KR100701865B1 - 슬릿 노즐, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

슬릿 노즐, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 슬릿 노즐로부터 안정된 도포 폭으로 처리액을 도포할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 슬릿 노즐은, 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 두께(d)를 0.7㎜ 이하로 한다. 이 때문에, 슬릿 노즐(42)의 이동 속도가 느릴 때나 레지스트액(90)의 점도가 낮을 때에도, 도포되는 레지스트액(90)의 외측으로의 팽창 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 레지스트액(90)의 도포 폭의 변동을 억제할 수 있다.

Description

슬릿 노즐, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SLIT NOZZLE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개략을 도시한 사시도.
도 2는 슬릿 노즐의 노즐 본체부의 구성을 도시한 사시도.
도 3은 제 1 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 4는 사이드 플레이트의 두께를 바꾸었을 때의 도포 결과를 도시한 도면.
도 5는 제 1 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 6은 제 1 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 7은 제 2 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 8은 제 2 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 9는 제 2 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 10은 제 2 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 11은 제 3 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 12는 제 3 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 13은 제 3 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 14는 제 3 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 15는 제 4 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 16은 제 4 형태에 따른 사이드 플레이트의 형상을 도시한 도면.
도 17은 제어부가 가동판의 높이를 조절하기 위한 전기적 구성을 도시한 도면.
도 18은 슬릿 노즐의 속도와 가동판의 높이의 관계를 도시한 도면.
도 19는 레지스트액의 점도와 가동판의 높이의 관계를 도시한 도면.
도 20은 노즐 본체부의 전방측의 하단부와 후방측의 하단부의 높이가 상이한 경우의, 노즐 본체부와 사이드 플레이트의 관계를 도시한 도면.
도 21은 노즐 본체부의 전방측의 하단부와 후방측의 하단부의 높이가 상이한 경우의, 노즐 본체부와 사이드 플레이트의 관계를 도시한 도면.
도 22는 종래의 도포 장치에 의한 도포 처리의 모양을 도시한 도면.
도 23은 종래의 도포 장치에 의한 도포 처리의 모양을 도시한 도면.
도 24는 종래의 도포 장치에 의한 도포 처리의 모양을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기판 처리 장치 2 : 기판
10 : 본체부 20 : 제어부
30 : 스테이지 40 : 가교부
42 : 슬릿 노즐 50 : 구동부
71 : 노즐 본체부 71f : 노즐 본체부의 하단부
73 : 송액로 74 : 토출구
90 : 레지스트액
72, 721, 722, 723, 724 : 사이드 플레이트
721a, 722a, 723a, 724d : 사이드 플레이트의 하단부
721b, 722b, 723b :사이드 플레이트의 하단부의 외측면
724a : 가동판 724b : 가압 부재
721f : 박판 721g : 가압 부재
724c : 조정 볼트 724f : 편심 캠
본 발명은 액정용 유리 기판, 반도체 기판, 필름 액정용 플렉시블 기판, 포토마스크용 기판, 칼라 필터용 기판 등(이하, 단순히「기판」이라고 함)의 표면에 처리액을 도포하는 슬릿 노즐, 해당 슬릿 노즐을 구비한 기판 처리 장치 및 해당 슬릿 노즐을 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 기판의 제조 공정에는 포토레지스트 등의 처리액을 기판의 표면에 도포하는 도포 공정이 포함되어 있다. 도포 공정에 있어서는 슬릿형상의 토출부를 갖는 슬릿 노즐로부터 기판의 표면에 처리액을 토출하는 도포 장치(소위 슬릿 코터)가 사용된다.
도 22는, 종래의 도포 장치(100)에 의한 도포 처리의 모양을 도시하고 있다. 도포 장치(100)는 슬릿 노즐(110)의 토출부(111)로부터 기판(200)의 표면을 향하여 처리액(190)을 도포하면서, 도면 중의 X 방향으로 이동한다. 이에 따라, 기판 (200)의 표면에는 처리액의 박막이 형성된다. 이러한 종래의 도포 장치는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 공개 특허 공보 2003-275648호
그러나, 종래의 도포 장치(100)에서는 안정된 도포 폭(W)으로 처리액(190)을 도포하는 것은 곤란하였다.
예를 들면, 도포 개시시와 같이 슬릿 노즐(110)의 이동 속도가 느릴 때에는, 도 23과 같이, 도포되는 처리액(190)이 외측으로 팽창되는 경향이 있다. 이 경우에는, 처리액(190)의 도포 폭(W)은 넓어진다. 한편, 슬릿 노즐(110)의 이동 속도가 빠를 때에는 도 24와 같이, 도포되는 처리액(190)이 내측으로 줄어드는 경향이 있다. 이 경우에는 처리액(190)의 도포 폭(W)은 좁아진다.
