JP2012061387A - スピンコータ - Google Patents

Abstract

【目的】 塗布液微粒子の再付着を防止し塗布される膜厚を比較的簡単な構造で効果的に均一化することが可能な比較的小型なスピンコータを廉価に実現する。
【構成】 被塗布材である基板３を水平に保持して回転する回転テーブル１と、この回転テーブル１の周囲を覆うように構成され、基板３から飛散する塗布液を受け止めるカップ６とを備え、基板３の表面上に滴下される塗布液を基板３の表面上に遠心力で拡散させて塗布するスピンコータにおいて、カップ６の底部中心の開口部に接続されて排気を誘導する排気誘導ボックス７を設け、この排気誘導ボックス７を介してカップ６の内部の排気を行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として液晶表示パネル用のガラス基板などの基板（以下単に基板という）の表面に、例えばフォトレジスト液などの塗布液を均一に塗布するためのスピンコータに関し、特に、塗布液の微粒子が基板表面に再付着することによる塗布膜の膜厚のばらつきの発生を防止することが可能なスピンコータに関する。

一般に、基板に塗布液を均一に塗布するに際して、いわゆるスピンコータが用いられることが多い。スピンコータは、水平に保持した基板表面の中央部に塗布液を滴下した後、この基板を回転させることにより、遠心力を利用して不要な塗布液を外周側に離散させ、塗布液の膜厚を均一にするように構成されている。

図４に、従来のスピンコータ１０ａの概略断面図を示す。
図４において、符号１は回転テーブル、符号２は容器、符号３は基板、符号４は回転軸、符号５はモータ、符号６はカップ、符号２１は容器の蓋、符号２２は塗布液点滴口、符号４１は真空路である。

ここで簡単に、このスピンコータ１０ａの動作について説明する。
この上部が開放され、蓋２１が設けられた容器２内に、円盤状の被処理ワークである基板３を保持して回転する回転テーブル１が設けられている。蓋２１を開けて、塗布面を上向きにした状態で、基板３をこの回転テーブル１上に装着し、回転軸４を介してモータ５で回転テーブル１を回転させる。回転軸４には、低空気圧の真空源につながる真空路４１が設けられており、これによって基板３は塗布面を上に向けて回転テーブル１に吸着保持される。

次に、モータ５を駆動して回転テーブル１を回転させて、蓋２１の中央付近に設けられた塗布液点滴口２２から基板３の上面中心付近に塗布液を点滴する。
滴下された塗布液は、遠心力によって基板３の表面上を順次外周側に薄く拡散していく。これにより、基板３の表面に均一な塗布液の塗膜が形成される。

このとき、基板３の外周から余分な塗布液が外側に吹き飛ばされ、ミスト状になって飛散する。この塗布液の外部への飛散を防止するため、回転テーブル１の周囲を廃液回収用のカップ６で覆って、さらに基板３の処理中はこのカップ６の上部に蓋２１をするようにして、基板３と回転テーブル１とが閉空間内に配置されるようにし、この状態で処理を行うことで塗布液の外部飛散を防止するようにしている。

また、カップ６には、図示しない廃液溜めと、が設けられていて、廃液を一時保有した後に回収するように構成されている。これにより、カップ６内で余剰廃液が乾燥固化した塵埃や塗布液ミストなどが基板３に付着して基板３を汚染したり、塗膜の厚みが不均一になったりするのを防ぐようにしている。

しかし、このような方法を採っても、基板３の外周付近では、回転テーブル１の高速回転に伴って発生する上昇気流Ｂにより、塗布液の飛散粒子が被処理物である基板３の表面に再付着して、塗膜の膜厚が均一にならないという欠陥が生じる。

このような問題を解決する手段として、例えば、カップ（カバー部材）で受けた塗布液を含む気体を回転テーブルの下方に排出する第１の排気手段と、基板表面から回転テーブルの上方に排出する第２の排気手段とを設けた例（特許文献１参照）、また、基板とともに同期回転する内カップ（内側カバー部材）と固定された外カップ（外側カバー部材）とを備えたカップ回転式スピンコータで、内カップの回転中は外カップ内にダウンフローを形成する給排気機構を設けた例（特許文献２参照）、基板裏面側に塗布液のミストが回り込んで付着するのを防止するような遮蔽体をカップ内に組み込んだ例（特許文献３参照）、容器（カバー部材）の給気孔の開度を調節する手段と排気量を調節する手段を設けた例（特許文献４参照）などが報告されている。

特開平１０−３０９５１０号公報 特開平０６−３２８０３４号公報 特開平１１−１６８０５１号公報 実開昭６１−１５６２３１号公報

ところで、以上に例示した特許文献１に示された装置では、複数の排気手段を設けることでその分装置が複雑高価になるという問題があり、特許文献２に示された装置も給排気機構が複雑で装置が非常に高価で大型なものになるとともにランニングコストも高価になるという問題がある。さらに、特許文献３の装置は基板裏面へのミストの再付着は防止できるものの基板表面への再付着は防げないという問題があり、特許文献４に示す装置は、その都度調整が必要であるという問題がある。

