JPH05212340A

JPH05212340A - 回転式成膜装置

Info

Publication number: JPH05212340A
Application number: JP1679192A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nishimura; 和彦西村; Chiaki Yamada; 千秋山田; Shoji Yokoishi; 章司横石; Masaji Nakanishi; 正次中西
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】【目的】基板６の形状の影響を低減し、基板６に成膜し
た膜厚のバラツキの回避、飛散液が基板の裏面へ侵入す
ることの回避に有利な回転式成膜装置を提供すること。【構成】基板６をホルダ１の基板設置面１０に真空チャ
ックした状態で、駆動モータ２で基板６を回転させつ
つ、第１ノズル３６、第２ノズル３７及び第３ノズル３
８から膜形成液（テトラエトキシシリケート）を滴下す
る。滴下量は第１ノズル３６、第２ノズル３７、第３ノ
ズル３８の順に小さい。基板６の回転で生じた遠心力に
より基板６から飛散液が飛散するが、真空ポンプ４３の
駆動により、飛散液は吸引管４１の連続スリット４４ｃ
から吸引管４１内に吸引される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスピンコータとも呼ばれ
る回転式成膜装置に関する。この装置は、例えば、半導
体装置における絶縁膜や保護膜の形成、自動車部品にお
ける撥水膜、ハードコート膜、光反射膜、光吸収膜等の
形成に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スピンコータとも呼ばれる回
転式成膜装置として、図１０に示す様に、基板設置面８
００をもつホルダ８０１と、ホルダ８０１を回転させる
駆動モータ８０２と、基板設置面８００の回転中心８０
０ａの上方に配置され膜形成液を滴下する供給口８０３
とを備えたものが知られている。ここで、成膜される基
板８０５をホルダ８０１の基板設置面８００に保持する
にあたり、基板８０５を両面テープで張り付けたり、あ
るいは、基板８０５を機械的に取付けたり、あるいは、
基板８０５を真空チャックで固定したりしている。

【０００３】そして、駆動モータ８０２の駆動によりホ
ルダ８０１、基板８０５を回転させつつ、供給口８０３
から必要量の膜形成液を滴下し、遠心力で膜形成液を基
板８０５上で薄く広げ、これにより基板８０５の上に成
膜し、膜８０７を形成している。ところで、上記した装
置では、遠心力の影響で膜厚にバラツキが一層生じ易い
問題がある。通常は、基板８０５の回転中心寄りが薄膜
化し、基板８０５の端側が厚膜化する。また、膜形成液
が基板８０５上で広がる過程において、膜形成液の蒸発
作用が大きい場合には、蒸発により液形成液の粘度が上
昇するため、基板８０５の面積が大きくなると、基板８
０５の中央域と基板８０５の端部とで膜厚にバラツキが
一層生じ易い。

【０００４】更に遠心力により基板８０５から飛散した
飛散液が、図１１に示す様に、基板８０５の裏面へ廻り
こみ、飛散液が基板設置面８００と基板８０５との境界
の微小隙間Ｓに侵入し、侵入液８０７ａとなる問題があ
る。基板８０５の下面を精度よく仕上げたとしても、や
はりミクロ的な凹凸をも完全に回避するのは容易ではな
いため、毛細管現象等により、飛散液が上記微小隙間Ｓ
に侵入する。殊に、基板８０５をホルダ８０１に真空チ
ャックした場合には、真空チャックの際の吸引作用によ
り、飛散液が上記微小隙間Ｓに侵入し易い。

【０００５】更に、図１２に示す様にホルダ８０１、基
板８０５が（長辺／短辺）の比が大きな矩形状である場
合には、次の問題が生じる。即ち、基板８０５の長辺の
端域８０５ｄから遠心力で飛散した飛散液は軌跡Ｗ１と
なり、特に支障はないものの、長辺の中央域８０５ｃか
ら飛散した飛散液は、軌跡Ｗ２となり、長辺の端域８０
５ｄに強く当たる。そのため、基板８０５が矩形状であ
る場合には、基板８０５の長辺の端域８０５ｄとホルダ
８０１との境界に飛散液が侵入する問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した実情
に鑑みなされたものであり、その目的は、ホルダや基板
の平面形状の影響を低減し、膜厚のバラツキの回避、飛
散液が基板の裏面へ侵入することの回避に有利な回転式
成膜装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる回転式
成膜装置は、成膜される基板が設置される基板設置面を
もつホルダと、ホルダを回転させる駆動部と、基板設置
面の上方に配置され基板上に膜形成液を滴下する複数個
の供給口をもつ液供給部と、ホルダの基板設置面の周囲
に配置され基板から飛散された飛散液を吸引する吸引手
段とで構成されていることを特徴とするものである。

