JPH07256194A - カップ回転式スピンコータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗膜が形成された基板を取出す場合に、浮遊
ミストが塗膜に付着する可能性を大幅に低減する。 【構成】 内カップ本体１７の外周下部に外向きフラン
ジ部材１７ａを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はカップ回転式スピンコ
ータに関し、さらに詳細にいえば、ＩＣ基板となるウエ
ハー等にレジスト膜を形成する場合に使用されるカップ
回転式スピンコータに関し、特に、塗膜形成中に発生す
るミストを効率的に排除し、品質のよい塗膜を形成する
場合に好適なカップ回転式スピンコータに関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンコータは、水平に保持した基板の
中央部に塗布液を滴下し、この基板を高速回転させ、高
速回転に伴なう遠心力によって基板の外周側にまで塗布
液を拡張離散させて均一な塗膜を形成するものであり、
カップ固定式スピンコータとカップ回転式スピンコータ
とに大別される。

【０００３】カップ固定式スピンコータ５０は、図５に
示すように、上部が開放され、固定接地される塗布カッ
プ５１と、塗布カップ５１内にある基板保持台５３を駆
動モータ５４によって回転駆動させるスピナ５２とから
構成されており、塗布カップ６５１の底部には、塗布カ
ップ５１内の空気を排気するための排気ホース５５が接
続されている。

【０００４】したがって、ウエハー等の基板５６を基板
保持台５３にセットし、フォトレジスト等の塗布液を滴
下した後にスピナ５２によって基板保持台５３を高速回
転させれば、上述したように、遠心力により塗膜を形成
することができる。しかし、基板５６の回転に伴なって
塗布カップ５１内に乱気流が発生し、乱気流の影響を受
けて塗布液に含まれる溶剤の気化が不均一になってしま
い、ひいては塗膜の膜厚を均一にすることができないと
いう不都合がある。

【０００５】カップ固定式スピンコータ５０による上述
の不都合を解消するために、図６に示す構成のカップ回
転式スピンコータ６０が提案されている。このカップ回
転式スピンコータ６０は、スピナ６２により回転駆動さ
れる基板保持台６３が内カップ本体６１ａと開閉可能な
蓋６１ｂとからなる内カップ６１に収容されており、基
板６６を基板保持台６３に保持させた後、内カップ６１
の蓋６１ｂを閉じてスピナ６２により基板６６を回転さ
せた場合に、内カップ６１も基板６６と同期して回転す
るように構成されている。

【０００６】したがって、カップ固定式スピンコータ５
０と異なり、基板６６を回転させてもその周囲に乱気流
が発生することを効果的に防止することができ、ひいて
は均一な膜厚の塗膜を形成することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記カップ回転式スピ
ンコータにおいては、図６に示すように、基板６６の回
転に伴なう遠心力によって基板６６の周辺部に飛散した
余剰の塗布液が、内カップ本体６１ａに設けられた排出
ノズル６４を介してその周囲を囲っている排気カップ６
５から排出されるようにしている。

【０００８】しかし、このような構成では、飛散した余
剰の塗布液を完全には除去することができず、その一部
がミストとして内カップ６１の上方に浮遊することにな
る。そして、塗膜形成後に内カップ６１の蓋を開けて基
板６６を取出す際に、若干負圧になった内カップ本体６
１ａ内に浮遊ミストが吸引され、基板６６に形成された
塗膜の表面に付着して製品の品質低下を招くことにな
る。

【０００９】また、余剰の塗布液の飛散を防止するため
に、内カップ６１の周囲を固定配置される外カップ等で
囲うことも行なわれているが、この場合には、浮遊ミス
トが全て外カップ内に滞留することになるので、内カッ
プ６１周辺の浮遊ミスト濃度が高くなり、製品の歩留ま
りが悪くなる。カップ回転式スピンコータの上述の不都
合を解消するために、本件発明者らは、少なくとも内カ
ップの回転中に、外カップ内にダウンフローを形成する
給排機機構を設け、ダウンフローによって内カップの上
方に存在する浮遊ミストを効率的に除去し、製品の歩留
まりを一層向上させるようにしたカップ回転式スピンコ
ータを考えた。

