KR101117380B1 - 도포장치 및 도포방법 - Google Patents

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요시타카 오츠카
겐야 시노자키
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히라따기꼬오 가부시키가이샤
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

노즐과 피처리기판의 사이의 갭이나 주사속도 등의 변동을 정확하게 모니터링하여 도포처리의 불량여부 판정을 조기에 또한 정확하게 하는 것이다.
레지스트 노즐(130)에 부착되는 어긋남 센서(140A, 140B)는, 예를 들면 가속도센서 또는 진동센서로 이루어지며, 각각 연직방향(Z방향) 및 주사방향(X방향)에 있어서의 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 가속도 또는 진동으로서 검출한다. 신호처리부에서는, 각 어긋남 센서(140A, 140B, …)로부터의 센서신호(시간신호)에 대하여 고속 푸리에변환(FFT)의 연산처리를 하여 주파수 스펙트럼을 구하고, 구한 주파수 스펙트럼을 적당한 판정기준 또는 알고리즘에 걸어서 도포처리의 불량여부를 판정한다.

Description

도포장치 및 도포방법{Coating apparatus and coating method}
도 1은 본 발명이 적용가능한 도포현상처리 시스템의 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 상기 도포현상처리 시스템의 구성을 도시한 일측면도이다.
도 3은 상기 도포현상처리 시스템의 구성을 도시한 일측면도이다.
도 4는 상기 도포현상처리 시스템에 있어서의 처리순서를 도시한 플로우챠트이다.
도 5는 상기 도포현상처리 시스템에 있어서의 도포 프로세스부의 구성을 도시한 평면도이다.
도 6은 상기 도포 프로세스부의 구성을 도시한 일측면도이다.
도 7은 상기 도포 프로세스부에 포함되는 반송장치 및 다단유니트부의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 상기 도포 프로세스부에서의 레지스트도포유니트의 구성을 도시한 평면도이다.
도 9는 상기 레지스트도포유니트의 주요부의 구성과 어긋남 센서의 부착구조를 도시한 사시도이다:
도 10은 상기 레지스트도포유니트의 주요부의 구성과 어긋남 센서의 배치구 조를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10의 어긋남 센서(레이저 측정기)에 의해서 검출되는 도포처리시간중의 거리의 변화를 도시한 도면이다.
도 12는 일실시형태에 있어서의 어긋남 모니터링 기능의 신호처리부의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 13은 실시형태에 있어서의 모니터링으로 얻어지는 주파수 스펙트럼의 일례와 불량여부판정수법의 일례를 도시한 도면이다.
도 14는 실시형태에 있어서의 어긋남 모니터링으로 얻어지는 주파수 스펙트럼의 일례와 불량여부 판정수법의 일례를 도시한 도면이다.
<도명의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 도포현상 처리시스템
12 : 노광장치
14 : 카세트 스테이션
16 : 프로세스 스테이션
18 : 인터페이스 스테이션
20 : 카세트 스테이지
22 : 반송기구
22a : 반송아암
24 : 세정 프로세스부
26, 28, 32, 34, 40, 42 : 종형 열적 처리부
30 : 도포 프로세스부
36 : 현상유니트
38 : 탈색처리유니트
44 : 엑시머 UV 조사유니트
45 : 반송로
46 : 스크러버세정유니트
47, 48, 62, 98, 110 : 리프트 핀
50, 60, 64, 70 : 반송장치
51, 55 : 감압건조유니트
52 : 다단유니트부
53, 57 : 익스텐션유니트
58 : 레지스트도포유니트(CT)
72 : 버퍼?스테이지
74 : 익스텐션?쿨링스테이지
76 : 주변장치
80, 82 : 기대
84 : 가이드레일
86 : 반송본체
88 : 반송아암(핀셋)
90 : 구동박스
91 : 다리가 붙은 지지부
92 : 개구부
96, 108, 124 : 스테이지
100, 112 : 에어실린더
102, 104 : 개구부
106 : 게이트밸브
114 : 배기구
116 : 배기관
120 : 지지대
122 : 처리용기
125, 126 : 가이드레일
128 : 노즐지지체
130 : 레지스트노즐
132 : 노즐리프레쉬부
134 : 레지스트 공급관
136 : 볼나사
140A, 14B, 140C, 140D : 어긋남 센서
142 : 센서신호입력부
144 : 주파수해석부
146 : 판정부
148 : 설정부
본 발명은, 노즐을 사용하여 피처리기판상에 액체를 도포하는 도포기술에 관한 것이며, 특히 스핀레스방식의 도포장치 및 도포방법에 관한 것이다.
최근의 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피공정에서는, 피처리기판(예를 들면 유리기판)의 대형화에 유리한 레지스트도포법으로서, 기판에 대하여 레지스트 노즐로부터 레지스트액을 미세지름으로 연속적으로 토출시키면서 레지스트 노즐을 상대적으로 이동, 즉 주사시킴으로써, 회전운동을 필요로 하지 않고 기판상에 원하는 막두께로 레지스트액을 도포하도록 한 스핀레스방식이 보급되고 있다.
스핀레스방식의 레지스트도포장치에서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 재치대 또는 스테이지 위에 수평으로 놓여지는 기판과 레지스트 노즐의 토출구와의 사이에 수백㎛ 이하의 미소 갭을 설정하고, 기판 위쪽으로 레지스트 노즐을 주사방향(일반적으로 노즐길이 방향과 직교하는 수평방향)으로 이동시키면서 기판상에 레지스트액을 토출시키도록 하고 있다. 이러한 종류의 레지스트 노즐은, 구경이 매우 작은(예를 들면 100㎛ 정도의) 토출구를 가지며, 상당히 높은 압력으로 레지스트액을 토출하도록 구성되어 있으며, 도포효율을 높이기 위해서, 노즐본체를 가로로 길게 또는 길다란 형상으로 형성하고, 그 길이방향으로 미세지름의 토 출구를 일정한 피치의 다공구조로 배열하거나, 또는 연속적인 슬릿구조로 형성하고 있다.
[특허문헌 1]
일본 특허공개공보 평성 10-156255호
상기와 같은 스핀레스방식의 레지스트 도포장치에 있어서, 기판상에 레지스트액이 균일한 막두께로 도포되기 위해서는, 레지스트 노즐과 기판의 사이에서 미소한 갭이 일정하게 유지됨과 동시에, 주사의 속도도 일정하게 유지되어야 한다. 그러나, 실제로는, 장치외부로부터 바닥등을 통해 전해지는 기계진동이나 장치내부의 각종 액츄에이터, 펌프 등이 발생시키는 기계진동에 의해서, 도포처리중에 상기의 미소 갭이나 주사속도가 변동하여, 기판상에서 레지스트액막의 막두께변동 또는 도포얼룩이 발생하는 경우가 있다.
그러한 도포얼룩은 포트리소그래피의 정밀도 내지 신뢰성을 저하시킨다. 이 때문에, 레지스트도포후에 도포얼룩의 유무를 눈으로 관찰하는 등으로 검사하여, 기준치이상의 도포얼룩이 있는 기판에 대해서는 이것을 불량품으로 인정하는 처치가 취해진다. 그러나, 최근의 레지스트 도포장치는 노광장치나 현상장치 등과 함께 인라인의 시스템으로 조립되어 있으며, 상기와 같은 도포얼룩검사는 시스템의 최종단공정에서 이루어지기 때문에, 도포얼룩이 발견될 때까지 해당 기판에 대하여 노광처리나 현상처리 등이 불필요하게 실시되게 되므로, 큰 손해를 초래하고 있었다.
본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 노즐과 피처리기판 사이의 갭이나 주사속도 등의 변동을 정확하게 모니터링하여 도포처리의 불량여부 판정을 조기에 또한 정확하게 하도록 한 도포장치 및 도포방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 도포장치는, 기판을 지지하는 기판지지부와, 상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐과, 상기 노즐을 상기 기판에 대하여 도포주사의 방향으로 상대적 이동을 시키는 도포주사부와, 도포처리중의 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남(흔들림)을 검출하는 어긋남 검출부와, 상기 어긋남 검출부로부터 얻어지는 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 주파수해석부와, 상기 주파수해석부로부터 얻어지는 주파수 스펙트럼에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 판정부를 가진다.
또한 본 발명의 도포방법은, 기판을 기판지지부 위에 지지하고, 상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐을 상기 기판에 대하여 도포주사의 방향으로 상대적 이동을 시켜 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 도포방법에 있어서, 도포처리중의 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 공정과, 검출된 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 공정과, 상기 주파수 스펙트럼에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 공정을 가진다.