또한, 슬릿 노즐(110)의 이동 속도뿐만 아니라, 처리액의 점도, 처리액의 표면 장력, 기판(200)의 표면 상태 등의 조건에 의해도, 처리액(190)의 도포 폭(W)은 변동된다. 또한, 이와 같이 도포 폭(W)이 변동되면, 그에 따라 형성되는 박막의 두께도 불안정한 것이 된다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 슬릿 노즐로부터 안정된 도포 폭으로 처리액을 도포할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1에 따른 발명은, 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서, 상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부와, 상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상 기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고, 상기 사이드 플레이트의 하단부의 두께는 0.7㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 슬릿 노즐에 있어서, 상기 사이드 플레이트의 하단부의 외측면의 수평면에 대한 각도가 45도 이상인 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 슬릿 노즐에 있어서, 상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 슬릿 노즐에 있어서, 상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 슬릿 노즐에 있어서, 상기 사이드 플레이트는 상기 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절하는 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 슬릿 노즐에 있어서, 상기 사이드 플레이트는 상기 토출구의 단부를 규정하는 박판과, 상기 박판을 고정하는 가압 부재를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 따른 발명은, 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서, 상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부 와, 상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고, 상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 따른 발명은, 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서, 상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부와, 상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고, 상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 따른 발명은, 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서, 상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부와, 상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고, 상기 사이드 플레이트는 상기 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절하는 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 따른 발명은, 기판 처리 장치로서, 청구항 1, 청구항 7, 청구항 8 및 청구항 9 중 어느 하나에 기재된 슬릿 노즐과, 상기 슬릿 노즐의 아래쪽에 있어서 기판을 수평으로 유지하는 유지 수단과, 상기 슬릿 노즐을 상기 유지 수단에 유지된 기판에 대하여 상기 토출구의 길이 방향과 직교하는 방향에 상대적으로 주 사하는 주사 수단과, 상기 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 따른 발명은, 청구항 9에 기재된 슬릿 노즐을 이용한 기판 처리 방법으로서, 상기 슬릿 노즐을 기판에 대하여 상대적으로 주사시키면서, 상기 토출구로부터 처리액을 기판을 향하여 토출하는 공급 공정과, 상기 처리액의 점도, 상기 슬릿 노즐의 속도, 또는 이들의 양 조건에 따라 상기 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절하는 조절 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관하여 도면을 참조하면서 설명한다.
<1. 기판 처리 장치의 전체 구성에 관하여>
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)의 개략을 도시한 사시도이다. 도 1 및 이하의 각 도면에 있어서는, 도시 및 설명의 편의를 위하여 X 방향, Y 방향, 및 Z 방향을 정의한다. X 방향은 슬릿 노즐(42)의 이동 방향이다. Y 방향은 슬릿 노즐(42)의 길이 방향이다. Z 방향은 연직 방향이다.
기판 처리 장치(1)는 액정 표시 장치의 화면 패널을 구성하는 각형 유리 기판에 레지스트액을 도포하기 위한 장치로서, 본체부(10)와 제어부(20)를 갖는다. 본체부(10)는 스테이지(30)와, 가교부(40)와, 구동부(50)를 구비한다.
스테이지(30)는 기판(2)을 적재하는 유지대이다. 스테이지는 직방체형상의 석재 등에 의해 구성되고, 그 상면 및 측면은 평탄하게 가공되어 있다. 스테이지(30)의 상면은 수평면이고, 기판(2)의 유지면(31)으로 되어 있다. 유지면(31)에는 도시하지 않은 다수의 진공 흡착구가 형성되어 있다. 기판 처리 장치(1)에 있어서 기판(2)을 처리할 때에는, 진공 흡착구가 기판(2)을 흡착함으로써 기판(2)은 수평으로 유지된다.
유지면(31)에는 복수의 리프트 핀(32)이 설치되어 있다. 리프트 핀(32)은 상하로 승강 자유롭게 구성되어 있다. 기판(2)을 스테이지(30) 상에 적재할 때, 또는 기판을 스테이지(30)로부터 제거할 때에는 리프트 핀(32)이 상승하여 기판을 유지한다. 또한, 유지면(31) 중, 기판(2)이 유지되는 영역을 사이에 끼운 양 단부에는 한 쌍의 주행 레일(33)이 고정 설치되어 있다. 주행 레일(33)은 가교부(40)를 지지하는 동시에, 가교부(40)의 X 방향의 이동을 안내하는 리니어 가이드를 구성한다.
유지면(31)의 +X 방향측에는 개구(34)가 설치되어 있다. 개구(34) 아래쪽의 본체부(10)의 내부에는 슬릿 노즐(42)의 상태를 정상화하기 위한 예비 도포 기구나, 슬릿 노즐(42)의 건조를 방지하기 위한 대기 포트 등이 설치되어 있다.
가교부(40)는 스테이지(30)의 위쪽에 수평으로 걸려 걸쳐져 있다. 가교부(40)는 카본 화이버 보강 수지 등을 골재로 하는 노즐 지지부(41)와, 노즐 지지부(41)에 부착된 슬릿 노즐(42)과, 노즐 지지부(41)의 양단을 지지하는 승강 기구(43)를 갖고 있다.
