KR102235382B1 - 도포 장치 - Google Patents

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데츠야 마키
시게토 츠루타
다츠미 오오니시
다이스케 이케모토
다카히로 마스나가
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

막 두께 균일성을 높인다.
실시 형태에 따른 도포 장치는, 슬릿 노즐과, 이동 기구와, 압력 조정부와, 제어부를 구비한다. 슬릿 노즐은, 도포재를 저류하는 저류실을 구비한다. 이동 기구는, 슬릿 노즐을 기판에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 압력 조정부는, 저류실 내의 압력을 조정한다. 제어부는, 이동 기구 및 압력 조정부를 제어함으로써, 저류실 내의 압력을 부압으로부터 대기압에 가까워지는 방향으로 변화시키면서, 슬릿 노즐을 기판에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 또한, 제어부는, 도포 개시 위치를 포함하는 개시 구간 및 도포 종료 위치를 포함하는 종료 구간에 있어서의 저류실 내의 압력 변화가, 개시 구간 및 종료 구간을 제외한 중앙 구간에 있어서의 저류실 내의 압력 변화보다도 완만해지도록 압력 조정부를 제어한다.

Description

도포 장치{COATING APPARATUS}
개시의 실시 형태는, 도포 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판에 대하여 도포재를 도포하는 방법의 하나로서, 슬릿 코트법이 알려져 있다. 슬릿 코트법은, 슬릿 형상의 토출구를 갖는 긴 형상의 슬릿 노즐을 주사해서 기판 위에 도포재를 도포하는 방법이다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 도포재를 저류하는 저류실을 구비하고, 이 저류실에 충전된 도포재를 슬릿 형상의 통로를 통해서 토출구로부터 토출하는 슬릿 노즐이 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 슬릿 노즐에서는, 도포의 진행에 수반하여 저류실에 저류된 도포재의 액면이 저하되기 때문에, 토출구에 작용하는 도포재의 수두압이 서서히 감소한다. 이와 같이 토출구에 작용하는 수두압이 감소하면, 토출구로부터 토출되는 도포재의 양이 감소하기 때문에, 기판 위에 형성되는 도포막의 막 두께가 불균일해질 우려가 있다.
따라서, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 저류실 내의 액면 높이를 측정하고, 액면 높이의 저하에 맞추어서 저류실 내의 압력을 직선적으로 증가시킴으로써, 도포재의 토출량을 일정하게 유지하도록 하고 있다.
일본 특허 공개 제2013-98371호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에는, 막 두께 균일성을 높인다는 점에서 가일층의 개선의 여지가 있었다.
실시 형태의 일 형태는, 막 두께 균일성을 높일 수 있는 도포 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시 형태의 일 형태에 따른 도포 장치는, 슬릿 노즐과, 이동 기구와, 압력 조정부와, 제어부를 구비한다. 슬릿 노즐은, 도포재를 저류하는 저류실을 구비한다. 이동 기구는, 슬릿 노즐을 기판에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 압력 조정부는, 저류실 내의 압력을 조정한다. 제어부는, 이동 기구 및 압력 조정부를 제어함으로써, 저류실 내의 압력을 부압으로부터 대기압에 가까워지는 방향으로 변화시키면서, 슬릿 노즐을 기판에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 또한, 제어부는, 도포 개시 위치를 포함하는 개시 구간 및 도포 종료 위치를 포함하는 종료 구간에 있어서의 저류실 내의 압력 변화가, 개시 구간 및 종료 구간을 제외한 중앙 구간에 있어서의 저류실 내의 압력 변화보다도 완만해지도록 압력 조정부를 제어한다.
실시 형태의 일 형태에 따르면, 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 도포 장치의 구성을 나타내는 모식 측면도.
도 2는 도포 처리의 개략 설명도.
도 3은 슬릿 노즐의 구성을 도시하는 모식도.
도 4는 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 도포 완료 면적의 설명도.
도 6은 주사 위치와 저류실 내의 압력의 관계를 도시하는 도면.
도 7은 기판에 있어서의 주사 위치와 도포 완료 면적의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 기판에 있어서의 주사 위치와 도포재의 사용량의 관계를 나타내는 그래프.
도 9는 도포재의 액면 높이와 저류실 내의 압력의 관계를 나타내는 그래프.