【０００８】請求項２にかかる回転式成膜装置は、成膜
される基板が設置される基板設置面をもつホルダと、ホ
ルダを回転させる駆動部と、基板設置面の上方に配置さ
れ基板上に膜形成液を滴下する複数個の供給口をもつ液
供給部と、ホルダに装備されホルダの基板設置面と基板
との境界域を覆う被覆部材とで構成されていることを特
徴とするものである。

【０００９】ホルダは、成膜される基板が設置される基
板設置面をもつものである。ホルダや基板の平面形状
は、円形状、楕円形状、正方形、長方形、菱形状等適宜
選択できる。液供給部は複数個の供給口をもつ。複数個
の供給口のうち、ホルダの回転中心側の供給口の液滴下
量は多目であり、ホルダの回転中心から離れた供給口の
液滴下量は少目であることが好ましい。その理由は、回
転式成膜装置では、遠心力の影響で、基板の端側の方が
厚膜となり易いからである。

【００１０】例えば、供給口は、ホルダの回転中心の真
上に配置された第１供給口と、ホルダの回転中心から離
れた位置に配置された第２供給口とで構成できる。な
お、第２供給口の数、第２供給口とホルダの回転中心と
の距離は、必要に応じて適宜選択できる。吸引手段は、
例えば、ホルダの基板設置面の周囲に配置された吸引口
と、飛散液を吸引する吸引駆動部とで構成できる。吸引
口は、ホルダの全周に連続して配置されていることが好
ましい。飛散液の吸引に有利だからである。従って、吸
引口は、リング状に曲げたパイプの内周部に連続開口を
設けることにより、構成できる。吸引駆動部は真空ポン
プを採用できる。

【００１１】また圧縮空気等の圧縮ガスをホルダの外周
囲、あるいは、基板の外周囲付近に噴出する噴出手段を
設けることも好ましい。噴出手段は、例えば、圧縮ガス
を噴出する噴出口と、噴出口に圧縮ガスを供給する圧縮
駆動部とで構成できる。噴出口は、ホルダや基板の全周
に配置されていることが好ましい。圧縮駆動部は圧縮機
を採用できる。

【００１２】被覆部材は、ホルダに装備されており、ホ
ルダの基板設置面と基板との境界域を覆うものである。
ここで、ホルダの基板設置面と基板との境界域を確実に
覆うためには、被覆部材は弾性力、特にバネ力をもつも
のが好ましい。したがって被覆部材は例えば板バネで形
成できる。

【００１３】

【作用】ホルダが回転すると、基板も回転する。このと
き、膜形成液が各供給口から基板に向けて滴下される。
基板上に滴下された膜形成液は、遠心力により薄く広が
り、乾燥等を経て膜となる。本発明では、供給口の数が
複数のため、遠心力が大きく膜厚のばらつきが発生し易
い場合であっても、膜形成液の厚みの均一化が図られ
る。

【００１４】基板の回転で生じた遠心力により基板から
飛散された飛散液は、吸引手段で吸引される。また、基
板から飛散された飛散液が基板の裏面に侵入すること
は、被覆部材により阻止される。

【００１５】

【実施例】本発明にかかる回転式成膜装置の第１実施例
を図１〜図３を参照して説明する。この回転式成膜装置
は、ホルダ１と、駆動部としての駆動モータ２と、液供
給部３と、吸引装置４と、ケース５とで構成されてい
る。

【００１６】ホルダ１は、基板設置面１０を備えたホル
ダ本体１１と、Ｏリング１２をもつスリップスリーブ１
３を介して回転可能にケース５に保持された回転軸部１
４とで構成されている。基板設置面１０は、回転中心Ｑ
が上方に突出した上向き凸面状をなす。ホルダ１には真
空路１５が形成され、真空路１５と基板設置面１０とを
連通する多数個の真空チャック路１６が形成されてい
る。真空路１５は通路１７を介して真空ポンプ１８に接
続されている。

