KR101257660B1 - 도포막 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도포막 형성장치 및 도포막 형성방법에 관한 것으로서 피처리 기판(G)의 폭방향으로 늘어나는 슬릿 형상의 토출구(21)를 가지는 노즐(20)과 상기 노즐(20)에 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단(51)과 상기 노즐(20)을 피처리 기판(G)의 기판면을 따라 이동시키는 노즐 이동 수단(50)을 구비하고 상기 노즐(20)의 토출구(21)로부터 처리액을 토출하는 것으로 피처리 기판(G)의 표면에 처리액의 막을 도포 형성하는 도포막 형성 장치(107)로서 상기 토출구(21)의 긴 방향의 좌우측에는 처리액의 유동을 억제하는 처리액 확산 억제 수단(20d)이 형성되고 있는 피처리 기판의 표면에 처리액의 막을 도포 형성하는 도포막 형성 장치에 있어서 기판의 전면으로 걸쳐서 처리액을 균일하게 도포 할 수 있는 도포막 형성 장치 및 도포막 형성 방법의 기술을 제공한다.

Description

도포막 형성 방법{COATING FILM FORMING METHOD}

본 발명은 피처리 기판의 표면에 처리액의 막을 형성하는 도포막 형성 장치 및 도포막 형성 방법에 관한 것이다.

예를 들면 LCD의 제조에 있어서는 피처리 기판인 LCD 기판에 소정의 막을 성막 한 후 포토레지스트액을 도포하고 레지스트막을 형성하고 회로 패턴에 대응해 레지스트막을 노광해 이것을 현상 처리하는 이른바 포트리소 그래피 기술에 의해 회로 패턴을 형성한다. 이 포트리소 그래피 기술에서는 피처리 기판인 LCD 기판은 주된 공정으로서 세정 처리 → 탈수 베이크 → 애드히젼(소수화) 처리 → 레지스트 도포 → 프리 베이크 → 노광 → 현상 → 포스트베이크라고 하는 일련의 처리를 거쳐 레지스트층에 소정의 회로 패턴을 형성한다.

이러한 처리에 있어서 LCD 기판에 레지스트액을 도포해 레지스트막을 형성하는 방법으로서 레지스트액을 띠형상으로 도포하는 레지스트 공급 노즐과 LCD 기판을 노즐 토출구의 긴 방향과 직교 하는 방향으로 상대적으로 이동시켜 도포하는 방법이 있다.

이 방법에 대해서 도 7 내지 도 9에 근거해 설명한다.

도 7의 (a)는 도포 스탠바이시의 레지스트 공급 노즐의 정면 단면도 도 7의 (b)는 도포 스탠바이시의 노즐 선단의 측 단면도이다. 도 8의 (a)는 도포 처리시의 레지스트 공급 노즐의 정면 단면도 ; 도 8의 (b)는 도포 처리시의 노즐 선단의 측 단면도이다. 또 도 9는 기판에 도포된 레지스트액의 부착 상태를 나타내는 기판 평면도이다.

도 7 ; 도 8에 나타나는 바와 같이 레지스트 공급 노즐(60)에는 기판의 폭방향으로 늘어나는 작은 간격을 가지는 슬릿 형상의 토출구(61) 및 토출구(61)에 연결되는 레지스트액 수용실(62)이 설치된다. 그리고 레지스트액 공급 튜브(63)를 개입시켜 레지스트액(R)이 레지스트액 수용실(62)에 공급되어 토출구(61)로부터 토출되도록 되어 있다.

또 도 7의 (a) ; 도 8의 (a)에 나타나는 바와 같이 토출구(61)의 긴 방향의 양측에는 이 토출구(61)로부터 토출되는 레지스트액의 토출압을 저감 하는 막두께 제어 수단(70)이 설치되고 있다. 이 막두께 제어 수단(70)은 토출구(61)의 긴 방향의 양측으로 연결되는 연통로(71)에 각각 접속하는 흡인관(72)과 흡인관(72)에 설치된 흡인 펌프(73)로 구성되고 있고 흡인 펌프(73)의 구동에 의해 토출구(61)의 양측의 토출압이 저감되도록 구성되고 있다. 또한 흡인관(72)에 있어서의 흡인 펌프(73)의 흡인측 즉 노즐(60) 측에는 개폐밸브(74)가 개설되고 있다.

이러한 구성에 있어서 기판(G)에 레지스트액(R)을 도포할 때에는 먼저 프라이밍 수단(도시하지 않음)에 의해 노즐(60)의 선단에 부착한 레지스트액(R)을 균일화한다.

그 다음에 기판(G)의 단부에 노즐(60)을 이동하고 정지하여 스탠바이 상태에 들어간다. 거기서 레지스트액(R)을 레지스트액 수용실(62)에 공급해 토출구(61)로부터 소정량을 기판(G)상에 토출한다(도 7의 상태). 그 때 상기 막두께 제어 수단(70)에 있어서 흡인 펌프(73)를 구동해 토출구(61)의 긴 방향의 양측을 흡인하는 것으로 토출구(61)의 양측의 레지스트액의 토출압이 감소된다. 그 결과 토출구(61)의 중앙부측의 토출압과 양측의 토출압이 거의 동일한 상태 즉 레지스트액의 액두께가 균일하게 된 상태로 레지스트액(R)은 기판(G)상에 띠형상으로 토출(공급)된다.

스탠바이 상태에 있어서 레지스트액(R)이 토출되면 도 7의 (b)에 나타나는 바와 같이 노즐(60) 선단에 있어서의 한쪽의 경사면(60a)에는 필요 충분한 양의 레지스트액이 부착한다. 이와 같이 노즐(60)의 한쪽 측에 더욱 많은 레지스트액(R)이 부착하고 있는 것은 상기 한 프라이밍 수단의 레지스트액 균일화 처리에 의해 노즐 선단의 레지스트액이 경사면(60a)에 부착했기 때문이다.

