KR100739305B1 - 도막 형성방법 - Google Patents

Abstract

기판에 대하여, 예를 들면 현상액, 세정액, SOG 용액, 레지스트액 등의 도포액을 도포할 때에, 도포 개시점 주변의 도막의 들뜸을 저감시킬 수 있고, 또한 도막 전체의 주름도 저감시킬 수 있는 도막 형성방법을 제공한다.

피도물(1)면 상을 상대적으로 이동하는 슬릿노즐(2)로부터 공급되는 도포액에 의해, 피도물(1)면에 균일한 도막을 형성하는 방법에 있어서, 도포 개시시에 슬릿노즐(2)의 도포액 토출구(2b)를 피도물(1)면에 접근시키고, 이어서 도포액 송액펌프(3)을 구동함으로써, 도포액 토출구(2b)와 피도물(1)면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 도포액의 연결상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하도록 한다.

도막 형성방법, 슬릿노즐, 피도물면, 토출구, 송액펌프

Description

도막 형성방법{Coating film forming method}

도 1은 본 발명의 도막 형성방법의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 도막 형성방법의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 도막 형성방법을 실시했을 때의 유리기판(1)의 막두께(Y축: 단위 ㎛)와 도막측정점(X축: 단위 ㎜)의 상관(相關)의 예를 나타내는 그래프이다.

[부호의 설명]

1…유리기판, 2…슬릿노즐, 2a…도포액 공급로, 2b…토출구(吐出口), 3…송액(送液)펌프, 4…도막, A…도포 개시위치, B…도막 종료위치

본 발명은 유리기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여, 현상액, 세정액, SOG 용액, 레지스트액 등을 도포할 때의 도막 형성방법에 관한 것이다.

액정(LCD), PDP(플라즈마 디스플레이), 반도체 소자 등의 제조 프로세스에 있어서는, 기판 상에 각종 피막을 형성하거나, 세정액이나 현상액을 도포하기 위해 도포장치가 사용된다.

근래, 기판 치수가 대형화되는 경향에 맞추어, 기판을 회전시키면서 도포하는 종래의 스핀 코팅을 대신하여, 폭 넓은 슬릿노즐을 기판과 상대적으로 한쪽 방향으로 이동시키면서 도포를 행하는 스핀레스 타입의 도포장치가 특허문헌 1에 제안되어 있다.

이러한 슬릿노즐을 구비한 도포장치는, 대형 기판일지라도, 그 표면에 균일한 두께의 막을 형성할 수 있는 점에서 유리하다. 그러나, 다른 한편으로 몇 가지의 과제도 가지고 있다. 예를 들면, 도포 개시시에 도막 불량영역이 발생하는 것도 그 중 하나이다. 즉, 슬릿노즐로의 도포액의 공급은 정용량(定容量) 펌프에 의해 행하여지지만, 도포 개시시에는, 액 부족에 의한 도막 불균일을 방지하기 위해 슬릿노즐 하단(下端)과 기판 표면 사이에 충분한 도포액 고임(이하, 「비드」라고 한다.)을 형성시킬 필요가 있다.

그러나, 도포 개시시의 비드가 너무 크면, 도포작업에 의해 슬릿노즐이 이동을 개시해도, 도포 개시점 주변만이 다른 부분 보다도 들뜬 상태로 남아버리고, 이것이 도막 불량영역이 된다. 이 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면 특허문헌 2에서는, 도포 공급량을 도포기(塗布器)와 피도포재의 상대 이동량에 따라 단계적으로 증감시키고 있다.

[특허문헌 1] 미국특허 제4,938,994호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 제2002-86044호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시되는 초기의 스핀레스 타입의 도포장치에서는, 비 드의 컨트롤이 어렵고, 도포액의 부족이나 과다가 생기기 쉽다. 또한, 특허문헌 2에 개시되는 도포장치에 있어서는, 펌프로부터의 공급량을 제어하고, 또한 도포기의 이동속도도 제어해야 하기 때문에, 조작이 번잡해지고, 제어 자체도 곤란해진다.