本発明は、以上に述べた従来技術が備える課題を解決して、塗布液のミストを比較的簡単な構造で効果的に除去することで、塗布される膜厚を効果的に精度よく均一化することが可能な比較的小型で廉価なスピンコータの実現を目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明のスピンコータは、被塗布材である基板を水平に保持して回転する回転テーブルと、この回転テーブルの周囲を覆うように構成され、前記基板から飛散する塗布液を受け止めるカバー部材とを備え、前記基板表面上に滴下される塗布液を遠心力によって前記基板表面上に拡散させて塗布するスピンコータにおいて、前記カバー部材の底部中心の開口部に接続されて排気を誘導する排気誘導ボックスを設け、この排気誘導ボックスを介してカバー部材内部の排気を行うことを特徴とする。

ここで、前記排気誘導ボックスは、前記回転テーブルの回転軸に沿って上向きに開口した円筒形であることを特徴とする。

また、前記排気誘導ボックスは、外部から吸気する排気ダクトに直結されていることを特徴とする。

さらに、前記カバー部材の開口部と、前記排気誘導ボックスの開口部とは、相互に嵌挿可能に構成されていることを特徴とする。

さらにまた、前記カバー部材内部から前記排気誘導ボックスに導かれる排気は、前記回転テーブルの回転軸を冷却するように導かれることを特徴とする。

本発明は、以上のように構成することによって、塗布液微粒子の再付着を防止し、塗布される膜厚を比較的簡単な構造で効果的に均一化することが可能な比較的小型なスピンコータを廉価に実現することができる。

本発明のスピンコータの一実施形態の概略断面図である。 図１に示す実施形態の上部から見た実体斜視図である。 図２でカップを取り外して排気誘導ボックスを示した実体図である。 従来のスピンコータの概略断面図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の一実施の形態の構成を説明する。

図１に、本実施の形態のスピンコータ１０の概略断面図を示す。また、図２に本実施形態の上部から見た実体斜視図を、図３にカップを外して排気誘導ボックスを示した実体図を示す。なお、図２、図３はいずれも蓋２１が開かれた状態の実体図である。

図１〜図３において、符号１は回転テーブル、符号２は容器、符号３は基板、符号４は回転軸、符号５はモータ、符号６はカップ、符号７は排気誘導ボックス、符号８は排気ダクト、符号２１は容器の蓋、符号２２は塗布液点滴口、符号４１は真空路、符号７１はボックス７側のダクト接続部、符号８１は排気ダクト８側の接続部、符号８２は排気調整弁である。
図１は、便宜のため、図４に示す従来のものと同一機能の部分には同一符号をつけて表示している。

図１〜図３に示すように、このスピンコータ１０は、蓋２１を備えた上部が開放できる容器２と、被塗布材である基板３を保持して回転する回転テーブル１と、回転テーブル１の周囲を取り囲むカップ６と、カップ６に嵌挿して相互に接続でき、カップ６内の雰囲気を排気ダクト８に誘導する排気誘導ボックス７と、外部のブロアに接続され排気誘導ボックス７を介してカップ６内の雰囲気を排気する排気ダクト８と、回転軸４を介して回転テーブル１を回転させるモータ５などから構成されている。

回転テーブル１の基板３載置部分は、回転軸４の上部に嵌め込んで固定できるように作られている。
蓋２１の中央部分には、塗布液点滴口２２が設けられており、ここから、手動で塗布液を滴下することができる。
回転軸４の中央には図示しない真空吸着手段に接続される真空路４１が設けられていて、これにより回転テーブル１上の基板３を吸着保持するようになっている。

カップ６は、取り付け取り外しが容易なように上下２点の部品から構成されている。基板３の塗布液の残滓液はこのカップ６内に溜め置かれるようになっており、塗布後にカップ６を取り外して廃液し、洗浄し、洗浄後元通りに組み立てるために、このような構成が有利である。
カップ６の底部の中央は、排気誘導ボックス７の上部に嵌め込めるような円形の孔が開口した構成となっている。

排気誘導ボックス７は二重円筒形に構成され、その外筒部分の外側にカップ６の底部の孔を上から嵌め込むことで、カップ６の内部と通じるようになっている。また、その壁面に設けられたダクト接続部７１で、コネクタを介して排気ダクト８の接続部８１と接続される構成になっている。
この排気誘導ボックス７は、回転軸４に近接してその周囲を囲んでいるので、通過する空気の流れで回転軸４を冷却する効果がある。

