JPH0734887B2 - 薄膜製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スピンコーティング装置（遠心塗膜装置）の
改良に関する。

［従来の技術］ スピンコーティング装置は、光ディスクの記録円盤や、
半導体のウエハーなどの円盤状基板にフォトレジスト
（以下レジストという）を塗布するための装置として使
用したり、あるいはレンズ表面のハードコート膜や反射
防止膜の塗膜装置など各種分野で使用されている。

以下、説明の簡略上、従来技術の説明を、光ディスクの
記録円盤を例に挙げて行う。

前記の円盤状基板（以下単に円盤という。）にレジスト
（塗料）を塗布するのには、従来より第３図に示すよう
な装置が用いられている。

第３図において、21はチャンバーであり、上部には塗布
対象物である円盤を出し入れするためのカバー24があ
る。チャンバーの低部には、22のターンテーブルユニッ
トが取り付けられている。ターンテーブル上には、23の
円盤が載置されて、回転させられる。チャンバーの側面
には、開閉自在の扉27が付いた窓30があり、28のレジス
ト供給ノズルが進入し、23の円盤上にフォトレジストを
滴下する。基板の中央部に対向する位置に、クリーンエ
アーを外部から供給するためのノズル25がある。第３図
の従来例では24のカバーにそれが取り付けられてある。
26はノズル25に供給するクリーンエアーの流量を調節す
るためのレギュレータである。またチャンバー内のガス
は29の排気ダクトで外部に排気させられる。スピニング
方式による塗布原理は、円盤の回転による遠心力でレジ
ストを外周方向に振り切り、薄い膜を形成しようという
ものである。

その場合、円盤上に形成される膜の厚さは、レジストの
粘度と回転数によりほぼ決定される。またレジスト膜の
形成には、レジストから揮発してチャンバー内に充満す
るレジスト溶剤の濃度も大きく影響する。そのために円
盤中央部に外部から一定のクリーンエアーを強制的に供
給したり、あるいはチャンバーの排気量が常に一定にな
るようにコントロールしたりして、チャンバー雰囲気の
溶剤濃度を一定にする試みもなされている。また、特開
昭54−73572号公報及び特開昭62−225269号公報には、
複数個の気体供給口を備えたスピンコート装置が提案さ
れ、特開昭59−52563号公報には気体供給口の先端に焼
結フィルターを備えることが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ レジスト膜は、絶対的な厚みの管理と同時に一枚の円盤
内で膜厚が均一であることが大切である。

一般的に回転数が高いと外周部の膜圧が薄くなり、回転
数が低いとその逆になるが、常にそうなるとは限らな
い。スピニング方式では、レジストが固まろうとする乾
燥速度と回転の遠心力による振り切り速度のバランスに
より膜厚が決定されるといえる。従って、レジスト粘度
と回転数のファクターだけで膜の均一性をコントロール
するには限度がある。

しかも、前記したような光ディスクの原盤や半導体のウ
エハーなどのように、形成する膜がオングストロームオ
ーダーの非常に薄いものでは、レジストが回転の開始早
々に乾燥してしまい。所望の膜厚を精度よく、しかも内
外周のばらつきなく実現することは非常に困難であっ
た。したがって、従来技術においては、形成した薄膜の
厚さがばらついてしまうという重大な課題があった。ま
た、特開昭54−73572号公報、特開昭62−225269号公報
及び特開昭59−52563号公報の提案は、複数個の気体供
給口の供給量は制御されていないので、各位置でのレジ
ストの乾燥速度をコントロールすることは困難であっ
た。

本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、スピニ
ング方式において、均一なレジスト膜を安定に形成する
ことができる薄膜製造装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明の薄膜製造装置は、円
盤状基板に塗料を塗布するためのチャンバー（１）と、
前記チャンバー内で前記円盤状基板を回転させるための
ターンテーブルユニット（２）と、前記チャンバー内で
前記円盤状基板の表面に塗料を滴下するための塗料供給
ノズル（８）と、前記チャンバー内のガスを排気するた
めの排気ダクト（10,11）を含む薄膜製造装置であっ
て、前記円盤状基板表面の異なった半径位置に対向して
設けられた複数個の気体供給ノズル（5a,5b,5c）を備
え、かつ前記複数個の気体供給ノズルが、各々異なった
流量の気体を供給するための流量制御手段（6a,6b,6c）
を備えていることを特徴とする。