본 발명에서는, 도포처리중에 노즐 및 기판지지부의 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하고, 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구한다. 주파수해석에는 고속 푸리에변환(FFT)을 사용할 수 있다. 이와 같이, 어긋남을 나타내는 시간신호중에 어떠한 주파수성분이 어느 만큼의 분량으로 포함되어 있는지를 주파수 스펙트럼으로 치환하여 평가하고, 소정의 판정수법에 의해 도포처리의 불량여부를 판정한다. 도포처리 도중 또는 종료직후에 인라인으로 불량여부 판정의 결과를 내놓을 수 있기 때문에, 불량이라고 판정한 기판에 대해서는 후속의 처리를 모두 취소하여, 손해를 최소한으로 막을 수 있다.
바람직한 일 실시형태에 의하면, 판정부가 주파수 스펙트럼을 미리 설정한 감시치와 비교하고, 비교결과에 기초하여 상기 양부를 판정한다. 감시치는, 예를 들면 통계학적인 데이터에 기초하여 설정되어도 좋다. 바람직하게는, 미리 설정한 복수의 주파수영역마다 감시치를 개별로 설정하여도 좋다. 혹은, 감시치를 주파수에 따른 파형으로서 설정하는 것도 가능하다. 또한, 소정의 주파수영역(예를 들면 100Hz 이하의 영역)으로 한정하여 주파수 스펙트럼과 감시치를 비교하여, 그 비교결과로부터 양부를 판정하는 것도 가능하다.
또한, 모니터링하는 어긋남의 방향을 특정하는 것도 바람직하다. 통상적으로는, 노즐의 토출구와 기판이 서로 마주 향하는 방향에서, 즉 양자사이의 갭방향에서 노즐 및 기판지지부의 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하여, 주파수해석을 행하는 것이 가장 유효하다. 또한, 주사방향의 어긋남을 검출하여 주파수해석을 행하는 것도 바람직하다.
바람직한 일 실시형태에 의하면, 어긋남 검출부가, 노즐 또는 기판지지부의 어긋남을 진동, 가속도, 변위 또는 속도 리플로서 검출한다. 도포처리의 불량여부에 대한 판정은, 노즐의 어긋남에 대응하는 주파수 스펙트럼에만 기초하여, 혹은 기판지지부의 어긋남에 대응하는 주파수 스펙트럼에만 기초하여 행하여도 좋고 혹은 양쪽의 주파수 스펙트럼에 기초하여 행하여도 좋다.
[실시예]
이하에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 1에, 본 발명의 도포장치를 적용할 수 있는 일구성예로서의 도포현상처리 시스템을 나타낸다. 이 도포현상처리 시스템(10)은, 크린룸내에 설치되며, 예를 들면 LCD기판을 피처리기판으로 하여, LCD 제조 프로세스에 있어서 포토리소그래피공정중의 세정, 레지스트도포, 프리베이크, 현상 및 포스트베이크 등의 일련의 처리를 하는 것이다. 노광처리는, 이 처리시스템에 인접하여 설치되는 외부의 노광장치(12)로 행하여진다.
이 도포현상처리 시스템(10)은, 중심부에 가로길이로 프로세스 스테이션(16)을 배치하고, 그 길이 방향(X방향) 양 끝단부에 카세트 스테이션(14)과 인터페이스 스테이션(18)을 배치하고 있다.
카세트 스테이션(14)은, 시스템(10)의 카세트 반출입포트이며, 각형의 유리기판(G)을 다단으로 적층하도록 하여 복수매 수용할 수 있는 카세트(C)를 수평방향 예를 들면 Y방향으로 4개까지 나열하여 얹어 놓을 수 있는 카세트 스테이지(20)와, 이 스테이지(20) 위의 카세트(C)에 대하여 기판(G)을 출입시키는 반송기구(22)를 구비하고 있다. 반송기구(22)는, 기판(G)을 유지할 수 있는 수단 예를 들면 반송아암(22a)을 가지며, X, Y, Z, θ의 4축으로 동작가능하며, 인접한 프로세스 스테이션(16)측과 기판(G)을 주고 받을 수 있도록 되어 있다.
프로세스 스테이션(16)은, 시스템 길이방향(X방향)에 설정한 프로세스라인을 따라 각 처리부를 대략 프로세스 플로우 또는 처리공정의 순서대로 배치하고 있다. 보다 상세하게는, 카세트 스테이션(14)측으로부터 인터페이스 스테이션(18)측을 향하는 상류부 또는 가는 길의 프로세스라인에는, 세정 프로세스부(24)와, 종형열적처리부(TB)(26, 28)와, 도포 프로세스부(30)와, 종형열적처리부(TB)(32, 34)를 배치하고 있다. 한편, 인터페이스 스테이션(18)측으로부터 카세트 스테이션(14)측을 향하는 하류부 또는 오는 길의 프로세스라인에는, 상기 종형열적처리부(TB)(32, 34)와, 현상유니트(DEV)(36)와, 탈색처리유니트(i-UV)(38)와, 종형열적처리부(TB)(40, 42)를 배치하고 있다.
가는 길의 프로세스라인에 있어서, 세정 프로세스부(24)는, 평류 방식의 스크러버세정유니트(SCR)(46)를 포함하고 있으며, 이 스크러버세정유니트(SCR)(46)내의 카세트 스테이션(14)과 인접하는 장소에 엑시머 UV 조사유니트(e-UV)(44)를 배치하고 있다. 스크러버세정유니트(SCR)(46)내에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 롤러반송로(45)상에서 기판(G)을 프로세스라인의 하류측으로 반송하면서 기판(G)의 윗면(피처리면)에 브러싱세정이나 블로우세정을 실시하도록 되어 있다. 또, 롤러반송로(45)는 엑시머 UV 조사유니트(e-UV)(44)를 기점으로 하고 있으며, 기점부근에는 카세트 스테이션(14)의 반송기구(22)로부터 기판(G)을 받아들여 반송로(45)위 에 옮겨 놓기 위한 승강가능한 리프트 핀(47)이 설치되어 있다.
스크러버세정유니트(SCR)(46)의 하류측 끝단부에 인접한 종형열적처리부(TB)(26, 28)는, 각각 복수의 낱장식 오븐유니트를 다단으로 적층 배치하여 이루어지는 오븐 타워로서 구성되어 있다. 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 종형열적처리부(TB)(26)는, 아래로부터 차례로 기판반입용의 패스유니트(PASS), 탈수베이크용의 가열유니트(DHP) 및 소수화용의 어드히젼유니트(AD)를 다단으로 적층하고 있다. 여기서, 패스유니트(PASS)에는, 스크러버세정유니트(SCR)(46)로부터의 롤러 반송로(45)가 밀어 넣어지고 있고, 반송로(45)의 종점위치에서 기판(G)을 반송로(45)의 위쪽으로 수평자세로 들어 올리기 위한 승강가능한 리프트 핀(48)이 설치되어 있다. 또한, 종형열적처리부(TB)(28)는, 아래로부터 차례로 기판온도조정용 냉각유니트(COL) 및 어드히젼유니트(AD)를 다단으로 적층하고 있다. 여기서, 종형열적처리부(TB)(28)는, 스크러버세정유니트(SCR)(46)의 연장상에서가 아니고 시스템중심선상에 오프셋하여 배치되고, 종형의 반송장치(S/A)(50)를 통해 종형열적처리부(TB)(26)와 가는 길의 프로세스라인상에서 접속되어 있다.
종형열적처리부(TB)(28)의 반대측에서 반송장치(S/A)(50)와 인접한 위치에는, 도포 프로세스부(30)의 다단유니트부(EXT/VD)(52)가 배치되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 다단유니트부(EXT/VD)(52)는, 아래에서부터 차례로 감압건조용의 감압건조유니트(VD)(51) 및 기판주고받음용의 익스텐션유니트(EXT)(53)를 다단으로 적층하고 있다.
반송장치(S/A)(50)는, 승강가능 및 선회가능한 반송본체에 수평방향으로 전 진후퇴 또는 신축가능한 반송아암 또는 핀셋을 탑재한 반송로봇으로 구성되어 있고, 이와 인접한 종형열적처리부(TB)(26, 28) 및 다단유니트부(EXT/VD)(52)내의 임의의 유니트에 억세스하여 기판의 반입 및 반출을 할 수 있도록 되어 있다.