도포 처리에 있어서는 토출구(61)로부터 띠형상으로 토출되는 레지스트액은 도 8에 나타나는 바와 같이 노즐(60)을 기판면을 따라 이동시키는 것으로 기판(G)의 표면 전체에 공급되어 막이 형성된다. 또한 그 때에도 막두께 제어 수단(70)에 의해 레지스트액의 액두께가 균일하게 된 상태로 레지스트액(R)은 기판(G)상에 띠형상으로 토출(공급)된다.

이 도포 처리에 의하면 미리 스탠바이 상태에 있어서 상기 한 것처럼 노즐(60)의 경사면(60a)에 필요 충분한 양의 레지스트액(R)이 부착하고 있기 때문에 레지스트액의 부착이 부족한 경우 없이 액막 상에 레지스트액이 부착되지 않은 부분 등이 발생하는 것이 억제된다.

또 기판 한 변으로부터 다른 변에 걸쳐서 레지스트액을 띠형상으로 토출(공급)하기 때문에 레지스트액을 불필요하게 하는 경우 없이 각(角)형의 기판의 전면에 레지스트막을 형성 할 수 있다.

또한 이러한 도포막 형성 방법을 채용한 도포막 형성 장치에 대해서는 특허 문헌 1(일본국 특개평10-156255)에 개시되고 있다.

그런데 레지스트 공급 노즐(60)에 있어서 스탠바이시에 기판(G)상에 토출되고 부착하는 레지스트액(R)은 노즐(60)의 이면(60a) 만이 아니고 도 7의 (a)에 나타나는 바와 같이 토출구(61)의 긴 방향의 좌우측쪽으로 형성된 하단면(60b) 및 그 아래의 기판(G)상에도 유동 확산하고 다수 부착한다.

즉 그 상태로부터 노즐(60)이 도포 처리를 위해서 기판(G)상을 이동 개시하면 도 9의 평면도에 나타나는 바와 같이 레지스트액(R)의 도포 개시 영역(A)에 있어서는 레지스트액(R)의 도포막은 토출구(61)의 폭(w)을 크게 초과한 형상이 된다.

이러한 도포막 형상의 경우 다음과 같은 문제가 있었다. 즉 노즐(60)이나 도포 처리를 위해서 이동 개시하면 상기한 초과한 부분의 레지스트액도 노즐(60)에 의해 끌려간다. 이 때문에 초과한 부분의 레지스트액이 적정한 위치에 도포된 레지스트액을 끌어 들여 도포 개시 영역(A)에 있어서의 레지스트액(R)의 막두께가 적정한 두께보다 얇아지는 문제가 있었다. 특히 도포 개시 영역(A)의 양단부에 있어서 막두께가 얇아지는 문제가 있었다.

또 그처럼 막두께가 적정한 두께보다 얇아지면 그 부분은 제품으로서 사용하지 못하고 잘라서 버릴 필요가 있었다. 또 그처럼 잘라서 버리는 부분이 크면 대량생산에 있어서는 코스트 및 폐기물이 증대한다고 하는 과제가 있었다.

일본국 특개평10-156255호 공보( 제 3 페이지 우측란 제 5행 내지 제 4페이지 좌측란 ; 제 6행 제 1도)

본 발명은 상기 한 바와 같은 사정아래에 이루어진 것이고 피처리 기판의 표면에 처리액의 막을 도포 형성하는 도포막 형성 장치에 있어서 기판의 전면으로 걸쳐서 처리액을 균일하게 도포할 수가 있는 도포막 형성 장치 및 도포막 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 한 과제를 해결하기 위해서 본 발명과 관련되는 도포막 형성 장치는 피처리 기판의 폭방향으로 늘어나는 슬릿 형상의 토출구를 가지는 노즐과 상기 노즐에 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단과 상기 노즐을 피처리 기판의 기판면을 따라 이동시키는 노즐 이동 수단을 구비하고 상기 노즐의 토출구로부터 처리액을 토출하는 것으로 피처리 기판의 표면에 처리액의 막을 도포 형성하는 도포막 형성 장치로서 상기 토출구의 긴 방향의 좌우측쪽에는 처리액의 유동을 억제하는 처리액확산 억제 수단이 형성되어 있는 것에 특징을 가진다.

상기 처리액확산 억제 수단은 노즐 진행 방향을 따라 형성된 홈부인 것이 바람직하다. 또한 상기 처리액확산 억제 수단은 노즐 진행 방향을 따라 형성된 단차부라도 좋다. 혹은 상기 처리액확산 억제 수단은 노즐 진행 방향을 따라 도포된 발 수성 부재라도 좋다.

또 상기 발수성 부재는 접촉각이 150도 이상의 초발수성 부재인 것이 바람직하고 상기 초발수성 부재는 삼차원 연속의 망형상 골격 구조를 가지는 고분자 유기 재료를 도포하는 것에 의해 형성되는 초발수성막 혹은 진공 자외광 CVD 장치를 이용해 성막되는 초발수성 물질을 미립자화한 것을 도금액안에 균일하게 분산시켜 이 도금액안에서 도금 형성한 초발수 도금 피막중 어느 한 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 토출구의 긴 방향의 좌우측쪽으로 처리액의 유동을 억제하는 처리액확산 억제 수단을 설치하는 것으로 도포 개시 위치에 있어서 처리액이 토출되었을 때에는 처리액확산 억제 수단에 의해 토출구측쪽에 있어서의 처리액의 유동을 억제해 토출구측쪽에 있어서의 처리액의 부착을 줄일 수 있다.

따라서 기판상의 도포 개시 위치에 있어서 토출구의 폭보다 크게 초과한 처리액의 부착 부분을 작게 할 수 있다.

즉 도포 처리에 있어서의 노즐의 이동에 수반해 초과한 처리액에 의해 적정한 위치에 도포된 처리액이 끌어 들일 수가 없기 때문에 막두께가 얇아지는 경우 없이 적정한 막두께로 기판 전면으로 걸쳐서 균일하게 막 형성할 수가 있다.