前記構成においては、気体供給ノズルの先端に、多孔質
材料からなるフィルター（15）を取り付けていることが
好ましい。

前記構成においては、気体の流量制御手段が、圧力レギ
ュレータであることが好ましい。

［作用］ 前記した本発明の構成によれば、塗料を塗布し薄膜が形
成する際に、円盤状基板表面の異なった半径位置に対向
して設けられた複数個の気体供給ノズルから、気体を吹
き付けることができるので、円盤状基板表面の全面にわ
たり所定の均一な膜厚の薄膜を効率良く形成することが
できる。

また、前記本発明によれば、複数個の気体供給ノズル
は、各々異なった流量の気体を供給するための流量制御
手段を備えているので、円盤表面の異なった半径位置に
各々対応した気体供給ノズルから各々異なった量の気体
を吹き出すことができ、各半径位置の雰囲気の塗料（レ
ジスト）溶剤濃度を調節して、各位置でのレジスト乾燥
速度を自由にコントロールすることができるので、最終
的に形成される膜厚を全面にわたり一定にすることがで
きる。

また、前記本発明の好ましい構成によれば、気体供給ノ
ズルの先端に、多孔質材料からなるフィルターを取り付
けているので、供給する気体の流速むらがなく均一な流
速とすることができ、さらに好ましい均一な膜厚の薄膜
を効率良く形成することができる。また前記において、
気体の流量制御手段が圧力レギュレータであるという好
ましい例によれば、より気体の流量コントロールが正確
にでき、実用的である。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について第１図および第２図を
参考にしながら説明す。

第１図において、１はチャンバーであり、その低部にタ
ーンテーブルユニット２が取り付けられている。３はタ
ーンテーブル上に載置された円盤である。チャンバーの
上部には、円盤の出し入れのためのカバー４がある。チ
ャンバーの側面の一部に窓12があり、開閉自在の扉７が
設けられている。８は窓12より進入および退出自在に塗
料供給ノズル（レジスト供給ノズル）である。

チャンバーの内側側面には円盤３の周囲を取り囲むよう
な屁部９を設けることが好ましい。屁部９は円盤３より
若干高い位置に設けられている。そして、屁部９より上
部のチャンバー側面に排気ダクト10を設けることが好ま
しい。排気ダクト10は複数個設けてもよい。

また、チャンバーの低部には円盤より飛び散ったレジス
トを回収するための溝13があり、その一部にドレイン14
が設けられている。また、溝13の側面に排気ダクト11が
ある。排気ダクト10および11からは、図示されない排気
ファンによりチャンバー内のガスが排出される。

カバー４には、クリーンエアーをチャンバー内に供給す
るための複数個の気体供給ノズル5a、5b、5cが設けられ
ている。クリーンエアー以外にも、窒素ガスなど任意の
気体を供給することもできる。またここでいうクリーン
エアーとは、空気中のゴミや微粒子などを除去し、かつ
乾燥された空気であることが好ましい。

前記の複数個の気体供給ノズル5a、5b、5cには、各々専
用の流量コントロール手段6a、6b、6cを有している。こ
れらは、例えば圧力レギュレータである。気体供給ノズ
ル5a、5b、5cは円盤の異なった半径位置に対向して設け
られている。気体供給ノズルの数は複数であれば任意の
数で良く、円盤の半径位置に対して、直線状または非直
線状に配置させる。

第２図は、カバー４に取り付けられた気体供給ノズル５
の他の実施例であり、ノズルの先端に多孔質な材料で出
来たフィルター15が付いている。

前記本発明の一実施例の構成について、以下その動作を
説明する。

回転している円盤３の上に塗料供給ノズル８からレジス
トが滴下される。その後レジストは円盤の回転による振
り切り作用により薄く広がって膜を形成する。円板から
振り切られた大部分のレジストは、チャンバー側面に当
たり跳ね返るが、屁部９があるため円板３の上に戻るこ
とが防止できる。その後レジストは溝13に溜められ、ド
レイン14から回収される。円盤の回転によって生じる空
気流は屁部９の上を通り、排気ダクト10から排出され
る。屁部９より下測部の排気は排気ダクト11により行わ
れる。

また、塗料供給ノズル８を進出および退出するための窓
12は、屁部９の上に設けられているので、振り切られた
レジストか窓12から出ることが防止できる。

円盤がレジストを振り切りながら回転している時に気体
供給ノズル5a、5b、5cからはクリーンエアーが供給さ
れ、円盤上のレジストの溶剤の揮発を促進し、乾燥を早
める。円盤上に形成されるレジスト膜厚は乾燥によって
固まる速度と遠心力によって広がる速度とのバランスに
よって決定される。

