JPH05115828A

JPH05115828A - 塗布装置

Info

Publication number: JPH05115828A
Application number: JP28473991A
Authority: JP
Inventors: Masatsune Kobayashi; 正恒小林; Akio Kashiwazaki; 昭夫柏崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1993-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】スピン塗布法により一度に複数の基板上に塗
布物質を均一に塗布することのできる塗布装置を提供す
ることにある。【構成】その中心に塗布物質を滴下する回転ケーブル
上に該テーブルの回転中心の周辺に複数の被塗布基板を
配置できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液状塗布物質を、被塗
布基板上に塗布する塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、スピン塗布方法は、被塗
布基板表面に、ホトレジスト等の液状塗布物質が供給さ
れたウエハーやマスク基板などの平板上の試料を面方向
に回転させ、発生した遠心力によって、該液状塗布物質
を被塗布基板表面の外側方向に拡散させて塗布膜を均一
にする方法である。このスピン塗布を行うスピンナー塗
布装置は、塗布膜の厚さの均一性がスプレー塗布等の他
の塗布方法に比較して優れていることから、半導体装置
の製造を目的とした半導体ウェハーや露光マスク基板に
微細パターンを形成するホトリソグラフィーにおいて、
半導体ウェハーや露光マスク基板にホトレジストを塗布
する際に賞用されている。

【０００３】また、最近では、液晶表示素子の大型化に
伴って、大型の被塗布基板の塗布や、半導体装置の生産
性向上のために、ウェハーの大型化が進んできている。

【０００４】図１，図２はスピンナー装置の従来例の要
部説明図である。同図において、符号１は、試料となる
被塗布基板を示すものであり、液状の塗布物質が塗布さ
れる。符号２は水平なテーブルを示すものであり、被塗
布基板１を、真空吸引等の手段を用いて、その裏側で保
持する。９はモータであり、軸４を介してテーブル２を
水平方向に回転させる。通常、これらの周囲には通称カ
ップと呼ばれる囲いが施されている。

【０００５】上記構成のスピンナー塗布装置において、
塗布は、以下のようにして行われる。

【０００６】図１，図２のように、ウエハーのような
円型な被塗布基板１は、テーブル２に、略同心に保持さ
れる。

【０００７】不図示の供給手段から、レジスト等の液
状塗布物質を被塗布基板１の回転中心部３に滴下供給す
る。

【０００８】モーター９の駆動により、テーブル２と
共に、被塗布基板１を、その水平な面に沿って回転させ
る。被塗布基板１上の液状塗布物質は、遠心力により被
塗布基板１表面上で、外方向に拡散し、基板１表面の余
分な液状塗布物質は、基板１の外周より飛散して、該表
面上に均一な塗布膜を形成する。

【０００９】テーブル２の回転を止めて、液状塗布物
質が塗布された被塗布基板１をとりはずす。

【００１０】再度新しい被塗布基板１をテーブル２上
に載せて前記〜の工程を繰り返す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、元来、回転
するテーブルの遠心力を用いて液状塗布物質を拡散塗布
する塗布方式においては、テーブルの回転中心部とその
周辺部とではその周速が大きく異なることから、液状塗
布物質が滴下された被塗布基板の回転中心位置近辺の塗
布膜の膜厚と、周辺部（外方向）における塗布膜の膜厚
を等しくするのが困難であった。また、揮発性溶剤等を
含んだ液状塗布物質を用いて塗布すると、同様に周速の
差から周辺部における溶剤の揮発（飛散）が回転中心部
近辺に比して大きくなる。その結果、周辺部の液状塗布
物質の粘度の上昇を生じることで拡散性が悪くなり、回
転中心部に比して周辺部での塗布膜の膜厚が厚くなる傾
向を有していた。

【００１２】それゆえ、基板上に滴下した液状塗布物質
を回転するテーブルの遠心力を用いて基板上に拡散塗布
するスピン塗布方式においては、上記の欠陥，問題を極
力減らす目的でテーブルの回転中心に被塗布基板の中心
を重ね合わす方式がとられてきた。