또 상기 한 과제를 해결하기 위해서 본 발명과 관련되는 도포막 형성 방법은 피처리 기판의 폭방향으로 늘어나는 슬릿 형상의 토출구를 가지는 노즐을 기판면과 소정의 거리를 유지하면서 기판면을 따라 이동시켜 상기 노즐의 토출구로부터 처리액을 토출하는 것으로 피처리 기판의 표면에 처리액의 막을 도포 형성하는 도포막 형성 방법로서 상기 노즐의 토출구로부터 처리액을 토출함과 동시에 노즐을 이동 개시하는 스텝과 피처리 기판의 소정 영역의 도포 경과전에 있어서는 노즐과 피처리 기판의 거리가 상기 소정의 거리보다 커지도록 제어하는 스텝을 실행하는 것에 특징을 가진다.

이와 같이 노즐의 이동 개시 후 소정 영역의 도포 경과전에 있어서 노즐과 기판 사이의 거리를 통상의 도포 처리에 있어서의 소정의 거리보다 크게 함으로써 토출구의 폭을 벗어나 피처리 기판 상에 부착된 처리액의 부분을 상방으로 끌어당겨 그 벗어난 부분을 없앨 수 있다.

즉 노즐 이동에 수반해 초과한 부분의 처리액이 적정한 위치에 도포된 처리액을 끌어 들이는 문제가 발생하지 않기 때문에 도포 개시시에 있어서의 처리액의 막두께를 적정하게 할 수가 있다.

또 상기 노즐을 이동 개시하는 스텝전에 있어서 노즐과 피처리 기판의 거리가 상기 소정의 거리보다 작아지도록 제어 함과 동시에 노즐을 피처리 기판의 윗쪽에 정지하는 스텝과 노즐의 토출구로부터 소정량의 처리액을 피처리 기판상에 토출하는 스텝을 실행하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면 노즐 선단에 미리 충분한 양의 처리액을 부착시킬 수가 있기 때문에 착액 부족에 의한 처리액이 부착되지 않은 부분이 형성되는 것 등을 억제할 수가 있다. 또 토출구의 폭을 벗어나서 피처리 기판 상에 부착된 처리액의 부분을 상방으로 끌어당기는 거리가 커지고 상기 토출구의 폭을 벗어난 부분을 효과적으로 없앨 수가 있다.

또 상기 피처리 기판의 소정 영역의 도포 경과후 에 있어서는 노즐과 피처리 기판의 거리가 상기 소정의 거리가 되도록 제어하는 스텝을 실행하는 것이 바람직하다.

즉 예를 들면 토출구의 폭보다 초과한 처리액의 부착이 있는 소정 영역을 도포한 후에 있어서는 노즐과 피처리 기판의 거리를 소정의 거리로 하는 것으로 적정한 막두께로 도포할 수가 있다.

또 상기 도포막 형성 방법은 상기 도포막 형성 장치를 이용해 실행함으로써 상기 한 과제를 보다 효과적으로 해결할 수가 있다.

본 발명에 의하면 피처리 기판의 표면에 처리액의 막을 도포 형성하는 도포막 형성 장치에 있어서 기판의 전면으로 걸쳐서 처리액을 균일하게 도포 할 수 있는 도포막 형성 장치 및 도포막 형성 방법을 구할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련되는 도포막 형성 장치를 구비하는 레지스트 도포 현상 처리 시스템의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명과 관련되는 도포막 형성 장치의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 도포막 형성 장치가 구비하는 레지스트 공급 노즐의 정면 단면도; 일부 확대 단면도; 측 단면도이다.
도 4는 도포막 형성 장치의 동작 모양을 설명하기 위한 플로우도이다.
도 5는 기판에 도포된 레지스트액의 부착 상태를 나타내는 기판 평면도이다.
도 6은 처리액확산 억제 수단의 다른 형태예를 나타내는 도이다.
도 7은 종래에 있어서의 도포 스탠바이시의 레지스트 공급 노즐의 정면 단면도 ; 측 단면도이다.
도 8은 종래에 있어서의 도포 처리시의 레지스트 공급 노즐의 정면 단면도; 측 단면도이다.
도 9는 종래에 있어서의 기판에 도포된 레지스트액의 부착 상태를 나타내는 기판 평면도이다.

이하 본 발명에 관련된 실시의 형태에 대해 도에 근거해 설명한다. 도 1은 본 발명과 관련되는 도포막 형성 장치를 구비하는 레지스트 도포 현상 처리 시스템의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

레지스트 도포 현상 처리 시스템은 도 1에 나타나는 바와 같이 LCD 기판을 반입·반출하는 로더부(90)와 LCD 기판의 제 1 처리부(91)와 중계부(93)를 개입시켜 제 1 처리부(91)에 설치되는 제 2 처리부(92)로 주로 구성되고 있다.

또한 제 2 처리부(92)에는 인터페이스부(94)를 개입시켜 레지스트막의 소정의 미세한 패턴을 노광하기 위한 노광 장치(95)가 설치 가능하게 되어 있다.

이와 같이 구성되는 도포 현상 처리 시스템에 있어서 로더부(90)의 카셋트 재치대(98)에 재치된 카셋트(96)내에 수용된 미처리의 LCD 기판은 로더부(90)의 반출입핀셋(99)에 의해 꺼내진 후 제 1 처리부(91)의 반송로(102)를 이동하는 수평(X Y) ; 수직(Z) 이동 및 회전(θ) 가능한 메인 암(100)에 인도되고 그리고 플랜 세정 장치(103)내에 반송된다. 이 브러쉬 세정 장치(103)내에 플랜 세정된 LCD 기판은 계속하여 제트 물 세정 장치(104)내에서 고압 제트수(水)에 의해 세정된다.

