(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する回転部材と、内部に収容する塗布液が滴下された被塗布材とともに前記回転部材に供回りする容器と、を備える塗布装置であって、
前記容器は、
前記回転軸を中心として回転する円盤状であり、前記被塗布材に対向する円盤部と、前記円盤部の前記被塗布材に対向する面から外周に沿って立設する内嵌周壁部と、を備える内嵌部材と、
前記回転部材の回転軸を中心として回転する円盤状であり、前記被塗布材を間に介して前記内嵌部材に対向する面から外周に沿って立設する外嵌周壁部を備え、前記内嵌部材との間隔が可変である、外嵌部材と、
弾性体材料により構成された無端状であり、前記内嵌部材と前記外嵌部材との間隔が狭められた閉状態で、前記外嵌周壁部の内周側の壁面と前記内嵌周壁部の外周側の壁面との間に挟持されるシール部材と、
を備え、
前記円盤部は、前記内嵌周壁部との境界部分に、飛散する塗布液を貯留するへこみ部分が形成されるとともに、前記内嵌周壁部との境界部分よりも内周側がへこみ部分よりも肉厚に形成されて重量が付加されており、前記内嵌部材の重量が前記外嵌部材の重量よりも大きく設定されることによって、回転時の遠心力による前記内嵌周壁部の外周側への位置ずれ量が、回転時の遠心力による前記外嵌周壁部の外周側への位置ずれ量よりも大きくされている、
塗布装置。
【請求項２】
前記円盤部は、前記外嵌部材よりも外径が大きく、
前記内嵌周壁部は、前記円盤部から立設して前記円盤部に平行な天面を有する大径部と、前記大径部の外径よりも外径が小さく、外周側の壁面が前記大径部の天面から垂直に立設する小径部と、を備える、請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記大径部は、前記円盤部から離れるにつれて外径および内径が狭まるテーパ部が形成されている、請求項２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記外嵌周壁部は、前記外嵌部材の前記被塗布材に対向する面から離れるにつれて内径が広がるテーパ部が形成されている、請求項２または３に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラスディスク基板やウェハ基板などの被塗布材の表面に、光硬化性樹脂液やレジスト液などの塗布液を、スピンコート法により塗布する塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光硬化性樹脂層やレジスト層などの成膜にスピンコート法が利用されている。スピンコート法を利用した塗布装置では、光硬化性樹脂液やレジスト液などの塗布液が表面に滴下されたガラスディスク基板やウェハ基板などの被塗布材を、回転部材（スピンナー）により回転させる。これにより、被塗布材の表面の塗布液は、遠心力によって被塗布材の表面に均一に広がり、被塗布材の表面に塗布液の層を形成する。
【０００３】
従来、スピンコート法を利用した塗布装置では、固定されたカップの内部にスピンナーの一端を回転自在に設け、そのスピンナーの一端に被塗布材を装着していた。その場合、スピンナーの回転により、カップの内表面と被塗布材の表面との間の相対速度が大きくなると、カップと被塗布材との隙間に乱流が生じることがあった。この乱流によって、塗布液が不均一な厚みで層をなしたり、塗布液のしぶきが生じたりして、塗布装置が高精度な成膜を行えなくなることがあった。
【０００４】
そこで、塗布装置では、この乱流を抑制するために、被塗布材に供回りするインナーカップを設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。この塗布装置では、インナーカップの上面に開口が形成されている。その開口は蓋体によって開閉自在にされている。インナーカップと蓋体との間は、蓋体に設けられた爪部が係止されることにより固定されている。
