JPS6246231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は溶液塗布装置に係り、溶媒の蒸発が
比較的速い速乾性の溶液、例えば、半導体集積回
路を製造する過程で使用されるマスク基板やウエ
ーハ等の被塗布材表面を保護し、その品質を良好
なものに管理維持すべく塗布される保護液、さら
にはマスク基板に半導体集積回路のパターンをか
きこむために塗布されるレジスト、あるいはウエ
ーハに塗布されるレジスト等の溶液をあらかじめ
任意に設定した塗布厚を均一に維持させて短時
間、かつ経済的に被塗布材に自動的に塗布するこ
とができるようにした溶液塗布装置に関するもの
である。

もとより、半導体集積回路の製造には極微の加
工技術が要求されていることから、その製造過程
において使用されるマスク基板やウエーハ等の被
塗布材には損傷やごみの付着のない高度の品質の
ものが要求され、溶液としての保護液はかかる要
請から塗布されるものであり、クツシヨンとして
の機能と被膜としての機能とを可能な限り溶液の
使用量を少くして果たさせるべく、塗布むらのな
い均一な厚さの塗布層を形成する必要があつた。
しかも、かかる技術的課題は、被塗布材たるマス
ク基板やウエーハへレジストを塗布する場合など
のような電子部材関係のみならず、建材、フイル
ム材等のあらゆる部材において、これに溶液を塗
布する際にも存在しており、広汎な産業技術の分
野においてその解決が要請されているところのも
のである。

このような要請に対し、従来から開発されてき
ているものとしては、手塗り方式、ロールコータ
ー方式、スピンナ塗布方式等が存在しているもの
の、例えばスピンナ塗布方式による場合について
みても、ウエーハ等の被塗布材を固定載置した円
盤は高速回転するために、被塗布材表面に滴下し
た溶液は滴下地点から周縁部へと時間差をおいて
順次拡散していくために全面に亘つて均一な厚さ
で溶液を塗布することは高度の熟練を要すること
とされていた。そして、このような技術的課題を
解決するものとしては、特願昭56−14311号（特
開昭57−130570号公報）に係る「スピンナ塗布方
法及び装置」などが既に提案されてはいるもの
の、この方法及び装置を用いたとしても、溶液塗
布作業に時間を要すること、溶液の塗布厚設定の
自在性に欠けること等から効率的な大量生産には
不向きであるのみならず、滴下溶液の大半は遠心
力により周辺へと飛散してしまうことから、溶液
の損失が極めて大きく経済性の点でも難点を有す
るものであつた。

このような従来の技術的課題を解決すべく行つ
た数次に亘る実験を経て、ローラや塗布ブレード
による塗布方法が好適であるとの知見を得たが、
これによつてしても溶液が速乾性であるために１
回の塗布工程毎にローラや塗布ブレードに残液が
付着して固化してしまうことから、これを除去し
なければならず、したがつて作業が煩雑化すると
いう欠点を伴うものであつた。

この発明は、如上の技術的課題に鑑み、これを
解決すべく鋭意研究を重ねて創出されたものであ
る。

すなわち、金属等を素材とするローラやブレー
ド等の塗布体を介して被塗布材に溶液を塗布する
ものであり、しかも溶液塗布後に塗布体に付着し
た残液の除去作業についても完全な自動化を達成
することで、塗布作業を一貫した工程を経て自動
的に行なうことができるよう機械化を図り、溶液
の塗布厚精度が高いのみならず、塗布厚自体も薄
いものから厚いものまで任意に設定でき、さらに
は溶液の損耗も少い等、効率性、経済性にも富む
塗布装置を提供すべく開発されたものであり、そ
の要旨とするところは溶液が塗布される被塗布材
を載置固定するための載置台を可動とすることで
形成した被塗布材載置固定機構と、載置台に載置
固定された前記被塗布材に対し接離自在である溶
液塗布のための塗布体を塗布移動可能となして配
設するとともに、塗布体の塗布移動に応じて被塗
布材に所要の溶液を塗布させるべく適宜溶液を吐
出する吐出体を付設してなる溶液塗布機構と、溶
液塗布後の塗布体に付着した溶液を当接除去すべ
く設けた溶液除去機構とを基台の適位置に配設し
たことに存するものである。