【００１７】駆動モータ２は回転軸部１４の下端部に接
続されている。液供給部３は、供給路３０と、膜形成液
を溜めるタンク３１と、タンク３１内の膜形成液を吸い
出す定量ポンプ３２と、供給路３０とタンク３１とをつ
なぐ戻し路３３と、供給路３０に配置された供給バルブ
３４と、戻し路３３に配置された戻しバルブ３５とで構
成されている。タンク３１に溜めた膜形成液は、比較的
粘度が小さなテトラエトキシシリケート（登録商標アト
ロン、日本ソーダ株式会社製、粘度は０．７３ｃｓｔ）
である。供給路３０の先端には、第１供給口としての第
１ノズル３６（ノズル口径：１．０ｍｍ）、第２供給口
としての第２ノズル３７（ノズル口径：０．５ｍｍ）及
び第３供給口としての第３ノズル３８（ノズル口径：
０．２ｍｍ）が形成されている。第１ノズル３６、第２
ノズル３７及び第３ノズル３８はそれぞれ基板設置面１
０の上方に位置されている。ここで、第１ノズル３６は
基板設置面１０の回転中心の真上に位置し、第２ノズル
３７は第１ノズル３６の外側に位置し、第３ノズル３８
は第２ノズル３７の外側に位置している。ここで、第１
ノズル３６、第２ノズル３７及び第３ノズル３８から滴
下する際には、供給バルブ３４が開放し、戻しバルブ３
５が閉じた状態で、定量ポンプ３２が駆動する。また、
滴下しない際には、供給バルブ３４が閉じ、戻しバルブ
３５が開き、戻し路３３内の液をタンク３１に戻す。

【００１８】吸引装置４は、ホルダ１の周囲に配置され
た吸引管４１と、吸引管４１に連結された連結筒４２
と、連結筒４２を介して吸引管４１内を吸引する真空ポ
ンプ４３とで構成されている。図２に示す様に吸引管４
１はリング状をなし、その内周部には拡開リング部４４
が延設されている。拡開リング部４４は、リング状第１
拡開壁４４ａとリング状第２拡開壁４４ｂとリング状連
続スリット４４ｃとをもつ。図１に示す様に、リング状
連続スリット４４ｃの高さ位置は、ホルダ１の基板設置
面１０と基板６との境界に設定されている。

【００１９】さて使用の際には、ガラス製の基板６（サ
イズ：１５０ｍｍ×７０ｍｍ、基板６の下面の曲率半
径：１８００ｍｍ）を用い、基板６を基板設置面１０に
設置し、真空ポンプ１８の駆動により基板６を真空チャ
ックし、基板６を基板設置面１０に固定する。この様に
固定した状態で、駆動モータ２を回転させつつ、第１ノ
ズル３６、第２ノズル３７及び第３ノズル３８から膜形
成液を滴下する。このとき吸引装置４の真空ポンプ４３
も駆動させ、連続スリット４４ｃからの吸引作用も行な
う。なお、本実施例では基板６は、初期回転域として回
転数２００ｒｐｍで５秒間回転させ、後半域として回転
数２０００ｒｐｍで１０秒間回転させた。なお、１回の
操作での定量ポンプ３２の液吐出量は約２．０ｍｌとし
た。

【００２０】滴下の際に基板６の回転により遠心力が生
じる。遠心力により、膜形成液は基板６の上面で薄く放
射状に広がる。このとき本実施例では、液を滴下するノ
ズルは、第１ノズル３６、第２ノズル３７及び第３ノズ
ル３８と複数設けられているため、遠心力に起因する膜
厚のばらつきの影響を軽減でき、基板６上の膜形成液の
厚みの均一化、ひいては、成膜した膜の厚みの均一化が
図られる。

【００２１】しかも本実施例では滴下量は第１ノズル３
６、第２ノズル３７、第３ノズル３８の順に小さくなる
ので、滴下される液量は、基板６の回転中心寄りが多
く、基板６の端寄りに向かうにつれて少ないので、遠心
力が大きな場合であっても、基板６上の膜形成液の厚み
の均一化に有利である。基板６上で成膜した膜を肉眼で
観察したところ、膜厚差に起因する干渉色は認められな
かった。