도포 프로세스부(30)는, 인터페이스 스테이션(18)을 향하여 다단유니트부(EXT/VD)(52), 종형의 반송장치(S/A)(54) 및 다단유니트부(EXT/VD)(56)를 일렬로 배치함과 동시에, 반송장치(S/A)(54)의 근방에 레지스트 도포유니트(CT)(58)를 배치하고 있다. 다단유니트부(EXT/VD)(56)도, 도 2에 도시한 바와 같이, 아래에서부터 차례로 감압건조유니트(VD)(55) 및 익스텐션유니트(EXT)(57)를 다단으로 적층하고 있다. 반송장치(S/A)(54)는, 승강가능 및 선회가능한 반송본체에 수평방향으로 전진후퇴 또는 신축가능한 반송아암을 탑재한 반송로봇으로서, 도포 프로세스부(30)내의 각 유니트에 억세스하여 기판의 반입 및 반출을 할 수 있음과 동시에, 인접한 오는 길측의 현상유니트(DEV)(36)의 기판반입부에 기판(G)을 반입할 수 있도록 되어 있다. 도포 프로세스부(30)내의 상세한 구성 및 작용은 후에 설명한다.
도포 프로세스부(30)의 다단유니트부(EXT/VD)(56)와 인터페이스스테이션(18)과의 사이에는 종형의 반송장치(S/A)(60)가 배치되고, 이 반송장치(S/A)(60)의 Y방향 양측에 종형열적처리부(TB)(32, 34)가 배치되어 있다. 종형열적처리부(TB)(32)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 아래에서부터 차례로 기판보관용의 버퍼유니트(buf) 및 프리베이크용의 가열유니트(PREBAKE)를 다단으로 적층하고 있다. 종형열적처리부(TB)(34)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 아래에서부터 차례로 버퍼유니트(buf), 냉각유니트(COL) 및 가열유니트(PREBAKE)를 다단으로 적층하고 있다. 반송장치 (S/A)(60)도 승강가능 및 선회가능한 반송본체에 수평방향으로 전진후퇴 또는 신축가능한 반송아암을 탑재한 반송로봇으로, 종형열적처리부(TB)(32, 34)내의 임의의 유니트에 억세스하여 기판(G)의 반입 및 반출을 할 수 있음과 동시에, 도포 프로세스부(30)나 인터페이스스테이션(18) 모두 기판(G)을 1장단위로 주고받을 수 있도록 되어 있다.
프로세스 스테이션(16)의 오는 길의 프로세스라인에 있어서, 현상유니트(DEV)(36)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 롤러반송로(35)상에서 기판(G)을 프로세스라인의 하류측방향으로 반송하면서 일련의 현상처리공정을 한다, 소위 평류 방식의 현상장치로서 구성되어 있다. 롤러반송로(35)의 기점부근에는, 반송장치(S/A)(54)로부터 기판(G)을 받아들여 롤러 반송로(35)상에 옮겨 놓기 위한 승강가능한 리프트 핀(37)이 설치된다. 탈색처리유니트(i-UV)(38)에도 현상유니트(DEV)(36)로부터의 롤러 반송로(35)가 부설되어 있고, 탈색처리유니트(i-UV)를 통과하는 기판(G)의 피처리면에 i선(파장365 nm)이 조사되도록 되어 있다.
탈색처리유니트(i-UV)(38)의 하류측에 인접하는 종형열적처리부(TB)(40)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 아래에서부터 차례로 패스유니트(PASS), 냉각유니트(COL) 및 포스트베이킹용의 가열유니트(POBAKE)를 다단으로 적층하고 있다. 여기서, 패스유니트(PASS)에는, 탈색처리유니트(i-UV)(38)로부터의 롤러 반송로(35)가 밀어 넣어지고 있다. 또한, 롤러 반송로(35)의 종점에서 기판(G)을 수평자세로 들어 올리기 위한 승강가능한 리프트 핀(62)도 설치된다.
종형열적처리부(TB)(42)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 아래에서부터 차례로 기판반출용의 패스유니트(PASS), 냉각유니트(COL) 및 가열유니트(POBAKE)를 다단으로 적층하고 있다. 여 기서, 패스유니트(PASS)는, 카세트 스테이션(14)의 반송기구(22)로부터도 억세스가능한 얹어 놓는 형의 기판주고 받음유니트로서 구성되어 있다. 양 종형열적처리부(TB)(40, 42)의 사이에 배치되는 종형의 반송장치(S/A)(64)는, 역시 승강가능 및 선회가능한 반송본체에 수평방향으로 전진후퇴 또는 신축가능한 반송아암을 탑재한 반송로봇으로서 구성되어, 종형열적처리부(TB)(40, 42)내의 임의의 유니트에 억세스하여 기판(G)의 반입 및 반출을 할 수 있도록 되어 있다.
인터페이스 스테이션(18)은, 인접한 노광장치(12)와 기판(G)을 주고받기 위한 반송장치(I/F)(70)를 가지며, 그 주위에 버퍼?스테이지(BUF)(72), 익스텐션?쿨링스테이지(EXT?COL)(74) 및 주변장치(76)를 배치하고 있다. 버퍼?스테이지(BUF)(72)에는 정치형의 버퍼카세트가 놓여진다. 익스텐션?쿨링스테지(EXT?COL)(74)는, 냉각기능을 구비한 기판주고 받음 용의 스테이지로서, 프로세스스테이션(16)측과 기판(G)을 주고받기할 때에 사용된다. 주변장치(76)는, 예를 들면 타이틀러(TITLER)와 주변노광장치(EE)를 상하로 적층한 구성으로 하여도 좋다. 반송장치(I/F)(70)는, 기판(G)을 유지할 수 있는 수단 예를 들면 반송아암을 가지며, 인접한 노광장치(12)이나 인터페이스 스테이션(18)내의 각 유니트(BUF)(72), (EXT?COL)(74), (TITLER/EE)(76)와 기판(G)을 주고받을 수 있도록 되어 있다.
도 4에, 이 도포현상처리 시스템(10)에 있어서의 처리의 순서를 나타낸다. 우선, 카세트 스테이션(14)에 있어서, 반송기구(22)가, 스테이지(20) 위 중의 어느 하나의 카세트(C) 중에서 1개의 기판(G)을 꺼내어, 프로세스 스테이션(16)의 세정 프로세스부(24)의 엑시머 UV 조사유니트(e-UV)(44)에 반입한다(스텝 S1).
엑시머 UV 조사유니트(e-UV)(44)내에서 기판(G)은 자외선조사에 의한 건식세정이 실시된다(스텝 S2). 이 자외선세정에서는 주로 기판표면의 유기물이 제거된다. 자외선세정의 종료후에, 기판(G)은, 롤러반송에 의해서 스크러버세정유니트(SCR)(46)로 옮겨진다.
스크러버세정유니트(SCR)(46)에서는, 기판(G)을 롤러 반송로(45)상에서 프로세스라인의 하류측으로 평류로 반송하면서 기판(G)의 윗면(피처리면)에 브러싱세정이나 블로우세정을 실시함으로써, 기판표면에서 입자상태의 오염을 제거한다(스텝 S3). 그리고, 세정후에도 기판(G)을 평류로 반송하면서 린스처리를 실시하고, 마지막으로 에어 나이프 등을 사용하여 기판(G)을 건조시킨다. 스크러버세정유니트(SCR)(46)내에서 세정처리가 끝난 기판(G)은, 종형열적처리부(TB)(26)내의 패스유니트(PASS)에 롤러 반송으로 반입된다. 그 바로 후에, 반송장치(S/A)(50)가 해당 패스유니트(PASS)로부터 기판(G)을 반출한다.
종형열적처리부(TB)(26, 28)에 있어서, 기판(G)은 반송장치(S/A)(50)에 의해 소정의 시퀀스로 소정의 오븐 유니트에 차례로 이송된다. 예를 들면, 기판(G)은, 제일 먼저 가열유니트(DHP)중의 어느 하나로 옮겨지고, 거기서 탈수베이크의 가열처리를 받는다(스텝 S4). 다음에, 기판(G)은, 냉각유니트(COL)중의 어느 하나로 옮 겨지고, 거기서 일정한 기판온도까지 냉각된다(스텝 S5). 이후, 기판(G)은 어드히젼유니트(AD)중의 어느 하나로 옮겨지고, 거기서 레지스트막과 기판(G)과의 밀착성을 향상시키기 위한 소수화처리를 받는다(스텝 S6). 이 소수화처리의 종료후에, 기판(G)은 냉각유니트(COL)중의 어느 하나에서 일정한 기판온도까지 냉각된다(스텝 S7). 상기와 같은 일련의 열처리를 받은 기판(G)은, 반송장치(S/A)(50)에 의해 다단유니트부(EXT/VD)(52)내의 익스텐션유니트(EXT)(53)에 받아 넘겨진다.