도 10은 이상 대응 처리의 처리 수순을 나타내는 플로우차트.
도 11은 주사 위치와 저류실 내의 압력의 관계의 다른 일례를 나타내는 도면.
도 12는 주사 위치와 저류실 내의 압력의 관계의 다른 일례를 나타내는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 도포 장치의 실시 형태를 상세히 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 도포 장치의 구성을 도시하는 모식도이다. 또한, 이하에 있어서는, 위치 관계를 명확히 하기 위해서, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 도포 장치(1)는 적재대(10)와, 스테이지(21)와, 제1 이동 기구(22)와, 슬릿 노즐(30)과, 승강 기구(40)를 구비한다.
스테이지(21)에는, 기판(W)이 적재된다. 구체적으로는, 스테이지(21)는 흡인구가 형성된 수평한 상면을 갖고, 흡인구로부터의 흡인에 의해 기판(W)을 흡착함으로써, 기판(W)을 수평 보유 지지한다. 이러한 스테이지(21)는 제1 이동 기구(22)의 상부에 배치된다.
제1 이동 기구(22)는 적재대(10)에 적재되고, 스테이지(21)를 수평 방향(여기서는, X축 방향)으로 이동시킨다. 이에 의해, 스테이지(21)에 수평 보유 지지된 기판(W)이 수평 이동한다.
슬릿 노즐(30)은 긴 형상의 노즐이며, 스테이지(21)에 보유 지지되는 기판(W)보다도 상방에 배치된다. 이러한 슬릿 노즐(30)은 스테이지(21)의 이동 방향(X축 방향)에 대하여 직교하는 수평 방향(Y축 방향)으로 길이 방향을 향한 상태로, 후술하는 승강 기구(40)에 설치된다.
슬릿 노즐(30)은 하부에 형성된 슬릿 형상의 토출구(6)로부터 레지스트나 밀봉제, 접착제와 같은 고점도의 도포재를 토출한다. 이러한 슬릿 노즐(30)의 구성에 대해서는, 후술한다.
승강 기구(40)는 슬릿 노즐(30)을 연직 방향(Z축 방향)으로 승강시키는 기구부이며, 적재대(10)에 적재된다. 이러한 승강 기구(40)는 슬릿 노즐(30)을 고정하는 고정부(41)와, 이러한 고정부(41)를 연직 방향(Z축 방향)으로 이동시키는 구동부(42)를 구비한다.
또한, 도포 장치(1)는 노즐 높이 측정부(50)와, 두께 측정부(60)와, 제2 이동 기구(70)와, 노즐 대기부(80)와, 제어 장치(100)를 구비한다.
노즐 높이 측정부(50)는 소정의 측정 위치로부터 슬릿 노즐(30)의 하면까지의 거리를 측정하는 측정부이다. 노즐 높이 측정부(50)는 예를 들어 스테이지(21)에 매설된다.
두께 측정부(60)는 스테이지(21) 위의 기판(W)보다도 상방에 배치되고, 기판(W)의 상면까지의 거리를 측정하는 측정부이다. 두께 측정부(60)는 예를 들어 승강 기구(40)에 설치된다. 또한, 도포 장치(1)는 이러한 두께 측정부(60)를 사용하여, 두께 측정부(60)의 측정 위치로부터 스테이지(21)의 상면까지의 거리 및 두께 측정부(60)의 측정 위치로부터 스테이지(21) 위에 적재된 기판(W)의 상면까지의 거리를 측정하는 처리를 행한다.
노즐 높이 측정부(50) 및 두께 측정부(60)에 의한 측정 결과는, 후술하는 제어 장치(100)로 보내지고, 예를 들어 도포 처리 시에 있어서의 슬릿 노즐(30)의 높이를 결정하기 위해서 사용된다.
제2 이동 기구(70)는 노즐 대기부(80)를 수평 방향으로 이동시킨다. 이러한 제2 이동 기구(70)는 지지부(71)와 구동부(72)를 구비한다. 지지부(71)는 노즐 대기부(80)를 수평하게 지지한다. 구동부(72)는 적재대(10)에 적재되고, 지지부(71)을 수평 방향으로 이동시킨다.