슬릿 노즐(42)은 노즐 본체부(71)와, 노즐 본체부(71)의 양단에 부착된 사이드 플레이트(72)를 갖는다. 슬릿 노즐(42)은 기판(2)의 표면을 주사하면서, 기판(2) 표면의 소정의 영역에 레지스트액을 도포한다. 슬릿 노즐(42)의 상세한 구성 에 대해서는 후술한다.
승강 기구(43)는 노즐 지지부(41)를 통해 슬릿 노즐(42)을 지지하고 있다. 승강 기구(43)는 AC 서보 모터(43a)와 도시하지 않은 볼 나사를 구비하고 있고, 제어부(20)로부터의 제어 신호에 의거하여 슬릿 노즐(42)을 병진적으로 승강시킨다. 또한, 승강 기구(43)는 슬릿 노즐(42)의 YZ 평면 내에서의 자세를 조정한다.
구동부(50)는 스테이지(30)의 양측부를 따른 한 쌍의 고정자(51)와, 가교부(40)의 양 단부에 부착된 한 쌍의 이동자(52)를 구비하고 있다. 구동부(50)는 고정자(51)와 이동자(52)에 의해 한 쌍의 AC 코어리스 리니어 모터를 구성하고 있고, 가교부(40)를 X 방향으로 이동시킨다. 또한, 구동부(50)에는 스케일부와 검출자를 갖는 리니어 인코더(53)가 부착되어 있다. 리니어 인코더(53)는 이동자(52)의 위치를 검출하고 검출 결과를 제어부(20)로 송신한다.
제어부(20)는 프로그램에 따라 각종 데이터를 처리하는 연산부(21)와, 프로그램이나 각종 데이터를 기억하는 기억부(22)를 구비한다. 또한, 제어부(20)의 전면에는 오퍼레이터로부터의 지시 입력을 접수하는 조작부(23)와, 각종 데이터를 표시하는 표시부(24)가 설치되어 있다.
제어부(20)는 도시하지 않은 케이블에 의해 본체부(10)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(20)는 조작부(23)로부터의 입력 신호나 리니어 인코더(53)로부터의 검출 결과에 의거하여 고정자(51) 및 이동자(52)의 동작을 제어한다. 이에 따라, 스테이지(30) 상의 가교부(40)의 동작이 제어된다. 또한, 제어부(20)는 조작부(23)로부터의 입력 신호나 도시하지 않은 각종 센서로부터의 신호에 의거하여, 승강 기구(43)의 동작이나 슬릿 노즐(42)로부터의 레지스트액의 토출 동작을 제어한다.
<2. 슬릿 노즐의 구성에 관하여>
상기의 슬릿 노즐(42)의 구성에 관하여 다시 설명한다. 도 2는, 슬릿 노즐(42)의 노즐 본체부(71)의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 노즐 본체부(71)의 내부에는 송액로(73)가 형성되어 있다. 송액로(73)는 레지스트액 공급원(75)과 접속되어 있다. 또한, 노즐 본체부(71)의 하단부에는 슬릿형상의 토출구(74)가 형성되어 있다. 레지스트액은 레지스트액 공급원(75)으로부터 송액로(73)로 공급되고, 토출구(74)로부터 기판(2)을 향하여 토출된다.
사이드 플레이트(72)는, 도 2에 도시한 노즐 본체부(71)의 양 단부(71d, 71e)에 부착된다. 즉, 노즐 본체부(71)는 송액로(73)의 전면(-X 측) 및 배면(+X 측)에 있어서 레지스트액의 흐름을 규정하고, 사이드 플레이트(72)는 송액로(73)의 양 단부(+Y 측 및 -Y측)에 있어서 레지스트액의 흐름을 규정한다. 또한, 노즐 본체부(71)는 토출구(74)의 길이 방향(Y 방향)을 따른 개구 가장자리를 규정하고, 사이드 플레이트(72)는 토출구(74)의 폭 방향(X 방향)을 따른 개구 가장자리를 규정한다.
본 발명에 있어서, 사이드 플레이트(72)는 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 이하에서는, 사이드 플레이트(72)의 여러 가지 형태에 관하여 설명한다.
<2-1. 사이드 플레이트의 제 1 형태>
우선, 사이드 플레이트(72)의 제 1 형태에 관하여 설명한다. 도 3은, 제 1 형태에 따른 사이드 플레이트(721) 부근을, 송액로(73)를 포함하는 평면으로 절단한 단면도이다. 한편, 도 3 및 도 5 내지 도 16에 있어서는, 한 쪽의 사이드 플레이트부근만을 도시하였지만, 다른 쪽의 사이드 플레이트 부근도 동일한 구성이 된다.
