JP5733636B2 - ノズルユニット、基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に薬液を塗布する基板処理技術に関し、より詳細には、基板に複数の薬液を吐出するノズルユニット、これを具備する基板処理装置、及びこの基板処理装置を用いた基板処理方法に関する。

半導体素子又は液晶ディスプレイを製造するために、基板上に薬液を供給するフォトリソグラフィー、蝕刻、イオン注入蒸着、洗浄等の多様な工程が遂行される。このような工程の中においてフォトリソグラフィー工程では、基板上に所望のパターンを形成させる。

フォトリソグラフィー工程では、基板上にフォトレジストのような薬液を塗布する塗布工程、塗布された感光膜の上に特定パターンを形成する露光工程、及び露光された感光膜で不必要な領域を除去する現像工程が、順次的になされる。その中で、一般的に基板は一方向に移動し、固定されたノズルから薬液が供給される。

この中で基板が移動される塗布工程では、例えば、支持部材が基板の底面にガスを噴射し、その基板を空中浮揚させた状態にして移動させる。このときのガスの噴射によって基板に振動が発生し、また、ガスの温度にしたがって基板の領域の間に温度差が発生する。

特開２０１０−０２２１１８６号公報

本発明の課題は、基板上にフォトレジストが均一に塗布されるようにし、フォトレジストの消耗量を節減することのできるノズルユニット、基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

本発明の実施形態による基板処理装置は、基板を支持するプレートと、前記プレートに支持された前記基板に薬液を塗布するノズルユニットと、前記プレートに置かれる前記基板と前記ノズルユニットとの相対位置が変更されるように前記基板又は前記ノズルユニットを移動させる駆動ユニットと、を含み、前記ノズルユニットは、横方向が第１方向に沿って形成され、前記基板に第１薬液を吐出する第１吐出部と、横方向が前記第１方向に沿って形成され、前記基板に第２薬液を吐出する第２吐出部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の実施形態による基板処理方法は、基板を支持するプレートと、前記プレートに支持された前記基板に薬液を塗布するノズルユニットと、前記プレートに置かれる基板と前記ノズルユニットとの相対位置が変更されるように前記基板又は前記ノズルユニットを移動させる駆動ユニットと、を含み、前記ノズルユニットは横方向が第１方向に沿って形成され、前記基板に第１薬液を吐出する第１吐出部と、横方向が前記第１方向に沿って形成され、前記基板に第２薬液を吐出する第２吐出部を含む基板処理装置を利用して基板を処理する方法であって、前記基板と前記ノズルユニットとの相対位置を変更しながら、前記第１吐出部から前記第１薬液を前記基板に吐出させ、前記第１薬液が吐出された面に前記第２吐出部が前記第２薬液を吐出することを特徴とする。

また、本発明の実施形態によるノズルユニットは、横方向が第１方向に沿って提供されたノズルユニットであって、基板に第１薬液を吐出し、横方向が前記第１方向に沿って形成される第１流路と、前記基板に第２薬液を吐出し、横方向が前記第１方向に沿って形成される第２流路とが形成される本体を含み、前記第１流路と前記第２流路は、前記第１方向と垂直である第２方向に沿って離隔されるように形成されることを特徴とする。

本発明によると、基板上にフォトレジスト膜を均一に形成することができるという効果や、基板上にフォトレジスト膜を形成するために消耗されるフォトレジストの量を節減することができるという効果を奏する。また、本発明によると、基板上に様々な種類のフォトレジスト膜を形成するときに必要な時間が短縮される。

本発明の一実施形態による基板処理装置を示す図面である。 支持台に結合されたノズルユニットの断面を示す図面である。 ノズルユニットが基板に薬液を塗布する過程を示す図面である。 第１吐出部で第１薬液が吐出される状態を示す図面である。 他の実施形態によるノズルユニットの断面を示す図面である。 他の実施形態によるノズルユニットの断面を示す図面である。 他の実施形態によるノズルユニットが支持台に結合された形態を示す断面図である。 他の実施形態によるノズルユニットが支持台に結合された形態を示す断面図である。 他の実施形態によるノズルユニットを示す断面図である。 他の実施形態によるノズルユニットを示す断面図である。 他の実施形態による結合部の形態を示す図面である。

以下、本発明の一実施形態を、添付図面の図１乃至図５を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形可能であり、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されない。本実施形態は当業者に本発明を詳細に説明するためのものであり、図面では本発明を概略的に示している。

