JPH08153668A - 粘性材料の塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置全体の大型化を招くことなく、基板上へ
の余剰材料の再付着を確実に阻止する。 【構成】 チャック部２にて水平に保持した基板１上に
粘性材料を滴下するとともに、チャック部２を高速で回
転させて基板１上に薄膜を形成させる粘性材料の塗布装
置であり、これはチャック部２に近設配置可能な気流制
御カバー８を備えている。気流制御カバー８は、基板１
の外周形状にならって斜め下方に延出したスカート部９
を有するとともに、チャック部２の基板保持面に対して
スカート部９を近接配置可能に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物となる基板上
に均一な薄膜を形成させる際に用いられる粘性材料の塗
布装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウエハ（以下、単に「ウ
エハ」と称す）等の基板上に均一な薄膜を形成する手段
として回転式塗布法が広く知られている。そのための塗
布装置はスピン・コータと呼ばれており、これは、真空
チャックにウエハを保持したのち、ノズルからウエハ上
にレジスト液（粘性材料）を滴下して、真空チャックと
ともにウエハを回転させる。これにより、ウエハ上では
レジスト液が遠心力によって広げられるとともに、レジ
スト液中の溶媒を蒸発させることで、固化したレジスト
膜が得られる。

【０００３】図６は従来における粘性材料の塗布装置を
示す側面概略図である。図６において、３１は被加工物
となる基板（ウエハ等）、３２は基板３１を真空吸着等
の手段にて保持するチャック部、３３はチャック部３２
を回転させるスピンモータ、３４はレジスト液等の粘性
材料、３５は粘性材料３４の供給口となる塗布ノズル、
３６は基板周縁部の余剰材料を溶解する溶媒供給ノズ
ル、３７は粘性材料３４や溶媒の飛散を防止する飛散防
止カバー、３８は粘性材料３４や溶媒気体を装置外部に
排出するための排出口である。

【０００４】従来の塗布装置を用いて基板上に薄膜を形
成する場合は、先ず、図示せぬ基板搬送装置にてチャッ
ク部３２に基板３１を供給し、これを真空吸着等の固定
手段にて保持する。次に、塗布ノズル３５から適量の粘
性材料３４を基板３１上に滴下したのち、スピンモータ
３３を駆動してチャック部３２とともに基板３１を所定
の時間だけ高速で回転させる。これにより、基板上３１
に塗布された粘性材料３４はスピンモータ３３の駆動に
伴う遠心力によって基板周縁部まで拡散されるため、基
板３１上における粘性材料３４の厚みが全体的に減少す
る。その後、粘性材料３４に含まれた溶媒が蒸発するこ
とで基板３１上の膜厚はさらに減少するが、それととも
に粘性材料３４の粘度が高まるため遠心力による膜厚の
減少傾向は鈍る。そして最終的には、液相内拡散係数の
減少により膜中での溶媒の移動が困難となり、気液界面
から蒸発できなくなって膜厚の減少が完全に停止し、基
板３１上に薄膜が形成されることになる。その後、基板
３１の周縁部に付着した余剰材料を除去するため、溶媒
供給ノズル３６から溶媒が基板周縁部に滴下され、これ
によって基板周縁部における余剰材料の粘度が低下し、
そのまま遠心力によって外方に飛ばされる。こうして飛
ばされた余剰材料の殆どは、飛散防止カバー３７の内壁
面に衝突し、そのまま排出口３８を通して装置外部に排
出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、極一部では
あるものの、基板周縁部から飛散した余剰材料が飛散防
止カバー３７の内壁面に衝突したのち、基板３１側に跳
ね返って膜表面に再付着し、これが局部的な膜厚のムラ
となって塗布工程の歩留りを低下させるという問題があ
った。また、その対策としては、飛散防止カバー３７を
大型化してその壁面を基板周縁部から十分に離して設置
したり、飛散防止カバー３７の形状等に工夫を施した装
置の提案もなされているが、前者の場合は装置全体の大
型化を招いてしまうため得策とはいえず、また後者の場
合はカバー表面での跳ね返りの方向性に規則性がないた
め十分な効果が得られなかった。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、装置全体の大型
化を招くことなく、基板上への余剰材料の再付着を確実
に阻止することができる粘性材料の塗布装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、チャック部にて水平に保
持した基板上に粘性材料を滴下するとともに、チャック
部を高速で回転させて基板上に薄膜を形成させる粘性材
料の塗布装置であり、チャック部２に近設配置可能な気
流制御カバーを備えている。気流制御カバーは、基板の
外周形状にならって斜め下方に延出したスカート部を有
するとともに、チャック部の基板保持面に対してスカー
ト部を近接配置可能に支持されている。