【特許文献１】特開２００６−１３２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、塗布液の種類によっては、塗布液から揮散する溶剤などが周囲を汚染する虞がある。また、採用する成膜制御技術によっては、インナーカップ内の気圧を一定に保ったり、一時的にインナーカップ内を加圧したりする必要がある。
【０００６】
しかしながら、インナーカップを採用した塗布装置では、インナーカップの回転により生じる変形や振動により、インナーカップと蓋体との間の気密性が低下することがある。その場合、インナーカップ内の気圧を保つことが困難になる。
【０００７】
そこで本発明は、被塗布材に供回りする容器を備える塗布装置の、容器内の気密性を良好に維持できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の塗布装置は、回転部材と容器とを備える。回転部材は回転する。容器は、内部に収容する塗布液が滴下された被塗布材とともに回転部材に供回りする。また、容器はシール部材と外嵌部材と内嵌部材とを備える。内嵌部材は、前記回転軸を中心として回転する円盤状であり、前記被塗布材に対向する円盤部と、前記円盤部の前記被塗布材に対向する面から外周に沿って立設する内嵌周壁部と、を備える。外嵌部材は、前記回転部材の回転軸を中心として回転する円盤状であり、前記被塗布材を間に介して前記内嵌部材に対向する面から外周に沿って立設する外嵌周壁部を備え、前記内嵌部材との間隔が可変である。シール部材は、弾性体材料により構成された無端状であり、前記内嵌部材と前記外嵌部材との間隔が狭められた閉状態で、前記外嵌周壁部の内周側の壁面と前記内嵌周壁部の外周側の壁面との間に挟持される。そして、前記円盤部は、前記内嵌周壁部との境界部分に、飛散する塗布液を貯留するへこみ部分が形成されるとともに、前記内嵌周壁部との境界部分よりも内周側がへこみ部分よりも肉厚に形成されて重量が付加されており、前記内嵌部材の重量が前記外嵌部材の重量よりも大きく設定されることによって、回転時の遠心力による前記内嵌周壁部の外周側への位置ずれ量が、回転時の遠心力による前記外嵌周壁部の外周側への位置ずれ量よりも大きくされている。
なお、前記円盤部は、前記外嵌部材よりも外径が大きく、前記内嵌周壁部は、前記円盤部から立設して前記円盤部に平行な天面を有する大径部と、前記大径部の外径よりも外径が小さく、外周側の壁面が前記大径部の天面から垂直に立設する小径部と、を備えてもよい。
また、前記大径部は、前記円盤部から離れるにつれて外径および内径が狭まるテーパ部が形成されていてもよい。
また、前記外嵌周壁部は、前記外嵌部材の前記被塗布材に対向する面から離れるにつれて内径が広がるテーパ部が形成されていてもよい。
【０００９】
この構成では、内嵌周壁部と外嵌周壁部との間にシール部材が狭持されることになり、シール部材によって、容器を気密することができる。また、容器の回転時に内嵌周壁部は外嵌部材の外嵌周壁部よりも大きく外周側に変形する。したがって、内嵌周壁部と外嵌周壁部とからシール部材に作用する圧力は、容器の回転時に回転速度が高まるほど増加する。これにより、容器の回転により生じる変形が容器の気密性を高めるように作用し、容器に振動等が生じても、容器内の気密性が低下する危険性を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、被塗布材に供回りする容器を備える塗布装置の容器回転時に、遠心力により内嵌周壁と外嵌周壁との間の圧力が増加するので、容器内の気密性を良好に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、塗布装置の構成例を示す断面図である。この構成例では、塗布装置はガラス製ディスク基板や半導体ウェーハ等のワークを保持する。この塗布装置で保持されたワークには、紫外線硬化樹脂液やレジスト液等の塗布液が滴下される。塗布装置は、塗布液が滴下されたワークを回転させ、ワーク表面に塗布液を塗布する。この塗布装置で塗布液が塗布されたワークには、塗布液を硬化させてワーク保護膜を形成するために紫外線が照射される。
【００１３】