사이드 플레이트(721)는 하단부(721a)의 Y 방향의 두께(d)가 0.7㎜ 이하가 되도록 가공되어 있다. 이 때문에, 토출구(74)로부터 토출된 레지스트액(90)이 사이드 플레이트(721)측으로 팽창되는 경우(도 3 중의 쇄선의 상태)에도, 그 팽창 폭은 대부분의 경우에 있어서 두께(d)의 범위 내로 억제된다. 이것은 레지스트액(90)의 팽창은 주로 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)와의 사이에서 생기는 메니스커스의 영향에 의한 것이기 때문이다. 이 때문에, 레지스트액의 도포 폭의 변동은 한 쪽에 대하여 두께(d)의 범위 내로 억제된다.
도 4는 일반적인 도포 조건(레지스트액(90)의 점도 : 2 내지 10cp, 슬릿 노즐(42)의 주사 속도 : 50 내지 150m/sec)에 있어서, 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 두께(d)를 변화시키고, 레지스트액(90)의 도포 폭이 지정 범위(1000±1㎜)에 들어가는지 여부를 조사한 결과이다. 이 결과에 의하면 두께(d)가 0.7㎜ 이하일 때에 도포 폭은 지정 범위에 들어가 안정된 도포 폭을 얻을 수 있었다.
도 3으로 되돌아가, 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 두께(d)는 0.01 ㎜ 이상이 되도록 가공되어 있다. 이 때문에, 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)에서의 강성을 확보할 수 있다. 또한, 사이드 플레이트(721)의 가공이 용이 해진다.
사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 외측면(721b)은 테이퍼면으로 되어있다. 외측면(721b)의 수평면(XY 평면)에 대한 각도(θ)는 45도 이상으로 되어 있다. 이에 따라, 레지스트액(90)이 하단부(721a)의 두께(d)를 넘어 외측으로 팽창되는 것이 방지된다.
사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 외측면(721b)은 단차(721c)를 통해 사이드 플레이트(721)의 상부(721d)의 외측면(721e)과 연결되어 있다. 그리고, 사이드 플레이트(721)의 상부(721d)는 하단부(721a)의 두께(d)보다 큰 두께(d)를 갖고 있다. 이 때문에, 사이드 플레이트(721) 전체의 강성이 확보되고, 노즐 본체부(71)로의 설치도 용이해진다.
이와 같이, 제 1 형태에서는, 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 두께(d)를 0.7㎜ 이하로 한다. 이 때문에, 슬릿 노즐(42)의 이동 속도가 느릴 때나 레지스트액(90)의 점도가 낮을 때에도, 도포되는 레지스트액(90)의 외측으로의 팽창 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 레지스트액(90)의 도포 폭의 변동이 억제되는 동시에, 기판(2) 상에 형성되는 박막의 막두께 변동도 억제된다.
제 1 형태에 따른 사이드 플레이트(721)는, 도 5와 같이 구성되어도 좋다. 도 5에 있어서는, 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 외측면(721b)은 수평면에 대하여 90도의 각도(θ)를 갖고 있다. 즉, 사이드 플레이트(721)의 하단부(721a)의 외측면(721b)은 수평면에 대하여 수직으로 되어 있다. 이와 같이 하면, 레지스트액(90)이 하단부(721a)의 두께(d)를 넘어 외측으로 팽창되는 것을 더욱 방 지할 수 있다.
제 1 형태에 따른 사이드 플레이트(721)는 도 6과 같이 구성되어도 좋다. 도 6의 사이드 플레이트(721)는 송액로(73) 및 토출구(74)의 단부를 규정하는 박판(721f)과, 박판(721f)의 외측에 부착되는 가압 부재(721g)를 조합하여 구성되어 있다. 이와 같이 하면, 박판(721f) 및 가압 부재(721g)의 각각은 간이한 형상이 된다. 이 때문에, 하단부(721a)의 두께를 얇게 하고, 또한, 단차(721c)를 갖는 사이드 플레이트(721)의 형상을 용이하게 형성할 수 있다.
<2-2. 사이드 플레이트의 제 2 형태>
다음에, 사이드 플레이트(72)의 제 2 형태에 관하여 설명한다. 도 7은 제 2 형태에 따른 사이드 플레이트(722) 부근을 송액로(73)를 포함하는 평면으로 절단한 단면도이다.
사이드 플레이트(722)의 하단부(722a)는 노즐 본체부(71)의 하단부(71f)보다 아래쪽에 설치된다. 즉, 사이드 플레이트(722)의 노즐 본체부(71)측의 면(송액로(73)의 단부를 규정하는 면)은 노즐 본체부(71)의 하단부(71f)보다 아래 쪽까지 연장되어 있다. 이 때문에, 사이드 플레이트(722)와 기판(2)의 거리(L2)는 노즐 본체부(71)와 기판(2)의 거리(L1)보다 작다.
