(57)【要約】【課題】両面に均一にコーティングできるディップ・スピン・コーティング装置と方法を提供する。【解決手段】ディスクをほぼ垂直面内に維持しながら、コーティング液中にディスクを部分的に浸し、それを回転させる。ディスクにコーティングを施した後で、コーティング液からディスクを取り出し、ディスクを垂直面内に維持しながらより速い回転速度で過剰な材料を振り落とす。【選択図】図２Ａ
2004306032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を垂直面内に維持しながら、液体中に前記基板を部分的に浸すステップと、
前記液体中で前記基板を回転させるステップと
を含む、基板にコーティングを施す方法。
【請求項２】
回転させるステップが、前記基板を垂直面内に維持しながら、前記液体中で前記基板を回転させるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体中に前記基板を部分的に浸すステップ中に前記基板を回転させる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板を回転させながら、前記液体から前記基板を取り出すステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
取り出すステップが、前記液体を含む容器から前記基板を上げるステップを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
取り出すステップが、前記液体を含む容器から前記液体を排出するステップを含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記液体から前記基板を取り出すステップと、
前記基板の回転速度を上げるステップとをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記液体から前記基板を取り出す間、前記基板を回転させるステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
回転させるステップが、前記基板をほぼ垂直面内に維持しながら、前記液体中で前記基板を回転させるステップを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
取り出すステップが、前記液体を含む容器から前記基板を上げるステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
取り出すステップが、前記液体を含む容器から前記液体を排出するステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
取り出すステップが、前記液体を含む容器を下げるステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板が磁気記録ディスクである請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記液体がポリマー溶液を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
アーバを含むスピンドル・アセンブリ上に前記基板を位置決めするステップをさらに含み、前記液体中に前記アーバを下げない請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
取り出すステップが、前記液体を含む容器を下げるステップを含む請求項４に記載の方法。
【請求項１７】
複数の前記基板をほぼ垂直面内に維持しながら、前記液体中に前記複数の基板を同時に部分的に浸すステップと、
前記液体中で前記複数の基板を回転させるステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法に従って処理された基板を含む磁気記録ディスク。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法に従って処理された基板を含む磁気記録ディスクを備えるディスク・ドライブ。
【請求項２０】
ほぼ垂直面内で基板を固定するように構成されたスピンドル・アーバを備えるスピンドル・アセンブリと、
液体を含むように構成された容器とを備え、前記容器が、ほぼ垂直面内で前記基板を受けるように構成された開口を有するコーティング機。
【請求項２１】
前記スピンドル・アセンブリが、前記スピンドル・アーバに連結された可変速スピンドル・モータをさらに備える請求項２０に記載のコーティング機。
【請求項２２】
前記スピンドル・アーバを上下させるように、前記スピンドル・アセンブリに連結された昇降モータをさらに備える請求項２０に記載のコーティング機。
【請求項２３】
前記スピンドル・アーバが、基板の内部キャビティ縁部に沿って前記基板を固定する膨張可能なコレットを有する請求項２０に記載のコーティング機。
【請求項２４】