【００１３】この事は、一回の塗布につき一枚の被塗布
基板の塗布しかできないことになり、塗布効率の悪さが
問題となっていた。

【００１４】従って、本発明の目的は、一度に複数の基
板上に塗布物質を均一に塗布することのできる塗布装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、その中
心に液状塗布物質が滴下される水平な回転テーブルと、
前記テーブルを回転する回転駆動装置とを少なくとも有
し、前記テーブル上に複数の被塗布基板が該テーブルの
回転中心の周辺に固定可能に構成されていることを特徴
とする塗布装置によって達成される。

【００１６】好ましくは、テーブルの回転中心と、被塗
布基板上の任意の塗布位置との距離において、その最長
距離と、最短距離との差が最小になるように、被塗布基
板が配置される塗布装置で達成される。

【００１７】また、液状塗布物質が滴下される表面と、
被塗布基板の塗布面が略同一平面である塗布装置によっ
て好ましく達成される。

【００１８】

【作用】上記構成の塗布装置によれば、一度に複数の被
塗布基板上に塗布物質を均一に塗布することができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。

【００２０】図３は、本発明における被塗布基板１のテ
ーブル２上への基本的配置を示すものである。図４，図
５は、テーブル２の回転中心３と被塗布基板１上の任意
の塗布位置との距離，その最長距離，最短距離を説明す
る図である。

【００２１】また、図６，図７，図８，図９，図１０
は、液状塗布物質が滴下される表面と被塗布基板の塗布
面が略同一平面上にあることを説明する図である。

【００２２】図３において、４枚の直方形の形状を有す
る被塗布基板１が、テーブル２上に配置され、その配置
の条件は、回転中心３の位置Ｏを通るテーブル２の中心
線に対して垂直な方向（θ＝９０°）にその長手方向を
配置することに特徴を有している。

【００２３】図４は、図３をさらに詳しく説明するもの
で、図３のように被塗布基板１を配置した場合に回転中
心３の位置Ｏを通る直線と基板１の長手方向の辺が垂直
に交差する点Ａ（θ＝９０°）と回転中心３である点Ｏ
を結ぶ線分をＯＡとし、長方形被塗布基板１の、テーブ
ル２の外周に最も近くに位置する頂点Ｂと回転中心３の
位置Ｏを結ぶ線分ＯＢとする。この時、テーブル２の回
転中心点Ｏと、被塗布基板１上の任意の塗布位置との距
離において、各々ＯＡが最短距離，ＯＢが最長距離を表
わすことになる。この場合の最長距離ＯＢと最短距離Ｏ
Ａの差が最も小さくなる。例えば、θを９０°以外にす
ると、換言すれば長方形の基板１を図示の実線位置から
一点鎖線の位置に傾けると、ＯＢとＯＡの差は大きくな
る。

【００２４】すなわち、回転するテーブルの遠心力を用
いて液状塗布物質を拡散する塗布方式においては、先に
述べたように、テーブル２の回転中心点Ｏとテーブル２
の周辺部とでは、回転中心点Ｏとの距離が離れるに従っ
て、その周速が大きくなる。それ故、一枚の被塗布基板
内で塗布膜の膜厚のバラツキを小さくするには、換言す
ると、膜厚の均一性を向上させるには、液状塗布物質を
塗布する被塗布基板１の全塗布面とテーブルの回転中心
との距離が略一定であることが好ましい。こうすること
で塗布面全面に対して、ほぼ一定の周速度で液状塗布物
質の塗布が行われることになる。一枚の被塗布基板１内
で、テーブルの回転中心までの距離が長いところ、短い
ところと、その距離が大きく異なると、それに応じて受
ける周速度が異なり、膜厚の均一性が大きく損われる。