【００１０】このような構成のカップ回転式スピンコー
タを採用すれば、ダウンフローにより浮遊ミストを舞い
上りにくくすることが可能になるが、内カップ６１の回
転に随伴するミストの舞い上りを解消させることができ
ない。したがって、製品の歩留まりを十分には向上させ
ることができない。

【００１１】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、浮遊ミストの除去を一層向上させ、ひい
ては製品の歩留まりを著しく高めることができるカップ
回転式スピンコータを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１のカップ回転式
スピンコータは、内カップの外側下部に外向きフランジ
部材を設けたものである。請求項２のカップ回転式スピ
ンコータは、外向きフランジ部材として水平方向に突出
したものを採用し、外向きフランジ部材の突出長さを、
内カップと外カップとの半径方向の間隙よりも長く設定
したものである。

【００１３】請求項３のカップ回転式スピンコータは、
内カップの開閉可能な蓋の直径が内カップ本体の外径よ
りも大きく設定されたものである。請求項４のカップ回
転式スピンコータは、外カップの固定部分の上端が、内
カップの開閉可能な蓋の上端よりも上方に位置されたも
のである。請求項５のカップ回転式スピンコータは、内
カップの外側下部に外向きフランジ部材が設けられてあ
るとともに、内カップの開閉可能な蓋の直径が内カップ
本体の外径よりも大きく設定されたものである。

【００１４】

【作用】請求項１のカップ回転式スピンコータであれ
ば、内カップが回転している場合に、内カップの回転に
随伴するミストが舞い上ることを外向きフランジ部材に
起因する遠心力により大幅に抑制することができる。請
求項２のカップ回転式スピンコータであれば、内カップ
が回転している場合に、内カップの回転に随伴するミス
トが舞い上ることを、内カップと外カップとの間隙より
も突出長さが長い外向きフランジ部材により一層大幅に
抑制することができる。

【００１５】請求項３のカップ回転式スピンコータであ
れば、内カップが回転している場合に、内カップの回転
に随伴するミストが舞い上ることを、内カップ本体の外
径よりも大きい直径の蓋に起因する遠心力により大幅に
抑制することができる。請求項４のカップ回転式スピン
コータであれば、内カップが回転している場合に、内カ
ップの回転に随伴するミストが舞い上ることを、内カッ
プ本体の外径よりも大きい直径の蓋およびこの蓋よりも
上方に上端が位置する外カップの固定部分により一層大
幅に抑制することができる。

【００１６】請求項５のカップ回転式スピンコータであ
れば、内カップが回転している場合に、内カップの回転
に随伴するミストが舞い上ることを外向きフランジ部材
に起因する遠心力、および内カップ本体の外径よりも大
きい直径の蓋に起因する遠心力により大幅に抑制するこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明を詳細に説明する。図１はこの発明のカップ回転式ス
ピンコータの一実施例を示す概略図であり、内カップ１
５、内カップ駆動部１１および外カップ１９からなるス
ピンコータ本体１０と、強制排気機構３０と、強制吸気
機構４０とで構成されている。

【００１８】内カップ駆動部１１は、塗膜が形成される
べき基板を水平に保持した状態で内カップ１５を高速回
転（例えば、毎分１５００回転）させるものであり、Ｄ
Ｃサーボモータ１２、回転軸１３および軸受け１４から
なる。そして、ＤＣサーボモータ１２は、軸受け１４に
回転可能に指示された回転軸１３を介して内カップ１５
に連結されており、内カップ１５を高精度で高速回転さ
せることができる。