塗布装置１は、アウターカップ２とインナーカップ３とスピンナー４とアーム５とを備える。アウターカップ２は、図示しないベースに固定される。インナーカップ３は、本発明の容器に相当し、アウターカップ２内に配置される。インナーカップ３内には、本発明の被塗布材に相当するワーク９９が収容される。スピンナー４は、本発明の回転部材に相当し、インナーカップ３とワーク９９とを回転させる。アーム５は、直線動、回転動、上下動或いはこれらを合成した動きが可能であり、インナーカップ３及びアウターカップ２の開閉を司る。
【００１４】
この塗布装置１では、最初にアウターカップ２及びインナーカップ３の上面を開放して、インナーカップ３内にワーク９９を収容する。次いでワーク９９の表面にノズルから塗布液の塗布液を滴下する。この後、アウターカップ２およびインナーカップ３上にアーム５を回動させて、アウターカップ２およびインナーカップ３の上面を閉塞する。そして、スピンナー４によってワーク９９とインナーカップ３を一体的に回転させ、遠心力により塗布液をワーク９９の表面に均一に拡散塗布する。
【００１５】
スピンナー４は、回転軸４１と台座部４２と真空チャック４３とベアリング４４とを備える。回転軸４１は、図示しないモータに連結されていて、モータの回転が伝達される。ベアリング４４は外周部がアウターカップ２の中心開口に嵌合されていて、内周部が回転軸４１に嵌合されている。回転軸４１の先端には台座部４２と真空チャック４３とが固定されている。台座部４２はアウターカップ２の内部に配置されていて、回転軸４１とインナーカップ３とを連結する。真空チャック４３はインナーカップ３の内部に配置されていて、ワーク９９を保持する。したがってスピンナー４は、アウターカップ２に対して回転自在に、インナーカップ３およびワーク９９を支持する。なお、真空チャック４３に替えて、メカチャックや静電チャック等を用いてワーク９９を固定してもよい。
【００１６】
アーム５は、腕部５１と軸部５２と台座部５３とベアリング５４とを備える。腕部５１は、図示しないアーム操作部に連結されていて、直線動、回転動、上下動、あるいはこれらを合成した動作を行う。腕部５１の先端には、台座部５３と軸部５２とが固定されている。台座部５３は、腕部５１とアウターカップ２とを連結する。軸部５２は、腕部５１に固定されている。軸部５２には、ベアリング５４の内周部が嵌合する。ベアリング５４の外周部には、インナーカップ３が嵌合する。したがって、アーム５は、アウターカップ２に対して回転自在に、インナーカップ３を支持する。また、軸部５２の先端は、アウターカップ２およびインナーカップ３の内部に挿入されていて、インナーカップ３の内部にチッ素ガス等を吸排気する吸排気口を兼ねている。
【００１７】
アウターカップ２は底部材２１と蓋部材２２とシール部材２３とを備える。底部材２１は、円盤部２１１と周壁部２１２とを備える。円盤部２１１の中央部には、スピンナー４を配置するための開口が設けられている。この開口には、スピンナー４のベアリング４４の外周部が嵌合されている。周壁部２１２は円盤部２１１の周縁から垂直に上向きに立設し、先端にシール部材２３を設けるための溝を備えている。シール部材２３はゴム等の弾性体からなり、底部材２１と蓋部材２２との間の気密性を高める。蓋部材２２は、円盤状であり、中央部にはアーム５を配置するための開口が設けられている。この開口の周囲には、アーム５の台座部５３が連結される。
【００１８】
アーム５の台座部５３には、ガイドロッド５３１が上下方向に取り付けられている。ガイドロッド５３１は、アウターカップ２の蓋部材２２を上下方向にフリーの状態で支持する。蓋部材２２は、アウターカップ２上面を隙間なく確実に閉じることができる。
【００１９】