도포 프로세스부(30)에 있어서, 기판(G)은, 반송장치(S/A)(54)에 의해 익스텐션유니트(EXT)(53)로부터 레지스트도포유니트(CT)(58)로 옮겨진다. 레지스트도포유니트(CT)(58)에 있어서, 기판(G)은, 후술하는 바와 같이 미세지름 토출형의 레지스트 노즐을 사용하는 스핀레스법에 의해 기판 윗면(피처리면)에 레지스트액을 도포한다. 이어서, 기판(G)은, 반송장치(S/A)(54)에 의해 감압건조유니트(VD)(51, 55)중의 어느 하나로 옮겨지고, 거기서 감압에 의한 건조처리를 받는다(스텝 S8).
상기와 같은 레지스트도포처리를 받은 기판(G)은, 익스텐션유니트(EXT)(57)를 경유하여 반송장치(S/A)(60)에 의해 종형열적처리부(TB)(32, 34)로 보내진다.
종형열적처리부(TB)(32, 34)에 있어서, 기판(G)은, 반송장치(60)에 의해 소정의 시퀀스로 소정의 유니트로 차례로 이송된다. 예를 들면, 기판(G)은, 제일 먼저 가열유니트(PREBAKE)중의 어느 하나로 옮겨지고, 거기서 프리베이킹의 가열처리를 받는다(스텝 S9). 다음에, 기판(G)은, 냉각유니트(COL)중의 어느 하나로 옮겨지 고, 거기서 일정한 기판온도까지 냉각된다(스텝 S10). 이러한 일련의 열처리를 받은 후, 기판(G)은 인터페이스 스테이션(18)측의 익스텐션?쿨링스테이지(EXT?COL)(74)에 받아 넘겨진다.
인터페이스 스테이션(18)에 있어서, 기판(G)은, 익스텐션?쿨링스테이지(EXT?COL)(74)로부터 주변장치(76)의 주변노광장치(EE)에 반입되고, 거기서 기판(G)의 주변부에 부착하는 레지스트를 현상시에 제거하기 위한 노광을 받은 후에, 인접한 노광장치(12)로 보내진다(스텝 S11).
노광장치(12)에서는 기판(G) 위의 레지스트에 소정의 회로패턴이 노광된다. 패턴노광을 끝낸 기판(G)은, 노광장치(12)로부터 인터페이스 스테이션(18)으로 복귀되면(스텝 S11), 먼저 주변장치(76)의 타이틀러(TITLER)에 반입되고, 거기서 기판상의 소정의 부위에 소정의 정보가 기록된다(스텝 S12). 이러한 후, 기판(G)은 익스텐션?쿨링스테이지(EXT?COL)(74)로 복귀된다. 인터페이스 스테이션(18)에 있어서의 기판(G)의 반송 및 노광장치(12)와의 기판(G)의 주고받기는 반송장치(I/F)(70)에 의해서 행하여진다.
프로세스 스테이션(16)에서는, 반송장치(S/A)(60)가 익스텐션?쿨링스테이지(EXT?COL)(74)로부터 노광이 끝난 기판(G)을 받아들여, 다단유니트부(EXT/VD)(56)의 익스텐션유니트(EXT)(57)로 반입한다. 직후에, 반송장치(S/A)(54)가, 익스텐션유니트(EXT)(57)로부터 기판(G)을 꺼내어, 현상유니트(DEV)(36)로 반입한다.
현상유니트(DEV)(36)에 있어서 기판(G)은 롤러 반송로(35)상에서 프로세스라 인의 하류를 향하여 평류로 반송되고, 그 반송중에 현상, 린스, 건조의 일련의 현상처리공정이 행하여진다(스텝 S13).
현상유니트(DEV)(36)로 현상처리를 받은 기판(G)은 하류측에 인접한 탈색유니트(i-UV)(38)로 평류로 반입되고, 거기서 i선 조사에 의한 탈색처리를 받는다(스텝 S14). 탈색처리가 끝난 기판(G)은, 종형열적처리부(TB)(40)의 패스유니트(PASS)에 반입된다. 그 바로 후에, 반송장치(S/A)(64)가 패스유니트(PASS)로부터 기판(G)을 반출한다.
종형열적처리부(TB)(40, 42)에 있어서, 기판(G)은 제일 먼저 가열유니트(POBAKE) 중의 어느 하나로 옮겨지고, 거기서 포스트베이킹의 가열처리를 받는다(스텝 S15). 다음에, 기판(G)은, 냉각유니트(COL)의 하나로 옮겨지고, 거기서 소정의 기판온도로 냉각된다(스텝 S16).
카세트 스테이션(14)측에서는, 반송기구(22)가, 종형열적처리부(TB)(42)의 패스유니트(PASS)로부터 도포현상처리의 전체공정을 끝낸 기판(G)을 받아들이고, 받아들인 기판(G)을 스테이지(20)상 중의 어느 하나의 카세트(C)에 수용한다(스텝 S1).
이 도포현상처리 시스템(10)은 레이아웃상의 특징을 지니고 있다. 하나는, 도 1에 도시한 바와 같이, 가는 길의 프로세스라인에서 평류방식의 스크러버세정유니트(SCR)(46)보다도 하류측의 처리부를 모두 스크러버 세정유니트(SCR)(46)의 연 장상에 일렬로 가지런히 하는 것이 아니라, 시스템 중심부의 에리어를 효과적으로 이용하여 2열로 배치하고 있는 점이다. 즉, 종형열적처리부(TB)(26), 레지스트도포유니트(CT)(58) 및 종형열적처리부(TB)(32)를 스크러버세정유니트(SCR)(46)와 동일직선상에 배치하고, 종형열적처리부(TB)(28), 다단유니트부(EXT/VD)(52, 56)를 스크러버세정유니트(SCR)(46)보다도 안쪽에 오프셋한 시스템중심선상에 배치하고 있다. 이러한 2열 배치에 의해, 시스템폭방향의 사이즈를 늘리지 않고 길이 방향의 사이즈를 짧게 하고, 나아가서는 동선의 축소화를 도모하고 있다.
또한, 스크러버세정유니트(SCR)(46)와 동일직선상에서 레지스트도포유니트(CT)(58)와 양쪽의 인접한 종형열적처리부(TB)(26, 32)의 사이에 다단유니트부(EXT/VD)가 거의 쑥 들어가는 크기의 빈 공간을 형성하고 있다. 이 빈 공간에 의해서, 종형열적처리부(TB)(26, 32)로부터의 방열이 레지스트도포유니트(CT)(58)에 미치는 것을 방지하고, 레지스트도포처리의 온도조건 내지 환경을 안정적으로 관리할 수가 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 레지스트도포유니트(CT)(58)를 독립된 기대(基臺)상에 배치함으로써, 주위의 기계진동으로부터 영향을 받지 않고 스핀레스방식의 레지스트도포처리를 할 수 있도록 되어 있다.
또한, 도포 프로세스부(30)에서는, 감압건조유니트(VD)(51, 55)를 다단유니트부(EVT/VD)(52, 56)에 있어서 다른 유니트, 즉 익스텐션?유니트(EXT)(53, 57)와 각각 세로방향으로 적층하여 배치하고 있다. 이러한 다른 유니트와의 적층배치에 의해 감압건조유니트(VD)(51, 55)에 전용의 공간을 채우지 않아도 된다. 또한, 2대의 감압건조유니트(VD)(51, 55)를 병렬가동시킴으로써, 도포 프로세스부(30)전체 의 택트 타임을 단축할 수 있다.
이 도포현상처리 시스템(10)에 있어서는, 도포 프로세스부(30), 특히 레지스트도포유니트(CT)(58)에 본 발명을 적용할 수가 있다. 이하, 도 5～도 14를 참조하여 본 발명을 도포 프로세스부(30)에 적용한 일실시형태를 설명한다.