図１は本発明の一実施形態による基板処理装置を示す図面である。図１に示すように、基板処理装置はプレート１０、ノズルユニット３０、基板移送部材２０、ノズル移送部材４０、及びノズルユニット待機部５０を含む。

プレート１０は第１方向１０１に設定された幅を有し、上方から視たとき、第１方向１０１と垂直である第２方向１０２に延長された形状を有する。基板Ｓはプレート１０に位置された後、第２方向１０２に移動される。

プレート１０にはガス供給ホール１１が形成される。ガス供給ホール１１は気体供給ライン（図示せず）を通じて気体供給部（図示せず）に連結される。気体供給部から供給された気体はガス供給ホール１１を通じて噴射される。ガス供給ホール１１から噴射された気体は、プレート１０に位置された基板Ｓを浮揚させる。

プレート１０の第１方向１０１の両側面には基板移送部材２０が設置される。基板移送部材２０は基板移送用レール２１と把持部材２２とを含む。

基板移送用レール２１はプレート１０の両側面に第２方向１０２に沿って延長されて形成される。各々の基板移送用レール２１には把持部材２２が位置する。把持部材２２は基板移送用レール２１に沿って第２方向１０２に移動できるように設置される。基板Ｓは、ガス供給ホール１１から噴射される気体によって浮揚された状態で把持部材２２によって支持される。把持部材２２が第２方向１０２に移動すると、基板Ｓは第２方向１０２に移送される。

ノズルユニット３０はノズル移送部材４０に結合されて、プレート１０が第３方向１０３に離隔されるように位置する。第３方向１０３は、第１方向１０１及び第２方向１０２と垂直な方向である。ノズルユニット３０は基板Ｓに第１薬液及び第２薬液を吐出する。

ノズル移送部材４０は支持台４１、垂直フレーム４２、及びガイドレール４３を含む。

支持台４１は第１方向１０１に長く延長された棒形状を有する。ノズルユニット３０は１つ以上の面が支持台４１に結合されて、プレート１０から第３方向１０３に離隔されるように位置する。また、ノズルユニット３０は後述の結合部６０によって支持台４１に脱着自在に結合される。

支持台４１の第１方向１０１の端部は垂直フレーム４２に連結される。垂直フレーム４２は第３方向１０３の下方に延長されて形成される。垂直フレーム４２は支持台４１と一体に形成されるか、或いは別に形成された後、支持台４１に連結される。

垂直フレーム４２はガイドレール４３に位置する。ガイドレール４３は、第１方向１０１に沿って基板移送用レール２１の外側となる箇所に形成され、第２方向１０２に延長される。垂直フレーム４２はガイドレール４３に沿って第２方向１０２に移動することができる。

ノズルユニット待機部５０はガイドレール４３の内側に設置される。ノズルユニット待機部５０は、幅が第２方向１０２に設定され、第１方向１０１に延長された形状である。ノズルユニット待機部５０はノズルユニット３０が移動される経路の上に配置される。即ち、垂直フレーム４２がガイドレール４３に沿って移動することで、ノズルユニット３０はノズルユニット待機部５０上に位置することができる。

ノズルユニット待機部５０がプレート１０の上方に位置する場合、ノズルユニット待機部５０はプレート１０から第３方向１０３に離隔されるように設置される。このようにして、プレート１０に位置された基板Ｓは、プレート１０とノズルユニット待機部５０との間に移動することができる。

ノズルユニット待機部５０には複数のノズルユニット３０が位置する。また、ノズルユニット待機部５０には、支持台４１に結合されないノズルユニット３０を配置することが可能である。したがって、支持台４１に結合したノズルユニット３０を分離してノズルユニット待機部５０に位置させた後、ノズルユニット待機部５０に位置した他のノズルユニット３０を支持台４１に結合させることで、ノズルユニット３０の交替が可能である。これにより、ノズルユニット３０から吐出される薬液の種類にしたがって、支持台４１に結合されるノズルユニット３０を交替して使用することができる。

図２は支持台に結合されたノズルユニットの断面を示す図面である。

図１及び図２に示すように、ノズルユニット３０は第１吐出部、第２吐出部、サクション部３４０、及び排気流路３３０を含む。

ノズルユニット３０は、スリット形状に延長される本体３００を有する。ノズルユニット３０が支持台４１に結合されるとき、本体３００の延長方向は第１方向１０１になる。本体３００には、第１吐出部をなす第１流路３１０と、第２吐出部をなす第２流路３２０とが形成される。第１流路３１０と第２流路３２０とは、第１方向１０１に沿って形成される。また、第１流路３１０と第２流路３２０とは、第２方向１０２に沿って離隔されるように形成される。