前記容器を上下させるように前記容器に連結されたモータをさらに備える請求項２０に記載のコーティング機。
【請求項２５】
前記スピンドル・アーバが、ほぼ垂直面内で前記基板を固定するように構成された真空手段を有する請求項２０に記載のコーティング機。
【請求項２６】
前記スピンドル・アセンブリが、垂直面内で複数の前記基板を固定するように構成されたマンドレルをさらに備える請求項２０に記載のコーティング機。
【請求項２７】
基板をほぼ垂直面内に維持しながら、コーティング液中に前記基板の両面を部分的に浸す手段と、
前記コーティング液中で前記基板を回転させる手段とを備える、コーティング装置。
【請求項２８】
前記コーティング液中に前記基板を部分的に浸しながら、前記基板を回転させる手段をさらに備える請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記コーティング液から前記基板を取り出す手段と、
前記基板の回転速度を上げる手段とをさらに備える請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
複数の基板をほぼ垂直面内に維持しながら、コーティング液中に前記複数の基板の両面を部分的に浸す手段と、
前記コーティング液中で前記複数の基板を回転させる手段とをさらに備える請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
液体中に基板を部分的に浸すステップと、
前記液体で前記基板の両面に同時にコーティングを施すステップと
を含む方法。
【請求項３２】
同時にコーティングを施すステップが、ほぼ垂直面内で前記基板を回転させるステップを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記液体含む容器から前記液体を排出するステップをさらに含み、前記基板の下のレベルまで前記液体を排出させる請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
液体中に複数の基板を部分的に浸すステップと、
前記複数の基板のそれぞれの両面に前記液体を同時にコーティングするステップとをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
請求項３１に記載の方法に従って処理された基板を含む磁気記録ディスク。
【請求項３６】
請求項３１に記載の方法に従って処理された基板を含む磁気記録ディスクを備えるディスク・ドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は製造分野に関し、より詳細には製造機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング被膜は、ディップ・コーティング、スピン・コーティング、ディップ・スピン・コーティングなど様々な異なる方法を用いてディスクに塗布される。ディップ・コーティングでは、コーティング液を含む容器中にディスクを浸し、次いで、ディスクを取り出してディスクから過剰な材料を流れ落とす。従来型ディップ・スピン・コーティング・システムでは、コーティング液を含む容器中に水平面内で対象物を浸す。次いで、コーティング液からその対象物を取り出し、その水平面内で回転させて過剰なコーティング液を除去するか、あるいは、静止状態を維持して対象物から過剰な材料を流れ落とす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１に、ディスクにコーティングを施すのに使用する従来型スピン・コーティング機を示す。いくつかの従来型スピン・コーティング機では、スピン・コーティング機のスピンドルに水平面内でディスクを載せる。スピン・コーティング機では、水平面内でディスクを回転させ、ディスク上面上にコーティング液を（たとえば、滴下するか、あるいは流して）塗布する。ディスクの回転速度による遠心力のために、ディスク表面上でコーティング液が半径方向に広がる。次いで、スピン・コーティング機からディスクを取り出し、ある程度乾燥させ、その後、コーティング用スピンドルに戻して他方のディスク面にコーティングを施す。各ディスク表面上に別々にコーティング液を塗布するので、ディスクの両面で液体が不均等になることがある。このため、各面上のコーティングの厚さや質が変わることがある。その上、１面ずつコーティングを行うので、ディスクのコーティングを行うのにディップ・コーティング機の２倍の時間がかかる。さらに、第２のコーティング操作により、その前にコーティングした表面が、粒子、オーバスプレイ、跳ね返りで汚染されることがある。
【０００４】
