JPH0487665A - 回転式塗布装置 - 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、液晶表示パネル用のガラス基板、半導体ウェ
ハ、半導体装置製造用のマスク基板などの基板の表面に
フォトレジスト液などの塗布液を薄膜状に塗布する際に
用いる回転式塗布装置に関する。

〈従来の技術〉 回転式塗布装置は、基板を回転することによって、基板
上へ供給した塗布液を遠心力で基板上で拡散流動して、
塗布するものであるが、角形基板では、基板角部で他よ
り膜厚が厚くなる１ψ向がある。

それは、角形基板は、角部が風切りして回転するため、
角部では他より風を強く受け、塗布液の溶剤成分の蒸発
が促進され、塗布液の粘度が上がり、遠心力による拡散
流動が弱まるからである。

また、丸形であっても、大きくなるほど半径方向内と外
での回転の周速度の差が著しくなるため、大形基板にお
いては、周縁部での膜厚増加の傾向が無視できなくなる
。

このような角形基板や大形基板における問題に対処した
回転式塗布装置としては、（１）特公昭５７−４８９８
０号公報、（２）特公昭５８−４５８８号公報、あるい
は（３）特開平１〜１３５５６５号公報で示されるよう
に、回転台上に水平に搭載した基板を、これを外囲する
回転容器と共に同期して回転させ、基板上に供給された
塗布液を遠心力によって拡散流動させて基板上面に薄膜
を塗布形成するものが知られている。

上記従来例（１）　（２）　（３）は、いずれも回転す
る容器内に基板を気密ないし略気密に囲って、容器ごと
基板を回転し、塗布液を回転塗布することによって、回
転塗布される基板を塗布′ａ溶剤の雰囲気下に置き、基
板角部のように他より風を強く受ける部分でも、溶剤成
分の気化が部分的に促進するのを阻止し、風のために膜
厚が厚くなって不均一になるのをある程度抑制すること
ができるという効果があるが、次のような難点がある。

■　すなわち、上記各従来例は、回転容器が密閉ないし
略密閉状に基板を囲って回転塗布するため、回転によっ
て発生した塗布液ミストが回転容器内に漂って、基板の
表面および裏面を汚染すると言う不都合がある。

■　従来例（１１や（２）の作用は、基板周囲を、基板
と同期回転する回転容器で気密に取り囲むことにより、
基板周囲に「塗布液溶剤の均一な雰囲気ｌを作り、これ
によって塗布液溶剤の部分的な気化促進等を防止し、も
って、均一な膜厚を得ようとするものであるので、回転
容器への基板出し入れ作業の不手際等によって、回転容
器の閉しが不完全であるか、あるいはパツキン等に不良
があると、その影響によって均一な塗布液の塗布が困難
になるという問題点がある。

■　また、従来例（１）や（２）は、回転容器に余剰塗
布液を貯留するため、連続的に処理するのに不向きであ
る点を、従来例（３）は、回転容器の底部に余剰塗布液
排出用の小孔やチューブを設けることで対処したもので
あるが、かかる小孔やチューブの開口面積が小さければ
余剰塗布液の排出が不充分となって容器内ミストが増え
、逆に開口面積が大きいと容器内の溶剤雰囲気の分布に
ムラが生じ、これによって膜厚ムラが生しやすくなる。

そこで、本出願人は平成２年６月２６日付けの特許出願
（発明の名称「回転式塗布装置Ｊ）で、上記の問題点を
解決した装置を提案している。

第９図は、その提案した回転式塗布装置の要部の縦断面
を示しており、基板１の外形を越える大きさを有し、基
板１を水平支持した状態で回転させる回転台２と、この
回転台２上に支持された基板１の上面と所定の小間隔を
もって平行に配備されるとともに、基板の外形を越える
大きさを有し、かつ、回転台２と一体に回転される上部
回転板３とを備え、前記回転台２と上部回転板３との間
に形成された偏平な塗布処理空間Ｓの外周縁を開放して
余剰塗布液の飛散流出を可能に構成したものである。

