム５および上ブタ４
と一体的に上下移動するスライド軸６が設置され、その
上、上ブタ４の閉時に、回転カップ３の上面と当接する
上ブタ４を回転カップ３と一体的に回転するように、上
ブタ４がアーム５に回転自在に取り付けられている。

【００３０】上ブタ４の開いている時、前記ワーク１の
回転軸上であるセンターにフォトレジストや樹脂コート
剤等の薬液１５を吐出するノズル（薬液吐出口）１３が
設けられ、そのノズル１３が、ワーク１のセンター上の
位置と上ブタ４の開閉動作を妨害しない待機位置との間
を水平に円運動するように設置されている。

【００３１】また、回転カップ３の内部と外部とを連通
して余剰な薬液１５を外部に排出して、その薬液１５を
受ける有底略円筒状の固定カップ９が設けられ、その下
部に排出された薬液３５を、さらに外部に排出する排出
口１０が穿設されている。

【００３２】そして、前記回転カップ３の底面の下方に
は、回転カップ３の底面の回転軸部分を貫通するシャフ
ト７を介してワークチャック２に連結されているモータ
ー（駆動手段）８が設置されており、さらに、このモー
ター８からの駆動力の回転カップ３への伝達を断切する
クラッチ１４が設置されている。このようなクラッチ１
４には、電磁式、空圧式または油圧式などの各種クラッ
チを使用することができる。

【００３３】また、上記のスピン式コーティング装置で
は、ノズル１３の位置や吐出量、スライド軸６の上下動
、モーター８の回転数およびクラッチ１４を、位置セン
サーや回転数センサーなどの各種センサー（図示せず）
からの信号に基づいて予め記憶されているプログラムに
より制御するマイクロコンピューターなどからなる制御
手段（図示せず）が設けられている。

【００３４】次に、上記のスピン式コーティング装置の
動作について、図２のタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。まず、ワーク１をワークチャック２の同軸
上に載置して、回転時の回転軸からのずれを防止するた
め真空吸着もしくはピンなどでワーク１をワークチャッ
ク２上に保持する。このとき、回転カップ３の開口部３
ａを開閉する上ブタ４は、スライド軸６の上昇端側に位
置しており、開口部３ａおよび回転カップ３の上方を開
放し、よって、回転カップ３内のワークチャック２への
ワーク１の搬入、搬出に支障はない。

【００３５】この後、ワーク１を保持するワークチャッ
ク２を、シャフト７を介するモーター８の駆動力により
低速回転（数百ｒｐｍ　以下）させると同時に、ノズル
１３を待機位置よりワーク１の回転軸上であるセンター
位置に移動させる。このとき、回転カップ３にモーター
８からの駆動力を伝達するクラッチ１４はオフになって
おり、回転カップ３は回転せず、静止している。

【００３６】続いて、薬液１５を、開口部３ａを通して
ワーク１上に所定量吐出する。その際、ノズル１３はワ
ーク１のセンター位置に静止しても、また、そのセンタ
ー位置からワーク１の周辺部に移動しながら薬液１５を
吐出してもよい。その後、ノズル１３からの薬液１５の
吐出が終了し薬液１５が回転しているワーク１上に拡が
るとワークチャック２の回転を減少させて停止させると
共に、ノズル１３を待機位置に戻す。

【００３７】その後、スライド軸６により上ブタ４を下
降させて回転カップ３の上面と当接して、回転カップ３
の開口部３ａを閉じ、回転カップ３内を密閉に近い状態
とする。よって、回転カップ内空気１１は、回転カップ
外空気１２との対流などの相互干渉が制限される。なお
、上ブタ４の閉動作は、ノズル１３からの薬液１５の吐
出終了後であればワークチャック２の回転が停止する以
前のどの時点で開始されてもよい。

【００３８】この次に、クラッチ１４をオンにしてモー
ター８を駆動力を回転カップ３に伝達し、モーター８を
所定のプログラムにしたがって高速回転（約１０００ｒ
ｐｍ　）させる。したがって、シャフト７を介して伝達
される回転力によって、回転カップ３、ワークチャック
２、ワーク１および上ブタ４が同期して一体的に回転す
る。このとき、ワーク１上に拡がっている薬液１５は、
遠心力によりワーク１上により薄く拡がりコーティング
膜を形成する。その際、回転カップ３内に密閉されてい
る回転カップ内空気１１もほぼ同期して回転するので、
ワーク１との間の風切りなどの回転カップ内空気１１に
よるコーティング膜への影響が低減され、より均一なコ
ーティング膜の形成が可能となる。続いて、モーター８
が止まってワーク１などの回転が止まった後に上ブタ４
を開け、ワーク１を取り出してワーク１上への薬液１５
のコーティング膜形成操作が完了する。

【００３９】このとき、ワーク１上の余剰の薬液１５は
、遠心力により振り飛ばされ、回転カップ３の排出穴３
ｂから固定カップ９内に排出され、固定カップ９内の薬
液１５は、固定カップ９の排出口１０から外部に排出さ
れる。

【００４０】ところで、前記従来例の構成では、コーテ
ィング膜の形成時の高速回転時、基板としてのワークの
周辺部になるほど遠心力が大きくなるため、フォトレジ
スト等の薬液による膜厚が、その周辺部に至るにつれ薄
くなり、ワークの周辺部では薬液のカバーできない領域
を生じることがある。そのため、その薬液による膜形成
に必要な薬液量より多い量をワーク上に吐出して、その
ような薬液のカバーできない領域の発生、つまり不均一
なコーティング膜の生成を防止する方法が用いられてお
り、よって、薬液の吐出量の低減によるコストダウンが
図り難いものとなっていた。