塗布したコーティング液の大部分は、コーティング被膜形成に関与せずに、ディスク表面から振り落とされる。従来型スピン・コーティング機の別の問題は、振り落とされた材料を取り囲む壁によって生じた跳ね返りが、前にコーティングした表面に当たり、それによって、その表面が使いものにならなくなる恐れがあることである。さらに、振り落とされた過剰な液体が、コーティング・チャンバの各面に堆積し付着して、続けて処理を行うディスク表面に吹き戻されることがある。その結果、コーティングした被膜中にピンホールや突起が形成されることがあり、望ましくない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
添付の図面の図中に例として本発明を示すが、それらに限定されるものではない。
【０００６】
以下の説明では、本発明を完全に理解させるために、特定の材料または構成要素の例など多数の特定の細部を述べる。しかし、本発明を実施するのに、これら特定の細部を用いる必要がないことが当業者には明らかであろう。それ以外の場合には、本発明が不必要に不明瞭になるのを避けるために、周知の構成要素または方法は詳細に説明していない。
【０００７】
本明細書で論じる装置および方法は、様々なタイプの基板に用いることができることに留意されたい。本明細書で用いる基板は、１つまたは複数の層あるいは材料が被着されたベースとなる物体か、あるいは、層または材料が被着されていないものとすることができる。一実施形態では、たとえば、本明細書で論じる装置および方法を磁気記録ディスクに用いている。あるいは、本明細書で論じる装置および方法を他のタイプのデジタル記録ディスク、たとえば、ＣＤ（コンパクト・ディスク）およびＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）などの光記録ディスクに用いることができる。さらに、別の実施形態では、本明細書で論じる装置および方法を、（たとえば、半導体の製造に使用する）ウエハなど他のタイプの基板に用いることができる。さらに、この基板の形状と寸法は様々である。たとえば、磁気記録ディスクに用いるとき、その基板は中心に穴を備えたディスクである。集積回路製作用ウエハとして用いるとき、その基板は外周の１区画に沿って平らな部分を備えたほぼ円形のものである。この基板は、円形またはほぼ円形である必要はなく、他の形状とすることもできる。
【０００８】
本明細書で用いる「〜の上」という用語は、ある１つの層の、基板または他の層に対する相対位置を指す。したがって、基板（その他の層）上、またはそれらの上に被着またはコーティングする１つの層は、基板表面（その他の層）に直接接触していてもよく、また１つまたは複数の介在層を含むこともできる。
【０００９】
ディップ・スピン・コーティング装置および方法を説明する。一実施形態では、この方法は、垂直面内でディスクを部分的にコーティング液に浸しながらディスクを回転させるステップを含む。ディスクにコーティングを施した後で、コーティング液からディスクを取り出し、垂直面内にディスクを維持しながら過剰な材料を振り落とす。一実施形態では、コーティング液から取り出されると、コーティング液中でディスクを回転させるときよりも速い回転速度でディスクを回転させる。垂直面内でディスクにディップ・スピン・コーティングを施すことにより、各面のコーティングが不均等にならず、跳ね返りの影響がなくなり、ディスク両面に同時にコーティングを施すことができる。
【００１０】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃに、縦型ディップ・スピン・コーティング機の一実施形態を示す。一実施形態では、ディップ・スピン・コーティング機２００は、駆動モータ２１４に連結され、かつ水平に設けられたスピンドル・アーバ２１２を有するスピンドル・アセンブリを含む。スピンドル・アーバ２１２は膨張コレット２１６を有し、キャビティが設けられた基板２０５を固定する。たとえば、基板２０５は、その中心にキャビティ（たとえば、穴）が形成されたディスクである。膨張コレット２１６にディスク２０５のキャビティの内径縁部をスライドさせることによって、スピンドル・アーバ２１２にディスク２０５を固定する。膨張コレット２１６から内径縁部に加わる力により、ディスク２０５がコレット２１６に固定される。スピンドル・アーバ２１２に装着されると、ディスク２０５は垂直面内に維持される。
【００１１】
別の実施形態では、他の手段を用いてスピンドル・アセンブリ２１０にディスク２０５を固定してもよい。たとえば、一実施形態では、スピンドル・アーバ２１２の代わりに、垂直に設けられたスピンドル・プラットホームに連結されたスピンドル・シャフトを使用することができる。たとえば、ディスク２０５は、真空手段でスピンドル・プラットホームに固定することもできる。ディスクが垂直面内に維持されるように、ディスク２０５の内径領域をスピンドル・プラットホームに位置決めすることができる。たとえば、ディスク２０５の内径または外形縁部に沿ってディスク２０５を固定するクリップまたはグリップ・アームを利用する他の手段を用いてスピンドル・アセンブリにディスク２０５を固定することもできる。
【００１２】