この回転式塗布装置は、基板１が収納される偏平な塗布
処理空間Ｓの空気を縦軸心Ｐ周りに回転する回転台２と
上部回転板３とで持ち回り回転させることによって、基
板１の周縁による風切り現象を抑え、基板周縁付近での
塗布ムラの発生を防止できるよう考慮されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記構成の回転式塗布装置を更に検討し
ていった結果、次のような新たな課題が判明した。

すなわち、上記の回転式塗布装置は、処理対象となる複
数種類の大きさの基板のうち、最も大きな寸法の基板に
対して、それを越える大きさとなるように上部回転板３
の外形が設定されているため、比較的小さい基板を装填
した場合ムこ、基板１の端縁が多少の風切り現象を発生
し、若干の塗布ムラを生しることが判った。このような
比較的小さな基板に特有の不都合は、以下の理由による
ものと推測される。

上部回転板３と回転台２に挾まれた塗布処理空間内にお
いて、基板外周縁より外側の空間部分（以下、塗布処理
空間基板外囲区域と称する）と、基板外周縁より内側の
空間部分（以下、塗布処理空間主要区域と称する）とを
比較すると、どちらも偏平な空間であるが、塗布処理空
間主要区域は、基板によって上下２分割されているので
、塗布処理空間基板外囲区域より偏平である。

このため、回転の初期の段階および回転中において、塗
布処理空間基板外囲区域の空気が、上部回転板３や回転
台２からスリップする度合は、塗布処理空間主要区域の
空気が基板や上部回転板３ないし回転台２からスリップ
する度合よりも大きい。したがって、上部回転板３や回
転台２の回転に伴って空気が回転し始め、また、回転中
に空気が回転する速さが、塗布処理空間基板外囲区域で
は、塗布処理空間主要区域よりも若干遅れる。

このような遅れや速度差は、基板が小さいほど塗布処理
空間基板外囲区域が広いので大きくなり、比較的小さな
基板の場合に、基板の端縁が風切り現象を生しる程にな
るものと推測される。

本発明は、この種形式の回転式塗布装置を改良したもの
で、各種寸法の基板を、風切り現象による塗布ムラを発
生させることなく良好に塗布処理できるようにすること
を目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、先に提案
した回転式塗布装置の基本構成に加えて、前記基板をそ
の全周において外囲する円形リング状の周壁部材を、回
転台および上部回転板と一体回転されるよう配設すると
ともに、この周壁部材と回転台との間、もしくは周壁部
材と上部回転板との間の少なくともいづれかに余剰塗布
液流出用の小間隔を形成し、かつ、内径の異なる複数種
の周壁部材を基板の大きさに応じて着脱可能に構成した
ものである。

〈作用〉 本発明によれば、大きい基板に対しては内径の大きい周
壁部材を取り付け、一方、小さい基板に対しては内径の
小さい周壁部材に取り替えることによって、基板の大き
さに応じた周壁部材で、基板の外周縁を囲う。

そのように囲うことによって、前記塗布処理空間基板外
囲区域を周壁部材で、周壁部材の内側に限定して狭くし
、塗布処理空間基板外囲区域の空気が、塗布処理空間主
要区域の空気より遅れて回転し始めたり、回転中に回転
速度差が生しると言った比較的小さい基板に特有の現象
が生しるのを解消する。

したがって、基板の大きさに応じて周壁部材を付は替え
ることで、比較的小さい基板でも、大きな基板と同様に
均一な塗布ができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図ないし第６図に本発明に係る回転式塗布装置の一
実施例を示す。

この回転式塗布装置は、角形の基板１を搭載して紺軸心
Ｐ周りに水平回転する回転台２と、その上方において回
転台２と平行に設置されて回転台２と一体に回転する上
部回転板３と、この上部回転板３を支持する上部支持板
４と、これら回転部材の下方及び周辺部を外囲するよう
に固定配置された廃液回収ケース５と、縦向き回転軸と
しての出力軸６を立設したモータ７とを備えている。