上記の構成によれば、円盤上の異なった半径位置に複数
個の気体供給ノズルがあり、各々のノズルから供給され
るクリーンエアーの量は専用の圧力レギュレータにより
調整可能である。つまりそれらの調整により各半径位置
でのレジスト乾燥速度をコントロールすることができ、
内外周にかけて膜厚を均一にすることができる。また、
気体供給ノズルから供給されるエアーおよびチャンバー
内で発生する溶剤ガスなどを含むガスは排気ダクト10か
ら排出されるので、円盤上の空気の流れはスムースで滞
留することがない。

従って、形成される膜も平滑でかつ安定しており、バッ
チ間や経時的な変化によってばらつくことがない。

第１図に示す実施例では、排気ダクトを屁部の上部と下
部に各々設けているが、下部のみに設けて、一元的に排
気してもよい。

第２図に示す気体供給ノズルには、先端にポーラスなフ
ィルターをつけているので、供給するクリーンエアーの
流速を落し、やわらかい均一な空気を円盤表面に当てる
ことができる。

第１図ではノズルは３個であるが、円盤の大きさに合わ
せてさらに多く設けてもよい。なお、気体供給ノズルは
円盤表面に対向する位置に取り付ければよく、第１図の
ようなカバーに限られない。

以上、本発明の一実施例を光ディスクの記録円盤につい
て説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、
本発明のスピンコーティング装置は、半導体のウエハー
などの腹膜製造装置、あるいはレンズ表面のハードコー
ト膜や反射防止膜の塗膜装置など各種分野で使用するこ
とができる。

以上説明した本発明の一実施例によれば、円盤上に内外
周のむらなく均一なレジスト膜を形成することができ
る。また、円盤上の空気の流れがスムースで、不規則な
流れがないため非常に安定して所望の薄膜を得ることが
できる。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、塗料を塗布し薄膜
を形成する際に、円盤状基板表面の異なった半径位置に
対向して設けられた複数個の気体供給ノズルから、気体
を吹き付けることができるので、円盤状基板表面の全面
にわたり所定の均一な膜厚の薄膜を効率良く形成するこ
とができるという優れた効果を達成することができる。

また、本発明によれば、複数個の気体供給ノズルは、各
々異なった流量の気体を供給するための流量制御手段を
備えているので、円盤表面の異なった半径位置に各々対
応した気体供給ノズルから各々異なった量の気体を吹き
出すことができ、各半径位置の雰囲気の塗料（レジス
ト）溶剤濃度を調節して、各位置でのレジスト乾燥速度
を自由にコントロールすることができるので、最終的に
形成される膜厚を全面にわたり一定にすることができる
というさらに優れた効果を達成することができる。

また、前記本発明の好ましい構成によれば、気体供給ノ
ズルの先端に、多孔質材料からなるフィルターを取り付
けているので、供給する気体の流速むらがなく均一な流
速となることができ、さらに好ましい均一な膜厚の薄膜
を効率良く形成することができるというさらに優れた効
果を達成することができる。また前記において、気体の
流量制御手段が圧力レギュレータであるという好ましい
例によれば、より気体の流量コントロールが正確にで
き、実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である薄膜製造装置の断面
図、第２図は本発明の気体供給ノズルの他の実施例を示
す断面図、第３図は従来例のレジスト塗布装置の断面図
を示す。 １……チャンバー、２……ターンテーブルユニット、 ３……円盤状記録基板、８……塗料供給ノズル、 5a、5b、5c……気体供給ノズル、 10,11……排気ダクト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円盤状基板に塗料を塗布するためのチャン
   バー（１）と、前記チャンバー内で前記円盤状基板を回
   転させるためのターンテーブルユニット（２）と、前記
   チャンバー内で前記円盤状基板の表面に塗料を滴下する
   ための塗料供給ノズル（８）と、前記チャンバー内のガ
   スを排気するための排気ダクト（10,11）を含む薄膜製
   造装置であって、前記円盤状基板表面の異なった半径位
   置に対向して設けられた複数個の気体供給ノズル（5a,5
   b,5c）を備え、かつ前記複数個の気体供給ノズルが、各
   々異なった流量の気体を供給するための流量制御手段
   （6a,6b,6c）を備えていることを特徴とする薄膜製造装
   置。
2. 【請求項２】気体供給ノズルの先端に、多孔質材料から
   なるフィルター（15）を取り付けている請求項１に記載
   の薄膜製造装置。
3. 【請求項３】気体の流量制御手段が、圧力レギュレータ
   である請求項１に記載の薄膜製造装置。