이 후 LCD 기판은 애드히젼 처리 장치(105)에서 소수화 처리가 실시되고 냉각 처리 장치(106)에서 냉각된 후 이 발명과 관련되는 도포막 형성 장치(107)에서 상기 한 순서에 의해 LCD 기판의 한 변으로부터 점차 다른변으로 향해 레지스트액을 도포해 레지스트막이 도포 형성되고 계속해 도포막제거 장치(108)에 의해 LCD 기판의 변부의 불필요한 레지스트막이 제거된다.

따라서 이 후 LCD 기판을 배출할 때에는 가장자리의 레지스트막은 제거되고 있으므로 메인 암(100)에 레지스트가 부착하는 경우도 없다. 그리고 이 포토레지스트가 가열 처리 장치(109)에서 가열 베이킹 처리가 실시된 후 제 2 처리부(92)의 반송로(102a)를 이동하는 메인 암(100a)에 의해 수수대(113)에 반송되고 수수대(113)로부터 반송용 핀셋(112)에 의해 노광 장치(95)에 반송되고 노광 장치(95)에서 소정의 패턴이 노광된다. 그리고 노광 후의 LCD 기판은 현상 장치(110)내에 반송되고 현상액에 의해 현상된 후 린스액에 의해 현상액을 씻어 흘려 현상 처리를 완료한다.

현상 처리된 처리완료의 LCD 기판은 로더부(90)의 카셋트(97)내에 수용되고 후에 반출되어 다음의 처리 공정을 향해 이송된다.

계속하여 본 발명과 관련되는 도포막 형성 장치의 구성에 대해서 도 2 및 도 3에 근거해 설명한다. 도 2는 도포막 형성 장치의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 3의 (a)는 도 2의 도포막 형성 장치가 구비하는 레지스트 공급 노즐의 정면 단면도; 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 일부 확대 단면도 도 3의 (c)는 노즐 선단의 측 단면도이다.

도 2에 나타나는 바와 같이 도포막 형성 장치(107)는 기판(G)을 수평 으로 유지하는 재치대(10)와 이 재치대(10)의 윗쪽에 배치 설치되는 레지스트 공급 노즐(20)과 이 레지스트 공급 노즐(20)(이하 노즐(20)이라고 부른다)을 이동시키는 노즐 이동 수단(50)을 구비하고 있다. 이 구성에 있어서 노즐(20)을 노즐 이동 수단(50)에 의해 수평 이동함으로써 재치대(10)상의 기판(G)과 노즐(20)을 상대적으로 수평 이동 할 수 있도록 되어 있다.

또 도 2 ; 도 3에 나타나는 바와 같이 상기 노즐(20)은 기판(G)의 폭방향으로 늘어나는 슬릿 형상의 토출구(21)와 이 토출구(21)에 연결되는 레지스트액 수용실(22)을 가지고 있고 이 레지스트액 수용실(22)에 접속하는 레지스트액 공급 튜브 (23)를 개입시켜 레지스트액 공급원(51,처리액 공급 수단)이 접속되고 있다.

또 도 2에 나타나는 바와 같이 토출구(21)의 긴 방향의 양측에는 이 토출구(21)로부터 토출되는 레지스트액(R)의 토출압을 저감 하는 막두께 제어 수단(40)이 설치되고 있다. 이 막두께 제어 수단(40)은 토출구(21)의 긴 방향의 양측으로 연통하는 연통로(41)에 각각 접속하는 흡인관(42)과 흡인관(42)에 설치된 예를 들면 다이어프램 펌프와 같은 흡인 펌프(43)로 구성되고 있고 흡인 펌프(43)의 구동에 의해 토출구(21)의 양측의 토출압이 저감되도록 구성되고 있다. 또한 흡인관(42)에 있어서의 흡인 펌프(43)의 흡인측 즉 노즐(20) 측에는 개폐밸브(44)가 개설되고 있다.

노즐(20)의 선단부에는 도 3의 (a)에 나타나는 바와 같이 토출구(21)의 긴 방향의 좌우측쪽으로 하단면(20c)이 각각 형성되고 있다. 또한 하단면(20c)에는 각각 도 3의 (b)의 확대도에 나타나는 바와 같이 R형상의 홈부(처리액확산 억제 수단, 20d)가 형성되고 있다.

이 홈부(20d)는 노즐의 진행 방향(노즐단수방향)을 따라 직선 모양에 형성되고 있다. 즉 토출구(21)로부터 토출된 레지스트액(R)이 홈부(20d)까지 유동하면 표면장력에 의해 그 유동은 억제된다. 따라서 홈부(20d)를 하단면(20c)에 형성함으로써 레지스트액(R)이 하단면(20c)에 넓게 부착하지 않게 되어 있다.

또 도 3의 (c)에 나타나는 바와 같이 노즐(20)의 선단부는 그 노즐의 진행 방향에 대하여 수직인 방향에서 보면 테이퍼 형상을 가지고, 노즐의 진행 방향에 대하여 토출구(21)의 전후에 하단면(20a) 및 경사면 (20b)이 각각 형성되어 있다.

또 도 2에 나타나는 바와 같이 재치대(10)에 인접해 노즐 대기부(30,프라이밍 처리 수단)가 설치된다. 이 노즐 대기부(30)는 대기시에 노즐(20)의 선단에 부착한 레지스트액을 균일화 하기 위한(프라이밍 처리라고 부른다) 회전 자재인 프라이밍 롤러(31, 롤러)와 이 프라이밍 롤러(31)를 세정하기 위해 시너에 침적하는 용기(32)를 구비한다.

이어서 이상의 구성의 도포막 형성 장치(107)의 동작 모양에 대해서 도 4의 플로우도에 근거해 설명한다.

우선 레지스트 공급 노즐(20)의 선단을 대기부(30)의 프라이밍 롤러(31)에 근접시켜 프라이밍 처리를 실시하는 한편 도시하지 않는 반송 수단에 의해 반송된 기판(G)를 재치대(10)상에 흡착 보관 유지한다(도 4의 스텝 S1).