도 5 및 도 6에, 도포 프로세스부(30)의 상세한 레이아웃구조를 도시한다. 반송장치(S/A)(54)와 다단유니트부(EXT/VD)(52, 56)는, 예를 들면 콘크리트로 이루어지는 기대(80) 위에 일렬로 병치된다. 한편, 레지스트도포유니트(CT)(58)는, 기대(80)로부터 분리한 별개의 기대(82) 위에 설치되어, 반송장치(S/A)(54)와는 소정의 공간 또는 간격(h)을 비우고 있다. 기대(82)도, 예를 들면 콘크리트로 구성되어도 좋다. 이와 같이 반송장치(S/A)(54)와 레지스트도포유니트(CT)(58)를 개개의 기대(80, 82)상에 설치하는 것은, 반송장치(S/A)(54)가 발생시키는 기계진동이 레지스트도포유니트(CT)(58)에 전해지는 것을 방지하기 위해서이다. 따라서, 반송장치(S/A)(54)가 레지스트도포유니트(CT)(58)에의 기판(G)의 반입반출을 지장없이 할 수 있는 범위내에서, 양자(54, 58)의 간격(h)은 클수록 바람직하고, 예를 들면 5cm 정도로 설정된다.
도 7에, 반송장치(S/A)(54) 및 한쪽의 다단유니트부(EXT/VD)(56)의 구체적인 구성예를 나타낸다. 반송장치(S/A)(54)는, 기대(80)상에 예를 들면 다리가 붙은 지지부(81)를 통해 설치되어, 연직방향으로 연이어지는 가이드레일(84)을 따라 승강가능하고 또한 선회가능한 반송본체(86)와, 이 반송본체(86)상에서 수평방향으로 전진후퇴 또는 신축가능한 반송아암 또는 핀셋(88)을 구비하고 있다. 반송본체 (86)를 승강구동하기 위한 승강구동부가 수직가이드레일(84)의 기단측의 구동 박스(90)내에 설치되고, 반송본체(86)를 선회운동시키기 위한 선회구동부가 구동 박스(90) 또는 반송본체(86) 내에 설치되고, 반송아암(88)을 전진후퇴구동하기 위한 진퇴구동부가 반송본체(86)내에 설치된다. 도시는 생략하지만, 다른 종형반송장치(S/A)(50, 60, 64)도, 이 반송장치(S/A)(54)와 같은 구성을 가진 것이어도 좋다.
다단유니트부(EXT/VD)(56)도, 기대(80)상에 예를 들면 다리가 붙은 지지부(91)를 통해 설치된다. 상단측의 익스텐션유니트(EXT)(57)는, 반송장치(S/A)(54)와 인접하는 측벽에 기판반출입용의 개구부(92)를 형성한 케이스체를 가지며, 이 케이스체 속에 기판(G)을 수평으로 얹어 놓기 위한 스테이지(96)와, 이 스테이지(96)를 관통하여 상하로 출몰가능한 리프트 핀(98)을 설치하고 있다. 리프트 핀(98)은, 유니트의 아래에 설치된 액츄에이터 예를 들면 에어실린더(100)에 의해서 승강구동되고, 기판(G)을 핀선단에서 수평으로 지지하여 스테이지(96)로 옮겨 놓거나 또는 스테이지(96)로부터 들어올리기를 한다. 반송장치(S/A)(54)의 반송아암(88)은, 개구부(92)를 통하여 유니트(EXT)(57)내에 출입하여, 리프트 핀(98)과 기판(G)을 주고받을 수 있다. 익스텐션유니트(EXT)(57)의 케이스체에는, 반송장치(S/A)(54)와 반대측의 측벽에도 기판반출입용의 개구부(102)가 형성되어 있다. 반대측에서 인접하는 반송장치(S/A)(60)(도 1)는, 이 개구부(102)로부터 반송아암을 유니트(57)내에 삽입하여, 기판(G)을 반출입시킬 수 있도록 되어 있다.
하단측의 감압건조유니트(VD)(55)는, 감압가능한 챔버로 구성된 케이스체를 가지며, 이 챔버의 반송장치(S/A)(54)와 인접하는 측벽에 기판반출입용의 개구부 (104)를 형성하고 있다. 이 개구부(1O4)에는 챔버를 밀폐하기 위한 게이트 밸브(106)가 부착되어 있다. 챔버내에는, 기판(G)을 얹어 놓기 위한 스테이지(108)와, 이 스테이지(108)를 관통하여 상하로 출몰가능한 리프트 핀(110)이 설치된다. 리프트 핀(110)은, 유니트 아래의 에어실린더(112)에 의해서 승강구동되고, 기판(G)을 핀 선단으로부터 수평으로 지지하여 스테이지(108)로 옮겨 놓거나 또는 스테이지(108)로부터 들어 올리거나 한다. 게이트 밸브(106)가 열린 상태하에서, 반송장치(S/A)(54)의 반송아암(88)이, 개구부(104)를 통하여 유니트(VD)(55)내에 출입하고, 리프트 핀(110)과 기판(G)을 주고받을 수 있도록 되어 있다. 챔버의 배기구(114)는 배기관(116)을 통해 진공펌프(도시하지 않음)에 통하고 있다.
이와 같이, 감압건조유니트(VD)(55)는, 감압가능한 챔버의 측면에 기판반출입용의 개구부(104)를 가지며, 이 개구부(104)를 게이트 밸브(106)로 개폐하고, 챔버표면을 천정판으로 폐쇄하고 있다. 이에 따라, 감압건조유니트(VD)(55) 위에 익스텐션유니트(EXT)(57)를 용이하게 적층할 수 있다. 한편, 감압건조유니트(VD)(55)는, 기대(80)상에 고정된 다리가 붙은 지지부(91) 위에 설치되어도 좋다.
도시는 생략하지만, 다른쪽의 다단유니트부(EXT/VD)(52)도, 상기 다단유니트부(EXT/VD)(56)와 좌우대칭으로 같은 구성을 가진 것이어도 좋다.
도 8에, 레지스트도포유니트(CT)(58)의 구성을 평면도로 도시한다. 이 실시형태에 있어서의 레지스트도포유니트(CT)(58)는, 기대(82)(도 5)위에 설치된 지지대(120)의 중심부에 컵형상의 처리용기(122)를 배치하고, 이 처리용기(122)내에 기판(G)을 수평으로 얹어 놓아 유지하기 위한 스테이지(124)를 설치하고 있다. 또 한, 지지대(120)상에는, 처리용기(122)를 끼워 X방향으로 이어지는 한 쌍의 가이드레일(125, 126)을 부설하고, Y방향으로 이어지는 노즐지지체(128)를 양 X가이드레일(125, 126)의 사이에 가설하여 걸쳐 도시하지 않은 직진구동기구 예를 들면 리니어모터기구에 의해 X방향으로 일정속도로 이동시키도록 하고 있다. 노즐지지체(128)에는, 스테이지(124)상의 기판(G)을 일끝단으로부터 다른 끝단까지 커버하는 길이로 Y방향으로 이어지는 기다란 형상의 레지스트 노즐(130)을 승강가능하게 부착시키고 있다. 또한, 처리용기(122) 외부의 노즐대기위치에는, 레지스트 노즐(130)의 레지스트 토출기능을 정상상태로 유지 또는 리프레쉬하기 위한 노즐리프레쉬부(132)를 설치하고 있다.
도 9에, 레지스트도포유니트(CT)(58)에 있어서의 주요부의 구성을 도시한다. 레지스트 노즐(130)은 수직아래쪽으로 테이퍼형상으로 돌출하는 노즐부(130a)를 가지고 있으며, 이 노즐부(130a)의 하단에 길이 방향으로 이어지는 슬릿형 또는 다공형의 토출구를 설치하고 있다. 레지스트 노즐(130)의 윗면에는 레지스트액을 도입하기 위한 레지스트 도입구(130b)가 설치되고, 이 레지스트 도입구(130b)에 레지스트공급관(134)이 접속되어 있다. 레지스트공급관(134)은 레지스트액의 공급원(도시하지 않음)에 통하고 있다.
노즐지지체(128)는, 예를 들면 볼나사(136, 136)를 통해 레지스트 노즐(130)을 승강가능하게 지지하고 있다. 스테이지(124)상의 기판(G)과 레지스트 노즐(130)의 토출구의 사이에는 100㎛ 정도의 미소 갭이 설정된다. 이 미소 갭은, 노즐지지체(128)측의 볼나사기구를 사용하여 설정치로 조정된다.