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を
説明する。

図に示す符号Ａは、溶液が塗布されるべきマス
ク基板等の被塗布材Ｐを載置固定する被塗布材載
置固定機構であり、所要の軸受１を介して基台１
００上に突出している回転軸２と、被塗布材Ｐを
載置固定すべく設けられた載置台３とからなり、
この載置台３は回転軸２に嵌着支持されており、
回転軸２自体はあらかじめ制御されたモーター等
の駆動装置（図示せず）により強制回転が可能と
なつている。もとより、具体的な被塗布材載置固
定機構Ａはこれに限るものではなく、後述する溶
液塗布機構Ｂが進退する移動方向と同一の方向に
移動可動な構成とするものであつてもよい。

図に示す符号Ｂは、溶液を被塗布材Ｐの表面に
塗布する溶液塗布機構であり、溶液塗布部５と溶
液吐出部６とこれら両者５，６を進退自在に駆動
する駆動部７とからなる。このうち、溶液塗布部
５は、下部支持枠８とこの支持枠８に着脱が自在
で、かつ制御された駆動装置９を介することで強
制回転を可能として付設されたローラ状の塗布体
１０とからなる。溶液吐出部６は、上部支持枠１
１と、この支持枠１１に横架され、かつ制御され
た駆動装置１２を介しての強制回転が可能である
ねじの切つてある横軸１３と、この横軸１３と支
杆１４とを介して前記塗布体１０の長さ方向に沿
つての往復運動が可能に付設されている吐出体１
５とからなり、上部支持枠１１自体は、ねじを切
つてあり、かつ制御された駆動装置１６により強
制回転が可能な縦軸１７を介して上下動自在とな
しており、１８と１９は上部支持枠１１を支える
支杆である。また、上部支持枠１１と下部支持枠
８とは、上部支持枠１１に付設された支持板２０
に設けてある制御された駆動装置２１により強制
回転が可能であるねじが切られている縦軸２２を
介して下部支持枠８の上下動を自在にして連結さ
れており、２３と２４とは下部支持枠８を支える
べく遊嵌された支杆である。一方、相互に連結さ
れている溶液塗布部５と溶液吐出部６とを被塗布
材載置固定機構Ａへと進退可能にする駆動部７
は、制御された駆動装置２５とこれに連動するベ
ルト２６、及びこのベルト２６と溶液吐出部６と
を連結する連結板２７、さらには上下に配設され
た１対の支杆２８，２９とからなり、上部の支杆
２８は、前記上部支持枠１１の適位置に付設され
たガイドローラ３０により挾持され、下部の支杆
２９は上部支持枠１１の適位置に遊嵌されてい
る。なお、塗布体１０の具体的形状については、
図示例の如きローラ状のものに限らず、ブレード
状のものを下部支持枠８に横架固着するものであ
つてもよく、また、吐出体１５への溶液の供給は
ソレノイドバルブ３１を介して溶液タンク３２か
ら制御供給されるものであり、３３は液送管、３
４はノズルである。

図に示す符号Ｃは、塗布体１０に付着した溶液
を除去する溶液除去機構であり、列設した第１除
去部３５と第２除去部３６とからなる。第１除去
部３５は箱状に形成された第１除去ボツクス３７
と、これに付設された溶液除去ブレード３８と、
第１除去ボツクス３７の底板３９の適位置にて連
通し、廃液タンクＮへと除去溶液などを送る廃液
パイプ４０とから構成されている。第２除去部３
６は、第１除去部３５を経ても塗布体Ｐに未だ残
存している付着溶液を完全に除去するためのもの
であり、ソレノイドバルブ４１を介して溶剤タン
ク４２から液送管４３を経て制御供給される溶剤
Ｌが溜められている第２除去ボツクス４４と、こ
れに付設された溶液除去ブレード４５とから構成
されており、第２除去ボツクス４４と第１除去ボ
ツクス３７とは適位置に設けられた連通管４６を
介して相互に連通している。なお、溶液塗布機構
Ｂにおける塗布体１０をローラ状のものに代えて
ブレード状のものとしている場合には、第１除去
部３５と第２除去部３６とにおける溶液除去ブレ
ード３８，４５を、いずれも搬入された塗布体１
０の長さ方向に沿つて移動させる構造のもの（図
示せず）とすることで、塗布体１０に当接させつ
つ付着溶液を除去するものとすればよい。また、
図示例によれば溶液除去機構Ｃは第１除去部３５
と第２除去部３６とから構成されているも、これ
に限らず必要に応じて第１除去部３５か第２除去
部３６のいずれか一方のみ有するものであつても
よい。