노즐 대기부(80)는 도포 동작을 끝낸 슬릿 노즐(30)을 다음 도포 동작이 개시될 때까지 대기시켜 두는 장소이다. 노즐 대기부(80)에서는, 슬릿 노즐(30) 내에 도포재를 보충하는 보충 처리나, 슬릿 노즐(30)의 토출구에 부착되는 도포재를 닦아내어 토출구의 상태를 정돈하는 프라이밍 처리 등이 행해진다.
제어 장치(100)는 도포 장치(1)의 동작을 제어하는 장치이다. 이러한 제어 장치(100)는 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(101)와 기억부(102)를 구비한다. 기억부(102)에는, 도포 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(101)는 기억부(102)에 기억된 프로그램을 판독해서 실행함으로써 도포 장치(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것으로, 그 기록 매체로부터 제어 장치(100)의 기억부(102)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
이어서, 도포 장치(1)가 실행하는 도포 처리의 개략에 대해서 도 2을 사용해서 설명한다. 도 2는 도포 처리의 개략 설명도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 도포 장치(1)는, 먼저 슬릿 노즐(30)에 형성된 슬릿 형상의 토출구(6)로부터 도포재(R)를 조금 노출시켜서, 토출구(6)에 도포재(R)의 비드(액적)를 형성한다. 그 후, 도포 장치(1)는 승강 기구(40)(도 1 참조)를 사용해서 슬릿 노즐(30)을 강하시켜서, 토출구(6)에 형성된 도포재(R)의 비드를 기판(W)의 상면에 접촉시킨다.
그리고, 도포 장치(1)는 제1 이동 기구(22)(도 1 참조)를 사용하여, 스테이지(21) 위에 적재된 기판(W)을 토출구(6)의 길이 방향과 직교하는 방향(여기서는, X축 정방향)으로 수평 이동시킨다. 이에 의해, 슬릿 노즐(30) 내부의 도포재(R)가 기판(W)의 이동에 수반하여 토출구(6)로부터 인출되어, 기판(W)의 전체면에 도포재(R)가 도포된다
이와 같이, 도포 장치(1)는 슬릿 노즐(30)의 토출구(6)로부터 노출시킨 도포재(R)를 기판(W)에 접촉시키고, 이 상태에서 기판(W)을 수평 이동시킴으로써, 기판(W) 위에 도포재(R)를 도포하여 도포막을 형성한다.
이어서, 슬릿 노즐(30)의 구체적인 구성에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 슬릿 노즐(30)의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)은 긴 형상의 본체부(3)와, 본체부(3)의 내부에 있어서 도포재(R)를 저류하는 저류실(4)과, 저류실(4)로부터 슬릿 형상의 유로(5)를 통해서 송급되는 도포재(R)를 토출하는 슬릿 형상의 토출구(6)를 구비한다.
슬릿 노즐(30)의 본체부(3)는 전면부를 형성하는 제1 벽부(31)와, 슬릿 노즐(30)의 배면부 및 양 측면부를 형성하는 제2 벽부(32)와, 천장부를 형성하는 덮개부(33)와, 제1 벽부(31)와 제2 벽부(32)의 대향면에 배치되는 긴 형상의 랜드부(34)를 구비한다.
이들 제1 벽부(31), 제2 벽부(32), 덮개부(33) 및 랜드부(34)에 의해 형성되는 슬릿 노즐(30)의 내부 공간이 형성된다. 그리고 이러한 내부 공간 중, 제1 벽부(31)와 제2 벽부(32)에 의해 끼여지는 공간이 저류실(4)이고, 제1 벽부(31)와 랜드부(34)에 의해 끼여지는 저류실(4)보다도 협폭인 공간이 유로(5)이다. 유로(5)의 폭은 일정하며, 유로(5)의 선단에 형성되는 토출구(6)의 폭도 유로(5)와 동일하다.
유로(5)의 폭은, 저류실(4) 내부의 압력을 저류실(4) 외부의 압력과 동등하게 한 상태에서는, 도포재(R)의 표면 장력이 도포재(R)에 작용하는 중력보다 작아져서, 소정의 유량으로 도포재(R)가 토출구(6)로부터 적하하는 값으로 설정된다. 구체적으로는, 유로(5)의 폭은, 미리 행해지는 시험에 있어서, 유로(5)의 폭, 도포재(R)의 점도, 슬릿 노즐(30)의 재질을 변화시키고, 그 경우의 도포재(R)의 상태를 평가함으로써 구해진다.