프라이밍 처리에 있어서는 노즐(20)의 토출구(21)로부터 레지스트액(R)을 토출하는 한편 프라이밍 롤러(31)를 회전시켜 노즐(20) 선단에 부착한 레지스트액(R)의 균일화 처리를 한다.

또한 프라이밍 롤러(31)의 회전 방향은 노즐 선단부에 있어서 도포 처리에서의 노즐(20)의 진행 방향과는 반대 방향으로 레지스트액(R)이 흐르는 방향으로 회전 제어된다.

토출구(21)로부터 토출되는 레지스트액(R)은 프라이밍 롤러(31)의 회전 방향으로 흐르기 때문에 프라이밍 처리 후 에 있어서는 노즐(20) 선단의 한쪽 측(경사면 20b)에 프라이밍 롤러(31)의 회전 방향을 따라 다른쪽의 측보다 많은 레지스트액이 부착한 상태가 된다.

프라이밍 처리가 끝나면 노즐 이동 수단(50)에 의해 레지스트 공급 노즐(20)을 기판(G)의 단부 윗쪽에 이동 후 정지해 스탠바이 상태에 들어간다(도 4의 스텝 S2).

이 스탠바이 상태에서의 노즐 선단과 기판(G) 사이의 거리는 소정의 거리(예를 들면 50 ㎛)가 되도록 제어된다.

스탠바이 상태에 있어서는 먼저 레지스트액 공급원(51)으로부터 레지스트액(R)을 레지스트액 수용실(22)내에 공급 함과 동시에 토출구(21)로부터 소정량의 레지스트액(R)을 토출한다(도 4의 스텝 S3).

그 때 상기 막두께 제어 수단(40)에 있어서 흡인 펌프(43)를 구동해 토출구(21)의 긴 방향의 양측을 흡인하는 것으로 토출구(21)의 양측의 레지스트액의 토출압이 감소된다. 그 결과 토출구(21)의 중앙부측의 토출압과 양측의 토출압이 거의 동일한 상태 즉 레지스트액의 액두께가 균일하게 된 상태로 레지스트액(R)은 기판(G)상에 띠형상으로 토출(공급) 된다.

또 이 때 토출된 레지스트액(R)은 기판(G)상에 부착하지만 도 3의 (a)에 나타나는 바와 같이 노즐 선단의 하단면(20c)에 있어서는 홈부(20d)가 형성되고 있기 때문에 레지스트액(R)의 표면장력에 의해 레지스트액(R)의 유동 확산이 억제된다.

이 스탠바이 상태에서의 소정량의 레지스트액(R)의 토출 후 노즐 선단과 기판(G)이 레지스트액(R)에 의해 연결된 상태로 소정 시간(예를 들면 1 초간) 사이 노즐(20)은 계속해 정지 상태(이동하지 않는 상태)로 된다.

이와 같이 정지 상태의 기간이 설치되는 것에 의해 노즐(20)과 기판(G) 사이의 레지스트액(R)에 의한 연결이 안정하도록 이루어진다. 즉 토출구(21)의 짧은 방향의 전후에 형성된 하단면(20a) 및 경사면 (20b)에 충분한 레지스트액(R)이 부착된 상태가 된다. 이 중 노즐 진행 방향의 반대측의 경사면(20b)에는 상기 프라이밍 처리에 의해 미리 레지스트액(R)이 부착하고 있기 때문에 특히 충분한 레지스트액(R)이 부착한다.

스탠바이 상태의 종료후 노즐 이동 수단(50)에 의해 레지스트 공급 노즐(20)을 수직 윗쪽으로 이동해 스탠바이 상태에 있어서 노즐의 토출구(21)의 폭(w)을 벗어나서 기판(G)에 부착된 레지스트액(R, 초과 부분)을 상방으로 끌어당겨 상기 초과 부분을 작게 하도록(내측으로 끌어당기는 것) 한다. 이 때 노즐 선단과 기판(G) 사이의 거리가 통상의 도포 처리에 있어서의 소정의 거리(예를 들면 250 ㎛)보다 큰 거리(예를 들면 300~400 ㎛)가 될 때까지 노즐(20)이 상승 이동된다.

노즐(20)의 상승 이동 정지 후 또한 토출구(21)로부터 레지스트액(R)을 토출하면서노즐(20)을 수평 방향으로 이동해 기판(G)에 대해 도포 처리를 개시한다(도 4의 스텝 S4). 이 도포 처리에 있어서는 항상 막두께 제어 수단(40)에 의해 레지스트액의 액두께가 균일하게 된 상태로 레지스트액(R)은 기판(G)상에 띠형상으로 토출(공급)된다.

또 상기 한 바와 같이 노즐 선단의 경사면(20b) 에 있어서 레지스트액(R)이 적게 부착한 쪽이 노즐 진행 방향이 된다. 이와 같이 제어하는 것에 의해 도포 개시시에 있어서의 처리액이 부착되지 않은 부분이 형성되는 현상 등의 발생이 억제되고 도포막이 보다 균일하게 되도록 되어 있다.

또한 상기 한 스탠바이 상태종료시부터 도포 처리 개시시에 걸쳐서 레지스트 공급 노즐(20)의 이동 제어는 처리 시간 단축을 위해서 레지스트 공급 노즐(20)의 윗쪽으로의 이동과 수평 방향으로의 이동을 동시에 실시하도록 제어되어도 괜찮다.

도포 처리 개시 후 도 5에 나타내는 기판(G)의 평면도에 있어서의 소정 영역(도포 개시 영역(A))을 노즐(20)이 이동하는 동안(소정 영역의 도포 경과전)은 노즐 선단과 기판(G) 사이의 거리는 상기 한 바와 같이 통상의 도포 처리에 있어서의 소정의 거리(예를 들면 250 ㎛)보다 큰 거리(예를 들면 300~400 ㎛)가 되도록 제어된다(도 4의 스텝 S5).