このモータ７はベース板８上に備えたブラケット９に連
結支持されていて、縦向き回転軸６に回転台２の中央ボ
ス１０が上方から外嵌されて、回転軸６に備えた駆動ビ
ン６ａをボスＩＯの切欠きＩＯａに係合させて回転伝達
が行われるようムこなっている。

回転台２は、基板１の外形形状より充分大きい外形円板
として構成されていて、その上面に立設した多数の基板
支持ピッ１１群上乙こ基板１が水平に搭載支持されるよ
うになっている。また、回転台２上には基板１の四隅に
係合する一対づつの係合ビン１２が４紐設けられていて
、これらビン】２によって基板１が回転台２と一体に水
平回転される。

なお、第２回中に示すように、保合ビン１２には基板ｌ
の端縁を損傷しないように樹脂製のカラー１３が外嵌さ
れている。

また、回転台２の外周上面には、回転台２と同外径のス
ペーサリングＩ４およびリングプレート１５が半径方向
同じ場所ムこ複数箇所で連結されるとともに、このリン
グプレート１５ムこ前記上部支持板４がノブボルト］６
を介じて着脱自在に装着され、上部支持板４を取り外す
ことで、リングプレート１５の中央開口から基板１を出
し入れすることができるようになっている。なお、上部
支持板４材の中央上面には着脱用の把手１７が備えられ
ている。

前記スペーサリング１４は、その内周面が上部がり傾斜
した円錐面Ｃ二構成されたものであり、連結ボルト１８
に外嵌した上下の座金１９の厚さに相当する廃液流出用
の間隔２０が上下に形成されている。

前記上部回転板３は基板ｌの外形形状より大径の円板に
構成されて、前記上部支持板４の下面にカラー２１を介
してボルト連結されている。なお、基板ｌと上部回転板
３との間隔、すなわち基板１の上面と上部回転板３の下
面との間隔は、どんなに大きな基板でも５０ｍｍ以下で
あり、基板］の反り等の各種事情を考慮して許せる限り
狭い間隔がよく、例えば３００　ｍｍ角の基板では、実
用上望ましい間隔は１０ｍｍ前後である。

前記廃液回収ケース５の底部は絞り込まれ、その下端ｔ
こ廃液排出口２２が形成されるとともに、周方向の複数
箇所には塗布液から筑発した溶剤ガスや塗布液ミストを
排出する排気口２３が形成されている。

本発明の回転式塗布装置は基本的に以上のように構成さ
れたものであり、塗布処理に際しては、先ず上部支持板
４を取り外して基板１を回転台２０基板支持ピン１１群
上に所定の姿勢で搭載セットする。

次に、図示しない塗布液供給ノズルを基板１の中央上方
に移動させ、所定量の塗布液を滴下供給する。

その後、上部支持板４をリングプレート１５上に装着固
定した上でモータ７を起動して回転台２、上部支持板４
、上部回転板３および基板］を一体に水平回転させる。

この回転によって基板１上の塗布液は遠心力によって外
方に拡散流動して基板１上面に薄く塗布される。

この場合、回転台２と上部回転板３との間に形成された
偏平な塗布処理空間Ｓの空気層も一体に回転し、基板１
上に気流が発生しない状態で塗布液の拡散流動が行われ
る。

基板１上を流動して外周に到達した余剰塗布液は基板１
周縁から流出し、塗布処理空間Ｓの外周全域から飛散し
てゆく。そして、飛散した塗布液はスペーサリング１４
の上下に形成されでいる間隙２０を通って廃液回収ケー
ス５内に流出して回収される。

以上説明した基本構成及び処理作動は最大寸法の基板に
ついてのものであり、本発明装置では、より小さい寸法
の基板１を次のような構成で処理するようになっている
。

第４図に示すように、本装置では５種類の寸法（Ａ＋　
ＸＢＩ　、Ａ＋　ＸＢ３　、Ａ２　ＸＢ２　、Ａ３　ｘ
Ｂ、）の各基板１を処理できるように、各寸法の基板１
の四隅に相当する位置に一対づつ係合ピン１２を立設す
るだめの取付孔２４が回転台２に設けられ、基板寸法に
応じて保合ピン１２を付は替えるようｌこ構成されてい
る。なお、使用しない取付孔２４は、第２図中に示すよ
うに、回転台２の上面と面一になるキ十ノブ２５を圧入
したり、回転台２上面にテープを貼り付ける等して閉塞
し、使用しない取付孔２４が回転処理中に処理空間Ｓ内
の空気層を乱さないようにしている。

