JPH0824879B2 - 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、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57−48980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液溶剤の雰囲気下に置き、基板角
部のように他より風の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
該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（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（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
填した場合に、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じることが判った。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に挟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
い基板の場合に、基板の端縁が風切り現象を生じる程に
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
転速度差が生じると言った比較的小さい基板に特有の現
象が生じるのを解消する。

したがって、基板の大きさに応じて周壁部材を付け替
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を搭載して縦軸
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、その内周面が上拡がり傾斜
した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。

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。

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（A₁×
B₁、A₁×B₃、A₂×B₂、A₃×B₄）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を立設するための取付孔24が回転台２に設
けられ、基板寸法に応じて係合ピン12を付け替えるよう
に構成されている。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ャッ
プ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図に示すように、小寸法の基板１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１の最大外周縁から適当距離
（この例では25mm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ための連結孔27が周壁部材26の
径に対応し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はキャップ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
上拡がり傾斜した円錐面に形成されていて、周壁部材26
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分において、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図のように上拡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図に示す
ように、上部回転板３に座金30を介して取り付け実施す
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して周壁部材
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図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……上部回転板、26……周壁部材 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。