(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させつつ基板表面に塗布液を塗布する回転式塗布装置であって、
基板を保持しつつ回転する回転台と、
前記回転台を回転駆動する駆動手段と、
前記基板の外形と同等以上の大きさを有するとともに前記回転台に対して接近、離反自在であり、前記回転台上に保持された基板の表面と所定の隙間をもって平行に配置されて前記回転台とともに回転可能な上部回転板と、
前記基板に対する塗布液の塗布処理に際して前記回転台及び上部回転板を回転させ、塗布処理終了後に前記上部回転板を前記回転台から離反させている最中に前記回転台を回転させるように前記駆動手段を制御する回転制御手段と、
を備えた回転式塗布装置。
【請求項２】
前記回転制御手段は、前記上部回転板が前記回転台から離反している最中に、塗布液の塗布中の回転速度よりも低い速度で前記回転台を回転させる、請求項１に記載の回転式塗布装置。
【請求項３】
前記上部回転板が前記回転台から離反している最中の回転速度は５００ｒｐｍ以下である、請求項２に記載の回転式塗布装置。
【請求項４】
前記回転台と上部回転板とは相互に相対回転不能に連結可能であり、
前記回転制御手段は、塗布処理終了後に、前記回転台の回転を一旦停止し、前記回転台と前記上部回転板との連結を解除するように前記上部回転板が前記回転台から離反した後に、前記上部回転板を前記回転台からさらに離反させ、このさらに離反させている最中に前記回転台を回転させる、
請求項１から３のいずれかに記載の回転式塗布装置。
【請求項５】
前記回転台に保持された基板の周囲を前記上部回転板とともに覆うカップと、
前記カップの内部を排気する排気手段と、
前記塗布液の塗布中は前記排気手段を作動させるとともに、前記上部回転板を前記回転台から離反させる際に前記排気手段を停止又は低減作動させる排気制御手段と、
をさらに備えた請求項１から４のいずれかに記載の回転式塗布装置。
【請求項６】
基板を回転させつつ基板表面に塗布液を塗布する塗布方法であって、
回転台上に保持された基板に塗布液を供給する第１工程と、
前記基板に対して基板の外形と同等以上の大きさの上部回転板を基板の表面と所定の隙間をあけて平行に配置し、前記上部回転板及び前記回転台をともに回転させて塗布液を基板の表面に塗布する第２工程と、
塗布液の塗布終了後に、前記上部回転板を前記回転台から離反させ、この離反させている最中に前記回転台を回転させる第３工程と、
を含む塗布方法。
【請求項７】
前記第２工程は、前記回転台と前記上部回転板とが相互に回転不能に連結された状態で実行され、
前記第３工程は、塗布液の塗布終了後に、前記回転台の回転を一旦停止し、前記回転台と前記上部回転板との連結を解除するように前記上部回転板が前記回転台から離反した後に、前記上部回転板を前記回転台からさらに離反させ、このさらに離反させている最中に前記回転台を回転させる工程である、
請求項６に記載の塗布方法。
【請求項８】
前記回転台はカップ内部に配置され、
前記第２工程は、カップ内部を排気しつつ実行され、
前記第３工程は、カップ内部の排気を停止又は低減作動して実行される、
請求項７に記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を回転させつつ基板表面に塗布液を塗布する回転式塗布装置及び塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板表面にレジスト液等の塗布液を塗布する装置として、回転式塗布装置が提供されている。この回転塗布装置は、基板を保持して回転させる回転台と、回転台に保持された基板の周囲を覆うカップと、基板表面に塗布液を滴下供給するためのノズルとを備えている。この装置では、回転台に保持された基板の中央部に塗布液を供給する。そして、回転台とともに基板を回転させ、塗布液を基板の表面全体に拡散させるようにしている。
【０００３】
このような回転塗布装置において、基板表面全体に均一な厚さの膜を形成するために、特開平４−６１９５５号公報に示されたような装置が提案されている。この装置を図４に模式的に示す。図に示す装置は、前述のような、回転台１と、カップ２と、ノズル（図示せず）とを有している。そして、これらの構成に加え、回転台１に保持された基板の上面と所定の小間隔をもって平行に配置可能な上部回転板３を有している。この上部回転板３は、基板の外形と同等以上の大きさを有しており、回転台１上の基板に接近した処理位置と、図４に示すように基板から離れた待避位置とを取り得るように昇降自在である。そして、処理位置においては、回転台１と一体で回転することが可能である。また、カップ２内は、塗布処理中及び塗布処理終了後において排気系により強制的に排気されている。
【０００４】