第１流路３１０は、第１連結管３１５を通じて第１薬液供給部３１７に連結され、第２流路３２０は、第２連結管３２５を通じて第２薬液供給部３２７に連結される。第１薬液供給部３１７と第２薬液供給部３２７から供給される薬液は、異なる種類の薬液とすることができ、一例として、第１薬液供給部３１７から供給される薬液は有機溶剤であり、第２薬液供給部３２７から供給される薬液は感光液である。

排気流路３３０は、第１流路３１０と第２流路３２０の間に形成される。排気流路３３０は排気連結管３３５を通じて減圧部材３７１に連結される。一例として、減圧部材３７１はポンプからなる。減圧部材３７１が動作すると、基板Ｓ上で発生されたヒュームは排気流路３３０に吸入され、その後に減圧部材３７１を通じて排出される。

サクション部３４０は本体３００の一側面に付着されるか、或いは本体３００に流路として形成される。サクション部３４０と第２流路３２０との間に第１流路３１０が位置する。また、サクション部３４０と排気流路３３０との間に第１流路３１０が位置する。サクション部３４０は減圧部材３７２に連結される。減圧部材３７２が動作すれば、サクション部３４０は第１流路３１０から吐出される薬液に吸入圧力を提供する。したがって、第１薬液はサクション部３４０の方に引かれながら、吐出される。

第１流路３１０と第２流路３２０とは排気流路３３０の方に傾くように形成される。したがって、第１流路３１０と第２流路３２０とが第２方向１０２に沿って離隔された距離は、本体３００の下部において狭くなる。これにより、基板Ｓに第１薬液が塗布された後、第２薬液が塗布されるために必要な時間を、減少させることができる。

支持台４１には結合部６０が具備される。結合部６０は吸入部６１を含む。吸入部６１は支持台４１の下面に形成される。吸入部６１は減圧部材３７３に連結される負圧部６１０を含む。減圧部材３７３が動作して負圧部６１０の周囲の気体が吸入されると、負圧部６１０に負圧が発生し、負圧部６１０と隣接して位置するノズルユニット３０を支持台４１に結合させる。減圧部材３７３が停止すると、ノズルユニット３０は支持台４１から分離される。

結合部６０は結合体６３０をさらに含む。結合体６３０は支持台４１と接するノズルユニット３０の外面に具備される。また、吸入部６１は、結合体６３０の形状に対応する挿入部６２０と負圧部６１０とを含む。したがって、減圧部材３７３が動作すると、負圧によって結合体６３０が挿入部６２０に挿入される。また、負圧部６１０が挿入部６２０の機能を果たすように設け、負圧部６１０と挿入部６２０とを一体に形成することもできる。

図３はノズルユニットが基板に薬液を塗布する過程を示す図面である。

図３に示すように、基板Ｓとノズルユニット３０との相対位置が第２方向１０２に沿って変わりながら、基板Ｓに薬液が塗布される。基板Ｓを把持部材２２に支持させた後に、把持部材２２が基板移送用レール２１に沿って移動することで、基板Ｓとノズルユニット３０との相対位置が変更される。また、垂直フレーム４２がガイドレール４３に沿って移動することで、基板Ｓとノズルユニット３０との相対位置が変更される。即ち、基板移送部材２０又はノズル移送部材４０によって基板Ｓとノズルユニット３０との相対位置が変わる。したがって、基板移送部材２０及びノズル移送部材４０を「駆動ユニット」と称する。

以下では、基板Ｓが移動する場合を例に挙げて説明する。なお、ノズルユニット３０が移動しながら基板Ｓに薬液を塗布することや、ノズルユニット３０及び基板Ｓが移動しながら基板Ｓに薬液を塗布することも可能である。例えば、第１薬液３１８は有機溶剤であり、第２薬液３２８は感光液である。有機溶剤はシンナー（Ｔｈｉｎｎｅｒ）であり、感光液はフォトレジストである。

ガス供給ホール１１から気体が吐出され、基板Ｓが浮遊された状態で把持部材２２が基板移送用レール２１に沿って第２方向１０２に移動することで、基板Ｓは第１吐出部と第２吐出部の方に移動する。

