(57)【要約】【課題】  レジスト液等コーティング材の無駄がなく、試料全面に速やかにコーティング材を行き渡らせることが可能な両面コーティング方法及び装置を提供する。【解決手段】  試料の両面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための装置として、試料１１の周縁部に接触する複数個の保持部材１２と、複数個の保持部材１２を取り付けるリング状の回転体１６と、回転体を支承する支承体１７と、回転体を回転させるための駆動部と、回転中の試料１１の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置からコーティング材を噴射するために偏心配置される噴射ヘッド２５、２６とを具備する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための方法であって、試料を周縁部にて保持することにより試料の表面と裏面を共に露出する状態となし、かつその状態を保って試料を回転させ、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置からコーティング材を噴射することを特徴とする両面コーティング方法。
【請求項２】
コーティング材は、試料の回転中心から周縁部方向へ細長くのびたパターンで噴射する請求項１記載の両面コーティング方法。
【請求項３】
試料の両面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための装置であって、試料の周縁部に接触する複数個の保持部材と、複数個の保持部材を取り付けるリング状の回転体と、回転体を支承する支承体と、回転体を回転させるための駆動部と、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置からコーティング材を噴射するために偏心配置される噴射ヘッドと、を具備することを特徴とする両面コーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための両面コーティング方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルマシン）や半導体製造のフォトリソグラフィプロセス等においては、試料面にレジストを塗布する工程があり、その場合に適用される方法にはスピンコート法やスプレーコート法などがある。いずれの方法においても、レジストを塗布するには表裏で２回、塗布工程を繰り返すことが必要であった。
【０００３】
これに対して、本件出願人は先に両面塗布装置を開発し、両面塗布の途を開いた（特開平７−１３０６４２号、特許第３４３７９９５号）。しかしながら従来の両面塗布方式では、液状のレジストを回転中心部に設けたノズルから回転している試料面に噴射し、付着した液状のレジストを遠心力によって中心から周縁方向へ拡げ、所望の膜厚を得るという方法を取っていたため、幾つかの問題があった。
【０００４】
重要な問題は、下側ノズルが、回転ヘッドを駆動するモーター軸に通した直管として設けられており、管の内径を大きくできないという制約に基づくものである。この制約のため、圧力をかけてレジストを圧送しても噴出力が弱く、試料が大きくなると裏面全面に行き渡らず、例えば或る例では試料直径２．５〜３インチ程度が限界となっていた。また、管端のノズルから噴出するレジストを試料裏面の全面に行き渡らせるために大量のレジストを必要とすることになっていた。レジストが放射状に流れる傾向となり、全面に行き渡るまでに相当の無駄を生じたからである。
【０００５】
試料裏面の中心にノズルを配置せざるを得ないという発明構成上の問題は改良の余地に乏しいものであった。例えば、ノズルを直管からクランク状に曲げることによりノズルを中心以外の位置に変えることも可能であるが、回転ヘッドを交換する必要性に対して障害となり、ノズルを曲げる構成を取り得ない。さらに中心噴出のノズルであることによるマイナス要因として、ハードディスクの円盤など中心部に穴の開いた試料に対してはコーティングが不可能であるという事実がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１１８０７３号
【特許文献２】特開平７−１３０６４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に着目してなされたものであり、その課題は、レジスト液等コーティング材の無駄がなく、試料全面に速やかにコーティング材を行き渡らせることが可能な両面コーティング方法及び装置を提供することである。また本発明は、試料の形態に左右されることなくコーティングを実施可能であり、かつ、遠心力に頼る割合を少なくして或る程度は高粘度のレジストもコーティング可能な両面コーティング方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため本発明は、試料面に液状のコーティング材を噴射しコーティング膜を形成するための方法として試料を周縁部にて保持することにより試料の表面と裏面を共に露出する状態となし、かつその状態を保って試料を回転させ、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置からコーティング材を噴射するという手段を講じたものである。試料はＭＥＭＳや半導体のフォトリソグラフィ工程に用いられるウエハの類を含み、また液状のコーティング材は上記工程に用いられるレジスト液を含む。