ここでは、回転台１と上部回転板３との間に形成された扁平な塗布処理空間の空気層は、一体に回転する回転台１及び上部回転板３とともに連れ回りするため、塗布処理中は基板表面での気流の発生を抑えることができる。このため、均一な厚さの膜を基板表面上に形成できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような上部回転板を備えた回転塗布装置では、略均一な膜が形成できるものの、塗布処理後の膜面にモヤ状のムラ（以下、モヤムラと記す）が放射状に発生し、そのモヤムラの部分の膜厚の均一性が悪くなる場合があることがわかった。このモヤムラの発生原因を追究したところ、以下のようなことが判明した。
【０００６】
すなわち、塗布処理終了後において、基板を搬出するために上部回転板を待避位置に上昇させるが、この上部回転板の上昇により基板と上部回転板との間の空間が膨張し、その部分の圧力が低くなる。このため、図４に示すように、外周側から中央部に向かって巻き込むような気流が発生し、この気流が基板表面上の塗布液に作用し、放射状のモヤムラの原因となっていることが判明した。
【０００７】
本発明の課題は、前記のような気流の発生を抑え、モヤムラを抑えることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る回転式塗布装置は、基板を回転させつつ基板表面に塗布液を塗布する装置であって、基板を保持しつつ回転する回転台と、回転台を回転駆動する駆動手段と、上部回転板と、回転制御手段とを備えている。上部回転板は、基板の外形と同等以上の大きさを有するとともに回転台に対して接近、離反自在であり、回転台上に保持された基板の表面と所定の隙間をもって平行に配置されて回転台とともに回転可能である。回転制御手段は、基板に対する塗布液の塗布処理に際して回転台及び上部回転板を回転させ、塗布処理終了後に上部回転板を回転台から離反させている最中に回転台を回転させるように駆動手段を制御する。
【０００９】
この装置では、塗布処理中は、上部回転板と基板とが接近して一体となって回転しており、このため基板には均一な厚さの膜を形成することができる。そして、塗布処理終了後には、上部回転板を基板から離反させるが、この離反させている最中に、基板（回転台）を回転させる。すると、上部回転板と基板との間に発生する気流の流れが乱れ、乱れた気流は基板表面上の一部の塗布液に作用するのではなくより広い部分に作用することとなる。このためモヤムラが従来に比較して分散されることになる。すなわち、モヤムラの程度が従来に比較して弱くなり、それほど目立たなくなる。したがって、この基板を後処理して最終製品にした際にもムラが少なく、表面が良好になる。
【００１０】
請求項２に係る回転式塗布装置は、請求項１の装置において、回転制御手段は、上部回転板が回転台から離反している最中に、塗布液の塗布中の回転速度よりも低い速度で回転台を回転させる。
【００１１】
この装置では、塗布液が基板に塗布された後は、基板（回転台）は比較的遅い速度で回転させられるので、基板表面の塗布液が遠心力で外周側に流動することはない。したがって、塗布処理終了後に基板を回転させても膜厚の均一性が損なわれることはない。
【００１２】
請求項３に係る回転式塗布装置は、請求項２の装置において、上部回転板が回転台から離反している最中の回転速度は５００ｒｐｍ以下である。５００ｒｐｍを超える速度で回転させると、塗布液が流動して膜厚の均一性が損なわれるおそれがあるが、ここではこのような問題はない。
【００１３】
請求項４に係る回転式塗布装置は、請求項１から３のいずれかの装置において、回転台と上部回転板とは相互に相対回転不能に連結可能である。そして、回転制御手段は、塗布処理終了後に、回転台の回転を一旦停止し、回転台と上部回転板との連結を解除するように上部回転板が回転台から離反した後に、上部回転板を回転台からさらに離反させ、このさらに離反させている最中に回転台を回転させる。
【００１４】
回転台と上部回転台とが連結された状態のまま回転台を回転させると、上昇させられている最中の上部回転台もともに回転することになり、装置の損傷のおそれがある。しかしここでは、両者の連結が外れた後に回転台を回転させるので、装置の損傷を確実に防止することができる。
【００１５】
請求項５に係る回転式塗布装置は、請求項１から４のいずれかの装置において、回転台に保持された基板の周囲を上部回転板とともに覆うカップと、カップの内部を排気する排気手段と、排気制御手段とを備えている。排気制御手段は、塗布液の塗布中は排気手段を作動させるとともに、上部回転板を回転台から離反させる際に排気手段を停止又は低減作動させる。
【００１６】
この装置では、上部回転板が回転台から離反する際には、カップ内部の排気が停止又は低減されている。このため、上部回転板が上昇してもカップ外部からのエア等の流入が少なくなり、基板上部において発生する気流の量が少なくなる。したがって、モヤムラを従来に比較して抑えることができる。
【００１７】
請求項６に係る塗布方法は、基板を回転させつつ基板表面に塗布液を塗布する塗布方法であって、以下の工程を含んでいる。
【００１８】
◎回転台上に保持された基板に塗布液を供給する第１工程。