【００２２】成膜の際に基板６の回転で生じた遠心力に
より基板６から飛散液が飛散するが、飛散液は、連続ス
リット４４ｃから吸引管４１に受け止められる。更に、
吸引管４１には径内方向に向かうにつれて拡開する拡開
リング部４４が延設されているので、飛散液の受け止め
は、より一層確実になされる。このとき吸引管４１の吸
引作用により飛散液は効果的に吸引管４１に吸引され
る。そのため、飛散液が基板６の裏面６ａ側に、すなわ
ち、基板６の裏面６ａとホルダ１の基板設置面１０との
境界に侵入することは、回避される。従って、本実施例
の様に基板６の形状が、（長辺／短辺）の比が大きな矩
形状であっても、飛散液が基板６の裏面６ａ側に侵入す
ることは回避される。

【００２３】上記した様に膜形成液を基板６上で広げた
後、２５０°Ｃで１時間加熱し焼成し、膜を硬質化し
た。硬質化した膜の厚みを測定したところ、膜厚は、膜
全面にわたりほぼ７００オングストローム程度であるこ
とが確認された。また、基板６の裏面６ａへの飛散液の
侵入の有無についても調べた。この場合、基板６の裏面
６ａにおいて、干渉色がなく、また水による濡れ性（接
触角）にもばらつがないことから、基板６の裏面６ａへ
の飛散液の侵入がないことが確認された。

【００２４】（他の実施例）本発明の第２実施例を図４
〜図６に示す。この例は基本的には第１実施例と同様な
構成であり、同様な作用効果を果たす。但し、この例で
は、噴出装置７は、ホルダ１の周囲に配置された噴出管
７０と、噴出管７０に連結された連結筒７２と、連結筒
７２を介して噴出管７０に圧縮空気を送る圧縮機７３と
で構成されている。図５、図６に示す様に噴出管７０は
リング状をなし、その内周部にはリング状連続スリット
７０ｃが形成されている。連続スリット７０ｃの高さ位
置は、ホルダ１の側面１ｃに設定されている。そして、
第１実施例と同様に、真空ポンプ１８の駆動により基板
６を真空チャックし、基板６を基板設置面１０に固定す
る。この様に固定した状態で、駆動モータ２を回転させ
つつ、第１ノズル３６、第２ノズル３７及び第３ノズル
３８から膜形成液を滴下し、更に、吸引装置４の真空ポ
ンプ４３を駆動させ、連続スリット４４ｃからの吸引作
用を行う。同時に、圧縮機７３を駆動させて圧縮空気を
噴出装置７の連続スリット７０ｃから噴出する。する
と、圧縮空気により飛散液が上方に持ち上げられ、これ
により飛散液は吸引装置４の連続スリット４４ｃに効果
的に吸引される様になる。

【００２５】本発明の第３実施例を図７に示す。この例
では、吸引装置４は昇降装置８により昇降可能とされて
いる。昇降装置８は、ケース５に固定されたブラケット
８０と、ブラケット８０に固定された昇降モータ８１
と、昇降モータ８１により昇降するボール螺子８２と、
真空ポンプ４３を固定した固定ブラケット８３とからな
る。そして、昇降モータ８１が駆動すると、真空ポンプ
４３及び吸引管４１は昇降し、高さ位置が調整可能であ
る。更に、吸引管４１と真空ポンプ４３とをつなぐ連結
筒４２には蛇腹部４２ｅが形成されているので、蛇腹部
４２ｅにより吸引管４１の傾斜角度を調整することもで
きる。この例によれば、基板６の形状、曲率等に応じ
て、吸引管４１の連続スリット４４ｃの高さ位置、角度
を調整できるので、飛散液の吸引に有利である。

【００２６】ところで前述した様に基板６の裏面６ａと
ホルダ１の基板設置面１０との境界には飛散液が侵入し
易いものである。この点、図８（Ａ）に示す第４実施例
の様に、ホルダ１に被覆部材としての邪魔板部材８７を
装備している。邪魔板部材８７は、先端部８７ａをもつ
側部８７ｂと、側部８７ｂと一体的な底部８７ｃとで形
成されている。基板６をホルダ１に固定した際には、邪
魔板部材８７の先端部８７ａは自身の弾性力により基板
６の側面に密着する。邪魔板部材８７により、基板６の
裏面６ａとホルダ１の基板設置面１０との境界が覆われ
るので、その部分への飛散液の侵入を回避するのに有利
である。また、図８（Ｂ）に示す様に、基板６が長方形
状である場合には、長辺部の裏面６ａへの飛散液の侵入
を回避すべく、邪魔板部材８７を基板６の長辺部６ｆに
装備することが好ましい。なお邪魔板部材８７を設けた
場合には、吸引装置４を省略することもできるが、場合
によっては、邪魔板部材８７と吸引装置４との両者を装
備することもできる。