そして、処理する基板１が最大寸法のものでない場合に
は、第５回に示すように、小寸法の基板】を全周から外
囲する円形リング状の周壁部材２６を回転台２上に取り
付ける。

この周壁部材２６は、基板】の最大外周縁から適当距離
（この例では２５＋ｎｍ程度）だけ離れる内径寸法のも
のが各寸法の基板１に対して複数種類予め用意されてお
り、処理対象となる基板１の寸法に応じて着脱されるよ
うになっている。

つまり、回転台２には各寸法の周壁部材２６を周方向複
数個所でボルト連結するだめの連結孔２７が周壁部材２
６の径に対応じて同心状に形成されており、第６図中に
示すように使用されてない連結孔２７はキ＋ノブ２８や
テープで閉塞されている。

前記周壁部材２６は、基板１の周縁から流出した余剰塗
布液を基板側に衝突飛散させないために、その内周面が
上部がり傾斜した円錐面に形成されていて、周壁部材２
Ｇの上面と上部回転板３との間に、余剰塗布液流出用の
小間隔２９が形成されている。また、周壁部材２６はそ
の連結個所において座金３０を介して回転台２上に連結
されていて、連結個所以外の大部タムこおいて、周壁部
材２６と回転台２との間にも、余剰塗布液流出用の小間
隔３１が形成されている。

なお、前記周壁部材２６は第７図に示すように、その内
周面が下拡がり傾斜した円錐面に形成されたものでもよ
いが、第６図のように上部がりに傾斜した円錐面に形成
されているものの方が適当である。また、第８回に示す
ように、上部回転板３に座金３０を介して取り付は実施
することもできる。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明の回転式塗布装
置によれば、寸法の異なった基板に対応じて周壁部材を
取り替えて、基板の外周縁の外側に形成される前記塗布
処理空間基板外囲区域を適切な大きさに設定することが
でき、小さな基板でも基板の周囲の空気層を基板と一体
回転させて、基板周縁による風切り現象の発生を防止し
、均一な回転塗布を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例に係り、第１図
は回転式塗布装置全体の縦断面図、第２図は要部の拡大
縦断面図、第３閲は要部の一部切り欠き平面図、第４図
は回転台の一部を示す平面図、第５図は小寸法の基板を
処理する場合の縦断面図、第６図はこの場合の要部の拡
大縦断面図である。 また、第７図及び第８図は周壁部材及びその取付構造の
変形例を示す要部の拡大縦断面図である。 また、第９図は先願装置の要部を示す縦断面図である。 １・・・基板　　　　　　２・・・回転台３・・・上部
回転台　　　２６・・・周壁部材Ｓ・・・塗布処理空間 出願人　大日本スクリーン製造株式会社代理人　弁理士
　　杉　　谷　　　勉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の外形を越える大きさを有し、基板を水平支
   持した状態で回転させる回転台と、 この回転台上に支持された基板の上面と所定の小間隔を
   もって平行に配備されるとともに、基板の外形を越える
   大きさを有し、かつ、回転台と一体に回転される上部回
   転板とを備え、 前記回転台と上部回転板との間に形成された偏平な塗布
   処理空間の外周縁を開放して余剰塗布液の飛散流出を可
   能にした回転式塗布装置であって、前記基板をその全周
   において外囲する円形リング状の周壁部材を、回転台お
   よび上部回転板と一体回転されるよう配設するとともに
   、この周壁部材と回転台との間、もしくは周壁部材と上
   部回転板との間の少なくともいづれかに余剰塗布液流出
   用の小間隔を形成し、かつ、内径の異なる複数種の周壁
   部材を基板の大きさに応じて着脱可能に構成したことを
   特徴とする回転式塗布装置。