전술한 점에 비추어 본 발명은, 기판에 대하여, 예를 들면 현상액, 세정액, SOG 용액, 레지스트액 등의 도포액을 도포할 때에, 도포 개시점 주변의 도막의 들뜸을 저감시킬 수 있고, 또한 도막 전체의 주름을 저감시킬 수 있는 도막 형성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 도막 형성방법은, 피도물면(被塗物面) 위를 상대적으로 이동하는 슬릿노즐로부터 공급되는 도포액에 의해, 피도물면에 균일한 도막을 형성하는 방법으로서, 도포 개시시에 슬릿노즐의 도포액 토출구를 피도물면에 접근시키고, 이어서 도포액 송액펌프를 구동함으로써, 도포액 토출구와 피도물면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 도포액의 연결상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하도록 한다.

본 발명의 도막 형성방법에 의하면, 도포 개시시에, 슬릿노즐의 도포액 토출구를 피도물면에 접근시키고, 이어서 도포액 송액펌프를 구동함으로써, 도포액 토출구와 피도물면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 도포액의 연결상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하도록 했기 때문에, 도포액의 연결상태, 즉, 도포액 토출구와 피도물면의 사이에 형성된 충분한 도포액 고임(비드)을 소정시간 유지 함으로써 이 비드가 안정된다. 즉, 피도물면 및 슬릿노즐 토출구 주변이 도포액에 의해 충분히 적셔짐으로써 비드의 크기가 안정된다. 이에 따라, 도포가 개시되면 안정된 크기의 비드가 유지된 채로 피도물이 도포되기 때문에, 도포 개시점 주변의 도포액의 쌓임을 저감시킨다.

또한, 도포면 전반에 걸쳐 안정된 도막을 형성시킬 수 있기 때문에 도막의 주름도 저감시킬 수 있다.

또한, 연결상태를 유지시키는 동안은, 도포액 송액펌프를 정지시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 도막 형성방법은, 피도물면 상을 상대적으로 이동하는 슬릿노즐로부터 공급되는 도포액에 의해, 피도물면에 균일한 도막을 형성하는 방법으로서, 도포 개시시에, 슬릿노즐의 도포액 토출구를 피도물면에 접근시키고, 이어서 도포액 송액펌프를 구동함으로써, 도포액 토출구와 피도물면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 도포액의 연결상태를 유지한 상태에서 슬릿노즐을 피도물면으로부터 약간 위쪽으로 이간(離間)시켜, 이 상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하도록 한다.

전술한 본 발명의 도막 형성방법에 의하면, 도포 개시시에 슬릿노즐의 도포액 토출구를 피도물면에 접근시키고, 이어서 도포액 송액펌프를 구동함으로써, 도포액 토출구와 피도물면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 도포액의 연결상태를 유지한 상태에서 슬릿노즐을 피도물면으로부터 약간 위쪽으로 이간시켜, 이 상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하도록 했기 때문에, 전술한 도막 형성방 법에 의한 작용에 추가하여, 도포액이 피도물면에 토출됐을 때의 슬릿노즐로의 반작용이 슬릿노즐을 이간시킴으로써 희석화되어, 도막의 주름을 더욱 저감시킬 수 있다.

또한, 이 경우도 연결상태를 유지시키는 동안은, 도포액 송액펌프를 정지시키는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 도막 형성방법의 하나의 실시형태를 나타내는 단면도이다.

또한, 본 발명의 도막 형성방법은, 기판 등의 피도물을 도포하기 위한 일반적인 도포장치로서, 다이아프램(diaphragm) 등의 일반적인 정량 펌프를 구비하는 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.

도 1에 있어서, 유리기판(1) 등의 판상(板狀) 피처리물은 기판 재치(載置) 스테이지 상에 놓여져 있다. 또한, 슬릿노즐(2)는 기판(1)의 길이방향으로 주행하는 도시하지 않는 주행체(走行體)에 승강 자유자재로 장착되어 있다. 한편, 슬릿노즐(2)의 도포액 공급로(2a)에는, 다이아프램 펌프 등의 정량 펌프인 송액펌프(3)으로부터 도포액이 공급되는 구조로 되어 있다.

이어서, 이러한 상태에 있어서, 실제로 기판(1) 상에 도막을 형성하는 경우를 설명한다.

먼저, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 도포 개시시에는, 유리기판(1)의 도포 개시위치(A) 위에 슬릿노즐(2)를, 그의 토출구(2b)가 유리기판(1)의 면으로부터 수십 ㎛~수백 ㎛, 바람직하게는 30~150 ㎛의 간격을 둔 상태에서 정지시킨다.