一実施形態では、スピンドル・アセンブリ２１０を垂直方向２２０に移動するように構成させる。昇降アセンブリ２６０を使用して、スピンドル・アセンブリ２１０を垂直（上下）方向２２０に往復させることができる。昇降アセンブリ２６０は、たとえば、ステップ・モータ２６２とスライド式ボールねじアセンブリ２６４を含んでいる。あるいは、たとえばベルトまたはカム・モータ・アセンブリなど他の手段を用いて、スピンドル・アセンブリ２１０を移動させてもよい。
【００１３】
スピンドル・アーバ２１２を受けるように構成されたスロット開口２３５を備えたコーティング容器２３０がディスク面に整列している。断面図２Ｂで示すように、コーティング容器２３０は、液体材料２４０とディスク２０５の一部を含むように構成される。一実施形態では、液体材料２４０として、適当な溶剤に溶解させたＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などのポリマーを使用することができる。別の実施形態では、パーフルオロポリエーテル(perfluoropolyether)またはホスファゼン(phosphazene)などの滑剤溶液を使用することができる。あるいは、液体材料２４０用に、たとえば水性または非水性溶液など他のタイプの流体を使用することができる。一実施形態では、スロット２３５の底部のあふれレベル２３６近くまで、コーティング容器２３０を満たす。あるいは、液体材料２４０のレベルをより低くすることもできる。
【００１４】
昇降アセンブリ２６０を使用してディスク２０５を上下させ、コーティング容器２４０に出し入れさせる。図４に関して以下で論じるように、コーティング容器２４０中にディスク２０５を部分的に浸す前、浸した後、かつ／または浸している間、スピンドル・アセンブリ２１０を使用してディスク２０５を回転させる。たとえば、図２Ｃに示すように、容器２４０からディスク２０５を取り出した後で、スピンドル・アセンブリ２１０を使用してディスク２０５を回転させて、その表面から過剰なコーティング材料２４０を振り落とすことができる。
【００１５】
コーティング機２００は、ディスク２０５をほぼ垂直面内に維持してディスク２０５にコーティングするのに様々な代替構成をとり得ることに留意されたい。たとえば、図３Ａに示すように、別の実施形態では、ディスク２０５を容器２３０中の液体２４０に浸し、かつ取り出すことができるように容器２３０を（たとえば、アーム２３５を介して昇降アセンブリ２６０に連結して）移動可能とし、スピンドル・アセンブリ２１０は静止したままとすることができる。さらに別の実施形態では、別の例として、容器２３０に液体２４０の注入および排出を行って、ディスク２０５を部分的に容器２３０中の液体２４０に浸したり、取り出すことができるようにし、容器２３０とスピンドル・アセンブリ２１０ともに静止したままとすることができる。図３Ｂに概念的に示すように、このような実施形態では、容器２３０中の液体２４０は、たとえば制御バルブ２３９によって排出・注入を行うことができる。
【００１６】
図４は、基板にコーティングを施す方法の一実施形態を示す流れ図である。動作においては、スピンドル・アーバ２１２に垂直面内でディスク２０５を装着し、次いで、垂直面内においた状態でコーティング液２４０中に部分的に浸す（ステップ４１０）。液体２４０中にディスク２０５を部分的に浸す程度は、ディスク２０５の外形縁部から、水平のスピンドル・アーバ２１２の境界まで様々である。ステップ４２０で、液体２４０中に部分的に浸しながらディスクを回転させる。
【００１７】
一実施形態では、たとえば約１２０ＲＰＭ（回転／分）で回転させながら、コーティング液２４０中にディスク２０５を部分的に浸す。あるいは、他の回転速度を用いることもできる。別の実施形態では、ディスクの回転を開始する前に、まず、コーティング液２４０中にディスク２０５を、任意の程度、最大で水平支持アーバ２１２の境界まで下げることができる。
【００１８】
所定の時間（たとえば、数秒以上程度）、部分的に浸してコーティングを施した後で、コーティング液２４０からディスク２０５を取り出す（ステップ４３０）。ディスクを回転させたまま、コーティング液２４０からディスク２０５を取り出すことができる。あるいは、コーティング液２４０からディスク２０５を取り出す前にディスクの回転を遅くするか、あるいは止めるようにしてもよい。コーティング液２４０から取り出した後で、ディスク／スピンドルの回転速度をより高いＲＰＭに上げて（ステップ４４０）、それによって、ディスク表面上にある過剰なコーティング材料を振り落とすことができる。たとえば、回転速度を３，５００ＲＰＭに加速する。あるいは、ディスク２０５の回転速度は、コーティング液２４０中にディスク２０５を部分的に浸すときとほぼ同じままとすることもでき、それによって、より厚いコーティングが得られる。
【００１９】
図５に、得られる被膜の厚さと回転速度の関係の例を示す。ある特定の被膜厚さ５７５に対するディスク２０５の回転速度５７０は、使用する特定のコーティング材料、粘度、コーティング材料の所望の被膜厚さ、環境条件、溶剤比、温度などを含めて様々なファクタによって決まる。したがって、ここで示す回転速度は単なる例であり、他の所望の回転速度を用いることができる。寄与するファクタに基づいて個々の回転速度５７０を決定することは、当業者には周知のことである。したがって、これ以上詳細な考察は行わない。