【００１９】内カップ１５は基板保持台１６と一体で回
転するものであり、この基板保持台１６、内カップ本体
１７および開閉可能な蓋１８から構成されている。内カ
ップ本体１６は、有底の短円筒状の容器であり、底部が
回転軸１３に固定されている。また、この内カップ本体
１７の下端外周部には外部と連通する小孔１７ａが数箇
所に形成されている。

【００２０】内カップ本体１７の蓋１８は、中心部に開
閉用の駆動軸１８ａが支持されており、この駆動軸１８
ａを上下運動させることによって蓋１８を開閉すること
ができる。外カップ１９は、内カップ１５を収容する外
カップ本体２０および開閉可能な蓋２１と、この蓋２１
の駆動手段２２とから構成されており、この外カップ１
９には、強制排気機構３０および強制吸気機構４０が接
続されている。

【００２１】外カップ本体２０は、内カップ１５よりひ
と回り大きい有底の短円筒状の容器であり、底部の中心
を内カップ駆動部１１の回転軸１３が貫通している。但
し、外カップ本体２０と回転軸１３とは連結されていな
い。したがって、内カップ１５および基板保持台１５を
外カップ２０内において自由に回転させることができ
る。また、外カップ本体２０の底部は、周縁部が中心部
よりも低くなっている。

【００２２】外カップ本体２０の蓋２１は、強制給排気
機構３０の給気側と連通される給気チャンバ２１ａを有
しているとともに、下面のほぼ全範囲にわたって給気チ
ャンバ２１ａ内の気体を吹出させるための、多数のパン
チング穴からなる吹出口を有している。駆動手段２２は
昇降シリンダからなり、昇降シリンダのピストンロッド
に蓋２１を連結し、ピストンロッドの出退に伴なって蓋
２１を昇降させるようにしている。

【００２３】蓋２１の中央部に、内カップ本体１７の蓋
１８を開閉するための駆動軸１８ａが摺動可能に貫通さ
れており、蓋２１と蓋１８とをそれぞれ独立して開閉す
ることができる。蓋２１が閉じた状態において、蓋２１
と外カップ本体２０とは非接触であり、ラビリンスシー
ル１９ａ（図２をも参照）により封止性能を維持してい
る。したがって、蓋２１と外カップ本体２０との接触に
起因する塵芥の発生を未然に防止することができる。

【００２４】また、外カップ１９には図示しない塗布液
滴下用ノズルが設けられている。この塗布液滴下用ノズ
ルは、常時外カップ本体２０と内カップ本体１７との間
に退避しており、内カップ本体１７の蓋１８が開いた状
態において塗布液滴下用ノズルを内カップ１５の回転中
心まで移動させ、基板上に塗布液を滴下することができ
る。

【００２５】強制給排気機構３０は、給気ファン３１
ａ、給気ダクト３２ａ、開閉バルブ３３ａ、流量計３４
ａおよびフィルタ３５ａからなる給気手段３０ａと、排
気ファン３１ｂ、排気ダクト３２ｂおよび給排気バラン
ス調整用の流量調整ダンパ３３ｂ、３４ｂからなる排気
手段３０ｂとで構成されており、外カップ１９内にダウ
ンフローを形成することができる。