토출구(74)로부터 토출된 레지스트액(90)은 사이드 플레이트(722) 및 기판(2) 사이에서 메니스커스 부분(90a)을 형성한다. 본 형태에서는 사이드 플레이트(722)의 하단부(722a)를 기판(2)에 접근시키기 때문에, 메니스커스 부분(90a)의 곡률 반경(r)은 작아진다. 레지스트액(90)의 표면 장력을 γ로 하면 레지스트액(90) 을 외측 방향(Y 방향)을 향하여 빼는 힘이 되는 라플라스 압력(ΔP)은 ΔP=2γ/r로 나타낸다. 이 때문에, 메니스커스 부분(90a)의 곡률 반경(r)이 작아지면 라플라스 압력(ΔP)은 커진다. 즉, 모관 현상의 영향이 강해지고, 레지스트액(90)은 외측으로 강하게 끌리게 된다. 이에 따라, 토출구(74)로부터 토출된 레지스트액(90)이 내측으로 줄어드는 경우에도 그 축소 폭을 작게 할 수 있다.
한편, 레지스트액(90)이 크게 바깥쪽으로 팽창되는 것을 방지하기 위하여, 상기 거리(L1)와 거리(L2)의 차이는 100㎛ 이하 혹은 거리(L1)의 70% 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 형태에서는, 슬릿 노즐(42) 전체가 아니라 사이드 플레이트(722)만을 기판(2)에 접근시키고 있다. 이 때문에, 기판(2)이 융기부를 갖는 경우나, 기판(2) 상에 쓰레기가 실려 있는 경우에도, 그들에 노즐 본체부(71)가 접촉되는 일은 없다. 즉, 노즐 본체부(71)는 쓰레기 등에 의해 손상을 받는 일이 없고, 비싼 노즐 본체부(71)를 교환하기 위한 비용이나 시간을 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 제 2 형태에서는, 사이드 플레이트(722)의 하단부(722a)는 노즐 본체부(71)의 하단부(71f)보다 아래쪽에 설치된다. 이 때문에, 슬릿 노즐(42)의 이동 속도가 빠를 때나 레지스트액(90)의 점도가 높을 때에도, 도포되는 레지스트액(90)의 내측으로의 축소 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 레지스트액(90)의 도포 폭의 변동이 억제되는 동시에, 기판(2) 상에 형성되는 박막의 막두께 변동도 억제된다.
제 2 형태에 따른 사이드 플레이트(722)는 도 8 내지 도 10과 같이 구성되어 도 좋다. 도 8 내지 도 10에 있어서는, 사이드 플레이트(722)의 하단부(722a)의 Y 방향의 두께(d)를, 0.01㎜ 이상 또한 0.7㎜ 이하로 한다. 또한, 사이드 플레이트(722)의 하단부(722a)의 외측면(722b)의 수평면에 대한 각도(θ)는 45도 이상으로 되어 있다. 이와 같이 하면, 본 형태의 효과에 더하여 상기 제 1 형태의 효과도 얻을 수 있다.
<2-3. 사이드 플레이트의 제 3 형태>
계속해서, 사이드 플레이트(72)의 제 3 형태에 대해서 설명한다. 도 11은 제 3 형태에 따른 사이드 플레이트(723) 부근을 송액로(73)를 포함하는 평면으로 절단한 단면도이다.
사이드 플레이트(723)의 하단부(723a)는 노즐 본체부(71)의 하단부(71f)보다 위쪽에 설치된다. 즉, 사이드 플레이트(723)의 노즐 본체부(71)측의 면(송액로(73)의 단부를 규정하는 면)은 노즐 본체부(71)의 하단부(71f)까지 닿고 있지 않다. 이 때문에, 사이드 플레이트(723)와 기판(2)의 거리(L3)는 노즐 본체부(71)와 기판(2)과의 거리(L1)보다 크다.
본 형태에서는, 사이드 플레이트(723)의 하단부(723a)와 기판(2)의 거리가 멀기 때문에, 레지스트액(90)을 외측 방향으로 빼는 라플라스 압력(ΔP)은 작다. 이 때문에, 토출구(74)로부터 토출된 레지스트액(90)이 외측으로 팽창되는 경우에도 그 팽창 폭을 작게 할 수 있다.
본 형태는 슬릿 노즐(42)의 이동 속도가 현저하게 느릴 때나, 레지스트액(90)의 점도가 현저히 낮을 때에 특히 유효하다. 이러한 때에는 레지스트액(90)은 사이드 플레이트(723)의 하단부를 넘어 외측으로 팽창되고, 끝 가장자리부에 돌출부(90b)를 형성하는 경향이 있다(도 11 중의 쇄선의 상태). 본 형태와 같이 사이드 플레이트(722)의 하단부(723a)를 기판(2)으로부터 크게 이격시켜 놓으면, 외측에 대한 팽창 폭을 작게 할 수 있는 동시에 상기 돌출부(90b)를 해소할 수 있다.