なお、図中、Ｄは被塗布材Ｐを装填した容器Ｍ
を一定方向へと順次搬送する容器搬送機構を、Ｅ
はこの容器搬送機構Ｄを介して所定位置に搬送さ
れてきた容器Ｍを上下させることで装填されてい
る被塗布材Ｐの位置決めを行なう被塗布材位置決
め機構を、Ｆはこの被塗布材位置決め機構Ｅを介
することで位置決めされた被塗布材Ｐを前記被塗
布材載置固定機構Ａにおける載置台３上へと送り
出す被塗布材送出機構を、Ｇは溶液が塗布された
被塗布材Ｐを前記容器Ｍ内の所定位置へと送り返
す被塗布材返送機構をそれぞれ示すものであり、
その具体的な実施例を説明すれば次のとおりであ
る。

すなわち、容器搬送機構Ｄは、搬送爪５０が付
設された搬送杆５１と、この搬送杆５１に容器Ｍ
搬送方向への制御された往復運動を行なわせるべ
く設けられシリンダー５２内を進退する駆動杆５
３とからなり、搬送杆５１は制御された駆動装置
５４と連動するスプロケツト５５を介して回転さ
せることができる。５６は搬送される容器Ｍを案
内するために基台１００上に立設されたガイド板
を示す。もとより、搬送手段はこれに限るもので
はなく、ベルトコンベアやローラコンベア等、適
宜の手段によることも自由である。

被塗布材位置決め機構Ｅは、ねじが切られた縦
軸５７と、この縦軸５７に螺着され基台１００上
に上下動自在に出没する台座５８と、縦軸５７に
対して制御された回転力を付与する駆動装置５９
とからなり、６０は掛け渡されているベルト、６
１は補強板、６２は支持板を示す。

被塗布材送出機構Ｆは、被塗布材Ｐに当接させ
てこれを送り出す送出腕６３と、この送出腕６３
を支持して案内する支杆６４と、送出腕６３に連
結されたベルト６５を介して送出腕６３に対して
制御された往復運動を行なわせる駆動装置６６と
からなる。なお、送出腕６３における被塗布材Ｐ
への当接部６７と支腕部６８との間には、コイル
スプリング等の緩衝材６９を介在させることで被
塗布材Ｐに対する衝撃を緩和させることもでき
る。

被塗布材返送機構Ｇは、溶液塗布後の被塗布材
Ｐに当接させてこれを送り返す返送腕７０と、こ
の返送腕７０を支持して案内する支杆７１と、返
送腕７０に連結されたベルト７２を介することで
返送腕７０に対し制御された往復運動を行なわせ
る駆動装置７３とからなり、７４はガイドローラ
ーを、７８は支杆を示す。また、返送腕７０にお
ける被塗布材Ｐへの当接部７５と支腕部７６との
間には、コイルスプリング等の緩衝材７７を介在
させることで被塗布材Ｐに対する衝撃を緩和させ
ることもできる。

図中、１０１は廃液パイプ４０を支える支持
板、１０２は上部機枠、１０３は下部機枠を示
す。

次いでこれが作動について説明すれば、被塗布
材Ｐが装填されている容器Ｍは容器搬送機構Ｄを
介することで、被塗布材載置固定機構Ａ近傍の被
塗布材位置決め機構Ｅへと自動搬送される。搬送
されてきた容器Ｍは、前記位置決め機構Ｅの台座
５８とともに上下動することで適位置へと自動的
に位置決めされる。位置決めされた被塗布材Ｐに
対しては、被塗布材送出機構Ｆにおける送出腕６
３の当接部６７が当接され、被塗布材載置固定機
構Ａの載置台３上へと送り出される。この載置台
３上に被塗布材Ｐが載置固定されると、溶液塗布
機構Ｂが駆動部７の駆動力により載置台３へと自
動的に接近し溶液の塗布態勢に入る。

すなわち、駆動装置２５を介して移動するベル
ト２６と溶液吐出部６及び溶液塗布部５とは連結
板２７を介して連動し、かつ支杆２８を挾持する
ガイドローラ３０と遊嵌された支杆２９との存在
により円滑に溶液塗布機構Ｃを被塗布材載置固定
機構Ａにおける載置台３へと移動させ、塗布態勢
を完了する。