이어서, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 송액펌프(3)으로부터 도포액을 슬릿노즐(2)의 도포액 공급로(2a)에 공급하고, 토출구(2b)로부터 토출시킨다. 이 조작에 의해, 토출구(2b)와 유리기판(1)의 간극(間隙)에 비드가 채워져, 토출구(2b)와 유리기판(1) 표면의 사이가 도포액으로 연결된 상태가 된다.

이어서, 이와 같이 비드가 채워진 후, 이 상태를 소정의 시간 유지시킨다. 이 시간은 수 초간이고, 바람직하게는 2초~10초 이내이다.

후술하는 도 3에 나타내는 바와 같이, 소정시간이 2초 보다도 짧은 경우는, 본 발명의 효과를 발휘할 수 없고 도막이 불균일해지는 경우가 있다. 또한, 소정시간이 10초를 초과해도 균일한 도막을 얻는 것은 가능하지만 처리 스피드와의 균형이 곤란해진다. 따라서, 상기한 바와 같이, 2초~10초가 바람직하다.

또한, 소정시간 비드를 유지시키고 있는 동안, 이 소정시간이 짧은 경우는 송액펌프(3)을 운전한 채여도 상관없다. 그러나, 소정시간이 긴 경우에는 정지시켜 두는 것이 바람직하다. 송액펌프(3)을 감속 운전시키는 것도 가능하지만, 펌프의 제어가 복잡해지기 때문에 바람직하지 않다.

상기 소정시간의 경과 후, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 송액펌프(3)을 정지시키고 있던 경우는 송액을 재개하고, 슬릿노즐(2)를 수평방향으로 이동시키면서 피도물(1) 상에 도막(4)를 형성시킨다. 그리고, 유리기판(1) 상의 도막 종료위치(B)에 도달한 시점에서 송액펌프(3)을 정지시켜, 슬릿노즐(2)를 유리기판(1)로부터 이간시킨다.

본 실시형태의 도막 형성방법에 의하면, 이와 같이, 슬릿노즐(2)의 토출 구(2b)를 기판(1) 표면에 접근시키고, 이어서 송액펌프(3)을 구동함으로써, 토출구(2b)와 기판(1) 표면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 도포액의 연결상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하도록 했기 때문에, 도포액의 연결상태, 즉 도포액 토출구와 피도물면의 사이에 형성된 충분한 도포액 고임(비드)을 소정시간 유지함으로써 이 비드가 안정된다. 즉, 피도물면 및 슬릿노즐 토출구 주변이 도포액에 의해 충분히 적셔짐으로써 비드의 크기가 안정된다. 이에 따라, 도포가 개시되면 안정된 크기의 비드가 유지된 채로 피도물이 도포되기 때문에, 도포 개시점 주변의 도포액의 쌓임을 저감시킬 수 있다.

또한, 도포면 전반에 걸쳐 안정된 도막을 형성시킬 수 있기 때문에 도막의 주름도 저감시킬 수 있다.

이어서, 본 발명의 도막 형성방법의 다른 실시형태를 설명한다.

도 2는 본 발명의 도막 형성방법의 다른 실시형태를 나타내는 단면도이다.

도 2(a) 및 도 2(b)는, 도 1(a) 및 도 1(b)에 나타낸 경우와 각각 동일한 상태를 나타낸 것이다. 즉, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 도포 개시시에는, 유리기판(1)의 도포 개시위치(A) 상에, 슬릿노즐(2)를 그의 토출구(2b)가 유리기판(1)의 면으로부터 수십 ㎛~수백 ㎛, 바람직하게는 30~150 ㎛의 간격을 둔 상태에서 정지키시고 있다.

이어서, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 송액펌프(3)으로부터 도포액을 슬릿노즐(2)의 도포액 공급로(2a)에 공급하고, 토출구(2b)로부터 토출시킴으로써 토출구(2b)와 유리기판(1)의 간극에 비드가 채워져 연결상태가 된다.

본 실시형태에 있어서는, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 비드가 잘리지 않는 범위에서 슬릿노즐(2)를 약간 위쪽으로 이간시키는 것이 특징이다. 이간거리는 100~300 ㎛, 바람직하게는 120~200 ㎛이다.