한편, 레지스트액(90)이 크게 내측으로 줄어드는 것을 방지하기 위하여, 상기의 거리(L1)와 거리(L2)의 차이는 500㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 형태에서는 슬릿 노즐(42) 전체가 아니라, 사이드 플레이트(723)만을 기판(2)으로부터 멀게 한다. 이 때문에, 노즐 본체부(71)와 기판(2)의 거리를 레지스트액(90)의 도포를 위해 최적의 거리(L1)로 유지하면서, 사이드 플레이트(723)와 기판(2)의 거리(L3)를 크게 확보할 수 있다.
이와 같이, 제 3 형태에서는 사이드 플레이트(723)의 하단부(723a)는 노즐 본체부(71)의 하단부(71f)보다 위쪽에 설치된다. 이 때문에, 슬릿 노즐(42)의 이동 속도가 느릴 때나 레지스트액(90)의 점도가 낮을 때에도, 도포되는 레지스트액(90)의 외측으로의 팽창 폭을 작게 할 수 있다. 또한, 레지스트액(90)의 끝 가장자리부에 형성되는 돌출부(90b)를 해소할 수도 있다. 따라서, 레지스트액(90)의 도포 폭의 변동이 억제되는 동시에, 기판(2) 상에 형성되는 박막의 막두께 변동도 억제된다.
제 3 형태에 따른 사이드 플레이트(723)는 도 12 내지 도 14와 같이 구성되어도 좋다. 도 12 내지 도 14에 있어서는, 사이드 플레이트(723)의 하단부(723a)의 Y 방향의 두께(d)를 0.01㎜ 이상 또한 0.7㎜ 이하로 한다. 또한, 사이드 플레 이트(723)의 하단부(723a)의 외측면(723b)의 수평면에 대한 각도(θ)는 45도 이상이 된다. 이와 같이 하면, 본 형태의 효과에 더하여 상기 제 1 형태의 효과도 얻을 수 있다.
<2-4. 사이드 플레이트의 제 4 형태>
마지막으로, 사이드 플레이트(72)의 제 4 형태에 관하여 설명한다. 도 15는 제 4 형태에 따른 사이드 플레이트(724) 부근을 송액로(73)를 포함하는 평면으로 절단한 단면도이다.
사이드 플레이트(724)는 송액로(73) 및 토출구(74)의 단부를 규정하는 가동판(724a)과, 노즐 본체부(71)에 고착되는 가압 부재(724b)를 조합하여 구성되어 있다. 가동판(724a)은 그 상부에 비틀려 넣어진 조정 볼트(724c)를 통해 가압 부재(724b)와 연결되어 있다. 이 때문에, 조정 볼트(724c)를 돌림으로써 가동판(724a)을 상하로 승강시킬 수 있다. 즉, 이 사이드 플레이트(724)는 가동판(724a)의 높이를 조절하고, 그것에 의하여 사이드 플레이트(724)의 하단부(724d)의 높이를 조절할 수 있다.
가동판(724a)의 높이는 슬릿 노즐(42)의 이동 속도나, 레지스트액(90)의 점도에 따라 조절한다. 예를 들면, 슬릿 노즐(42)을 저속으로 이동시킬 때나, 레지스트액(90)의 점도가 낮을 때에는, 가동판(724a)을 비교적 높은 위치에 조절해 둔다. 이와 같이 하면, 가동판(724a)의 하단부(724d)와 기판(W)의 거리가 커지고, 도포되는 레지스트액(90)의 외측으로의 팽창 폭을 작게 할 수 있다. 또한, 슬릿 노즐(42)을 고속으로 이동시킬 때나, 레지스트액(90)의 점도가 높을 때에는, 가동 판(724a)을 비교적 낮은 위치로 조절해 둔다. 이와 같이 하면, 가동판(724a)의 하단부(724d)와 기판(W)의 거리가 작아지고, 도포되는 레지스트액(90)의 내측으로의 축소 폭을 작게 할 수 있다.
제 4 형태에 따른 사이드 플레이트(724)는, 도 16과 같이 구성되어도 좋다. 도 16의 사이드 플레이트(724)에 있어서는, 가동판(724)과 가압 부재(724b)가 고정축(724e) 둘레에 회동하는 편심 캠(724f)을 통해 연결되어 있다. 이러한 구성이라도, 편심 캠(724f)을 회동킴으로써 가동판(724a)의 높이를 조절할 수 있다.
한편, 사이드 플레이트(724)는 상기 조정 볼트(724c) 또는 편심 캠(724f)을 수동으로 주사하여 가동판(724a)의 높이를 조절하는 구성이어도 좋지만, 모터 등의 동력원을 이용하여 가동판(724a)의 높이를 조절하는 구성이어도 좋다. 또한, 제어부(20)와 동력원을 전기적으로 접속하고, 제어부(20)로부터의 신호에 의거하여 자동적으로 가동판(724a)의 높이가 조절되는 구성이어도 좋다.