ノズルユニット３０は第１吐出部が動作を開始した後に、第２吐出部が動作を開始するように制御される。したがって、基板Ｓ上に有機溶剤が塗布された後、フォトレジストが塗布される。有機溶剤及びフォトレジストの塗布は、基板Ｓの端部から開始させることができる。

図４は第１吐出部から第１薬液が吐出される状態を示す図面である。

図３及び図４に示すように、第１吐出部が動作する前又は同時にサクション部３４０が動作を開始することで、第１薬液３１８はサクション部３４０方向に吸入圧力を受けながら、吐出される。したがって、第１薬液３１８が基板Ｓに塗布される地点は、サクション部３４０側の方向に引かれる。そして、第１薬液３１８が塗布された基板Ｓに対して、第２薬液３２８が塗布される。

図５は他の実施形態によるノズルユニットの断面を示す図面である。

図５に示すように、ノズルユニット３０には第１流路３１０、第２流路３２０、及び排気流路３３０が形成されている。このように、ノズルユニット３０はサクション部３４０無しで形成することができる。

図６は他の実施形態によるノズルユニットの断面を示す図面である。

図６に示すように、ノズルユニット３０には第１流路３１０及び第２流路３２０が形成されている。このように、ノズルユニット３０はサクション部３４０及び排気流路３３０無しで形成することができる。

図７及び図８は他の実施形態によるノズルユニットが支持台に結合された形態を示す断面図である。

図７及び図８に示すように、ノズルユニット３０は第１本体３０１及び第２本体３０２を含む。第１本体３０１及び第２本体３０２は第１方向１０１に沿って配置される。第１吐出部は、第１本体３０１内の第１流路３１０からなる。また、第２吐出部は、第２本体３０２内の第２流路３２０からなる。

ノズルユニット３０はサクション部３４０をさらに含む。サクション部３４０は第１本体３０１の一側面に付着されるか、或いは第１本体３０１に流路として形成される。サクション部３４０は、第１本体３０１に対して第２本体３０２が隣接する側とは反対側に位置する。

第１本体３０１又は第２本体３０２には、排気流路３３０が形成される。排気流路３３０が第１本体３０１に形成される場合、この排気流路３３０は、第２本体３０２が隣接する側にて第１方向１０１に沿って形成される。また、排気流路３３０が第２本体３０２に形成される場合、この排気流路３３０は、第１本体３０１が隣接する側にて第１方向１０１に沿って形成される。

支持台４１は、第１支持台４１０と第２支持台４２０を含む。第１支持台４１０には第１本体３０１が結合され、第２支持台４２０には第２本体３０２が結合される。第１支持台４１０又は第２支持台４２０は上下に移動できるように設置され、第１本体３０１と第２本体３０２との下端の相対的高さは調節可能である。また、第１支持台４１０又は第２支持台４２０は第２方向１０２に移動することができ、第１本体３０１と第２本体３０２との間の間隔が調節される。

図９は他の実施形態によるノズルユニットを示す断面図である。

図９に示すように、第１本体３０１内に第１流路３１０が設けられ、第２本体３０２内に第２流路３２０が設けられる。また、サクション部３４０は第１本体３０１の一側面に付着されるか、或いは第１本体３０１に流路として形成される。このように、ノズルユニット３０は排気流路３３０無しで形成することができる提供される。

図１０は他の実施形態によるノズルユニットを示す断面図である。

図１０に示すように、第１本体３０１内に第１流路３１０が設けられ、第２本体３０２内に第２流路３２０が設けられる。このように、ノズルユニット３０は排気流路３３０及びサクション部３４０無しで形成することができる。

図１１は他の実施形態による結合部６０の形態を示す図面である。

図１１に示すように、結合部６０は電磁石６４０を含む。電磁石６４０は支持台４１の下面に設置され、電源６４１及びスイッチ６４２に連結される。ノズルユニット３０には支持台４１に接する面に金属板６５０が設置される。したがって、スイッチ６４２をオンにして電磁石６４０に電源を印加すると、金属板６５０が電磁石６４０に付着することでノズルユニット３０が支持台４１に結合される。また、スイッチ６４２をオフにして電磁石６４０への電源を遮断させると、ノズルユニット３０は支持台４１から分離される。

以上の詳細な説明は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示した発明の概念の範囲、前述の開示内容と均等な範囲、当業界の技術や知識の範囲内で、多様な変更又は修正が可能である。