덮개부(33)에는, 액면 높이 측정부(36)와, 압력 측정부(37)와, 압력 조정관(38)이 덮개부(33)를 관통해서 설치된다.
액면 높이 측정부(36)는 저류실(4)에 저류된 도포재(R)의 액면 높이를 측정한다. 압력 측정부(37)는 저류실(4) 내부의 벽면과 도포재(R)의 액면에 의해 둘러싸인 밀폐 공간의 압력을 측정한다. 압력 조정관(38)은 상기 밀폐 공간의 압력을 조정하는 압력 조정부(110)에 접속된다. 액면 높이 측정부(36) 및 압력 측정부(37)는 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있고, 측정 결과가 제어 장치(100)에 입력된다.
또한, 압력 측정부(37)나 압력 조정관(38)은 저류실(4) 내부의 밀폐 공간과 연통하고 있으면 어떤 배치여도 상관없으며, 예를 들어 제1 벽부(31)나 제2 벽부(32)를 관통해서 설치해도 된다. 또한, 액면 높이 측정부(36)도, 도포재(R)의 액면 높이를 측정할 수 있으면, 형식이나 배치는 임의로 선택이 가능하다. 또한, 액면 높이 측정부(36)로서는, 예를 들어 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 등의 촬상 장치 외에, 초음파 센서나 정전 용량 센서 등을 사용할 수 있다.
압력 조정부(110)는 진공 펌프 등의 배기부(111)와, N2 등의 가스를 공급하는 가스 공급원(112)을 전환 밸브(113)를 통해서 압력 조정관(38)에 접속한 구성으로 되어 있다. 이러한 압력 조정부(110)도 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있고, 제어 장치(100)로부터의 지령에 의해 전환 밸브(113)의 개방도를 조정함으로써, 배기부(111) 또는 가스 공급원(112) 중 어느 하나를 압력 조정관(38)에 접속하여, 저류실(4) 내부로부터의 배기량을 조정하거나, 저류실(4) 내에 공급하는 가스의 양을 조정할 수 있다. 이에 의해, 도포 장치(1)는 압력 측정부(37)의 측정 결과, 즉 저류실(4) 내의 압력이 소정의 값으로 되도록 조정할 수 있다.
예를 들어, 압력 조정부(110)는 저류실(4) 내부를 배기해서 저류실(4) 내의 압력을 저류실(4) 외부의 압력보다도 낮게 함으로써, 저류실(4) 내의 도포재(R)를 상방으로 끌어 올려, 토출구(6)로부터 도포재(R)가 적하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 압력 조정부(110)는 저류실(4) 내에 가스를 공급함으로써, 도포재(R)의 도포 후에 저류실(4) 내에 잔류하는 도포재(R)를 가압해서 압출하거나 퍼지할 수 있다.
또한, 압력 조정부(110)의 구성에 대해서는, 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 저류실(4) 내의 압력을 제어할 수 있으면, 그 구성은 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어, 배기부(111)와 가스 공급원(112) 각각에 압력 조정관(38)과 압력 조정 밸브를 설치하고, 각각 개별로 덮개부(33)에 접속하도록 해도 된다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)에는, 도포재 공급부(120), 중간 탱크(130), 공급 펌프(140) 및 가압부(150)를 포함하는 도포재 공급계가 접속된다.
도포재 공급부(120)는 도포재 공급원(121)과, 밸브(122)를 구비한다. 도포재 공급원(121)은 밸브(122)를 통해서 중간 탱크(130)에 접속되어 있고, 중간 탱크(130)에 대하여 도포재(R)를 공급한다. 또한, 도포재 공급부(120)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 이러한 제어 장치(100)에 의해 밸브(122)의 개폐가 제어된다.
중간 탱크(130)는 도포재 공급부(120)와 슬릿 노즐(30) 사이에 개재하는 탱크이다. 이러한 중간 탱크(130)는 탱크부(131)와, 제1 공급관(132)과, 제2 공급관(133)과, 제3 공급관(134)과, 액면 센서(135)를 구비한다.