【００２５】図５は図３，図４と同様に、複数の被塗布
基板１をテーブル２の回転中心点Ｏの周辺に、その配列
の仕方を変えた場合の図である。図５から明らかなよう
に、長方形の形状を有する被塗布基板１の短手方向を、
テーブルの回転中心位置Ｏを通る直線に対って垂直に交
差（θ＝９０°）させている配置である。この配置は、
前記した図４との比較からも、被塗布基板１と回転中心
位置Ｏとの距離，例えば図中ＯＢ′が最長距離、ＯＡ′
が最短距離となり、ＯＢ′−ＯＡ′から得られる差が最
大となる被塗布基板１の配置となっている。この場合に
は、被塗布基板面１のＡ′近辺とＢ′近辺とでは、テー
ブルの回転から生ずる周速が大きく異なってくる。従っ
て膜厚の均一性が悪くなってくる。

【００２６】本発明においては、複数の被塗布基板１を
テーブル２の回転中心点Ｏの周辺に配置するのみでな
く、その塗布面と回転中心との距離を考慮することが重
要である。繰り返すと、本発明では、図４のように、４
枚の被塗布基板１を配置することで、一回の塗布操作で
塗膜特性の同一な基板が４枚得られることになる。

【００２７】なお、以上の例では、全て長方形の被塗布
基板を用いた例を説明したが、これは説明の都合上選択
した一例に過ぎず、本発明においては、用いる被塗布基
板の形状を特に限定するものでなく、従って、楕円形状
のものや、円形等を用いてもよい。

【００２８】また、図６，７，８および図９，図１０で
は、液状塗布物質が滴下されるテーブル２の表面２ａと
被塗布基板１の塗布面１ａが略連続した同一平面を要す
ることを説明する模式図である。もし、液状塗布物質の
滴下面２ａと、被塗布基板１の塗布面１ａが、略同一平
面をとっていない場合、例えば段差を生じている場合、
例えば図６は、被塗布基板１の塗布面１ａよりもテーブ
ルの液状塗布物質の滴下表面が高い場合を示している
が、この場合には、滴下された塗布物質はテーブル２の
回転で大部分，被塗布基板１上には塗布されないでテー
ブル２外側に飛散してしまう。また、図７の場合のよう
に、被塗布基板１の塗布面１ａよりもテーブル２の滴下
表面２ａが低い場合には滴下された液状塗布物質は、段
差部５の部分で、被塗布基板１の壁にぶつかり飛散する
ことになる。さらに、図８の場合は、テーブル２の滴下
表面２ａと被塗布基板１の塗布面１ａの間に溝部６を有
している場合であり、この場合も、溝部６の間隙の大き
さが大きすぎる場合には、円滑な液状塗布物質の拡散塗
布が困難になる。図６，７，８のいずれの場合にも、用
いる液状塗布物質の性状又、テーブルの回転速度によっ
て、その段差の程度、又、溝部の程度の良否が異なって
くるので、数値的にその程度を規定することが困難であ
る。しかしながら、本発明においては、その段差、およ
び溝部の間隙ともに最小にすることが好ましいことは云
うまでもない。

【００２９】図９，図１０は、本発明の実施例のひとつ
を表わす模式図である。図に示すように、テーブルは、
液状塗布物質が滴下される上テーブル７と被塗布基板１
が載置される下テーブル８に分けられ、被塗布基板１の
塗布面１ａと上テーブル７の表面７ａは、被塗布基板１
と上テーブル７が隣接する部分に、微小な間隙を有する
が、実質的には略連続した同一平面と云って良い構成と
なっている。このような場合、上テーブル７の回転中心
３位置に滴下した液状塗布物質は、テーブルが回転する
ことで、上テーブル７表面を通って滑らかに各被塗布基
板１上に移行してゆく。

【００３０】なお、図示しないが、テーブルに、被塗布
基板全体が、落ち込めるような凹部を設けて、テーブル
表面と、基板の塗布面とを同一平面にする構成も考えら
れる。

【００３１】以上本発明における被塗布基板の配置につ
いて説明してきたが、テーブル上に配置する被塗布基板
の枚数は任意のものである。例えば図１１は、被塗布基
板１を６枚配置したもので、ここではθ＝９０，α，β
＝６０°の値をとっている。

