JP2533401B2 - 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、基板各部で
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）特開昭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。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上記の従来例には次のような問題点が
ある。

すなわち、上記各従来例は、回転容器が密閉ないし
略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。

本発明はこのような実情に着目してなされたものであ
って、基板を装填する塗布処理空間の形成構造に改良を
加えることで、上記不具合を解消することを目的とす
る。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、本発明の回転式塗布装置
は、基板の外形と同等以上の大きさを有し、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、基板の外形と同等以上の大きさを有
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
を可能にしたものである。

＜作用＞ 本発明によれば、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空気層は、一体に回転する回
転台と上部回転板と共に連れ回りして塗布処理空間内に
収まっている基板の表面での気流の発生はないので、均
一な膜厚が得られる。

また、前記塗布処理空間における回転の半径方向外側
は開放しているため、基板から飛散した余剰塗布液ミス
トは同空間から速やかに排除され、基板に付着すること
がない。しかも、一旦塗布処理空間から排除された余剰
塗布液ミストは、塗布処理空間への空気の出入りが無い
ため、この空間へ再流入することもない。

＜実施例＞ 第１図ないし第３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、断面形状が台形状に構成さ
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
方に移動させて、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。

第４および第５図に本発明の他の実施例が示されてい
る。

この場合、基本的には先の実施例と変わるところはな
いが、回転台２上にリングプレート15をボルト18で連結
するのに、第５図に示すように前記スペーサリング14お
よび座金19に替えてスペーサパイプ24を用いてあり、回
転台２とリングプレート15との間が全周にわたって大き
く開放され、塗布処理空Ｓからの余剰塗布液および溶剤
蒸発ガスが直ちに廃液回収ケース５に流入するようにな
っている。

また、上部回転板３は、必ずしも上部支持板４を介在
させてリングプレート15に取り付けることを要するもの
ではなく、例えば、上部回転板３の径を大きくするとと
もに、その外縁部の形状を適宜工夫して、上部回転板３
をリングプレート15に直接取り付けてもよい。ただし、
基板１を回転台２へ載せ替えるため、並びに塗布液を供
給するために、着脱自在に取り付ける必要がある。

なお、図示しないが、回転台２の中心部に、洗浄液を
基板１の下面に吹付け供給するノズルを固定もしくは回
転台２と一体に回転可能に設け、基板１の回転を伴って
洗浄液を基板下面に沿って外方に遠心流動させることに
よって、万一基板１の下方空間に塗布液ミストが侵入し
ても基板下面に付着して汚損するのを防止できるように
構成してもよい。

また、回転台２上への基板１の搭載固定手段は上記構
成に限るものではなく、真空チャック方式を採用するこ
ともできる。

＜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。

回転台と上部回転板との間に形成された偏平な塗布
処理空間内では基板表面に対する空気の動きがなく、塗
布液溶剤の部分的な気化促進による塗布液粘度の上昇に
原因する部分的な膜厚増大を解消し、均一な塗膜塗布が
可能となった。

前記塗布処理空間は基板を密閉するものではなく、
同空間における回転の半径方向外側は開放しているた
め、余剰塗布液ミストは同空間から速やかに排除される
から、基板に付着して基板を汚染するといったことがな
い。

余剰塗布液が同空間内に溜まらないので、回転容器
に基板を密閉する装置のように貯留された余剰塗布液を
除去する作業が不要であり、連続処理に適し生産性が高
い。

余剰塗布液は塗布処理空間の外周から飛散排出さ
れ、一部がミスト状となって浮遊するが、この塗布処理
空間への空気の出入りが無いために塗布液ミストが塗布
処理空間に逆戻りして基板に付着することがない。

塗布処理空間の外側空間は余剰塗布液が遠心力で流
出するためだけのものであるため、その形態はいかなる
ものでもよく、所望の廃液処理形態を自由に設定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１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図は要部の一部切欠き平面図であ
る。 また、第４図および第５図は他の実施例を示し、第４図
は全体の縦断面図、第５図は要部の拡大縦断面図であ
る。 １……基板、２……回転台 ３……上部回転板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の外形と同等以上の大きさを有し、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、基板の外形と同等以
   上の大きさを有し、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
   能にしてある回転式塗布装置。