JPH0824877B2 - 回転式塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、液晶表示パネル用のガラス基板、半導体ウ
エハ、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傾向がある。

それは、角形基板は、その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の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57−48980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膜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液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、まだ次のような難点がある。

すなわち、上記各従来例は、回転容器が気密ないし
略気密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いう不都合がある。

従来例（１）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』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
器の閉じが不完全であるか、あるいはパッキン等に不良
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（３）は、従来例（１）や（２）が、
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、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じやすくな
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』）で、上記の問題点を
解決した装置を提案している。

第６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、上記構成の装置においては、回転する基板
１の周縁にまで流動拡散して塗布処理空間Ｓの外周部に
飛散した余剰塗布液ミストの一部が外方に流動すること
なく浮遊滞留し、その一部が塗布処理空間Ｓの中心側に
逆流して基板表面に付着することがあり、改良の余地が
あることが判明した。

本発明は、先の提案構造に改良を加えることで、余剰
塗布液のミストが逆流することなく塗布処理空間の外周
縁から円滑に流出させるようにして、塗布液ミストの基
板表面への付着を防止することを目的とする。

＜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、本発明
は、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に回転させる
よう配備するとともに、この周壁部材の内周面を上拡が
り傾斜の円錐面に形成し、かつ、少なくとも周壁部材の
上面と上部回転板との間に余剰塗布液流出用の小間隔を
形成した。

＜作用＞ 本発明の構成によると、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設置するので、基板から
飛散して上部回転板と周壁部材との小間隔を通って排出
された余剰塗布液ミストは、上部回転板と基板との間に
形成される塗布処理空間へ逆戻りすることが阻止され
る。

ただし、かかる周壁部材を設置するに際して、配慮す
べきことは、周壁部材が、余剰塗布液ミストの排出の妨
げにならないことである。

その点に関して、本発明の構成によると、周壁部材の
内周面は上拡がりに傾斜する円錐面に形成されているこ
とが、以下のような作用を発揮する。

第４図に示したように、回転する基板１の周縁から流
出飛散した余剰塗布液は、周壁部材24の内周面24aに勢
いよく当り、一部は内周面24aに付着するが、残りの部
分は、内周面24aに当たって砕け散るように反射する。
なお、内周面24aに付着した部分は、内周面24aが傾斜し
ているため、矢印Ｒで示すように、遠心力の作用で内周
面24aに沿って半径方向外側へ流動して、上部回転板３
と周壁部材24の上面との間の小間隔25を通って外側に排
出されて行く。

他方、内周面24aに当たって砕け散るように反射した
部分は、内周面24aが上拡がりに傾斜する円錐面に形成
されているため、ほとんどが上方へ飛び散るので、上部
回転板３の下面に付着し、余剰塗布液飛散粒子の集合体
R_Xができる。かかる集合体R_Xは、ある程度以上大きくな
ると重たくなって、重量による下向きの力が上部回転板
３への粘着力を弱め、移動し易くなって遠心力によって
半径方向外側へ移動し、上部回転板３と周壁部材24との
小間隔25を通過して排出されて行く。

因みに、前記周壁部材24の内周面24aを、第５図に示
すように、下向き傾斜の円錐面に設定するとともに、周
壁部材24の下面と回転台２との間、および周壁部材24の
上面と上部回転板３との間に小間隔25を形成した場合に
は、基板１の周縁から流出飛散した余剰塗布液のうち、
内周面24aに当たって砕け散るように反射した部分は、
内周面24aが下拡がりに傾斜する円錐面であるため、ほ
とんどが下方へ飛び散るので、回転台２に付着し、余剰
塗布液飛散粒子の集合体R_Yができる。かかる集合体R
_Yは、重力による下向きの力が回転台２への粘着力を強
め、ますます回転台２に粘着して、ますます移動し難く
なって溜まる。