【００３２】なお、本発明に使用できる液状塗布物質
は、従来のスピン塗布法にて利用できたものは、全て使
用できる。代表的なものとして、レジスト溶液が挙げら
れる。

【００３３】また、本発明における塗膜厚の均一性は、
次のようにして判定する。すなわち、塗布物質が被塗布
基板上に塗布された後、加熱処理等で固化されて形成さ
れた塗膜の膜厚を、塗布面全面に対して数多くの位置で
測定し、得られた測定データ中の最大膜厚の値と、最小
膜厚の値の差をもって表わす。すなわち、その差が小さ
い程、膜厚の均一性が良好と判定する。膜厚の測定法に
ついては、従来から知られているいくつかの方法を任意
に選ぶことができる。例えば質量測定法，触針法，吸光
度法，光切断法，干渉法，偏光解析法，ＳＥＭ（走査型
電子顕微鏡）がある。

【００３４】次に、本発明の実施形態のより具体的な例
を説明する。

【００３５】まず、厚さ１．１ｍｍ，横１５０ｍｍ，縦
５０ｍｍの４枚のガラス板を被塗布基板とし、固型分４
４％、粘度３００ｃｐｓ（２５℃）に調整したレジスト
溶液（レジスト中の主溶媒、エチル・セルソルブ・アセ
テート）を液状物質として、図９の形態の塗布装置にて
塗布を行った。装置の条件としては、テーブルの回転数
４００ｒｐｍ，回転時間２０秒，又レジスト溶液の滴下
量を２５ｍｌとした。

【００３６】その結果、４枚の塗布基板において、各
々、最大膜厚がおよそ８６μｍ、最小膜厚がおよそ８０
μｍを得、その差は約６μｍであった。この場合、塗布
基板１枚につき、１５点の測定点を設定し、各々膜厚を
測定した。なお、比較の為に、図５の形態の塗布装置に
て、同様な条件にて塗布テストを行って評価したとこ
ろ、最大膜厚がおよそ８９μｍ、最小膜厚がおよそ７２
μｍであり、その差は約１７μｍとなった。図９の形態
にて塗布した方が優れた膜厚の均一性が得られた。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、（１）一回の塗布操作で、従来に比して、複数枚の被塗
布基板の塗布ができることで、塗布効率が大幅に向上す
る。かつ、塗布された個々の塗膜の特性は、同一のもの
が得られる。

【００３８】（２）長方形の形状を有するような細長い
被塗布基板においても、塗膜の膜厚特性のバラツキを最
小限に押さえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の塗布装置の要部側面図である。

【図２】従来の塗布装置の要部平面図である。

【図３】本発明の塗布装置における被塗布基板の基本的
な配置の一例を示す装置の回転テーブルの平面構成図で
ある。

【図４】本発明の塗布装置の回転テーブルの回転中心か
ら塗布面までの最長距離と最短距離との関係を示すテー
ブルの平面図である。

【図５】比較例の塗布装置の回転テーブルの回転中心か
ら塗布面までの最長距離と最短距離との関係を示すテー
ブルの平面図である。

【図６】比較例の塗布装置の要部側断面図である。

【図７】比較例の塗布装置の要部側断面図である。

【図８】比較例の塗布装置の要部側断面図である。

【図９】本発明の塗布装置の他の形態を示す装置の要部
平面図である。

【図１０】本発明の塗布装置の他の形態を示す装置の要
部側断面図である。

【図１１】本発明の塗布装置のさらに他の形態を示す装
置の要部平面図である。

【符号の説明】

１被塗布基板１ａ塗布面２テーブル２ａ表面３回転中心４軸５段差部６溝部７上テーブル７ａ表面８下テーブル９モーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その中心に液状塗布物質が滴下される水
平な回転テーブルと、前記テーブルを回転する回転駆動
装置とを少なくとも有し、前記テーブル上に複数の被塗
布基板が該テーブルの回転中心の周辺に固定可能に構成
されていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】前記テーブルの回転中心と前記被塗布基
板上の任意の塗布位置間との距離における最長距離と最
短距離との差が最小になるように、前記テーブル上の被
塗布基板の固定位置が設定されていることを特徴とする
請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】液状塗布物質が滴下されるテーブルの表
面と該テーブル上に固定される被塗布基板の塗布面とが
略同一平面を構成することを特徴とする請求項１に記載
の塗布装置。