【００１９】
◎基板に対して基板の外形と同等以上の大きさの上部回転板を基板の表面と所定の隙間をあけて平行に配置し、上部回転板及び回転台をともに回転させて塗布液を基板の表面に塗布する第２工程。
【００２０】
◎塗布液の塗布終了後に、上部回転板を回転台から離反させ、この離反させている最中に回転台を回転させる第３工程。
【００２１】
請求項７に係る塗布方法は、請求項６の方法において、第２工程は、回転台と上部回転板とが相互に回転不能に連結された状態で実行される。また、第３工程は、塗布液の塗布終了後に、回転台の回転を一旦停止し、回転台と上部回転板との連結を解除するように上部回転板が回転台から離反した後に、上部回転板を回転台からさらに離反させ、このさらに離反させている最中に回転台を回転させる。
【００２２】
請求項８に係る塗布方法は、請求項７の方法において、回転台はカップ内部に配置されている。そして、第２工程はカップ内部を排気しつつ実行され、第３工程はカップ内部の排気を停止又は低減作動して実行される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施形態による回転式塗布装置を示す。
【００２４】
この回転式塗布装置は、角形の基板１０を搭載して軸心Ｐ回りに水平回転する回転台１１と、回転台１１の下方に配置されたモータ１２と、回転台１１の上方に対向して配置された上部回転板１３と、回転台１１の周囲を覆うように配置されたカップ１４とを備えている。
【００２５】
回転台１１は、基板１０の外形形状よりも大きい円板状であり、その上面には基板１０を支持するための複数の基板支持ピン１５を有している。基板１０は、この複数の基板支持ピン１５上に水平に支持されるようになっている。また、回転台１１の上面には基板１０の四隅に係合するそれぞれ１対ずつの係合ピン１６が４組設けられている。これらのピン１６によって、回転台１１上で基板１０が回転方向に固定されるようになっている。さらに、回転台１１の外周部上面には回転台１１と同外形のスペーサリング１７が固定され、さらにこのスペーサリング１７の上面に回転台１１と同外形の環状のリングプレート１８が固定されている。なお、スペーサリング１７及びリングプレート１８の内径は、基板１０の外形形状よりも十分に大きく形成されている。また、スペーサリング１７の上下部には、基板塗布処理時の剰余の塗布液等を流出させるための間隔が設けられている。
【００２６】
モータ１２は、ベース板２０に固定されたブラケット２１に固定されている。そして、このモータ１２の出力軸２２が、回転台１１の中央部下面に固定されたボス２３にはまりこみ、両者はピン及び切欠き（図示せず）により相互に回転不能に連結されている。
【００２７】
上部回転板１３は、基板１０の外形形状よりも大きい円板状であり、回転台１１の上方に回転台１１と平行に配置されている。また、この上部回転板１３は上部支持板２５により支持されている。上部回転板１３と上部支持板２５とは、カラー２６によって所定の間隔をかけて連結されている。
【００２８】
上部支持板２５は、上部回転板１３の外形形状よりも大きい円板状であり、上部回転板１３よりも外周側の外周部には複数の係合ピン２７が設けられている。この係合ピン２７はリングプレート１８に形成された係合孔に係合可能である。したがって、係合ピン２７がリングプレート１８の係合孔に係合した状態では、上部支持板２５及び上部回転板１３は回転台１１と一体に回転する。また、上部支持板２５の中央部上面には上方に突出して係止用フランジ２８が設けられている。この係止用フランジ２８に、昇降用シリンダ４２（図２参照）先端の係止用爪２９が係止している。したがって、昇降用シリンダ４２を作動させることにより、上部回転板１３及び上部支持板２５を、図１の実線で示す基板表面に接近した処理位置と、二点鎖線で示す基板表面から離反した待避位置とを取り得る。なお、昇降用シリンダ４２はカップ１４の側方に配置されており、この昇降用シリンダ４２の腕部３０がカップ１４を跨ぐようにしてカップ１４内部にまで延び、さらにその先端に爪２９が設けられている。また、上部支持板２５の係合ピン２７がリングプレート１８と係合した状態では、係止用フランジ２８と係止用爪２９との間には隙間があくように形成されている。
【００２９】
カップ１４は、回転台１１の周囲を覆う下カップ３１と、下カップ３１の上方に形成された上カップ３２と、下カップ３１のさらに外周に設けられた外カップ３３と、下カップ３１の下方に配置され廃液を回収する回収ケース３４とを有している。そして、このカップ１４には、塗布液から蒸発した溶剤ガスや塗布液ミストを排気するための排気口３５が設けられ、さらに回収ケース３４の底部には廃液排出口３６が設けられている。排気口３５には図示しない排気管等からなる排気系が接続されており、この排気系の途中に開閉可能な排気弁４３が設けられている。
【００３０】
また本装置には、図２に示すように制御部４０が設けられている。この制御部４０はマイクロコンピュータを有しており、基板１０の表面に処理液を供給する塗布液供給ノズル４１、モータ１２、昇降用シリンダ４２、排気弁４３及び各種のセンサが接続されている。