排気ダクト８には、コネクタを介して排気誘導ボックス７のダクト接続部７１に接続される接続部８１と、排気量を調節する排気調整弁８２が設けられており、その他端は図示しない外部のブロアに接続されて排気を行うようになっている。

また、本実施の形態の容器２の側面には、図示しない操作パネルが設けられていて、自動運転時の指示はこの操作パネル内のスイッチで、処理動作の開始、条件設定はこの操作パネル上のタッチパネルで行うことができる。各処理モードを実行中は、タッチパネルのディスプレイ上に処理中のモードが表示される。

ここで、以上のように構成されているスピンコータ１０の動作について説明する。
動作に先立ち、排気誘導ボックス７の上部にカップ６の底部の孔が上から嵌め込まれて、カップ６の内部と排気誘導ボックス７の内部とが一体に通じた状態になっているものとする。
ここで、まず、蓋２１を開いて回転テーブル１の基板載置部に塗布部分を上向きにした状態で基板３を置き、真空吸着手段を働かせて基板３を吸着保持させる。

次に、蓋２１を閉じ、ブロアを動作させて排気ダクト８から排気を行いながら、回転テーブル１を回転させる。そうして、塗布液点滴口２２から塗布液を基板３の表面上に滴下する。このとき、回転テーブル１を、最初ゆっくり回転させて滴下状況を見極めた後、回転数を上げても良いし、最初から高速で回転させても良い。
これにより、遠心力によって塗布液は基板３の表面上で外周に向けて薄く拡散され、ほぼ均一の厚さに塗布される。

蓋２１を閉じて、回転テーブル１を回転させると、安全のために自動的に電磁ロックが働き、回転が止まるまで蓋１が開かないようになる。また、蓋２１が開いている状態では回転テーブル１は回転せず、電磁ロックも動作しない。さらに、真空吸着手段によって真空路の負圧が所定の価以上にならないと回転テーブル１が回転しないようにも設定されているので、吸着が十分でないため基板３が回転テーブル１から外れるような不具合の発生を防止することができる。

塗布液の塗布が始まると、基板３の表面の外周に集まった余分な塗布液は、基板３から離れてミスト状に吹き飛ばされ、カップ６内部に浮遊することになる。ただ本実施形態の場合、図４に示した従来例の場合とは異なり、排気誘導ボックス７を介してブロアにより排気ダクト８から排気が行われるので、カップ６内の空気の流れは下向きのダウンフローＡとなり、塗布液のミストが舞い上がって基板３の表面に再付着することがなく、排気される。このときの排気量は、排気調整弁８２の開閉によって調整することができる。
なお、ミスト状にならないで液体のまま基板３から落下する塗布液の廃液は、カップ６内に貯液され、カップ６の着脱時に回収洗浄される。

このように構成され、機能することにより、本実施の形態のスピンコータ１０は、回転テーブル１の回転中に基板３の表面からミスト状にカップ６内に浮遊する塗布液粒子をカップ６の底部から効果的に回収することができ、ミストの基板３の表面への再付着によって塗装膜厚のばらつきを防止することができるので、良品率、生産性を大幅に向上することができる。

本発明は、以上に述べたように構成されることにより、半導体製造工程でのレジスト塗布工程や反射膜の製造工程、カラーフィルタの製造工程など均一な薄膜を製造する過程に有効に利用することができるので、半導体製造や光学機器製造の分野などの産業分野で広く利用される可能性を有している。

１ 回転テーブル
２ 容器
３ 基板
４ 回転軸
５ モータ
６ カップ（カバー部材）
７ 排気誘導ボックス
８ 排気ダクト
２１ 容器の蓋
２２ 塗布液点滴口
４１ 真空路
７１ ダクト接続部
８１ 接続部
８２ 排気調整弁

Claims (5)

1. 被塗布材である基板を水平に保持して回転する回転テーブルと、
   この回転テーブルの周囲を覆うように構成され、前記基板から飛散する塗布液を受け止めるカバー部材と、を備え、
   前記基板表面上に滴下される塗布液を遠心力によって前記基板表面上に拡散させて塗布するスピンコータにおいて、
   前記カバー部材の底部中心の開口部に接続されて排気を誘導する排気誘導ボックスを設け、この排気誘導ボックスを介してカバー部材内部の排気を行うことを特徴とするスピンコータ。
2. 前記排気誘導ボックスは、前記回転テーブルの回転軸に沿って上向きに開口した円筒形であることを特徴とする請求項１に記載のスピンコータ。
3. 前記排気誘導ボックスは、外部から吸気する排気ダクトに直結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスピンコータ。
4. 前記カバー部材の開口部と、前記排気誘導ボックスの開口部とは、相互に嵌挿可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のスピンコータ。
5. 前記カバー部材内部から前記排気誘導ボックスに導かれる排気は、前記回転テーブルの回転軸を冷却するように導かれることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のスピンコータ。

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