＜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図なしい第４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を搭載して縦軸
心Ｐ周りに水平回転する回転第台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に備えた駆動ピ
ン6aをボス10の切欠き10aに係合させて回転伝達が行わ
れるようになっている。

回転台２は、基板１の外形形状より充分大きい外径の
円板として構成されていて、その上面に立設した多数の
基板支持ピン11群上に基板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ピン12が４組設けられていて、
これらピン12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図中に示すように、係合ピン12に
は基板１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14およびリングプレート15が半径方向同
じ場所に複数箇所で連結されるとともに、このリングプ
レート15に前記上部支持板４がノブボルト16を介して着
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14aが上拡がり
傾斜の円錐面に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１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１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１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300mm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
に廃液排出口22が形成されるとともに、周方向の複数箇
所には塗布液から蒸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。

更に、前記回転台２上には、搭載支持された基板１を
外囲するように円形リング状の周壁部材24が回転台２と
同心円状に取付けられている。この周壁部材24は、その
内周面24aが上拡がり傾斜の円錐面に構成され、かつ、
周壁部材24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25が形成されるとともに、周壁部材24が連
結部位の座金26の厚さだけ浮上されて、周壁部材24と回
転台２との間にも小間隔25が形成されている。

本発明の回転式塗布装置は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２の基板支持ピン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１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、主として周壁部
材24の内周面24aに沿って上方に流れ、上側の小間隔25
を通って外方に流出し、内周面24aとの反射によって下
方に飛散した一部の余剰塗布液も自重で内周面24aある
いは回転台２上に落下し、遠心力によって外方に流動
し、上下の小間隔25より排出されてゆく。

そして、周壁部材24の外方に出た余剰塗布液は、スペ
ーサリング14の上下に形成されている間隙20を通って廃
液回収ケース５内に流出して回収される。

なお、本発明は、次のような形態で実施することもで
きる。

（１） 前記周壁部材24を回転台２上に直接取付けて、
上側の小間隔25だけを形成する。

（２） 前記周壁部材24を上部回転板３の下面に小間隔
25をもって取付ける。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明の回転式塗布装置によれ
ば次のような効果をもたらす。

（１） 回転する基板の周縁から飛散した余剰塗布液は
直ちに基板を外囲している周壁部材の円錐形の内周面に
沿って流動し、基板の外周付近に長くとどまることなく
円滑に周壁部材の外方に流出することになり、ミスト状
で浮遊する余剰塗布液が基板に付着することがなくなっ
た。

（２） 余剰塗布液の排出を案内する周壁部材の内周面
を上拡がり傾斜の円錐面にしたので、内周面に当たって
砕け散るように反射した余剰塗布液の飛散粒子は、上方
へ飛散するので、上部回転板の下面に付着し、それらの
集合体は、ある程度以上大きくなると重たくなって、重
力による下向きの力が粘着力を弱め、移動し易くなって
遠心力によって半径方向外側へ移動し、上部回転板と周
壁部材との小間隔を通過して排出される。そのため、上
部回転板等に余剰塗布液飛散粒子の集合体が形成されて
も、ただちに排出され、基板の汚染が解消される。ま
た、周壁部材の内周面に当たった余剰塗布液は上方へ反
射するので回転台に余剰塗布液の飛散粒子が付着するこ
とも、ほとんどない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示し、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図は要部の一部切り欠き平面図である。第
４図は本発明に用いる周壁部材の余剰塗布液案内機能を
示す要部の拡大断面図、また第５図は比較例の周壁部材
による余剰塗布液案内機能を示す要部拡大断面図であ
る。また第６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……上部回転板、24……周壁部材 24a……内周面（上拡がり傾斜の円錐面） Ｓ……塗布処理空間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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に回転させる
   よう配備するとともに、この周壁部材の内周面を上拡が
   り傾斜の円錐面に形成し、かつ、少なくとも周壁部材の
   上面と上部回転板との間に余剰塗布液流出用の小間隔を
   形成したことを特徴とする回転式塗布装置。