インナーカップ３は底部材３１と蓋部材３２とＯリング３３とを備える。底部材３１は本発明の内嵌部材に相当し、円盤部３１１と周壁部３１２とを備える。周壁部３１２は円盤部３１１の外縁から垂直に上向きに立設する。底部材３１は、円盤部３１１と周壁部３１２との境界付近が下方向にへこんでいる。このへこみは、周壁部３１２に沿って全周に設けられていて、環状のドレイン回収部３１３を形成している。ドレイン回収部３１３は、ワーク９９の表面に供給されて遠心力によってワーク９９から飛散した塗布液を貯留する。また、円盤部３１１の中央部には、スピンナー４を配置するための開口が設けられている。この開口にはスピンナー４の回転軸４１が挿入され、回転軸の先端に設けられた真空チャック４３がインナーカップ３内部に配置されている。したがって、インナーカップ３は、内部にワーク９９を回転自在に収容できる。
【００２０】
蓋部材３２は本発明の外嵌部材に相当し、円盤部３２１と周壁部３２２と上台座部３２３とを備える。円盤部３２１の中央部には、アーム５の軸部を通過させるための開口が設けられている。この開口周囲には上台座部３２３が円盤部３２１に固定して設けられている。上台座部３２３は、開口を有する円筒形状であり、この開口内にアーム５のベアリング５４の外周部が嵌合される。また、この開口には、アーム５の軸部５２が挿入される。
【００２１】
アーム５の軸部５２は、インナーカップ３の内部にチッ素ガス等を吸排気する。インナーカップ内の気圧によって塗布液の塗布厚や塗布態様が変化し、ワーク９９の表面に中心から外周に向いて延びる筋斑が発生する場合がある。そこで、ここでは、アーム５の軸部５２から窒素ガス等をインナーカップ３内に吸排気して、インナーカップ内の気圧を制御する。また、インナーカップ内が減圧状態なっていると、蓋部材を外すときに外部の埃などを巻き込むおそれがある。そのため、蓋部材を外すときに軸部５２からチッ素ガス等を供給してインナーカップ３内の減圧を解除する。
【００２２】
インナーカップ３の気密性を高めるため、蓋部材３２と底部材３１の開口にはシーリングを施している。また、インナーカップ３は、蓋部材３２と底部材３１との嵌め合わせ部分に、無端状のＯリング３３を備えている。Ｏリング３３は、本発明のシール部材に相当し、弾性体材料により構成されている。
【００２３】
図２は、Ｏリング３３周辺の構成を示す拡大断面図である。なお、図示する構造は、インナーカップ３の外周の全周にわたって設けられている。また、図中の矢印Ｒは、遠心力の作用方向である径方向を示し、図中に示す距離Ｒ１〜Ｒ７は、インナーカップ３の回転中心からの距離を示し、距離Ｒ１〜Ｒ７は添え字の小さい順にインナーカップ３の回転中心からの距離が短いことを示している。
【００２４】
底部材３１の周壁部３１２は、円管状の部位であり、天面側の小径部３１２Ａと、底面側の大径部３１２Ｂと、大径部３１２Ｂと小径部３１２Ａとの間のテーパ部３１２Ｃと、を備える。小径部３１２Ａが本発明の内嵌周壁部に相当し、テーパ部３１２Ｃおよび大径部３１２Ｂが本発明の台座周壁部に相当する。なお、テーパ部３１２Ｃのテーパは、大径部３１２Ｂの径方向の厚みを確保するために、大径部３１２Ｂの内周側に配置される前述のドレイン回収部３１３を迂回するようにつけている。
【００２５】
大径部３１２Ｂと小径部３１２Ａとテーパ部３１２Ｃとはそれぞれ同軸である。小径部３１２Ａは、内径Ｒ１で外径Ｒ２の円筒形状である。テーパ部３１２Ｃは、天面が内径Ｒ１で外径Ｒ６、底面が内径Ｒ３で外径Ｒ７の、テーパのついた円筒形状である。大径部３１２Ｂは、内径Ｒ３で外径Ｒ７の円筒形状である。小径部３１２Ａの外径Ｒ２よりもテーパ部３１２Ｃの天面の外径Ｒ６が大きく、テーパ部３１２Ｃの天面は水平である。このテーパ部３１２Ｃの天面に、小径部３１２Ａの外周側に嵌め合わされるＯリング３３が載置される。
【００２６】
蓋部材３２の周壁部３２２は、円管状の部位である。周壁部３２２が本発明の外嵌周壁部に相当する。周壁部３２２の内径は、天面側が小径で底面側が大径のテーパ形状に形成され、周壁部３２２の外径は一様な径で形成されている。周壁部３２２の底面は水平であり、内径Ｒ４で外径Ｒ５である。この周壁部３２２の内径側の面には、Ｏリング３３が当接することになる。
【００２７】