이와 같이 도포 개시 영역(A)에서 노즐 선단과 기판 사이의 거리를 크게 비우는 것으로 스탠바이 상태에 있어서 노즐의 토출구(21)의 폭(w)을 크게 벗어나서 기판(G)에 부착된 레지스트액(R)(초과 부분)이 있는 경우에서도 상기 초과 부분을 상방으로 끌어당겨 도 5에 나타나는 바와 같이 상기 초과 부분을 줄일 수가 있다.

그 결과 노즐 이동에 수반해 초과한 부분의 레지스트액이 적정한 위치에 도포된 레지스트액을 끌어 들인다고 하는 문제가 발생하지 않기 때문에 도포 개시 영역(A)에 있어서의 레지스트액(R)의 막두께를 적정하게 할 수 있다.

그리고 도포 개시 영역(A)에 있어서의 도포 처리가 끝나면(도 4의 스텝 S6) 노즐 선단과 기판 사이의 거리는 통상의 도포 처리에 있어서의 소정의 거리(예를 들면 250 ㎛)가 되도록 제어된다(도 4의 스텝 S7). 즉 노즐(20)의 이동이나 도포 개시 영역(A)을 넘어가면(소정 영역의 도포 경과후) 레지스트액(R)은 토출구(21)의 폭보다 크게 초과하여 경우가 없기 때문에 노즐 선단과 기판 사이는 적정한 소정의 거리로 되돌려진다.

이와 같이 하여 레지스트 공급 노즐(20)에 의해 기판(G)상에 있어서의 도포 종료 위치까지 도포 처리를 실시하고 기판(G)표면에 레지스트막이 형성되면(도 4의 스텝 S8) 레지스트액(R)의 공급이 정지된다.

그리고 레지스트 공급 노즐(20)은 역방향으로 이동해 토출구(21)를 대기부(30)내의 프라이밍 롤러(31)에 근접하여 다음의 도포 처리에 대비한다(도 4의 스텝 S9).

또 레지스트막이 형성된 기판(G)은 도시하지 않는 반송 수단에 의해 재치대(10)로부터 반출되어 다음의 처리 공정으로 반송된다.

이상 설명한 실시의 형태에 의하면 토출구(21)의 긴 방향의 좌우측쪽으로 형성된 하단면(20c)에는 각각 처리액 확산 억제 수단으로서의 홈부(20d)가 설치된다. 이 때문에 스탠바이시에 있어서 레지스트액(R)이 토출되었을 때에는 홈부(20d)까지 유동한 레지스트액(R)은 표면장력에 의해 유동이 억제되어 하단면(20c)에 있어서의 레지스트액(R)의 부착을 줄일 수가 있다.

따라서 기판(G)상의 도포 개시 영역(A)에 있어서 노즐의 토출구(21)의 폭(w)보다 크게 초과한 레지스트액(R)의 부착 부분을 줄일 수 있다.

또 도포 개시 영역(A)에서의 도포 제어에 있어서 노즐 선단과 기판 사이의 거리를 통상의 도포 처리에 있어서의 소정의 거리보다 크게 함으로써 토출구(21)의 폭(w)을 벗어나서 피처리 기판 상에 부착된 레지스트액(R)의 부착 부분(초과 부분)을 상방으로 끌어당겨 상기 초과 부분을 없앨 수 있다.

즉 노즐 이동에 수반해 초과한 부분의 레지스트액(R)이 적정한 위치에 도포된 레지스트액(R)를 끌어 들인다는 문제가 발생하지 않기 때문에 도포 개시 영역(A)에 있어서의 레지스트액(R)의 막두께를 적정하게 할 수가 있다.

따라서 본 발명에 관련된 도포막 형성 장치 및 도포막 형성 방법에 의하면 기판 전면으로 걸쳐서 막두께가 얇아지는 경우 없이 적정한 막두께로 균일하게 막 형성할 수가 있다.

또한 상기 실시의 형태에 있어서는 처리액 확산 억제 수단으로서의 홈부(20d)를 예로 설명했지만 R형상의 홈부(20d)로 바꾸어 도 6의 (a)에 나타나는 바와 같은 각형 모양의 홈부(20e)를 설치해도 좋다.

혹은 처리액확산 억제 수단으로서 홈부를 형성하는 것이 아니라 도 6의 (b)에 나타나는 바와 같이 단차부(20f)를 설치해도 좋다.

또 혹은 홈부나 단차부를 형성하지 않고 도 6의 (c)에 나타나는 바와 같이 발수성 부재(80)를 노즐(20) 선단의 하단면(20c)에 도포해도 괜찮다.

즉 상기의 도 6의 (a)~도 6의 (c)에 나타난 어느 형태에 의해서도 레지스트액(R)에 표면장력을 줄 수 있고 하단면(20c)에 있어서의 레지스트액(R)의 확산 부착을 억제할 수가 있다.

상기 발수성 부재(80)는 접촉각이 150 도 이상의 초발수성 부재로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 초발수성 부재로서는 예를 들면 삼차원 연속의 망형상 골격 구조를 가지는 고분자 유기 재료를 도포하는 것에 의해 형성되는 초발수성막로서도 좋다. 이 초발수성막이 노즐(20) 선단의 하단면(20c)에 형성되면 그 표면에는 미크로인 요철 구조가 형성되고 초발수성이 발현된다.

상기 고분자 유기 재료로서는 결정 구조 ; 응집 구조등의 경질 블럭을 형성하기 쉬운 부분과 아몰퍼스 구조등의 연질 블럭을 함께 맞추고 있는 열가소성 엘라스토머 및/또는 그 변성물이 바람직하다. 예를 들면 스티렌계 ; 염화 비닐계 ; 올레핀계; 폴리에스텔계 ;폴리아미드계 ;우레탄계등의 각종 열가소성 엘라스토머 및 그러한 수(水)류 외에 의한 변성물이고 구체적으로는 신디 오택틱(syndiotactic) 1 2-폴리 부타디엔(polybutadiene); 스티렌-부타디엔 -스티렌 블럭 공중합체 ; 스티렌-부타디엔 블럭 공중합체 ; 수소화 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체 ; 수소화 스티렌-부타디엔 블럭 공중합체 ; 스티렌-이소프렌-스티렌 블럭 공중합체 ; 스티렌-이소프렌 블럭 공중합체 ; 수소화 스티렌-이소프렌 블럭 공중합체 ; 수소화 스티렌-이소프렌-스티렌 블럭 공중합체 ; 수소화 스티렌-브타디엔-스티렌블럭 공중합체등이 바람직하게 들수 있다.