【０００８】

【作用】本発明の粘性材料の塗布装置においては、チャ
ック部にて保持された基板上に所定の隙間を介して気流
制御カバーのスカート部を近接配置し、この状態でチャ
ック部とともに基板を回転させることにより、基板周縁
部とスカート部との隙間部分に外方に向けて気流が発生
し、この気流によって、基板周縁部から飛散した余剰材
料や飛散防止カバーから跳ね返った余剰材料が下方（下
流側）に押し流されるようになる。また、万が一、気流
に逆らって基板側に跳ね返った余剰材料が存在したとし
ても、その余剰材料は気流制御カバーの表面に付着する
だけで、基板表面に再付着することはない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明に係わる粘性材料
の塗布装置の一実施例を説明する側面概略図である。図
１に示す塗布装置において、１は被加工物となる基板、
２は例えば真空吸着力によって基板１を下面側より吸着
保持するチャック部である。チャック部２の下面側中心
部にはスピンモータ３の駆動軸が連結され、これにより
チャック部２がスピンモータ３の駆動とともに回転駆動
されるようになっている。一方、チャック部２の上方に
は、例えばレジスト液等の粘性材料を供給するための塗
布ノズル４が移動可能に設けられており、この塗布ノズ
ル４から供給された粘性材料が、チャック部２に保持さ
れた基板１上に滴下される。

【００１０】また、図中５は基板１の周縁部に付着した
余剰材料を溶解する溶媒供給ノズルであり、この溶媒供
給ノズル５は、チャック部２に保持された基板１の周縁
部に近接可能に設置されている。さらに、図中６は装置
外部への余剰材料の飛散を防止するための飛散防止カバ
ーであり、この飛散防止カバー６の内部にチャック部２
が収容されている。また、飛散防止カバー６の底部に
は、余剰材料や溶媒気体を装置外部に排出するための排
出口７が設けられている。

【００１１】ここで本発明の特徴とするところは、基板
表面への余剰材料の再付着を阻止すべく気流制御カバー
８を設けた点にある。この気流制御カバー８は図示のご
とく筒型構造をなすもので、その下端側には、基板１の
外周形状にならって斜め下方に延出したスカート部９が
設けられている。また気流制御カバー８は、例えば樹脂
による一体成形や薄い金属板に曲げ加工や溶接加工を施
すことで得られるもので、本実施例ではカバー下端側に
設けられたスカート部９がおよそ３０°の傾斜角をもっ
て下方に延出している。なお、スカート部９の傾斜角に
ついては、カバー外径やスカート長、さらには加工対象
となる基板１の外径などを考慮して適宜設定するのがよ
い。さらに気流制御カバー８は、例えば駆動ユニット
（不図示）によってスピンモータ３の軸方向（図１では
上下方向）に移動可能に支持されており、基板１上に粘
性材料を供給する際には、塗布ノズル４との位置的な干
渉を避けるため、チャック部２の上方に退避し得る構造
になっている。