Ｏリング３３は、弾性変形により小径部３１２Ａの外周側に嵌め合わせられるように、内周側の径が、小径部３１２Ａの外径Ｒ２よりも若干小さく設定されている。また、Ｏリング３３は外周側の径が、蓋部材３２側の周壁部３２２の底面の内径Ｒ４と略等しく設定されている。インナーカップ３のＯリング３３周辺がこのように構成されているため、底部材３１およびＯリング３３上に蓋部材３２が載置されると、Ｏリング３３が弾性変形して、底部材３１と蓋部材３２との間の気密性が高まる。
【００２８】
ここでは、周壁部３２２の内径側にはテーパをつけているので、蓋部材３２の位置が下がるほど、次第にテーパによるＯリング３３の変形量が大きくなり、その分、大きな弾性力が蓋部材３２に作用することになる。したがって、蓋部材３２は、重量を支えるだけの弾性力の鉛直方向の分力がＯリング３３から得られ、同時に、底部材３１と蓋部材３２との間の気密性も高まる。
【００２９】
さて、本構成例では、底部材３１の小径部３１２Ａと、蓋部材３２の周壁部３２２とを、Ｏリング３３を介在した状態で嵌め合わせ、インナーカップ３の径方向に、底部材３１の小径部３１２Ａ、Ｏリング３３、および蓋部材３２の周壁部３２２を順に配置している。この構成のインナーカップ３の全体を回転させた場合、インナーカップ３を構成する底部材３１と蓋部材３２とには遠心力が作用し、各部材が変形する。
【００３０】
底部材３１と蓋部材３２とのそれぞれには、各部材の形状と素材とに従って歪みが生じる。各部材の内部での単位長さ当たりの歪みは部位によって異なることになるが、この構成例のように回転する場合、各部位での単位長さ当たりの歪みが外径側ほど累積し、また、各部位に作用する遠心力の大きさが外径側ほど大きく、外径側の部位ほど大きな変形量となる。
【００３１】
この変形量が、仮に蓋部材３２よりも底部材３１で小さい場合には、底部材３１の小径部３１２Ａの外周側と、蓋部材３２の周壁部３２２の内周側との間隔が開いてしまう。すると、Ｏリング３３の弾性変形が小さくなり、底部材３１と蓋部材３２との間の気密性が低下する危険性がある。
【００３２】
そこで、本構成例では、底部材３１の小径部３１２Ａを、底部材３１の外縁の内側から立設させている。また、底部材３１の外縁よりも内側に、蓋部材３２の周壁部３２２を対向させている。また、小径部３１２Ａの底面側に、大径部３１２Ｂとテーパ部３１２Ｃとを設けている。また、底部材３１の重量を蓋部材３２の重量よりも大きく設定している。したがって蓋部材３２の変形量よりも底部材３１の変形量が大きくなるように、蓋部材３２と底部材３１との材質（比重）と形状とを設定している。
【００３３】
したがって、インナーカップ３の全体を回転させた場合、蓋部材３２の変形量よりも底部材３１の変形量が大きくなる。底部材３１の小径部３１２Ａが変形してインナーカップ３の径方向に大きく位置ずれする。蓋部材３２の周壁部３２２が変形して径方向に小さく位置ずれする。そして、Ｏリング３３がより大きな圧力で小径部３１２Ａと周壁部３２２との間に狭持される。これにより、蓋部材３２と底部材３１との間の気密性を高められる。
【００３４】
上記した構成例では、蓋部材３２を外嵌部材とし、底部材３１を内嵌部材としたが、本発明はこの設定に限らず、例えば、蓋部材３２を内嵌部材とし、底部材３１を外嵌部材としてもよい。その場合、底部材３１の変形量よりも蓋部材３２の変形量が大きくなるように、蓋部材３２と底部材３１との材質（比重）と形状とを設定する必要がある。
【００３５】
最後に、上述の構成例の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の構成例ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】塗布装置の構成例を示す断面図である。
【図２】同塗布装置の備えるインナーカップの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…塗布装置
２…アウターカップ
３…インナーカップ
４…スピンナー
５…アーム
３１…底部材
３２…蓋部材
３３…Ｏリング
９９…ワーク
３１２Ａ…小径部
３１２Ｂ…大径部
３１２Ｃ…テーパ部
３２２…周壁部
【図１】
0005285881.tif 000002
【図２】
0005285881.tif 000003