도포처리중에는, 스테이지(124)상의 기판(G)과 레지스트 노즐(130)의 토출구의 사이의 상기 미소 갭을 설정치로 유지한 채로, 레지스트공급부로부터 레지스트 노즐(130)에 레지스트액을 소정의 유량으로 공급하여, X방향에 레지스트 노즐(130)을 일정한 속도로 이동시킨다. 그렇게 하면, 레지스트 노즐(130)의 미세지름 토출구로부터 토출된 레지스트액이 기판(G)의 윗면(피처리면)에 라인상태로 도포되며, 기판(G)의 일끝단으로부터 다른 끝단까지 레지스트 노즐(130)을 주사시키면, 기판(G)의 윗면전역에 레지스트액의 도포막(R)이 형성된다. 단, 이 실시형태에서는, 기판(G)의 둘레가장자리부에는 레지스트액을 도포하지 않도록 하고 있다. 이에 따라, 레지스트도포후에 기판(G)의 둘레가장자리로부터 여분의 레지스트막을 제거하기 위한 공정 및 장치(에지?리무버)를 생략하고 있다.
그런데, 이 도포 프로세스부(30)에서는, 상기한 바와 같이 레지스트도포유니트(CT)(58)의 기대(82)를 반송장치(S/A)(54)측의 기대(80)와 분리하고, 양자간에 상당한 간격(h)을 두기 위해서, 반송장치(S/A)(54)측의 기계진동이 바닥이나 공기를 통해 레지스트도포유니트(CT)(58)내에, 특히 스테이지(124)에 전해져 오는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나, 레지스트도포유니트(CT)(58)내에서 발생하는 기계진동의 영향은 피하기 어렵다. 특히 주사기구에서 발생하는 반동이나 흔들림 등의 기계진동은 노즐지지체(128)를 통해 레지스트 노즐(130)에 바로 전달되고, 레지스트 노즐(130)이 상하 및/또는 전후로 어긋나거나 한다. 그렇게 되면, 기판(G)과 레지스트 노즐(130) 사이의 미소 갭이나 도포주사속도가 변동하여, 기판(G) 상에 레지스트도포막(R)을 형성하는 프로세스가 불안정하게 된다. 무엇보다도, 도포 처리중에 레지스트 노즐(130)이 어긋나면 필연적으로 기판(G) 상의 레지스트도포막(R)에 막두께변동 또는 도포얼룩이 생긴다고 하는 것은 아니다. 어긋남이 매우 작은 것이면 도포얼룩도 무시할 수 있을 정도로 작게 나오는 것은 물론이지만, 비교적 큰 어긋남으로도 특히 문제가 될 정도의 도포얼룩은 생기지 않지 않는 경우가 있거나, 비교적 작은 어긋남으로도 불량품이 될 정도의 도포얼룩이 생기는 경우도 있다.
이 실시형태에서는, 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 검출하여 해석하고, 해석결과에 기초하여 도포처리의 양부를 판정하도록 하고 있다. 이 어긋남의 모니터링기능을 실현하기 위해서, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 레지스트 노즐(130)에 1개 또는 복수의 어긋남 센서(140A, 140B)를 부착한다. 레지스트 노즐(130)의 윗면에 부착되는 어긋남 센서(140A)는, 예를 들면 압전식, 정전용량식 또는 비뚤어짐 게이지식의 가속도센서 또는 진동센서로 이루어지며, 연직방향(Z방향)에 있어서의 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 가속도 또는 진동으로서 검출한다. 레지스트 노즐(130)의 앞면(또는 배면)에 부착되는 어긋남 센서(140B)도, 예를 들면 가속도센서 또는 진동센서로 이루어지며, 주사방향(X방향)에 있어서의 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 가속도 또는 진동으로서 검출한다. 레지스트 노즐(130)의 단면에 마찬가지로 어긋남 센서(도시하지 않음)를 부착하여, 노즐길이 방향(Y방향)에 있어서의 어긋남을 검출하는 것도 가능하다.
혹은, 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 주사속도의 변동 또는 속도 리플로서 검출하는 방식도 가능하다. 예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같이, 주사방향(X방 향)에 있어서 레지스트 노즐(130)의 전방위치(후방위치라도 좋다)에 속도 리플검출용의 어긋남 센서로서 거리센서 예를 들면 레이져 측정기(140C)를 설치한다. 이 레이져 측정기(140C)는, 레지스트 노즐(130)의 앞면(바람직하게는 앞면하단부)에 설정한 모니터점(M)에 레이져광(LB)를 조사하여 그 모니터점(M)으로부터의 반사광(LB')을 수광하여, 레이져 측정기(140C)로부터 레지스트 노즐(130)의 현재위치까지의 거리(D)를 시시각각 리얼타임으로 계측한다. 이렇게 해서, 레이져 측정기(140C)로부터는 거리(D)의 순간치를 나타내는 전기신호를 얻을 수 있다.
도 11에, 도포처리에 있어서의 시간과 계측거리(D)의 관계를 도시한다. 도면중, tS는 주사개시시각, tE는 주사종료시각, Ps는 주사개시위치(시각 tS의 노즐위치), PE는 주사종료위치(시각 tE의 노즐위치)이다. 도시한 바와 같이, 주사시간에 대하여 계측거리(D)는 리니어로 단조감소하고, 이 경사가 주사속도(설정치)를 나타낸다. 주사중에 레지스트 노즐(130)이 전후방향으로 어긋나면, 거기서 계측거리(D)의 순간치로 변위 리플(dr)이 나타난다. 이 변위 리플(dr)을 시간축상에서 미분하면 주사속도의 리플을 얻을 수 있고, 속도 리플을 미분하면 의도하는 가속도를 얻을 수 있다.
도 12에, 이 실시형태에 있어서의 어긋남 모니터링기능의 신호처리를 하는 신호처리부의 구성예를 도시한다. 이 신호처리부는, 센서신호입력부(142), 주파수해석부(144), 판정부(146) 및 설정부(148)를 구비하고 있다.
센서신호입력부(142)는, 각 어긋남 센서(140A, 140B, …)로부터의 아날로그 의 전기신호를 디지털신호로 변환한 후에 일단 메모리에 축적하여, 필요에 따라 주파수해석에 앞서는 신호변환처리를 한다. 예를 들면, 상기 레이져 측정기(140C)로부터의 센서신호는 거리(D)의 순간치를 나타내기 때문에, 이것을 미분하여 속도리플 또는 가속도를 나타내는 신호로 변환한다. 혹은, 레지스트 노즐(130)에 부착하고 있는 어긋남 센서(140A, 140B, …)로부터의 가속도를 나타내는 센서신호를 적분하여, 변위를 나타내는 신호로 변환하는 것도 가능하다.
주파수해석부(144)는, 센서신호입력부(142)에 받아들인 센서신호(시간신호)에 대하여 고속 푸리에변환(FFT)의 연산처리를 하여 주파수 스펙트럼을 구한다. 이렇게 해서, 각 어긋남 센서(140A, 140B, …)의 출력신호중에 어떠한 주파수성분이 어느 만큼의 양으로 포함되고 있는지가 주파수 스펙트럼의 형태로 모니터링할 수 있다. 도 13 및 도 14에 주파수해석부(144)로 얻어지는 주파수 스펙트럼의 일례를 나타낸다.
여기서, 각 어긋남 센서(140A, 140B, …)의 출력신호는 도포처리의 개시로부터 종료까지 연속적으로 주어지기 때문에, 설정부(148)에 있어서 FFT의 시간범위(파라미터)를 도포처리시간중의 임의의 구간(전구간 또는 일부의 구간)으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이 도포처리시간의 전반에 걸쳐 부정의 리플(dr)이 발생하도록 하면, 도포처리시간의 전구간을 FFT 해석에 걸쳐도 좋다. 또한, 반드시 같은 구간 예를 들면 도포처리의 개시직후에 어긋남이 발생하는 경우는, 그 구간에 FFT 해석을 한정 또는 집중한 쪽이 측정정밀도가 높은 주파수 스펙트럼을 얻을 수 있다.
주파수해석부(144)에서 구해진 주파수 스펙트럼의 데이터는 판정부(146)에 보내진다. 판정부(146)는, 주파수해석부(144)로부터 받아들인 주파수 스펙트럼을 적당한 판정기준 또는 알고리즘에 걸쳐서 도포처리의 양부를 판정한다. 예를 들면, 주파수 스펙트럼을 설정부(148)로부터 주어지는 감시치(AS)와 비교하여, 어느 하나의 스펙트럼이 감시치(AS)를 넘어 있을 때는 도포얼룩이 발생하고 있는 것으로 판정하고, 그렇지 않으면 도포얼룩은 발생하지 않는다고 판정한다.