【００２７】本発明の第５実施例を図９に示す。この例
では、第１ノズル３６、第２ノズル３７及び第３ノズル
３８にはそれぞれバルブ３６ｅ、３７ｅ、３８ｅが装備
されており、滴下量を調整できる様にされているので、
膜厚の均一化に一層有利である。（比較例）比較例として、吸引装置４を廃止するととも
に、第２ノズル３７及び第３ノズル３８の吐出口に栓を
し、基板６の回転中心上の第１ノズル３６からのみ膜形
成液を滴下し、成膜した。成膜条件は第１実施例の場合
と同様にした。基板６に成膜した膜を肉眼で観察したと
ころ、基板６の中央部から端にかけて干渉色が認められ
た。また、２５０°Ｃで１時間焼成したところ、膜厚は
中央部で８３０オングストローム、両端部で３５０オン
グストロームと不均一であった。更に、基板６の裏面６
ａには図１１に示す様な侵入液が発見された。

【００２８】

【発明の効果】本発明の回転式成膜装置によれば、膜形
成液を滴下する供給口が複数設けられているため、遠心
力による膜厚のばらつきの影響を軽減でき、基板上の膜
形成液の厚みの均一化が図られる。しかも基板の回転中
心寄りの供給口の滴下量を大きくし、基板の回転中心か
ら遠ざかるにつれて供給口の滴下量を小さく設定した場
合には、滴下される液量は、基板の回転中心寄りが多
く、基板の端寄りに向かうにつれて少なくなるので、基
板上の膜形成液の厚みの均一化に一層有利となる。

【００２９】本発明の回転式成膜装置によれば、基板の
回転で生じた遠心力により基板から飛散液が飛散する
が、飛散液は、吸引手段により吸引される。そのため、
ホルダや基板の平面形状の影響を低減し、飛散液が基板
の裏面側に、すなわち、基板の裏面とホルダの基板設置
面との境界に侵入することは、回避される。基板の形状
が、（長辺／短辺）の比が大きな矩形状であっても、飛
散液が基板の裏面側に侵入することは回避される。

【００３０】また本発明の回転式成膜装置によれば、飛
散液を圧縮ガスで持ち上げる噴出装置を設けた場合に
は、吸引手段により飛散液を吸引するのに一層有利とな
る。更に本発明の回転式成膜装置によれば、基板に邪魔
板部材を設けた場合には、飛散液が基板の裏面側に侵入
することは、回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例にかかる装置の構成図である。

【図２】吸引管の平面図である。

【図３】吸引管の断面図である。

【図４】第２実施例にかかる装置の構成図である。

【図５】噴出管の平面図である。

【図６】噴出管の断面図である。

【図７】第３実施例の要部の断面図である。

【図８】（Ａ）は第４実施例の要部の断面図、（Ｂ）は
要部の平面図である。

【図９】第５実施例の要部の断面図である。

【図１０】従来装置の構成図である。

【図１１】従来装置で成膜した基板とホルダとの境界付
近を示す断面図である。

【図１２】基板が矩形状の場合の飛散液の飛散方向を示
す平面図である。

【符号の説明】

図中、１はホルダ、２は駆動モータ、３は液供給部、４
は吸引装置、１０は基板設置面、３０は供給路、３６は
第１ノズル、３７は第２ノズル、３８は第３ノズル、７
は噴出装置、８は昇降装置、８７は邪魔板部材をそれぞ
れ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横石章司愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者中西正次愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜される基板が設置される基板設置面を
もつホルダと、該ホルダを回転させる駆動部と、該基板設置面の上方に配置され基板上に膜形成液を滴下
する複数個の供給口をもつ液供給部と、該ホルダの該基板設置面の周囲に配置され基板から飛散
された飛散液を吸引する吸引手段とで構成されているこ
とを特徴とする回転式成膜装置。
【請求項２】成膜される基板が設置される基板設置面を
もつホルダと、該ホルダを回転させる駆動部と、該基板設置面の上方に配置され基板上に膜形成液を滴下
する複数個の供給口をもつ液供給部と、該ホルダに装備され該ホルダの該基板設置面と基板との
境界域を覆う被覆部材とで構成されていることを特徴と
する回転式成膜装置。