【００２０】
再度、図４を参照すると、その後、ディスク２０５を空気乾燥させ、次いで、スピンドル・アーバ２１２から取り外して、さらに処理にかけることができる（ステップ４５０）。得られたコーティング済みディスク２０５は両面がほぼ同一の均一な被覆でコーティングされている。
【００２１】
本明細書で論じた方法および装置は、単一ディスクだけのディップ・スピン・コーティングに限定されないことに留意されたい。代替実施形態では、複数のディスクをほぼ垂直な面内に維持し、たとえば集団ディップ・スピン・マンドレルを用いてディップ・スピン・コーティングを施すことができる。図６に示すように、マルチ・ディスク・マンドレル６５０とともに動作するようにディップ・スピン・コーティング機２００を構成してもよい。この実施形態では、マンドレル６５０は、複数のディスクを同時に処理することができるように、１つまたは複数のディスク２０５を含んでいる。１０枚のディスク２０５を固定したマンドレル６５０を示すが、固定するディスクの数は１０枚より多くても少なくてもよいように構成することができる。
【００２２】
ディスクをほぼ垂直面内に維持しながらディスクの浸漬と回転を行うと、各面のコーティングが不均等にならず、跳ね返りの影響がなくなり、ディスク両面を同時にほぼ均一にコーティングすることができる。さらに、本明細書で論じた方法および装置により、従来型コーティング・システムよりも均一なコーティングを両面上に有するディスクが得られる。
【００２３】
上記で述べたように、本明細書で論じた方法および装置は、磁気記録ディスクを生成するのに使用する基板とともに用いることができる。この基板を、層が配設されていないベース基板として、本明細書で論じた方法および装置を用いてこのベース基板に、たとえばレジスト層をコーティングすることができる。あるいは、この基板は、前に設けた１つまたは複数の層を有し、本明細書で論じた方法および装置を用いて、その層の上に（たとえば、滑剤を）コーティングすることができる。また、上記で述べたように、本明細書で論じた方法および装置は、他のタイプの基板とともに用いることもできるし、他のタイプの産業で用いることもできる。たとえば、この基板を集積回路用ウエハとすることができ、本明細書で論じた方法および装置を用いて誘電体コーティングを施し得る。
【００２４】
上記明細書で、本発明を、その特定の実施形態の例を参照して説明してきた。ただし、添付の特許請求の範囲に記載する本発明のより広い趣旨および範囲を逸脱することなく、これらの実施形態に様々な改変および変更を加えることができることが明らかである。したがって、本明細書および図は、限定的なものではなく、例示的なものとみなすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術のスピン・コーティング機の一実施形態を示す図である。
【図２Ａ】ディスクがコーティング位置にあるディップ・スピン・コーティング機の一実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの機械の一部を示す断面図である。
【図２Ｃ】ディスクが振り落とし位置にあるディップ・スピン・コーティング機の一実施形態を示す図である。
【図３Ａ】移動可能な容器を有するディップ・スピン・コーティング機の代替実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】ディップ・スピン・コーティング機の別の実施形態を示す概念図である。
【図４】基板にコーティングを施す方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図５】基板にコーティングを施す方法の一実施形態を示すグラフである。
【図６】集団ディップ・スピン・マンドレルの一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
２００…ディップ・スピン・コーティング機、２０５…基板、２１０…スピンドル・アセンブリ、２１２…スピンドル・アーバ、２１４…駆動モータ、２１６…コレット、２２０…垂直方向、２３０…コーティング容器、２３５…スロット開口、…２３６…あふれレベル、２４０…液体材料、２６０…昇降アセンブリ
【図１】
2004306032.tif 000003
【図２Ａ】
2004306032.tif 000004
【図２Ｂ】
2004306032.tif 000005
【図２Ｃ】
2004306032.tif 000006
【図３Ａ】
2004306032.tif 000007
【図３Ｂ】
2004306032.tif 000008
【図４】
2004306032.tif 000009
【図５】
2004306032.tif 000010
【図６】
2004306032.tif 000011