감시치(AS)는, 전체 주파수에 대하여 일률적으로 같은 값으로 설정하여도 좋지만, 실기에 있어서의 도포얼룩과 주파수 스펙트럼과의 상관관계를 통계학적으로 조사하여, 판정결과와 실제의 처리결과가 매칭하도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 주사속도가 100mm/초인 경우, 레지스트 노즐(130)이 100Hz에서 어긋나면, 1mm피치로 레지스트액막의 막두께가 변동하고, 눈으로도 인식가능한 도포얼룩이 되기 쉽다. 그러나, 1000Hz에서 어긋나면, 이론적으로는 0.1mm 피치의 막두께변동이 되지만, 실제로는 피치가 지나치게 작아서 도포얼룩이 되지는 않는다. 대체로, 높은 주파수영역의 스펙트럼보다도 낮은 주파수영역, 특히 100Hz 이하의 스펙트럼쪽이 도포얼룩이 생기기 쉽다. 따라서, 주파수영역에 따라서 감시치(AS)를 바꾸는 것은 바람직한 수법이다.
예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같이, 소정의 주파수 fs(예를 들면 100Hz)를 경계로, 그것보다도 높은 주파수영역에는 비교적 높은(허용폭이 큰) 감시치(ASH)를 설정하고, fs보다도 낮은 주파수영역에는 비교적 낮은(허용폭이 작은) 감시치(ASL)을 설정하여도 좋다. 3개 이상의 주파수영역에 대하여 개별의 감시치를 설정하는 것도 가능하고, 소망의 주파수영역 (예를 들면 100Hz 이하의 영역)에 한정하여 감시치를 설정하는 것도 가능하다. 혹은, 도 14에 도시한 바와 같이, 감시치(AS)를 주파수에 따른 파형으로서 설정하는 것도 가능하다. 대체로, 레지스트 노즐(130)이 주사중에 어긋날 때는, 예를 들면 도 13 및 도 14의 점선 K로 도시한 바와 같이 어떤 주파수부근에서 스펙트럼이 매우 돌출하여 높아진다. 이것이 감시치(AS)를 넘을 때는, 판정부(146)로부터 이번의 도포처리에 대하여 '불량'의 판정결과가 나온다.
또한, 어긋남의 방향에 따라서도 도포처리의 결과는 크게 좌우된다. 일반적으로, 연직방향(Z방향)의 어긋남은 레지스트 노즐(130)과 스테이지(124)상의 기판(G)과의 사이의 미소 갭을 변동시켜, 도포얼룩을 일으키기 쉽다. 이 실시형태에 있어서의 레지스트도포유니트(CT)(58)는, 레지스트 노즐(130)의 토출구로부터 기판(G) 위로 넘쳐 나온 레지스트액을 노즐의 하단부에서 평탄하게 연장시켜 레지스트액의 막을 형성한다. 따라서, 레지스트 노즐(130)이 아래쪽으로 변위한 장소에서는, 미소 갭이 설정치보다도 작아져서, 막두께가 얇아진다. 반대로, 레지스트 노즐(130)이 위쪽으로 변위한 장소에서는, 미소 갭이 설정치보다도 커져서, 막두께가 두꺼워진다.
전후방향(X방향)의 어긋남도, 연직방향(Z방향)의 어긋남만큼은 아니지만, 주사속도를 변동시키기 때문에, 도포얼룩을 초래하기 쉽다. 즉, 레지스트 노즐(130)이 전방으로 어긋난 장소에서는, 순간적으로 주사속도가 빨라져, 막두께가 얇아진다. 레지스트 노즐(130)이 후방으로 어긋난 장소에서는, 순간적으로 주사속도가 지연되어, 막두께가 두꺼워진다.
가로방향(Y)방향의 어긋남은, 통상적으로는 도포얼룩을 일으키기 어렵다. 그러나, 어긋남의 양이 매우 크면, 레지스트도포막의 막두께에 어떠한 이상이 생길 가능성이 있다. 또한, 이 실시형태에서는, 레지스트도포후의 에지 린스를 필요로 하지 않기 때문에, 도포처리에 있어서는 기판(G)의 둘레가장자리부를 블랭크하여 그 안쪽의 영역에만 레지스트액을 도포하도록 하고 있다. 그러나, 가로방향(Y)의 방향 어긋남이 크면, 레지스트도포막(R)이 기판 둘레가장자리부로 튀어나와 버린다. 따라서, 가로방향(Y) 방향의 어긋남도 그러한 관점에서 모니터링하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 어긋남과 도포처리결과와의 상관관계는 어긋남의 방향에 따라서도 다르다. 이 실시형태에서는, 각 방향의 어긋남 센서(140A, 140B, …)를 사용하여 각 방향마다 어긋남을 검출하여, 각 방향마다 어긋남 검출신호를 FFT 해석에 걸쳐서 주파수 스펙트럼을 구하여, 각 방향마다 개별로 설정한 감시치(AS)와 비교하여 양부를 판정할 수 있다. 따라서, 레지스트액이 도포된 각 기판(G)에 대하여, 모든 방향(X, Y, Z)에서 '양호'의 판정결과가 나온 것은 '양품'이라고 인정하고, 어느 하나의 방향에서 '불량'의 판정결과가 나온 것은 '불량품'이라고 인정하는 것도 가능하다.
판정부(146)의 판정결과는, 이 도포 프로세스부(30)의 각 부 및 전체의 동작을 관리하는 도포 프로세스 콘트롤러(도시하지 않음)에 주어지고, 더욱 도포 프로세스 콘트롤러로부터 도포현상처리 시스템(10) 전체의 프로세스 또는 시퀀스를 통 괄제어하는 시스템 콘트롤러(도시하지 않음)로 전달된다.
도포 프로세스부(30)내에서는, 반송장치(S/A)(54)에 의해 레지스트도포유니트(CT)(58)로부터 반출한 각 기판(G)에 대하여, 판정부(146)의 판정결과를 기초로 그 후의 시퀀스를 달리한다. 즉, '양품'으로 인정된 기판(G)에 있어서는, 이것을 감압건조유니트(VD)(51, 55)중의 어느 하나에 반입하고, 감압건조의 처리를 받게 하고 나서 익스텐션유니트(EXT)(57)로 옮긴다. 그러나, '불량품'으로 인정된 기판(G)에 대해서는, 이것을 감압건조유니트(VD)(51, 55)로는 반입하지 않고, 바로 익스텐션유니트(EXT)(57)로 반송한다.
반송장치(60)는, 익스텐션유니트(EXT)(57)로부터 기판(G)을 반출하면, 시스템 콘트롤러부터의 지령에 따라, '양품'의 기판(G)에 대해서는 상기와 같은 시퀀스로 종형열적처리부(TB)(32, 34)내의 열처리계유니트로 차례로 이송하여, 일련의 열처리를 받게 한다. 그러나, '불량품'인 기판(G)에 대해서는 어느 열처리계유니트로도 이송하지 않고 최하단의 버퍼유니트(buf)로 반입한다.
이렇게, 레지스트도포처리에서 에러(특히 도포얼룩)가 나온 기판(G)에 대해서는, 후속의 처리공정을 모두 취소하고, 시스템내의 소정의 장소 즉 버퍼유니트(buf)에 정류 내지 보관하도록 하였으므로, 낭비를 없애고, 도포얼룩의 손해를 최소한으로 막을 수 있다. 또, 버퍼유니트(buf)를 도포 프로세스부(30)내에, 예를 들면 다단유니트부(52, 56)에 설치하는 것도 가능하다.
상기한 실시형태에서는, 레지스트 노즐(130)에 각 방향의 어긋남을 개별의 어긋남 센서(140A, 140B, …)로 검출하였다. 그러나, 2방향 또는 3방향의 어긋남 을 1개의 센서(예를 들면 3축가속도센서)로 검출하는 것도 가능하다. 또한, 레지스트 노즐(130)은 승강축의 상단부를 지점으로 하는 요동운동으로 전후방향(X방향)으로 상하방향(Z방향)과 동시에 어긋난 경우가 많다. 따라서, 정밀도는 내려가지만, 예를 들면 상하방향(Z방향)으로만 혹은 전후방향(X방향)으로만의 어긋남을 검출하는 모니터링으로 끝낼 수도 있다. 또한, 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 검출하기 위한 어긋남 센서를 노즐지지체(128)에 부착하는 것도 가능하다.