【００２６】強制給気機構４０は、給気ファン４１、給
気ダクト４２、開閉バルブ４３、流量計４４およびフィ
ルタ４５から構成されており、給気ダクト４２の終端
を、外カップ１９の蓋２１を貫通して内カップ本体１７
の上端部近傍に位置させている。図２は内カップ１５と
外カップ１９との関係を示す要部拡大図であり、内カッ
プ本体１７の外周所定位置、即ち、小孔１７ａよりも上
方で、かつ外カップ１９のラビリンスシール１９ａより
も下方の所定位置、に外向きフランジ部材１７ｂが設け
られてある。ここで、外向きフランジ部材１７ｂの突出
長さは、２ｍｍ以上であればよいが、外カップ１９と内
カップ本体１７との半径方向の間隙ｃよりも長く設定し
ておくことが好ましい。具体的には、例えば、内カップ
本体１７の外径が５５０〜６００ｍｍであり、外カップ
１９と内カップ本体１７との間隙が５ｍｍである場合
に、外向きフランジ部材１７ｂの突出長さを８ｍｍに設
定する。このように外向きフランジ部材１７ｂを設けて
おけば、内カップ１５の下方に浮遊しているミスト等が
存在していても、内カップ１５の回転時に外向きフラン
ジ部材１７ｂの周辺部において生じる遠心力によりラビ
リンスシール１９ａよりも下方の空間に強制的に飛散さ
せられ、内カップ本体１７と外カップ１９との間隙を通
して上記ミストが内カップ１５の上部、外カップ本体２
０の蓋２１へ舞い上ることを効果的に防止することがで
きる。

【００２７】上記の構成のカップ回転式スピンコータの
作用は次のとおりである。蓋１８を開いて基板保持台１
６上に図示しない基板をセットし、図示しない塗布液滴
下用ノズルにより基板の中央部に塗布液を滴下し、次い
で、蓋１８を閉じて内カップ１５および基板保持台１６
を高速回転させることにより、以下のようにして膜厚が
均一で、高品質な塗膜を基板上に形成することができ
る。

【００２８】即ち、内カップ１５および基板保持台１６
を高速回転させれば、内カップ１５の内部において乱気
流が発生しないので、膜厚が均一な塗膜を基板上に形成
することができる。また、塗膜形成時に塗布液の一部が
遠心力により基板から飛散させられるが、飛散させられ
た塗布液は内カップ本体１７の下端外周部に形成された
小孔１７ａを通して外カップ１９内に排出させられ、排
出させられた塗布液がミストになって浮遊する。そし
て、この浮遊ミストは、外カップ１９内に強制的に給排
気されることにより生じるダウンフローにより、効果的
に外カップ１９の下部に導かれ、さらに排気ダクト３２
ｂを通して空気、窒素等の気体と共に排出される。した
がって、ダウンフローを形成しない場合に、内カップ１
５の上方に浮遊する微細なミストの数が１立方フィート
（０．０２８３１６ｍ３）当り数万個であったのを、ダ
ウンフローを形成することにより、約２，０００個程度
にまで低減することができる。そして、この実施例にお
いては、内カップ本体１７に外向きフランジ部材１７ｂ
を設けてミストの舞い上りを防止しているので、浮遊ミ
ストの数を１立方フィート当り１００〜２００個程度に
まで低減することができる。これはクリーンルーム、ク
ラス１００程度の清浄状態である。

【００２９】したがって、塗膜形成処理が完了した後
に、内カップ本体１７の蓋１８を開いて基板を取り出す
場合に、浮遊ミストの付着が殆どなく、塗膜の品質を塗
膜形成時の状態に維持することができる。

【００３０】

【実施例２】図３はこの発明のカップ回転式スピンコー
タの他の実施例の要部を示す概略図であり、図２の実施
例と異なる点は、外向きフランジ部材１７ｂを省略し、
蓋１８の直径を内カップ本体１７の外径よりも大きく設
定した点のみである。ここで、蓋１８の直径が内カップ
本体１７の外径よりも４ｍｍ以上大きく設定されている
ことが好ましく、蓋１８が外カップ１９の固定部分（図
３においてはラビリンスシール１９ａの下部部材）の上
端よりも下方に位置されていることが好ましい。具体的
には、蓋１８の直径を内カップ本体１７の外径よりも１
５ｍｍだけ大きく設定し、外カップ１９の固定部分の上
端よりも５ｍｍだけ下方に蓋１８を位置させる。尚、外
カップ１９の固定部分の上端と蓋１８との上下方向の距
離を大きくすれば、浮遊ミストの舞い上り防止効果を高
めることができるが、基板ハンドリング部（図示せず）
との干渉が発生する可能性を考慮すれば、５〜１０ｍｍ
程度に設定することが好ましい。