【００３１】
この装置においては、制御部４０によって、図３に示すフローチャートにしたがって処理が行われる。
【００３２】
まずステップＳ１では、基板１０が回転台１１上に載置されたか否かが判断される。基板１０が回転台１１上に載置されるとステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、塗布液供給ノズル４１を基板１０の上方に移動させ、基板１０の中央部に塗布液を滴下する。次に塗布液供給ノズル４１を待避させた後、ステップＳ３に移行して、昇降用シリンダ４２を作動させて上部回転板１３及び上部支持板２５を下降させる。これにより、上部支持板２５の係合ピン２７が回転台１１側のリングプレート１８の係合孔に係合し、上部回転板１３及び上部支持板２５は回転台１１とともに回転可能となる。
【００３３】
次に塗布処理を開始するが、この場合は、ステップＳ４で排気弁４３を「開」にするとともにモータ１２の回転を開始する。これにより、先に基板表面に滴下された塗布液が遠心力により外周側に拡散し、基板表面全体に塗布液が塗布される。ステップＳ５では、塗布処理が終了したか否かを判断する。塗布処理が終了したと判断した場合は、ステップＳ６に移行してモータ１２の回転を停止し、回転台１１、上部回転板１３及び上部支持板２５の回転を停止させる。
【００３４】
次にステップＳ７では排気弁４３を「閉」にする。そして、昇降用シリンダ４２を作動させて上部回転板１３及び上部支持板２５を比較的低速で上昇させる。このとき、上部回転板１３及び上部支持板２５の上昇により上部回転板１３と基板１０との間に気流が生じるが、排気弁４３を閉じているので上方からのエアの侵入が抑えられ、したがって発生する気流の量も少ない。
【００３５】
ステップＳ９では、上部支持板２５の係合ピン２７とリングプレート１８の係合孔との係合が解除されたか否かを判断する。この係合の解除は、昇降用シリンダ４２の作動開始からの時間で判断する。係合が解除されれば、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、モータ１２の回転を再開する。ここでは、モータ１０の回転は塗布処理中の回転速度よりも遅く、最高５００ｒｐｍとする。そしてステップＳ１１に移行して上部回転板１３及び上部支持板２５を高速で上昇させる。ステップＳ１２では各板１３及び２５の上昇が完了したか否かを判断し、完了すればステップＳ１３に移行してモータ１２の回転を停止する。
【００３６】
ここでは、上部回転板１３及び上部支持板２５が上昇する際に、基板１０を回転させている。このため、基板１０の表面に気流が生じても、その気流が乱れる。この気流の乱れにより、気流が基板表面の一部の塗布液に繰り返し作用するのが防止される。これによりモヤムラが分散することになる。したがって、従来装置のように、基板を停止させたまま上部回転板を上昇させる場合に比較してモヤムラが抑えられる。
【００３７】
〔他の実施形態〕
塗布処理終了後に基板を回転させているが、基板の回転数を調整できるようにしたり、また回転させる時間を調整できるようにしてもよい。
【００３８】
また、前記実施形態では、上部支持板２５とリングプレート１８とを係合ピン２７及び係合孔により連結するようにしたが、両者を機械的に連結することなく同期させて回転させる場合は、上部回転板の上昇と同時に基板を回転させるようにしてもよい。
【００３９】
また、前記実施形態では、上部回転板１３及び上部支持板２５上昇時に、ステップＳ７において排気弁４３を「閉」にして排気を完全に停止させているが、ここで、例えば排気弁４３を半分だけ「閉」にして排気量を低減するようにしてもよく、排気量の低減に応じてモヤムラの抑制が実現できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明では、塗布処理終了後に上部回転板を基板から離反させる際に、基板を回転させているので、基板上方に発生する気流が乱れ、モヤムラが抑えられる。
【００４１】
また上部回転板を基板から離反させる際にカップ内の排気を停止又は低減させているので、基板上方に発生する気流の量を少なくしてモヤムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態による回転式塗布装置の断面一部構成図。
【図２】  本装置の制御ブロック図。
【図３】  本装置の制御フローチャート。
【図４】  従来装置の問題点を説明するための図。
【符号の説明】
１０  基板
１１  回転台
１２  モータ
１３  上部回転板
１４  カップ
４０  制御部
４２  昇降用シリンダ
４３  排気弁
【図１】
0004044987.tif 000002
【図２】
0004044987.tif 000003
【図３】
0004044987.tif 000004
【図４】
0004044987.tif 000005