이어서, 도 1에서 설명한 경우와 동일하게, 이 상태를 소정의 시간 유지시킨다. 또한, 소정시간 비드를 유지시키고 있는 동안의 송액펌프(3)의 운전에 대해서는, 도 1에서 설명한 것과 동일하다.

이어서, 소정시간 경과 후, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 송액펌프(3)을 정지시키고 있던 경우는 송액을 재개하고, 슬릿노즐(2)를 수평방향으로 이동시키면서 피도물(1) 상에 도막(4)를 형성시킨다. 그리고, 피도물(1) 상의 도포 종료위치(B)에 도달한 시점에서 송액펌프(3)을 정지시키고, 슬릿노즐(2)를 피도물(1)로부터 떨어뜨려 도포작업을 종료한다.

본 실시형태의 도막 형성방법에 의하면, 이와 같이 슬릿노즐(2)를 기판(1) 표면으로부터 이간시키토록 했기 때문에, 전술한 실시형태의 도막 형성방법의 작용에 추가하여, 도포액이 유리기판(1)면에 토출됐을 때의 슬릿노즐(2)로의 반작용이, 거리가 멀어짐으로써 희석화되어, 도막의 주름을 더욱 저감시킬 수 있다.

도 3은, 본 발명의 도막 형성방법을 실시했을 때의 유리기판(1)의 막두께(Y축: 단위 ㎛)와 도막측정점(X축: 단위 ㎜)의 상관의 예를 나타내는 그래프이다. 본 도면에 있어서, 도포 개시위치(측정점이 0 ㎜인 점)으로부터 1800 ㎜를 초과하는 길이의 도포를 행하고 있지만, 비드가 채워진 후의 소정시간(본 도면에서는 웨이트 타임(wait time)으로 표시)이 1.5초〔선분(線分)(1)〕, 5.0초〔선분(2)〕 및 9.0초 〔선분(3)〕의 3종류에 대해서 측정하였다.

이 결과, 선분(2) 및 선분(3)은, 스타트 10 ㎜까지의 균일성은 각각 ±2.98%, ±2.34%로 안정되어 있었다. 한편, 선분(1)은 소정시간이 1.5초로 짧기 때문에 균일성은 ±11.81%로 불안정하였다. 이것으로부터 웨이트 타임이 도포 개시단(開始端)의 들뜸에 크게 영향을 미치고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서 그 밖의 여러 가지의 구성을 취할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판에 대하여 도포액을 도포할 때에, 도포 개시점 주변의 도막의 들뜸을 저감시키고, 또한 도막 전체의 주름도 저감시킬 수 있는 도막 형성방법을 제공하는 것이 가능해진다.

따라서, 제조과정에 있어서의 도막에 대한 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 것과 동시에, 양호한 특성의 도막을 형성할 때에 적합한 도막 형성방법을 실현시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 피도물면 상을 상대적으로 이동하는 슬릿노즐로부터 공급되는 도포액에 의해, 상기 피도물면에 균일한 도막을 형성하는 방법으로서,

   도포 개시시에, 상기 슬릿노즐의 도포액 토출구를 피도물면에 접근시키고, 이어서 도포액 송액펌프를 구동함으로써, 상기 도포액 토출구와 상기 피도물면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 상기 도포액의 연결상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하는 것을 특징으로 하는 도막 형성방법.
2. 피도물면 상을 상대적으로 이동하는 슬릿노즐로부터 공급되는 도포액에 의해, 상기 피도물면에 균일한 도막을 형성하는 방법으로서,

   도포 개시시에, 상기 슬릿노즐의 도포액 토출구를 피도물면에 접근시키고, 이어서 도포액 송액펌프를 구동함으로써, 상기 도포액 토출구와 상기 피도물면의 사이를 도포액으로 연결시키고, 이어서 상기 도포액의 연결상태를 유지한 상태에서 상기 슬릿노즐을 상기 피도물면으로부터 약간 위쪽으로 이간시키고, 이 상태를 소정시간 유지한 후, 도포를 개시하는 것을 특징으로 하는 도막 형성방법.
3. 제1항 또는 제2항의 도막 형성방법에 있어서, 상기 연결상태를 유지시키는 동안은 상기 도포액 송액펌프를 정지시키는 것을 특징으로 하는 도막 형성방법.

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