탱크부(131)는 도포재(R)를 저류한다. 이러한 탱크부(131)의 저부에는, 제1 공급관(132) 및 제2 공급관(133)이 설치된다. 제1 공급관(132)은 밸브(122)를 통해서 도포재 공급원(121)에 접속된다. 또한, 제2 공급관(133)은 공급 펌프(140)를 통해서 슬릿 노즐(30)에 접속된다.
제3 공급관(134)에는, 가압부(150)가 접속된다. 가압부(150)는 N2 등의 가스를 공급하는 가스 공급원(151)과, 밸브(152)를 구비하고, 탱크부(131) 내로 가스를 공급함으로써 탱크부(131) 내를 가압한다. 이러한 가압부(150)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 이러한 제어 장치(100)에 의해 밸브(152)의 개폐가 제어된다.
액면 센서(135)는 탱크부(131)에 저류된 도포재(R)의 액면을 검지하는 검지부이다. 이러한 액면 센서(135)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 검지 결과가 제어 장치(100)에 입력된다.
공급 펌프(140)는 제2 공급관(133)의 중도부에 설치되어 있고, 중간 탱크(130)로부터 공급되는 도포재(R)를 슬릿 노즐(30)에 공급한다. 이러한 공급 펌프(140)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되고, 제어 장치(100)에 의해 도포재(R)의 슬릿 노즐(30)로의 공급량이 제어된다.
도포 장치(1)는 공급 펌프(140)를 동작시켜서, 중간 탱크(130)로부터 슬릿 노즐(30)의 저류실(4)로 도포재(R)를 보충한다. 이때, 저류실(4) 내의 압력은 압력 조정부(110)에 의해 부압으로 조정된다. 그리고, 도포 장치(1)는 부압으로 조정된 저류실(4) 내의 압력을, 서서히 저하시키면서(즉, 진공도를 높이면서), 도포재(R)의 보충을 행한다. 이때, 슬릿 노즐(30)의 토출구(6)를 도시하지 않은 밀봉부로 밀봉해 둠으로써, 보충 처리 중에 토출구(6)로부터 도포재(R)가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)에서는, 압력 조정부(110)를 제어하여, 저류실(4)의 내부를 부압으로 하고 또한 부압으로 한 저류실(4) 내부의 압력을 서서히 저하시키면서, 저류실(4) 내부로 도포재(R)를 공급함으로써, 도포재(R)의 누출을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
즉, 저류실(4)에 도포재(R)가 공급되어 도포재(R)의 액면이 상승하면, 토출구(6)에 작용하는 도포재(R)에 의한 수두압이 증가한다. 이 때, 저류실(4) 내의 압력과, 저류실(4) 외부의 압력이 변화하지 않고 일정하다고 하면, 수두압이 증가한 분만큼 도포재(R)를 상방으로 밀어올리는 힘이 상대적으로 약해지기 때문에, 밀봉부에 의해 밀봉된 토출구(6)로부터 도포재(R)가 누출될 가능성이 있다.
이에 반해, 도포 장치(1)에서는, 저류실(4) 내의 도포재(R)의 액면 높이의 상승에 맞추어서 압력 조정부(110)에 의해 저류실(4) 내의 압력을 서서히 저하시킴으로써, 도포재(R)를 상방으로 밀어올리는 힘을 보충할 수 있다. 이로 인해, 도포재(R)의 보충 처리 중에, 밀봉부에 의해 밀봉된 토출구(6)로부터 도포재(R)가 누출되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
이어서, 제어 장치(100)의 구성에 대해서 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 4는 제어 장치(100)의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 도 4는 제어 장치(100)의 특징을 설명하기 위해서 필요한 구성 요소만을 나타내고 있으며, 일반적인 구성 요소에 관한 기재를 생략하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제어 장치(100)가 구비하는 제어부(101)는 설정부(101a)와, 도포 제어부(101b)와, 이상 대응 처리부(101c)를 구비한다. 또한, 제어 장치(100)가 구비하는 기억부(102)는 개시 시 압력(102a)과, 종료 시 압력(102b)과, 최적 유지압 함수(102c)와, 최적 사용량 정보(102d)를 기억한다.