【００３１】したがって、この実施例の場合には、外カ
ップ１９と内カップ１５との間隙を通って浮遊ミストが
舞い上ろうとする場合に、内カップ本体１７と共に蓋が
回転することに起因する遠心力で、舞い上ろうとする浮
遊ミストの大部分を外カップ１９の内面に向かって飛散
させ、ダウンフローにより効果的に外カップ１９の下部
に導くことができる。もちろん、外カップ１９の下部に
導かれた浮遊ミストは排気ダクト３２ｂを通して空気、
窒素等の気体と共に排出される。この結果、内カップ１
５の上方における浮遊ミスト密度を低減することがで
き、ひいては基板取り出し時に塗膜に浮遊ミストが付着
して品質を低下させるという不都合の発生を著しく抑制
することができる。

【００３２】

【実施例３】図４はこの発明のカップ回転式スピンコー
タのさらに他の実施例の要部を示す概略図であり、図２
の実施例と異なる点は、蓋１８の直径を内カップ本体１
７の外径よりも大きく設定した点のみである。ここで、
蓋１８の直径が内カップ本体１７の外径よりも４ｍｍ以
上大きく設定されていることが好ましく、蓋１８が外カ
ップ１９の固定部分（図３においてはラビリンスシール
１９ａの下部部材）の上端よりも下方に位置されている
ことが好ましい。具体的には、蓋１８の直径を内カップ
本体１７の外径よりも１５ｍｍだけ大きく設定し、外カ
ップ１９の固定部分の上端よりも５ｍｍだけ下方に蓋１
８を位置させる。尚、外カップ１９の固定部分の上端と
蓋１８との上下方向の距離を大きくすれば、浮遊ミスト
の舞い上り防止効果を高めることができるが、基板ハン
ドリング部（図示せず）との干渉が発生する可能性を考
慮すれば、５〜１０ｍｍ程度に設定することが好まし
い。

【００３３】したがって、この実施例の場合には、外向
きフランジ部材１７ｂと蓋１８との相乗効果により内カ
ップ１５の上方における浮遊ミストの密度を一層低減す
ることができ、ひいては基板取り出し時に塗膜に浮遊ミ
ストが付着して品質を低下させるという不都合の発生を
殆ど皆無にすることができる。尚、図２、図４の実施例
における外向きフランジ部材１７ｂとしては、全周にわ
たって連続的に形成されたものであってもよいが、外付
けに便利なように、複数の部分に分割し、これら分割部
分の間に若干の間隙を持たせたものであってもよい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明は、内カップが回転して
いる場合に、内カップの回転に随伴するミストが舞い上
ることを外向きフランジ部材に起因する遠心力により大
幅に抑制することができ、ひいては製品取り出し時に浮
遊ミストが付着する可能性を大幅に低減して製品の品質
を高く維持することができるという特有の効果を奏す
る。

【００３５】請求項２の発明は、内カップが回転してい
る場合に、内カップの回転に随伴するミストが舞い上る
ことを、内カップと外カップとの間隙よりも突出長さが
長い外向きフランジ部材により一層大幅に抑制すること
ができ、ひいては製品取り出し時に浮遊ミストが付着す
る可能性を大幅に低減して製品の品質を高く維持するこ
とができるという特有の効果を奏する。

【００３６】請求項３の発明は、内カップが回転してい
る場合に、内カップの回転に随伴するミストが舞い上る
ことを、内カップ本体の外径よりも大きい直径の蓋に起
因する遠心力により大幅に抑制することができ、ひいて
は製品取り出し時に浮遊ミストが付着する可能性を大幅
に低減して製品の品質を高く維持することができるでき
るという特有の効果を奏する。