또한 일례를 들면 고분자 유기 재료로서의 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체〔제이에스알(주) 제조 EP01(상표) 수평균 분자량 10만〕12 질량부와 저분자 유기 재료로서의 디소 델시 아지페이트〔DIDA(상품명) 대팔(大八) 화학(주) 제조; 분자량 426〕88 질량부를 고전단형(高剪斷型) 혼합기로 200 ℃ 3000 rpm의 조건으로 1시간 교반하여 미크로적으로 고분자 성분이나 삼차원 연속의 망형상 골격 구조를 형성하고 있는 용해 형상 구조체를 얻었다. 이 구조체를 200 ℃의 유리 플레이트상에 캐스트 하고 바코터에서 약 50 ㎛두께의 박막으로 했다. 그 다음에 실온까지 냉각 후 이 박막을 키실렌안에 침적시켜 가용 성분을 추출하는 조작을 반복했다. 이것에 의해 저분자의 DIDA가 거의 완전하게 제거되어 에치렌-프로필렌 공중합체만으로 구성된 삼차원 연속의 망형상 골격 구조로 이루어지는 박막을 얻었다. 그 후 얻어진 박막으로부터 키실렌을 완전하게 휘발시켰다.

이와 같이 하여 얻어진 유리 표면은 전자현미경의 관찰에 의하면 미세한 요철을 가지는 것이고 물과의 접촉각은 165도이고 초발수성인 것이 인정되었다.

따라서 이 초발수성막이 노즐(20) 선단의 하단면(20c)에 형성되면 그 표면에는 미크로인 요철 구조가 형성되고 초발수성이 발현되어 레지스트액(R)의 확산 부착을 더욱 억제 할 수 있다.

또 초발수성 부재로서는 예를 들면 진공 자외광 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치를 이용해 성막 하는 것에 의해 형성된 초발수막으로서도 좋다. 이 초발수막은 반응 실내에 플라스마 발생 장치로부터 플라스마를 공급하고 한편 가스 공급부로부터 유기계 재료 가스를 공급해 플라스마 및 유기계 재료 가스가 존재하는 상태로 진공 자외광 발생부로부터 반응 실내에 진공 자외광을 조사하는 것에 의해 성막된다.

여기서 진공 자외광 CVD 장치에 공급되는 재료 가스로서 C-H결합을 가지는 유기계 재료 가스인 TMS(테트라 메틸 시란(Tetramethylsilane ; Si(CH₃)₄)(상품명 동일(대동 에어 프러덕트 엘렉트로닉스 주식회사제조)를 이용 할 수 있다. 또한 다른 유기계 재료 가스로서는 TMS(Si(CH₃)₄)가 가지는 4개의 메틸기(-CH₃) 가운데 원하는 수의 메틸기(-CH₃) 의 대신에 비교적 예를 들면 염소(Cl); 불소(F) 혹은 수소(H)로부터 선택된 일종 혹은 복수의 원소나 실리콘(Si)에 결합한 화합물 예를 들면(CH₃)₃ SiCl; (CH₃)₂SiCl₂; CH₃SiCl₃; (CH₃)₃SiH ; (CH₃)₂SiH₂ ; CH₃SiH₃; (CH₃)₃SiF ; (CH₃)₂SiF₂; CH₃SiF₃; CH₃SiH₂F 로부터 선택된 일종의 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.

이 진공 자외광 CVD 장치를 이용해 성막되는 초발수막을 노즐(20) 선단의 하단면(20c)에 형성해도 상기 한 초발수막과 동일하게 레지스트액(R)의 확산 부착을 더욱 억제할 수가 있다.

또한 상기 발수성 부재는 예를 들면 초발수 도금 피막으로서도 좋다. 이 초발수 도금 피막은 발수성 물질을 미립자화한 것을 계면활성제를 이용해 도금액안에 균일하게 분산시켜 이 도금액안에서 도금을 실시하는 것으로 기초재의 표면에 도금 금속과 함께 발수성 물질을 석출시키는 것으로 형성할 수가 있다.

상기 발수성 물질로서는 예를 들어 테플론(등록상표)이나 불소화 그레파이트(graphite) 등의 불소화물등이 있다. 계면활성제로서는 예를 들어 양이온성 계면활성제 ; 음이온성 계면활성제 ; 중성 계면활성제등이 있다. 도금 방법으로서는 예를 들어 전해 도금 무전해도금등이 있다. 도금 금속으로서는 예를 들어 니켈등이 있다. 기초재로서는 예를 들어 철 ; 백금 ; 비금속 예를 들면 세라믹이나 합성 수지등을 이용해도 괜찮다.

한층 더 구체적으로설명하면 이 초발수 도금 피막은 발수성 물질인 테플론(등록상표)을 입경 4 ㎛정도로 미립자화한 것을 양이온성 계면활성제를 이용해 도금액안에 균일하게 분산시켜 도금 금속으로서 니켈 ; 기초재로서 철(스테인레스 스틸)을 이용해 전해 도금을 실시하고 스테인레스 스틸의 표면에 니켈과 함께 테플론(등록상표)을 석출시킨 초발수성 니켈 도금이다.

또한 이 실시 형태에 있어서는 테플론(등록상표)을 미립자화할 때 저분자화함과 함께 완전 불소화를 실시하고 있다. 또 니켈 이외의 금속을 도금 금속으로서 이용한 초발수 도금 피막으로서도 좋다.