또한, 가동판(724a)의 높이는 슬릿 노즐(42)의 정지시에 조절되도록 해도 좋지만, 슬릿 노즐(42)의 주사 중에 조절되도록 해도 좋다. 도 17은 슬릿 노즐(42)의 주사 중에, 제어부(20)가 가동판(724a)의 높이를 조절하기 위한 전기적 구성을 도시하고 있다. 제어부(20)는 리니어 인코더(53)로부터의 검출 신호에 의거하여, 슬릿 노즐(42)의 실제 속도를 산출한다. 그리고, 제어부(20)는 슬릿 노즐(42)의 실제 속도에 의거하여 동력원(724g)을 제어한다. 이에 따라, 슬릿 노즐(42)의 실제 속도에 따라 조정 볼트(724c)를 동작시키고, 가동판(724a)의 높이를 조절할 수 있다. 동일한 구성을 도 16의 편심 캠(724f)에 적용해도 좋다.
이러한 슬릿 노즐(42)을 이용하여 도포 처리를 행할 때에는, 슬릿 노즐(42)의 토출구(74)로부터 기판(2)을 향하여 레지스트액을 토출한다. 그리고, 구동부(50)에 의해 슬릿 노즐(42)을 이동시키고, 그 이동 속도에 따라 가동판(724a)의 높이를 조절한다.
슬릿 노즐(42)의 속도와 가동판(724a)의 높이의 관계는, 예를 들면, 도 18과 같은 관계로 한다. 즉, 주사 개시 직후나 정지 직전과 같이, 슬릿 노즐(42)이 저속일 때에는, 가동판(724a)을 비교적 높은 위치로 상승시킨다. 그리고, 슬릿 노즐(42)을 고속으로 이동시킬 때에는, 가동판(724a)을 비교적 낮은 위치로 하강시킨다. 이와 같이 하면, 레지스트액(90)의 외측으로의 팽창 폭이나, 내측으로의 축소 폭을 적절하게 작게 할 수 있다.
한편, 제어부(20)는 레지스트액(90)의 점도에 의거하여 동력원(724g)을 제어해도 좋다. 레지스트액(90)의 점도와 가동판(724a)의 높이의 관계는, 예를 들면, 도 19와 같은 관계로 한다. 즉, 레지스트액(90)의 점도가 낮을 때에는 가동판(724a)을 비교적 높은 위치로 상승시킨다. 그리고, 레지스트액의 점도가 높을 때에는, 가동판(724a)을 비교적 낮은 위치에 하강시킨다. 또한, 제어부(20)는 슬릿 노즐(42)의 이동 속도 및 레지스트액(90)의 점도의 양 조건에 의거하여 동력원(724g)을 제어해도 좋다.
<3. 변형예>
이상, 본 발명의 실시형태에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 상기의 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기의 기판 처리 장치(1)는 정지시킨 기판(2) 에 대하여 슬릿 노즐(42)을 주사시키는 구성이었지만, 고정된 슬릿 노즐(42)에 대하여 기판(2)을 이동시키는 구성이라도 좋다. 즉, 기판에 대하여 슬릿 노즐(42)을 상대적으로 주사시키는 구성이면 좋다.
또한, 상기의 예에서는, 노즐 본체부(71)는 송액로(73)보다 전방측(+X측)인 하단부와, 송액로(73)보다 후방측(-X측)인 하단부의 높이가 동등한 경우에 관하여 설명하였다. 이 경우에는, 상기 사이드 플레이트(72)의 하단부(사이드 플레이트(721, 722, 723)의 하단부 또는 가동판(724d)의 하단부)는 노즐 본체부(71)의 하단부(71f)보다 낮은 위치로부터 높은 위치까지의 범위로 설정된다. 그러나, 도 20과 같이, 노즐 본체부(71)는 송액로(73)보다 전방측인 하단부(71g)가 송액로(73)보다 후방측인 하단부(71h)보다 아래쪽에 위치하도록 되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 상기의 사이드 플레이트(72)의 하단부는 노즐 본체부(71)의 전방측의 하단부(노즐 본체부(71)의 최하단부 : 71g)보다 낮은 위치(h1)로부터 노즐 본체부(71)의 후방측의 하단부(71h)보다 높은 위치(h2)까지의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 도 21과 같이 노즐 본체부(71)는 송액로(73)보다 전방측인 하단부(71g)가, 송액로(73)보다 후방측인 하단부(71h)보다 위쪽에 위치하도록 되어 있어도 좋다. 이 경우에는 상기의 사이드 플레이트(72)의 하단부는 노즐 본체부(71)의 후방측인 하단부(노즐 본체부(71)의 최하단부 : 71h)보다 낮은 위치(h3)로부터 노즐 본체부(71)의 전방측인 하단부(71g)보다 높은 위치(h4)까지의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 사이드 플레이트(72)의 높이를 이러한 범위로 설정하면 보다 안정된 도포 폭을 얻을 수 있다.
또한, 처리 대상의 기판은 액정용 유리 기판에 한하지 않고, 반도체 기판이나 포토 마스크 등이어도 좋다. 또한, 도포하는 처리액은 레지스트액에 한하지 않고 현상액 등의 다른 처리액이라도 좋다.