【００１２】続いて、本実施例の塗布装置の動作手順に
ついて説明する。先ず、被加工物となる基板１は図示せ
ぬ基板搬送装置によってチャック部２に供給される。こ
れにより、基板１はチャック部２の真空吸着力によって
吸着保持される。この時点では、基板搬送装置との位置
的な干渉を避けるため、塗布ノズル４と気流制御カバー
８とが、チャック部２から十分に離反した位置に退避し
ている。次いで、図示せぬノズル駆動ユニットによっ
て、図２に示すように、塗布ノズル４が基板１の上方に
進出するとともに、そのノズル先端部から適量の粘性材
料１０を吐出して、これを基板１上に滴下させる。その
後、粘性材料１０の滴下が終了すると、塗布ノズル４は
再びチャック部２から離反した位置に退避する。

【００１３】続いて、図示せぬ駆動ユニットによって、
図３に示すように、気流制御カバー８がチャック部２に
向けて下降を開始し、基板１とスカート部９との間に所
定の隙間、例えば５ｍｍ程度の隙間が得られた時点で停
止する。次に、スピンモータ３の駆動によって、チャッ
ク部２とともに基板１が所定の時間だけ高速で回転す
る。これにより、従来と同様の拡散作用をもって基板１
上に薄膜が形成されることになる。

【００１４】その際、チャック部２にて保持された基板
１に対しては、気流制御カバー８がその上方に所定の隙
間を介して近接配置されているため、スピンモータ３の
回転駆動によって基板１とスカート部９との隙間部分に
気流が発生する。この気流は、図４中の二点鎖線で示す
ように、気流制御カバー８に設けられたスカート部９の
傾斜角にならって基板周縁部から斜め下方に流れ出る。
また、こうしてスカート部９と基板１との隙間から流れ
出た気流は、排気口７からの排気作用によるカバー外側
の気流（図中一点鎖線で示す）と合流したのち、チャッ
ク部２の下方に廻り込んで排気口７から装置外部に排気
される。

【００１５】したがって、回転中の遠心力により基板１
の周縁部から飛ばされた余剰材料は上記気流の流れに沿
って斜め下方に飛び散るようになるため、飛散防止カバ
ー６に衝突した余剰材料が基板１側に跳ね返ることが殆
どなくなる。また、突発的に飛散防止カバー６からの余
剰材料の跳ね返りが大きくなり、万が一にも、気流の流
れに逆らって跳ね返った余剰材料が存在したとしても、
基板１の表面は気流制御カバー８によって保護されてい
るため、跳ね返った余剰材料はカバー表面に付着するだ
けで、膜表面に再付着することはない。さらに、その
後、溶媒供給ノズル５からの溶媒の供給により、基板周
縁部から飛ばされた余剰材料（溶媒を含む）について
も、上記同様の気流制御カバー８の保護機能により膜表
面へのミストの再付着が確実に阻止される。

【００１６】なお、溶媒供給ノズル５から溶媒を供給す
る前の段階では、基板周縁部から飛ばされる余剰材料が
ある程度の粘性をもっているため、その殆どが飛散防止
カバー６の壁面に付着し、基板１側への跳ね返りは小さ
い。これに対して、溶媒の供給により基板周縁部から飛
び散る余剰材料は、溶媒によって液状化されているた
め、きわめて粘性が小さく、その分だけ飛散防止カバー
６からの跳ね返りも大きくなる。したがって、基板表面
への余剰材料の再付着防止に関しては、溶媒の供給によ
って基板周縁部から飛び散った余剰材料に対して、特に
顕著な効果が得られることになる。

【００１７】加えて、例えばモータ等を駆動源とした図
示せぬ回転支持ユニットにより気流制御カバー６をチャ
ック部２と同軸状態で回転可能に支持し、スピンモータ
３の駆動とともに、気流制御カバー６をチャック部２と
同一方向に回転させるようにすれば、基板１の回転と気
流制御カバー６の回転との相乗効果により、基板周縁部
とスカート部９との隙間部分により大きな気流を得るこ
とができる。その結果、基板表面への余剰材料の再付着
をより確実に阻止することが可能となる。