또 초발수 도금 피막을 구성하는 발수성 물질로서 테플론(등록상표)을 이용했을 경우를 예로 설명했지만 초발수 도금 피막을 구성하는 발수성 물질은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 초발수 도금 피막을 구성하는 소수성 물질로서 예를 들어 불소화 그레파이트 등 다른 불소화물이나 불소화물 이외의 발수성 물질을 이용할 수가 있다.

또 초발수 도금 피막은 전해 도금법 이외의 도금법이나 도금법 이외 방법으로 형성되는 금속막이라도 좋다. 다시 말하면 니켈 또는/및 그 이외의 금속과 테플론(등록상표) 또는/및 그 이외의 발수성 물질이 해당 금속막의 표면에 있어서 석출등에 의해 공존하고 또한 해당 금속막을 구성하는 금속 및 원수성 재료의 어느 발 수성보다 높은 환수성을 나타낼 수 있는 금속막이면 좋다.

이러한 초발수 도금 피막을 노즐(20) 선단의 하단면(20c)에 형성해도 상기 한 초발수막고 동일하게 레지스트액(R)의 확산 부착을 더욱 억제할 수가 있다.

또한 이 초발수성 부재는 상기 한 삼차원 연속의 망형상 골격 구조를 가지는 고분자 유기 재료를 도포하는 것에 의해 형성되는 초발수성막; 진공 자외광 CVD 장치를 이용해 성막되는 초발수막; 발수성 물질을 미립자화한 것을 도금액안에 균일하게 분산시켜 이 도금액안에서 도금 형성한 초발수 도금 피막 이외 방법에 의해 형성된 것도 좋다.

예를 들면 발수성 부재는 예를 들면 트리아실 그리세리드에 의한 코팅(접촉각 160˚) 알킬케텐다이머에 의한 코팅(접촉각 174˚) ; 양극 산화 표면에 불소계 시란커플링 제처리를 가한 양극 산화법(접촉각 167˚) ; 저분자 PTFE(폴리 테트라플루오르 에티렌) 입자를 첨가한 음이온계 아크릴 수지 도료를 이용한 전착도장법(접촉각 171˚) ; 고분자 PTFE(폴리 테트라 플루오르 에티렌) 입자를 첨가한 양이온계 에폭시 수지 도료를 이용한 전착도장법(접촉각 155˚); PFA(펠플루오르 알콕시 불소 수지) 입자를 첨가한 양이온계 에폭시 수지 도료를 이용한 전착도장법(접촉각 162˚) 플라스마 에칭 표면에 불소화 계면활성제를 흡착시키는 화학 흡착법(접촉각 150˚) ; TFEO(테트라 플루오르 에티렌 올리고머) 입자를 첨가한 니켈 도금에 의한 분산 복합 도금법(접촉각 180˚) 등에 의해 형성 할 수 있다.

따라서 이들 방법에 의해 형성된 초발수성 부재에 의해서도 레지스트액(R)의 확산 부착을 더욱 억제할 수가 있다.

또한 상기 실시 형태에 있어서 도 1에 나타난 본 발명과 관련되는 도포막 형성 장치를 구비하는 레지스트 도포 현상 처리 시스템의 전체 구성은 일례로서 그것에 한정되는 것은 아니다.

또 상기 실시의 형태에 있어서는 LCD 기판에 레지스트막을 도포 형성하는 경우를 예로 했지만 이것에 한정하지 않고 처리액을 피처리 기판상에 공급하는 임의의 기판 처리 장치에 적용 가능하다. 본 발명에 있어서의 처리액으로서는 레지스트액 이외로도 예를 들면 층간 절연 재료 ; 유전체 재료 ;배선 재료등의 액체도 가능하다. 또 본 발명에 있어서의 피처리 기판은 LCD 기판에 한정하지 않고 반도체 웨이퍼 ; CD기판 ; 유리 기판 ; 포토마스크 ; 프린트 기판등도 가능하다.

본 발명은 LCD 기판이나 반도체 웨이퍼등에 처리액을 성막 하는 도포막 형성 장치에 적용할 수 있고 반도체 제조업계 전자 디바이스 제조업계등에 있어서 매우 적합하게 이용할 수 있다.

10 ; 스테이지
20 ; 레지스트 공급 노즐
20a : 하단면
20b : 경사면
20c : 하단면
20d : 홈부(처리액 확산 억제 수단)
20e : 홈부(처리액 확산 억제 수단)
20f : 단차부(처리액확산 억제 수단)
20g : 발수성 부재(처리액확산 억제 수단)
21 : 토출구
22 : 레지스트액 수용실
23 : 레지스트액 공급 튜브
50 : 노즐 이동 수단
51 : 레지스트액 공급원(처리액 공급 수단)
107 : 도포막 형성 장치
G : LCD 기판(피처리 기판)
R : 레지스트액(처리액)

Claims (2)

1. 피처리 기판의 폭방향으로 연장되는 슬릿 형상의 토출구를 가지는 노즐을 기판면과 미리 정해진 거리를 두고 기판면을 따라 이동시켜 상기 노즐의 토출구로부터 처리액을 토출하는 것에 의해 피처리 기판의 표면에 처리액의 막을 도포 형성하는 도포막 형성 방법이며,
   상기 노즐의 토출구로부터 처리액을 토출하는 동시에 노즐을 이동 개시하는 스텝과,
   피처리 기판의 도포 개시 영역의 도포를 행할 때, 노즐과 피처리 기판의 거리가 상기 미리 정해진 거리보다도 커지도록 제어하는 스텝과,
   상기 피처리 기판의 도포 개시 영역의 도포 후에 있어서는, 노즐과 피처리 기판의 거리가 상기 미리 정해진 거리가 되도록 제어하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 노즐을 이동 개시하는 스텝 전에 있어서,
   노즐과 피처리 기판의 거리가 상기 미리 정해진 거리보다 작아지도록 제어하는 동시에 노즐을 피처리 기판의 상방에서 정지시키는 스텝과,
   노즐의 토출구로부터 처리액을 피처리 기판 상에 토출하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성 방법.

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