【０００９】
本発明は、試料の表裏両面に対するコーティング材の塗布を可能にするために、試料の周縁部にて保持するようにし、試料の全面に速やかにコーティング材を行き渡らせるために、回転中心を外れた偏心位置からコーティング材の噴射を行っているものである。試料を周縁部にて保持することは、試料全面を容易に露出する状態とし、かつまた穴開き試料にも対応できる態様である。コーティング材は、半径方向つまり試料の回転中心から周縁部方向へ細長くのびた、例えば帯状、楕円形状のようなパターンで噴射することが望ましく、原理的にはこうしたパターンの下で試料を１回転すれば全面塗布が完了することになる。
【００１０】
上記の両面コーティング方法は、試料の周縁部に接触する複数個の保持部材と、複数個の保持部材を取り付ける回転体と、回転体を支承する支承体と、回転体を回転させるための駆動部と、回転中の試料の表面と裏面に対して回転中心を外れた位置からコーティング材を噴射するために偏心配置される噴射ヘッドと、を具備する両面コーティング装置によって実施することが望ましい。
【００１１】
保持部材は、例えば特許第３４３７９９５号でも開示したような鼓型の保持駒を３個組み合わせて構成することができる。また軸方向の振れを防止することができるように、周方向に長く形成された保持部材を用いれば最少限２個１対の組み合わせで済むであろう。逆に、４点支持以上の多点支持方式も周縁部保持に該当する限り本発明の要件を満たす。これらの保持部材は例えばリング状の回転体に取り付けられ、支承体により回転体を回転可能に支承する。
【００１２】
回転体には回転駆動のための駆動部が設けられる。駆動部は、リング状の回転体に適すればどのような方式のものでも良く、例えばリング状回転体をプーリーとするベルト駆動方式やそれに類似のスプロケット、チェーン方式、ギヤ駆動方式などを適用することができる。こうした駆動方式により、試料の表面は勿論、裏面は何ものにも邪魔されることなく全面的に露出した状態となり、かつそのまま駆動され回転する構成が実現するので、噴射ヘッドを試料裏面に対して如何なる位置にも配置することができる。なお試料表面に対して噴射ヘッドを任意の位置に配置し得るのは当然のことである。
【００１３】
噴射ヘッドは、試料の回転中心から外れた偏心位置に配置される。本発明でいうところの偏心位置は、回転中心を外れ試料の周縁部に到る間のどこでも良い。この噴射ヘッドから噴射される所謂ノズルパターンは、楕円形をはじめとして様々な形態的変化を取り得るが、本発明において回転中心から周縁部方向へ細長くのびたパターンが望ましいことは前述したとおりである。望ましいノズルはノズル形状の設計上の問題でも有るが、一定のパターンの内側領域に噴射されたものの濃度にむらがなく均一的であることも重要な要素である。
【００１４】
本発明によれば、裏側（下側）の噴射ヘッドとしてノズルを複数個配置することも容易である。本発明を半導体製造のフォトリソグラフィプロセスに用いる場合を例に取れば、レジスト液のほか、下地処理剤やリンス液用の噴射ヘッドを適宜配置することができる。なお、本発明において試料の表又は裏という場合は、１面と他の１面というほどの相対的な意味であり、それ以上の意味ではない。試料が平板状で水平に置かれる場合には、上面又は下面と称されることも多いであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は以上の如く構成されかつ作用するものであるから、コーティング材を試料の表面及び裏面の全面に速やかにむらなく行き渡らせることができ、無駄も少ない。また本発明によれば、回転中心から周縁部方向へ細長くのびたパターンでコーティング材を噴射することができ、遠心力により拡げる割合が少ないので、或る程度高粘度のレジスト液等もコーティング可能であり、また穴の有無等試料の形態に左右されることなくコーティング可能である等、顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図は本発明に係る両面コーティング方法に直接使用する両面コーティング装置１０の例示である。
【００１７】
図１〜図３において、１１は半導体製造用ウエハーとして図示した試料、１２は、試料周縁部を係止可能な凹状の保持部１３を有する保持部材を示す。例示の保持部材１２はチャックの１種である。保持部材１２は、保持部１３に対して上部１４を下部１５よりも小径に形成したもので、同一円周上に３個等間隔で配置され、かつ試料１１の中心を通る半径方向外方及び内方へ移動可能に回転体１６に軸支されている。上部１４と下部１５の径差により、上部１４さえ試料１１を通過可能な位置まで開けば、試料１１の取り付け及び取り外しが可能になるとともに、試料１１を保持部材１２から取り落としてしまうこともない。