【００３７】請求項４の発明は、内カップが回転してい
る場合に、内カップの回転に随伴するミストが舞い上る
ことを、内カップ本体の外径よりも大きい直径の蓋およ
びこの蓋よりも上方に上端が位置する外カップの固定部
分により一層大幅に抑制することができ、ひいては製品
取り出し時に浮遊ミストが付着する可能性を大幅に低減
して製品の品質を高く維持することができるという特有
の効果を奏する。

【００３８】請求項５の発明は、内カップが回転してい
る場合に、内カップの回転に随伴するミストが舞い上る
ことを外向きフランジ部材に起因する遠心力、および内
カップ本体の外径よりも大きい直径の蓋に起因する遠心
力により大幅に抑制することができるという特有の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のカップ回転式スピンコータの一実施
例を示す概略図である。

【図２】内カップと外カップとの関係を示す要部拡大図
である。

【図３】この発明のカップ回転式スピンコータの他の実
施例の要部を示す概略図である。

【図４】この発明のカップ回転式スピンコータのさらに
他の実施例の要部を示す概略図である。

【図５】従来のカップ固定式スピンコータの構成を示す
概略図である。

【図６】従来のカップ回転式スピンコータの構成を示す
概略図である。

【符号の説明】

１１ 内カップ駆動部 １５ 内カップ １７ 内カップ本体 １７ｂ 外向きフランジ部材 １８ 蓋 １９ 外カップ ２１ 蓋

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に塗膜形成板を収容してあるととも
   に、開閉可能な蓋（１８）を有する内カップ（１５）
   と、内カップ（１５）を水平に保持して所定速度で回転
   させる内カップ駆動部（１１）と、内カップ（１５）を
   収容してあるとともに、開閉可能な蓋（２１）を有する
   外カップ（１９）とを備えたカップ回転式スピンコータ
   において、内カップ（１５）の外側下部に外向きフラン
   ジ部材（１７ｂ）を設けてあることを特徴とするカップ
   回転式スピンコータ。
2. 【請求項２】 外向きフランジ部材（１７ｂ）が水平方
   向に突出したものであり、外向きフランジ部材（１７
   ｂ）の突出長さが、内カップ（１５）と外カップ（１
   ９）との半径方向の間隙よりも長く設定されてある請求
   項１に記載のカップ回転式スピンコータ。
3. 【請求項３】 内部に塗膜形成板を収容してあるととも
   に、開閉可能な蓋（１８）を有する内カップ（１５）
   と、内カップ（１５）を水平に保持して所定速度で回転
   させる内カップ駆動部（１１）と、内カップ（１５）を
   収容してあるとともに、開閉可能な蓋（２１）を有する
   外カップ（１９）とを備えたカップ回転式スピンコータ
   において、内カップ（１５）の開閉可能な蓋（１８）の
   直径が内カップ本体（１７）の外径よりも大きく設定さ
   れてあることを特徴とするカップ回転式スピンコータ。
4. 【請求項４】 外カップ（１９）の固定部分の上端が、
   内カップ（１５）の開閉可能な蓋（１８）の上端よりも
   上方に位置されてある請求項３に記載のカップ回転式ス
   ピンコータ。
5. 【請求項５】 内部に塗膜形成板を収容してあるととも
   に、開閉可能な蓋（１８）を有する内カップ（１５）
   と、内カップ（１５）を水平に保持して所定速度で回転
   させる内カップ駆動部（１１）と、内カップ（１５）を
   収容してあるとともに、開閉可能な蓋（２１）を有する
   外カップ（１９）とを備えたカップ回転式スピンコータ
   において、内カップ（１５）の外側下部に外向きフラン
   ジ部材（１７ｂ）が設けられてあるとともに、内カップ
   （１５）の開閉可能な蓋（１８）の直径が内カップ本体
   （１７）の外径よりも大きく設定されてあることを特徴
   とするカップ回転式スピンコータ。