次いで、一体となつている溶液吐出部６と溶液
塗布部５とを、駆動装置１６と連動する縦軸１７
の回転に伴なわせて被塗布材Ｐ方向へと下降させ
る。塗布体１０と被塗布材Ｐとの間の距離は、必
要に応じて駆動装置２１と連動する縦軸２２を回
転させて下部支持枠８を更に上下に微動させるこ
とで接離自在に設定することができる。塗布体１
０と被塗布材Ｐとの間の距離を所定のものに設定
した後は、吐出体１５よりノズル３４を介して所
要の溶液を被塗布材Ｐ表面へ、あるいは塗布体１
０へと吐出させる。この際、吐出体１５は、駆動
装置１２と連動する横軸１３を介して塗布体１０
の長さ方向に沿わせて移動させることで広域に亘
り溶液を吐出させることができ、しかも溶液の吐
出量はソレノイドバルブ３１を介して任意に設定
することができるので、溶液の塗布厚も所望する
ものを形成することができる、被塗布材Ｐに対し
ては、以上に述べた一連の動作をさせつつ、しか
も、駆動部７を介して溶液塗布機構Ｂ全体を前進
させることで溶液を塗布するもので、溶液塗布後
の塗布体１０は、これを上方へ引き上げることで
被塗布材Ｐから離脱せしめ、しかも駆動装置９を
介して半回転させることで、塗布体１０に付着し
ている残液の液だれを防止するものである。

一方、被塗布材Ｐが円形を呈するものなどであ
つて必要があるときは、被塗布材Ｐを載置固定し
ている載置台３自体を、これと連動する回転軸２
を所定の回転数にて回転させつつ、静止固定して
いる塗布体１０を介して溶液を展延させ、しかる
後に塗布体１０を徐々に被塗布材Ｐから引き離す
ことにより塗布することもできる。

かくして、溶液塗布後は、前記縦軸１７を強制
回転させることで塗布体１０を被塗布材Ｐから所
要の距離まで引き離し、しかる後に、被塗布材返
送機構Ｇの返送腕７０を介して溶液塗布後の被塗
布材Ｐを待機する容器Ｍ内へと送り返す。

一方、溶液塗布作業を完了した溶液塗布機構Ｂ
は、前記駆動部７を介して元の位置方向へと後退
動作に移行する。この後退動作の過程で、塗布体
１０は溶液除去機構Ｃ内へと搬入される。

すなわち、溶液を塗布して残液の付着している
塗布体１０は、まず、溶液除去機構Ｃにおける第
１除去部３５へと導びかれ、第１除去ボツクス３
７内へと下降させることで搬入され、第１除去ボ
ツクス３７内に付設されている溶液除去ブレード
３８に当接させつつ強制回転させて付着溶液を除
去する。次いで、塗布体１０を第６図の如くして
第２除去部３６へと移送し、第２除去ボツクス４
４内へと降下させる。第２除去ボツクス４４内に
は、ソレノイドバルブ４１を介して溶剤タンク４
２から供給される溶剤Ｌが溜められており、この
溶剤Ｌに塗布体１０を浸漬させつつ、付設されて
いる溶液除去ブレード４５に当接させ、かつ強制
回転させることで付着溶液を完全に除去すること
ができる。このようにして、塗布体１０に付着し
た溶液を一掃した後、溶液塗布機構Ｂは再度、新
たな被塗布材Ｐに対する溶液塗布態勢へと復帰
し、溶液塗布作業を一巡する。

この発明は以上の如くして構成され、かつ作動
することから、被塗布体Ｐと塗布体１０との間の
間隔を接離自在な適宜なものに設定することがで
き、しかも、ソレノイドバルブ３１を介すること
で吐出体１５による溶液の吐出量を任意のものに
管理することができるので、被塗布材Ｐに対する
溶液の塗布厚を厚薄自在なものとして無駄なく自
動的に形成することができるのである。

すなわち、被塗布材Ｐに対して接離自在に形成
した塗布体１０と溶液の吐出量を制御した吐出体
１５とを有する溶液塗布機構Ｂと、載置台３を回
転自在とした被塗布材載置固定機構Ａとを設けた
ことにより、方形や円形である被塗布材Ｐの形状
如何にかかわらず、必要とされる塗布厚にて溶液
を塗布することを可能としたのである。