したがって、以上の詳細な説明は、開示した実施形態で本発明を制限するものではない。また、特許請求の範囲は、他の実施状態も含むように解釈されるべきものである。

１０ プレート
２０ 基板移送部材
３０ ノズルユニット
４０ ノズル移送部材
４１ 支持台
５０ ノズルユニット待機部

Claims (10)

1. 基板を支持するプレートと、
   前記プレートに支持された前記基板に薬液を塗布するノズルユニットと、
   前記プレートに置かれる前記基板と前記ノズルユニットとの相対位置が変更されるように前記基板又は前記ノズルユニットを移動させる駆動ユニットと、を含み、
   前記ノズルユニットは、
   本体と、
   前記本体に形成され、前記基板に第１薬液を吐出する第１流路と、
   前記本体に形成され、前記基板に第２薬液を吐出する第２流路と、
   前記本体に形成された排気流路と、
   前記本体に流路を含むように形成され、前記第１流路から吐出される前記第１薬液に吸入圧力を提供するサクション部と、を含み、
   前記排気流路は、前記第１流路と前記第２流路との間に形成され、
   前記サクション部は、前記流路と前記第２流路との間に、前記第１流路と前記排気流路が位置するように形成されることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記第１流路と前記第２流路は、下部が前記排気流路の方に傾くように形成されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記駆動ユニットは、
   前記ノズルユニットが結合される支持台と、
   前記支持台の両側に設置されて前記支持台を支持する垂直フレームと、
   前記垂直フレームを移動できるように支持するガイドレールと、を含み、
   前記基板処理装置は、
   前記ノズルユニットを前記支持台に脱着自在に結合させる結合部を含み、
   前記結合部は、
   前記支持台の下面に形成され、吸入圧力を提供する吸入部を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記支持台から分離された前記ノズルユニットが配置されるノズルユニット待機部をさらに含み、前記ノズルユニット待機部は、前記ノズルユニットが移動される経路上に位置することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記結合部は、
   前記支持台と接する前記ノズルユニットの外面に具備され、前記ノズルユニットが前記支持台に結合されるときに前記吸入部に挿入される結合体をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
6. 前記第１薬液は有機溶剤であり、前記第２薬液はフォトレジストであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 基板処理装置を利用して基板を処理する方法であって、
   前記基板処理装置は、
   基板を支持するプレートと、
   前記プレートに支持された前記基板に薬液を塗布するノズルユニットと、
   前記プレートに置かれる前記基板と前記ノズルユニットとの相対位置が変更されるように前記基板又は前記ノズルユニットを移動させる駆動ユニットと、を含み、
   前記ノズルユニットは、
   本体と、
   前記本体に形成され、前記基板に第１薬液を吐出する第１流路と、
   前記本体に形成され、前記基板に第２薬液を吐出する第２流路と、
   前記本体に形成された排気流路と、
   前記本体に流路を含むように形成され、前記第１流路から吐出される前記第１薬液に吸入圧力を提供するサクション部と、を含み、
   前記排気流路は、前記第１流路と前記第２流路との間に形成され、
   前記サクション部は、前記流路と前記第２流路との間に、前記第１流路と前記排気流路が位置するように形成され、
   前記基板と前記ノズルユニットとの相対位置を変更しながら、前記サクション部を動作させるとともに前記第１流路から前記第１薬液を前記基板に吐出し、且つ、前記排気流路で基板上の空気を吸入し、前記第１薬液が吐出された面に前記第２流路から前記第２薬液を吐出することを特徴とする基板処理方法。
8. 前記プレートには、気体を吐出することで前記基板を浮遊状態で前記プレートに支持させるガス供給ホールが形成され、
   前記ガス供給ホールから前記気体を吐出して前記基板を浮遊させた状態で、前記第１薬液と前記第２薬液が前記基板に吐出されることを特徴とする請求項７に記載の基板処理方法。
9. 本体と、
   前記本体に形成され、基板に第１薬液を吐出する第１流路と、
   前記本体に形成され、前記基板に第２薬液を吐出する第２流路と、
   前記本体に形成された排気流路と、
   前記本体に流路を含むように形成され、前記第１流路から吐出される前記第１薬液に吸入圧力を提供するサクション部と、を含み、
   前記排気流路は、前記第１流路と前記第２流路との間に形成され、
   前記サクション部は、前記流路と前記第２流路との間に、前記第１流路と前記排気流路が位置するように形成されることを特徴とするノズルユニット。
10. 前記第１流路と前記第２流路は、下部が前記排気流路の方に傾くように形成されることを特徴とする請求項９に記載のノズルユニット。

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