【００１８】
回転体１６は、クロスローラーベアリングとして示されている支承体１７の内輪１８に取り付けられており、支承体１７の外輪１９は装置基盤２０に据え付けられている。例示の回転体１６は下部にプーリー部２１を有しており、プーリー部２１にて、モーター２２の側の小プーリー２３との間に掛け回したベルト２４により駆動されている。プーリー部２１、モーター２２、小プーリー２３及びベルト２４は駆動部を構成するが、このようなプーリーによるベルトドライブが駆動方式の１例に過ぎないことは既に説明したとおりである。
【００１９】
保持部材１２に保持され、かつ保持部材共々回転可能に保持されている試料１１の表面（又は上面）及び裏面（又は下面）に対して、回転中心ＣＬを外れた偏心位置からコーティング材を噴射する噴射ヘッドとして、上部ノズル２５及び下部ノズル２６を、夫々設ける。上部ノズル２５は水平面内で旋回可能に設けられたアーム２７を兼ねている給液管の先端に取り付けてあり、試料１１の着脱の都度、回転体上から側方へ退避させる。下部ノズル２６は支持部材２８を兼ねている給液管に取り付けらており、支持部材２８は、回転体下部を覆うパン状の廃レジスト受け２９を下に貫いて設けられている。
【００２０】
しかし、噴射ヘッドの内、下部ノズル２６を支える支持部材３０を兼ねた給液管は側方へ導き装置基盤２０に取り付けるようにすることも可能である（図４）。このようにすることにより、支持部材３０の通し部３１を廃レジスト受け２９の縁に設けることができ、それによって回転体１６の交換にも応じやすくなる。図４の例では、上部ノズル２５を取り付けた部材３２も装置基盤２０に取り付けた状態で示してある。上部ノズル２５及び下部ノズル２６の試料１１に対する噴射領域３３、３４は可変かつ選択可能である。図２は上部ノズル２５及び下部ノズル２６の噴射領域の平面形状を細長く延びた噴射パターンとして示したものであり、Ａは帯状、Ｂは長楕円形状、Ｃは扇形状である。
【００２１】
このような構成を有する本発明において、試料１１に対する両面コーティングを実施するには、図１に示すように試料１１を保持部材１２に保持させ、試料１１の回転中心から周縁部までの間の、例えばほぼ中間部に上部ノズル２５及び下部ノズル２６を配置する。さらに図外の操作盤を操作することによって、駆動部を始動し、また、給液系統にコーティング材を圧送する。上部ノズル２５及び下部ノズル２６共に、レジストとエア及びオンオフのためのスイッチエアの３流体を接続することができ、スイッチエアを印加すると、内部の弁が開き、流体が噴射される。噴射エリア（スプレー角度）は選択可能であるものとし、試料１１の半径分にかかるように設定すると、試料１１の１回転で丁度全面に塗ることができる。故に試料１１は、図示のような穴明き試料であってもなくても、試料１１が存在している部分にコーティング材を噴射すれば良いので調整容易である。
【００２２】
さらに図１、図３には、第２の下部ノズル３６を設ける例が鎖線によって図示されている。この第２の下部ノズル３６には、レジスト、下地処理剤、リンス液その他の処理液を通すことができる。上部には他のノズルを図示していないが、これは何もしない訳ではなく、上部では言うまでもなく複数のノズルを配置して各種工程が実施されていることは公知であるので、敢えて描かずにいるだけである。従って本発明においても、試料１１に対する上部にノズルを配置して各種工程を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、ＭＥＭＳや半導体製造のフォトリソグラフィプロセスの他、ハードディスクにレジスト等を塗布する作業、或いは自動車用のクラッチ板にポリマーを塗布する作業等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る両面コーティング方法を実施するための装置の１例を示す縦断面図。
【図２】本発明により噴射するコーティング材のノズルパターンＡ、Ｂ及びＣの３種を示す平面図。
【図３】図１の装置の例に関する平面説明図。
【図４】図１の装置の変形例を示す要部縦断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１０  両面コーティング装置
１１  試料
１２  保持部材
１３  保持部
１６  回転体
１７  支承体
２０  基盤
２１  プーリー部
２２  モーター
２３  小プーリー
２４  ベルト
２５  上部ノズル
２６  下部ノズル
３３、３４  噴射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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