【００１８】図５は本発明に係わる粘性材料の塗布装置
の他の実施態様を説明する側面概略図である。図５に示
す塗布装置の構成において、その特徴とする点は、チャ
ック部２の基板保持面（上面）側に所定のガス（後述）
を吹きつけるガス供給ノズル１１を備えた点にある。こ
のガス供給ノズル１１は、図示せぬガス供給源（例えば
圧縮ポンプ等）に接続されており、筒状をなす気流制御
カバー８の中空部を介してチャック部２側にガスを吹き
つけるものである。

【００１９】こうして備え付けられたガス供給ノズル１
１は、気流制御カバー８がチャック部２に近接して配置
されたのち、気流制御カバー８の上方に進出する。そし
て、スピンモータ３の駆動によりチャック部２とともに
基板１が回転を開始すると同時に、図示せぬガス供給源
から送出されたガスを基板１の表面に向けて吹きつけ
る。これにより、基板周縁部とスカート部９との隙間部
分に得られる気流の流速が速められるため、基板周縁部
から飛び散った余剰材料や飛散防止カバー９から跳ね返
った余剰材料をより効果的に下流側に押し流すことがで
き、基板表面への余剰材料の再付着をより一層確実に阻
止することが可能となる。

【００２０】なお、ガス供給ノズル１１から供給される
ガス成分としては、空気や窒素でもよいが、そうした場
合は基板上に塗布された粘性材料の硬化が促進されるこ
とになるため、膜厚制御や膜厚の均一性などを配慮する
と、粘性材料の溶媒成分を含有したガスを採用し、粘性
材料の硬化を適度に抑制した方が好適である。

【００２１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
従来のように装置全体の大型化を招くことなく、チャッ
ク部にて保持された基板上に気流制御カバーのスカート
部を近接して配置し、この状態でチャック部とともに基
板を回転させることにより、基板周縁部とスカート部と
の隙間部分に得られる気流によって基板表面への余剰材
料の再付着を阻止することができる。また、基板の表面
が気流制御カバーによって保護されるため、気流に逆ら
って基板側に跳ね返った余剰材料が存在したとしても、
基板表面への再付着を確実に阻止することができる。そ
の結果、余剰材料の再付着に伴う膜厚のムラが解消され
るため、塗布工程での歩留りが大幅に向上し、加工費や
材料費等の製造コストを安くおさえることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる粘性材料の塗布装置の一実施例
を説明する側面概略図である。

【図２】実施例での装置動作を説明する図（その１）で
ある。

【図３】実施例での装置動作を説明する図（その２）で
ある。

【図４】気流制御カバーによる気流の発生状態を説明す
る図である。

【図５】本発明の他の実施態様を説明する側面概略図で
ある。

【図６】従来装置を説明する側面概略図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ チャック
部 ８ 気流制御カバー ９ スカート
部 １１ ガス供給ノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャック部にて水平に保持した基板上に
   粘性材料を滴下するとともに、前記チャック部を高速で
   回転させて前記基板上に薄膜を形成させる粘性材料の塗
   布装置おいて、 前記基板の外周形状にならって斜め下方に延出したスカ
   ート部を有するとともに、前記チャック部の基板保持面
   に対して前記スカート部を近接配置可能に支持された筒
   状の気流制御カバーを備えたことを特徴とする粘性材料
   の塗布装置。
2. 【請求項２】 前記気流制御カバーを前記チャック部と
   同一方向に回転可能としたことを特徴とする請求項１記
   載の粘性材料の塗布装置。
3. 【請求項３】 前記気流制御カバーを介して前記チャッ
   ク部の基板保持面側にガスを吹きつけるガス供給ノズル
   を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の粘性材
   料の塗布装置。