설정부(101a)는 작업자 등에 의한 입력 정보를 키보드나 터치 패널 디스플레이 등의 조작부(103)를 통해서 취득한다. 구체적으로는, 설정부(101a)는 개시 시 압력(102a)과 종료 시 압력(102b)을 조작부(103)를 통해서 취득한다. 개시 시 압력(102a)이란, 도포 개시 위치에 있어서의 저류실(4) 내의 설정 압력이고, 종료 시 압력(102b)이란, 도포 종료 위치에 있어서의 저류실(4) 내의 설정 압력이다.
또한, 설정부(101a)는 조작부(103)를 통해서 취득한 개시 시 압력(102a) 및 종료 시 압력(102b)을 기억부(102)에 기억하는 처리도 행한다.
도포 제어부(101b)는, 제1 이동 기구(22) 및 압력 조정부(110)를 제어함으로써, 저류실(4) 내의 압력을 부압으로부터 대기압에 가까워지는 방향으로 변화시키면서, 슬릿 노즐(30)을 기판(W)에 대하여 상대적으로 이동시킨다.
도포 제어부(101b)는, 먼저 압력 조정부(110)를 제어하여 저류실(4) 내의 압력을 부압으로 조정한다. 여기서, 부압이란, 저류실(4) 내의 압력이 대기압보다도 낮은 압력 상태를 말한다. 저류실(4) 내의 압력을 부압으로 조정함으로써, 토출구(6)로부터 도포재(R)가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도포 제어부(101b)는, 부압으로 한 저류실(4) 내부의 압력을 서서히 저하시키면서, 즉 저류실(4) 내의 압력을 대기압에 가까워지는 방향으로 변화시키면서, 제1 이동 기구(22)를 제어하여 슬릿 노즐(30)을 기판(W)에 대하여 주사한다.
본 실시 형태에 따른 도포 제어부(101b)는, 도포 개시 위치로부터 도포 종료 위치까지의 전 구간에 있어서의 저류실(4) 내의 압력 변화가, 설정부(101a)에 의해 설정된 개시 시 압력(102a)과 종료 시 압력(102b)을 연결하는 S자 곡선을 따라 변화되도록 압력 조정부(110)를 제어한다.
이하에서는, 이러한 점에 대해서 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 도포 완료 면적의 설명도이다. 또한, 도 6은 주사 위치와 저류실(4) 내의 압력의 관계를 도시하는 도면이다. 또한, 이하에서는, 기판(W)의 직경이 450㎜인 경우의 예를 나타내지만, 기판(W)의 직경은 450㎜로 한정되지 않는다. 또한, 도 6에 나타내는 그래프의 종축은, 부압을 나타내고 있다.
슬릿 노즐(30)에서는, 도포의 진행에 수반하여 저류실(4)에 저류된 도포재(R)의 액면이 저하되고, 토출구(6)에 작용하는 도포재(R)의 수두압이 감소한다.수두압이 감소하면, 토출구(6)로부터 토출되는 도포재(R)의 양도 감소하기 때문에, 기판(W) 위에 형성되는 도포막의 막 두께가 불균일해질 우려가 있다.
여기서, 기판(W)은 원판 형상이기 때문에, 기판(W) 판면의 도포재(R)가 도포된 판면의 면적(이하, 「도포 완료 면적」이라고 기재함)의 증가 형태는 직선적이지 않다.
저류실(4) 내의 도포재(R)의 감소 형태는, 이상적으로는 상기 도포 완료 면적의 변화에 따른다. 이로 인해, 도포 완료 면적의 비율에 따른 압력 제어를 행함으로써, 도포 처리 중에 있어서의 저류실(4) 내의 압력을 최적의 압력으로 유지하는 것이 가능하다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 도포 제어부(101b)는, 개시 시 압력(102a)과 종료 시 압력(102b)을 고정으로 하고, 이 때의 압력차를 기판(W)의 표면적에 차지하는 도포 완료 면적의 비율에 따라 제어하기로 하였다.