상기 실시형태에서는 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 모니터링하였지만, 스테이지(124)의 어긋남을 모니터링하는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 스테이지(124)의 측면에 진동센서 또는 가속도센서(140D)를 부착하여, 이 센서(140D)의 출력신호를 신호처리부(도 12)에 부여하면 좋다. 레지스트 노즐(130)이 어긋나더라도, 스테이지(124)가 같이 어긋나게 되면, 양자의 상대위치관계에 실질적인 변동은 없고, 도포얼룩이 생기지 않는 경우가 있다. 따라서, 레지스트 노즐(130)의 어긋남을 나타내는 주파수 스펙트럼과 스테이지(124)의 어긋남을 나타내는 주파수 스펙트럼의 양쪽을 동시에 또는 관련지어 평가하여 레지스트도포처리의 불량여부를 판정하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 스테이지(124)를 고정하여 레지스트 노즐(130)을 X방향으로 이동시키는 주사방식이지만, 레지스트 노즐측을 고정하고 스테이지(기판지지부)측을 이동시키는 주사방식이나 레지스트 노즐과 스테이지(기판지지부)의 쌍방을 동시에 이동시키는 주사방식도 가능하다.
본 발명은, 상기한 실시형태에 있어서와 같은 레지스트액(처리액)을 미세지 름으로 토출하는 미세지름 토출형 노즐의 적용에 특히 바람직한 것이다. 그러나, 임의의 처리액 토출노즐을 사용하는 도포장치 및 도포방법에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 처리액 토출노즐을 사용하여 피처리기판상에 처리액을 공급하는 임의의 어플리케이션에 적용할 수 있고, 스핀레스방식이 아니더라도, 예를 들면 피처리기판을 회전시켜 도포막을 형성하는 스핀방식에도 적용할 수 있다. 본 발명에 있어서의 처리액으로서는, 레지스트액 이외에도, 예를 들면 층간절연재료, 유전체재료, 배선재료 등의 액체도 가능하다. 본 발명에 있어서의 피처리기판은 LCD 기판에 한정되지 않고, 반도체웨이퍼, CD기판, 유리기판, 포토마스크, 프린트기판 등도 가능하다.
본 발명의 도포장치 또는 도포방법에 의하면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 노즐과 피처리기판의 사이의 갭이나 주사속도 등의 변동을 정확하게 모니터링하여 도포처리의 양부의 판정을 조기에 또한 정확하게 할 수 있다. 이에 따라, 어긋남의 원인으로 도포처리가 불량이 된 기판에 대해서는 후속 공정의 처리를 일절 생략하는 것이 가능하여, 손해를 최소한으로 억제할 수 있다.

Claims (24)

  1. 기판을 지지하는 기판지지부와,
    상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐과,
    상기 노즐을 상기 기판에 대하여 도포주사의 방향으로 상대적 이동을 시키는 도포주사부와,
    도포처리중의 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 어긋남 검출부와,
    상기 어긋남 검출부로부터 얻어지는 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 주파수해석부와,
    상기 주파수해석부로부터 얻어지는 주파수 스펙트럼에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 판정부를 갖는 도포장치.
  2. 기판을 지지하는 기판지지부와,
    상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐과,
    상기 노즐을 상기 기판에 대하여 도포 주사의 방향으로 상대적 이동을 시키는 도포주사부와,
    도포처리중의 상기 노즐의 토출구와 상기 기판이 서로 마주 향하는 방향 및 상기 도포주사의 방향에서 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 어긋남 검출부와,
    상기 어긋남 검출부로부터 얻어지는 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 주파수해석부와,
    상기 주파수해석부로부터 얻어지는 주파수 스펙트럼에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 판정부를 갖는 도포장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 어긋남 검출부가, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 진동으로서 검출하는 도포장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 어긋남 검출부가, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 가속도로서 검출하는 도포장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 어긋남 검출부가, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 변위로서 검출하는 도포장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 어긋남 검출부가, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 상기 상대적 이동에 있어서의 속도 리플로서 검출하는 도포장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다른 방향의 어긋남에 대하여 감시치를 개별로 설정하는 도포장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 판정부가, 상기 주파수 스펙트럼을 미리 설정한 감시치와 비교하고, 비교결과에 기초하여 상기 불량여부를 판정하는 도포장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 감시치를 미리 설정한 복수의 주파수영역에 대하여 개별로 설정하는 도포장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 감시치를 주파수에 따른 파형으로서 설정하는 도포장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 판정부가, 소정의 주파수영역에 한정하여 상기 주파수 스펙트럼과 상기 감시치와의 비교 및 상기 불량여부를 판정하는 도포장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 주파수영역은 100Hz 이하의 주파수영역중에 설정되는 도포장치.
  13. 기판을 기판지지부 위에 지지하고, 상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐을 상기 기판에 대하여 도포주사의 방향으로 상대적 이동을 시켜 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 도포방법에 있어서,
    도포처리중의 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 공정과,
    검출된 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 공정과,
    상기 주파수 스펙트럼에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 공정을 갖는 도포방법.
  14. 기판을 기판지지부 위에 지지하고, 상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐을 상기 기판에 대하여 도포주사의 방향으로 상대적 이동을 시켜 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 도포방법에 있어서,
    도포처리중에 상기 노즐의 토출구와 상기 기판이 서로 마주 향하는 방향 및 상기 도포주사의 방향에서 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 공정과,
    검출된 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 공정과,
    상기 주파수 스펙트럼에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 공정을 갖는 도포방법.
  15. 기판을 기판지지부 위에 지지하고, 상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐을 상기 기판에 대하여 도포주사의 방향으로 상대적 이동을 시켜 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 도포방법에 있어서,
    도포처리중의 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 공정과,
    검출된 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 공정과,
    상기 주파수 스펙트럼의 전 주파수 영역에 대해, 1개 이상의 소정의 주파수를 경계로 하여 복수의 주파수 영역을 설정하는 동시에, 상기 복수의 주파수 영역별로 감시치를 설정하는 공정과,
    상기 복수의 주파수 영역별의 각 감시치와, 상기 복수의 주파수 영역별의 상기 주파수 스펙트럼을 각각 비교하는 공정과,
    각각 비교한 결과에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 공정을 갖는 도포방법.
  16. 기판을 기판지지부 위에 지지하고, 상기 기판을 향하여 도포액을 토출하는, 가로로 긴 형상의 노즐을 상기 기판에 대하여 도포주사의 방향으로 상대적 이동을 시켜 상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 도포방법에 있어서,
    도포처리중의 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 공정과,
    검출된 상기 어긋남을 나타내는 시간신호를 주파수해석하여 주파수 스펙트럼을 구하는 공정과,
    상기 주파수 스펙트럼에 대하여, 주파수에 따른 파형으로서 감시치를 설정하는 공정과,
    상기 파형의 감시치와 상기 주파수 스펙트럼을 비교하는 공정과,
    비교한 결과에 기초하여, 상기 기판상에 형성된 도포막의 막두께에 관하여 도포처리의 불량여부 판정을 행하는 공정을 갖는 도포방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 어긋남을 검출하는 공정에서, 상기 노즐의 토출구와 상기 기판이 서로 마주 향하는 방향에서 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 도포방법.
  18. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 어긋남을 검출하는 공정에서, 상기 도포주사의 방향에서 상기 노즐 및 상기 기판지지부 중 적어도 한쪽의 어긋남을 검출하는 도포방법.
  19. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 어긋남을 검출하는 공정에서, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 진동으로서 검출하는 도포방법.
  20. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 어긋남을 검출하는 공정에서, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 가속도로서 검출하는 도포방법.
  21. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 어긋남을 검출하는 공정에서, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 변위로서 검출하는 도포방법.
  22. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 어긋남을 검출하는 공정에서, 상기 노즐 또는 상기 기판지지부의 어긋남을 상기 상대적 이동에 있어서의 속도 리플로서 검출하는 도포방법.
  23. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 다른 방향의 어긋남에 대하여 상기 감시치를 개별로 설정하는 도포방법.
  24. 제 15 항에 있어서, 상기 감시치를 설정하는 공정에서, 상기 소정의 주파수를 100Hz로 하고, 2개의 주파수 영역을 설정하는 동시에, 2개의 주파수 영역에 감시치를 각각 설정하는 도포방법.
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