【００４１】そこで、均一なコーティング膜を形成する
ため、必要量以上に薬液をワーク上に吐出して、余剰な
薬液が廃棄されている上記方法に対してその薬液吐出量
を低減する方法として、ワークチャックに保持されて低
速回転しているワーク上に薬液を吐出して、ワーク上に
薬液を一旦、所望する膜厚より厚く拡げてから、そのワ
ークを保持しているワークチャックを高速回転して均一
なコーティング膜をワーク上に形成する方法が提案され
ている。

【００４２】ところが、上記方法を上記従来例の構成に
適用すると、ワーク、ワークチャックおよび回転カップ
が一体的に回転するため、回転カップと共に回転してい
るワーク上に薬液を所望する膜厚より厚く拡げた後、一
旦、ワークおよび回転カップを停止して、回転カップ内
空気の影響を低減するために回転カップの開口部を上ブ
タで閉じて回転カップ内をほぼ密閉した後に回転カップ
を高速回転させる必要があった。

【００４３】これにより、回転カップの慣性モーメント
が大きいことから、回転カップの回転・停止に時間が掛
かり、コーティング膜形成に時間が掛かっていた。なお
、回転カップの回転中に上ブタを閉めることは、接触面
でのゴミ等の発生のため、コーティング膜にゴミ等が付
着して不良品を発生し易くなることにより、不可能であ
る。

【００４４】しかしながら、上記実施例の構成では、ク
ラッチ１４を設けることにより、ワークチャック２と回
転カップ３とを別々に回転させることができることから
、クラッチ１４により回転カップ３を停止したまま、ワ
ーク１を保持しているワークチャック２を低速回転させ
てワーク１上に薬液１５を塗布した後、ワークチャック
２を停止させればよい。

【００４５】したがって、ワークチャックおよび回転カ
ップを一体的に回転させていた従来と比べて、ワークチ
ャック２だけの慣性モーメントが小さいため、回転停止
動作に要する時間が少なく、上記の薬液１５の吐出量を
低減する方法を用いても、コーティング膜形成操作のス
ループット、つまり生産性の低下を抑制することができ
る。

【００４６】その上、ワークチャック２の回転中でも回
転カップ３が停止しており、ワークチャック２の回転を
停止する前に回転カップ３の上ブタ４を閉じて、ワーク
チャック２、回転カップ３、上ブタ４およびワーク１の
一体的な高速回転を、従来より短時間で開始することが
できる。

【００４７】これらのことから、薬液１５の吐出時から
ワーク１の膜形成のための高速回転時までの経過時間を
減少させることができることにより、時間が経過するに
伴って粘度が上昇する薬液１５の粘度上昇が低減される
ので、ワーク１上における薬液１５のコーティング膜を
より均一に形成することが可能となる。

【００４８】このように上記構成では、低速回転させた
ワーク１上に薬液１５を吐出して、コーティング膜の形
成する方法が可能となることにより、薬液１５の吐出量
を従来より低減することができる。これらの結果、コー
ティング膜の形成に要する時間が短縮され、かつ、より
膜厚の均一なコーティング膜を得ることができるので、
生産性の向上を図ることができると共に薬液１５の使用
量を低減できることにより、上記構成を用いて製造する
液晶やＩＣ等の電子部品のコストダウンが可能となる。

【００４９】なお、上記の構成では、ワークチャック２
および回転カップ３を駆動するモーター８を一つ設けた
例を挙げたが、ワークチャック２と回転カップ３とに駆
動手段としてのモーター等をそれぞれ設け、個々に制御
して、ワークチャック２だけを回転させたり、ワークチ
ャック２および回転カップ３を同期して回転させたりす
るように制御してもよい。

【００５０】

【発明の効果】請求項１および請求項２記載のスピン式
コーティング装置は、以上のように、薬液のコーティン
グ膜が形成されるガラス等から成る基板を水平に回転さ
せる回転板と、その回転板を囲むと共に同軸で回転する
有底略円筒状の回転カップとが、個々に駆動できるよう
に設けられている構成である。

【００５１】それゆえ、薬液の吐出量を低減する方法が
、従来の構成では生産性の低下のため適用できなかった
が、上記構成では適用できることから、薬液の吐出量を
従来より低減することができる。この結果、薬液の基板
上へのコーティングにおいてコストダウンを図ることが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスピン式コーティング装置の概略断面
図である。

【図２】上記スピン式コーティング装置における各機構
の動作を示すタイミングチャートである。

【図３】従来におけるスピン式コーティング装置の概略
断面図である。

【図４】上記スピン式コーティング装置における各機構
の動作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１　　　　ワーク（基板） ２　　　　ワークチャック（回転板） ３　　　　回転カップ ８　　　　モーター（駆動手段） １４　　　　クラッチ １５　　　　フォトレジスト（薬液）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板等の基板を水平に回転させる回
   転板と、その回転板を囲むと共に同軸で回転して上記基
   板周囲の空気流の乱れを低減する略円筒状の回転カップ
   と、フォトレジスト等の薬液を上記基板上に吐出する薬
   液吐出口とが設けられているスピン式コーティング装置
   において、上記回転板および回転カップを個々に駆動す
   る駆動手段が設けられていることを特徴とするスピン式
   コーティング装置。
2. 【請求項２】ガラス基板等の基板を水平に回転させる回
   転板と、その回転板を囲むと共に同軸で回転して上記基
   板周囲の空気流の乱れを低減する略円筒状の回転カップ
   と、フォトレジスト等の薬液を上記基板上に吐出する薬
   液吐出口とが設けられているスピン式コーティング装置
   において、上記回転板および回転カップを駆動する駆動
   手段が設けられていると共に上記駆動手段から上記回転
   カップへの駆動力の伝達を断接するクラッチが設けられ
   ていることを特徴とするスピン式コーティング装置。