도 5에 도시한 바와 같이, 기판(W) 위에 있어서의 도포 개시 위치를 p1, 도포 종료 위치를 p2, 현재의 주사 위치 p3이라 한다. 또한, 슬릿 노즐(30)의 도포 개시 위치 p1로부터의 이동 거리를 a, 기판(W)의 반경을 r, 반경 r로부터 이동 거리 a를 뺀 값을 h, 기판(W)의 중심부 o를 원점으로 한 경우의 도포 개시 위치 p1과 현재의 주사 위치 p3이 이루는 각도를 θ라 한다. 그렇게 하면, a≤r의 경우, θ=acos(h/r)이고, 도포 완료 면적 S는 S=(θ-(cosθ)(sinθ))r2로 된다. 한편, r<a의 경우, θ=acos((a-r)/r)이고, 도포 완료 면적 S는, S=2πr2-(θ-(cosθ)(sinθ))r2로 된다.
또한, 개시 시 압력(102a)을 P1, 종료 시 압력(102b)을 P2라 하면, 도포 처리 중에 있어서의 저류실(4) 내의 최적 압력 P는, P=SP-(SP-EP)×(S/πr2)로 표현된다. 이 함수는, 기판(W)의 위치와, 기판(W)의 표면적에 차지하는 도포 완료 면적 S의 비율의 관계를 나타내는 S자 곡선 함수이며, 최적 유지압 함수(102c)로서 기억부(102)에 미리 기억된다.
도포 제어부(101b)는, 이들 개시 시 압력(102a), 종료 시 압력(102b) 및 최적 유지압 함수(102c)를 사용해서 각 주사 위치에 있어서의 저류실(4) 내의 압력을 결정하고, 저류실(4)의 압력이 상기 결정한 압력으로 되도록 압력 조정부(110)를 제어한다.
이 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 저류실(4)의 압력은, 개시 시 압력(102a)(도 6에 나타내는 P1)과 종료 시 압력(102b)(도 6에 나타내는 P2)을 연결하는 S자 곡선을 따라 변화한다. 이에 의해, 저류실(4)의 압력은 최적 압력으로 조정된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 도포 장치(1)는 개시 시 압력(102a)과 종료 시 압력(102b) 사이의 압력차를 도포 완료 면적의 비율에 따라 제어함으로써, 저류실(4)의 압력을 최적 압력으로 유지할 수 있기 때문에, 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
여기서, 기판(W)에 있어서의 주사 위치와 도포 완료 면적의 관계를 나타내는 그래프를 도 7에 나타내었다. 도 7에 도시한 바와 같이, 도포 완료 면적은, S자 곡선을 따라 증가한다.
계속해서, 기판(W)에 있어서의 주사 위치와 도포재(R)의 사용량의 관계를 나타내는 그래프를 도 8에 나타내었다. 도 8에 도시한 바와 같이, 도포재(R)의 사용량도, S자 곡선을 따라 증가하고 있고, 도 7에 나타내는 도포 완료 면적과 비례 관계에 있는 것을 알 수 있다.
계속해서, 도포재(R)의 액면 높이와 저류실(4) 내의 압력의 관계를 나타내는 그래프를 도 9에 나타내었다. 도 9에서는, 저류실(4) 내에의 도포재(R)의 인입이 발생하기 시작하는 압력으로 조정한 경우의 평가 결과[즉, 저류실(4) 내의 압력 상한값]를 실선으로 나타내고, 토출구(6)로부터 도포재(R)가 조금 노출될 정도의 압력으로 조정한 경우의 평가 결과[즉, 저류실(4) 내의 압력 하한값]를 쇄선으로 나타내고 있다. 이 결과로부터, 도포재(R)의 액면 높이와 저류실(4) 내의 압력은 비례 관계에 있는 것을 알 수 있다.
도포재(R)의 액면 높이는, 도 8에 나타내는 도포재 사용량에 반비례해서 저하된다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 도포재(R)의 액면 높이와 저류실(4) 내의 압력과는 비례 관계에 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 도포 장치(1)와 같이, 도포 완료 면적의 비율에 따라 저류실(4) 내의 압력을 제어함으로써, 저류실(4)의 압력을 최적 압력으로 유지할 수 있다.
도 4로 되돌아가서, 제어 장치(100)의 구성에 대한 설명을 계속한다. 제어부(101)가 구비하는 이상 대응 처리부(101c)는 액면 높이 측정부(36)로부터 취득한 도포재(R)의 액면 높이와, 기억부(102)에 기억된 최적 사용량 정보(102d)에 기초하여 도포 처리의 이상을 검지한 경우에, 소정의 이상 대응 처리를 행하는 처리부이다. 최적 사용량 정보(102d)는 각 주사 위치에 있어서의 도포재(R)가 최적의 사용량을 나타내는 정보이고, 구체적으로는, 도 8에 나타내는 그래프에 상당하는 정보이다.