しかも、溶液塗布後の塗布体１０については、
第１除去ボツクス３７内にて溶液除去ブレード３
８に当接させて強制回転させ、しかる後に第２除
去ボツクス４４内の溶剤Ｌに浸漬して溶液除去ブ
レード４５に再度当接させて強制回転させること
から、付着溶液は完全に一掃することができ、し
たがつて、塗布体１０の外周面は常に平滑な状態
に維持させておくことができるので、被塗布材Ｐ
に対する塗布むらの生ずることは皆無である。

なお、第１除去ボツクス３７と第２除去ボツク
ス４４とは連通管４６にて連通しているので、溶
剤Ｌの液面を常に一定なものとしつつ溶剤Ｌ自体
を常に一定の濃度のものとしておくことができ、
余剰溶剤Ｌは第１除去ボツクス３７の廃液パイプ
４０を介して廃液タンクＮへと流下させることが
できる。

さらには、容器搬送機構Ｄと被塗布材位置決め
機構Ｅと被塗布材送出機構Ｆと被塗布材返送機構
Ｇとを付設することにより、被塗布材Ｐに対する
溶液塗布作業を完全に自動化することもでき、そ
の効率化への寄与も極めて大きなものとすること
ができる。

以上説明したようにこの発明によれば、被膜を
形成すべく塗布されるあらゆる種類の速乾性溶液
を被塗布材に塗布するに際して、無駄なく、かつ
均一の塗布厚にて自動的に短時間で作業を進める
ことができるのみならず、溶液の塗布厚自体の設
定も任意に選定することができる等、大量生産に
好適な汎用性のある溶液塗布装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図
は一部省略全体平面図、第２図は同正面図、第３
図は同側面図、第４図と第５図は被塗布材載置固
定機構と溶液塗布機構とにおける作動状態を示す
要部拡大図であり、第４図はその一部切欠背面
図、第５図はその側面図、第６図は溶液除去機構
の作動状態を示す要部拡大側断面図、第７図は容
器搬送機構を示す平面図、第８図は被塗布材送出
機構を示す平面図、第９図は被塗布材返送機構を
示す平面図である。 Ａ……被塗布材載置固定機構、Ｂ……溶液塗布
機構、Ｃ……溶液除去機構、Ｄ……容器搬送機
構、Ｅ……被塗布材位置決め機構、Ｆ……被塗布
材送出機構、Ｇ……被塗布材返送機構、１……軸
受、２……回転軸、３……載置台、５……溶液塗
布部、６……溶液吐出部、７……駆動部、８……
下部支持枠、９……駆動装置、１０……塗布体、
１１……上部支持枠、１２……駆動装置、１３…
…横軸、１４……支杆、１５……吐出体、１６…
…駆動装置、１７……縦軸、１８，１９……支
杆、２０……支持板、２１……駆動装置、２２…
…縦軸、２３，２４……支杆、２５……駆動装
置、２６……ベルト、２８……連結板、２８，２
９……支杆、３０……ガイドローラ、３１……ソ
レノイドバルブ、３２……溶液タンク、３３……
液送管、３４……ノズル、３５……第１除去部、
３６……第２除去部、３７……第１除去ボツク
ス、３８……溶液除去ブレード、３９……底板、
４０……廃液パイプ、４１……ソレノイドバル
ブ、４２……溶剤タンク、４３……液送管、４４
……第２除去ボツクス、４５……溶液除去ブレー
ド、４６……連通管、Ｌ……溶剤、Ｍ……容器、
Ｎ……廃液タンク、Ｐ……被塗布材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶液が塗布される被塗布材を載置固定するた
   めの載置台を可動とすることで形成した被塗布材
   載置固定機構と、載置台に載置固定された前記被
   塗布材に対し接離自在である溶液塗布のための塗
   布体を塗布移動可能となして配設するとともに、
   塗布体の塗布移動に応じて被塗布材に所要の溶液
   を塗布させるべく適宜溶液を吐出する吐出体を付
   設してなる溶液塗布機構と、溶液塗布後の塗布体
   に付着した溶液を当接除去すべく設けた溶液除去
   機構とを基台の適位置に配設したことを特徴とす
   る溶液塗布装置。