청구항 1 내지 청구항 6 및 이들을 인용하는 청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 사이드 플레이트의 하단부의 두께를 0.7㎜ 이하로 한다. 이 때문에, 도포되는 처리액의 외측으로의 팽창 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 처리액의 도포 폭의 변동이 억제되는 동시에, 형성되는 박막의 막두께 변동도 억제된다.
특히, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 사이드 플레이트의 하단부의 외측면의 수평면에 대한 각도를 45도 이상으로 한다. 이 때문에, 처리액이 사이드 플레이트의 하단부를 넘어 외측으로 팽창되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 사이드 플레이트의 하단부는 노즐 본체부의 하단부보다 아래쪽에 위치한다. 이 때문에, 처리액을 외측으로 빼는 압력이 강해지고, 도포되는 처리액의 내측으로의 축소 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 처리액의 도포 폭의 변동이 더욱 억제된다.
특히, 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 사이드 플레이트의 하단부는 노즐 본체부의 하단부보다 위쪽에 위치한다. 이 때문에, 처리액을 외측으로 빼는 압력이 약해지고, 도포되는 처리액의 외측으로의 팽창 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 처리액의 도포 폭의 변동이 더욱 억제된다.
특히, 청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 슬릿 노즐의 이동 속도나 처리액의 점도에 따라 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절할 수 있다. 이 때문에, 처리액의 외측으로의 팽창 폭이나, 내측으로의 축소 폭을 상황에 따라 적절히 작게 할 수 있다.
특히, 청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 박판 및 가압 부재의 각각을 간이한 형상으로 할 수 있다. 이 때문에, 사이드 플레이트를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 청구항 7 및 이것을 인용하는 청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 사이드 플레이트의 하단부는 노즐 본체부의 하단부보다 아래쪽에 위치한다. 이 때문에, 처리액을 외측으로 빼는 압력이 강해지고, 도포되는 처리액의 내측으로의 축소 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 처리액의 도포 폭의 변동이 억제되는 동시에, 형성되는 박막의 막두께 변동도 억제된다.
또한, 청구항 8 및 이것을 인용하는 청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 사이드 플레이트의 하단부는 노즐 본체부의 하단부보다 위쪽에 위치한다. 이 때문에, 처리액을 외측으로 빼는 압력이 약해지고, 도포되는 처리액의 외측으로의 팽창 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, 처리액의 도포 폭의 변동이 억제되는 동시에, 형성되는 박막의 막두께 변동도 억제된다.
또한, 청구항 9 및 이것을 인용하는 청구항 10, 11에 기재된 발명에 의하면, 슬릿 노즐의 이동 속도나 처리액의 점도에 따라 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절할 수 있다. 이 때문에, 처리액의 외측으로의 팽창 폭이나, 내측으로의 축소 폭을 상황에 따라 적절히 작게 할 수 있다. 따라서, 처리액의 도포 폭의 변동 이 억제되는 동시에, 형성되는 박막의 막두께 변동도 억제된다.

Claims (11)

  1. 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서,
    상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부와,
    상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고,
    상기 사이드 플레이트의 하단부의 두께는 0.7㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트의 하단부의 외측면의 수평면에 대한 각도가 45도 이상인 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트는 상기 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절하는 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트는 상기 토출구의 단부를 규정하는 박판과, 상기 박판을 고정하는 가압 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  7. 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서,
    상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부와,
    상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고,
    상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  8. 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서,
    상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부와,
    상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고,
    상기 사이드 플레이트의 하단부는 상기 노즐 본체부의 하단부보다 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  9. 슬릿형상의 토출구를 그 하부에 갖는 슬릿 노즐에 있어서,
    상기 토출구의 길이 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 노즐 본체부와,
    상기 노즐 본체부의 양단에 각각 부착되고, 상기 토출구의 폭 방향을 따른 개구 가장자리를 규정하는 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비하고,
    상기 사이드 플레이트는 상기 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절하는 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
  10. 제 1 항, 제 7 항, 제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 슬릿 노즐과,
    상기 슬릿 노즐의 아래쪽에 있어서 기판을 수평으로 유지하는 유지 수단과,
    상기 슬릿 노즐을, 상기 유지 수단에 유지된 기판에 대하여 상기 토출구의 길이 방향과 직교하는 방향으로 상대적으로 주사하는 주사 수단과,
    상기 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항에 기재된 슬릿 노즐을 이용한 기판 처리 방법으로서,
    상기 슬릿 노즐을 기판에 대하여 상대적으로 주사시키면서 상기 토출구로부 터 처리액을 기판을 향하여 토출하는 공급 공정과,
    상기 처리액의 점도, 상기 슬릿 노즐의 속도, 또는 이들의 양 조건에 따라 상기 사이드 플레이트의 하단부의 높이를 조절하는 조절 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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