여기서, 이상 대응 처리부(101c)가 실행하는 이상 대응 처리의 처리 수순에 대해서 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 이상 대응 처리의 처리 수순을 나타내는 플로우차트이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 이상 대응 처리부(101c)는 액면 높이 측정부(36)로부터 도포재(R)의 액면 높이를 취득하고(스텝 S101), 취득한 액면 높이로부터 실제 도포재 사용량을 산출한다(스텝 S102).
계속해서, 이상 대응 처리부(101c)는 기억부(102)로부터 최적 사용량 정보(102d)를 취득하고, 실제 도포재 사용량과, 현재 주사 위치에 대응하는 최적 사용량을 비교하여, 실제 도포재 사용량의 최적 사용량으로부터의 어긋남이 임계값 이내인지 여부를 판정한다(스텝 S103). 이러한 처리에 있어서, 최적 사용량으로부터의 어긋남이 임계값 이내인 경우(스텝 S103, 예), 즉 실제 도포재 사용량이 정상적인 범위 내인 경우에는, 처리를 스텝 S101로 되돌려서, 스텝 S101 내지 S103의 처리를 반복한다.
한편, 스텝 S103에 있어서, 실제 도포재 사용량의 최적 사용량으로부터의 어긋남이 임계값을 초과한 경우(스텝 S103, 아니오), 이상 대응 처리부(101c)는 도포 처리를 중지하고(스텝 S104), 처리를 종료한다. 구체적으로는, 이상 대응 처리부(101c)는 제1 이동 기구(22)를 정지하거나, 도포재(R)의 사용량이 이상하다는 취지를 상위 장치 등에 통지한다.
이와 같이, 실제 도포재 사용량과 미리 기억해 둔 최적 사용량을 비교함으로써, 예를 들어 슬릿 노즐(30)에 누액 등이 발생한 경우와 같이 정상 시와 다른 페이스로 액면 높이가 변화한 경우에 도포 처리를 중지할 수 있어, 도포재(R)의 쓸데없는 소비를 방지할 수 있다.
그런데, 상술한 실시 형태에서는, 제어부(101)가 도포 개시 위치 p1로부터 도포 종료 위치 p2까지의 전 구간에 있어서의 저류실(4) 내의 압력 변화가, 설정부(101a)에 의해 설정된 개시 시 압력(102a)과 종료 시 압력(102b)을 연결하는 S자 곡선을 따라 변화되도록 압력 조정부(110)를 제어하는 경우의 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 저류실(4) 내의 압력을 S자 곡선을 따라 변화시키는 구간은, 반드시 도포 개시 위치 p1로부터 도포 종료 위치 p2까지의 전 구간인 것을 필요로 하지 않는다.
이러한 점에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은 주사 위치와 저류실(4) 내의 압력의 관계의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제어부(101)가 구비하는 도포 제어부(101b)는, 적어도, 도포 개시 위치 p1을 포함하는 개시 구간 T1 및 도포 종료 위치 p2를 포함하는 종료 구간 T3에 있어서의 저류실(4) 내의 압력 변화가, 개시 시 압력(102a)과 종료 시 압력(102b)을 연결하는 S자 곡선을 따라 변화되도록 압력 조정부(110)를 제어해도 된다.
여기서, 개시 구간 T1은, 도포 개시 위치 p1을 시점으로 하고, 도포 개시 위치 p1로부터 도포 종료 위치 p2를 향해서 기판(W) 직경의 1/5의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 개시 위치 p1 근처의 위치를 종점으로 하는 구간이다. 본 실시 형태의 경우, 예를 들어 주사 위치가 0㎜ 이상 90㎜ 미만까지의 구간이 개시 구간 T1에 상당한다.
또한, 종료 구간 T3은, 도포 종료 위치 p2로부터 도포 개시 위치 p1을 향해서 기판(W) 직경의 1/5의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 종료 위치 p2 근처의 위치를 시점으로 하고, 도포 종료 위치 p2를 종점으로 하는 구간이다. 본 실시 형태의 경우, 예를 들어 주사 위치가 360㎜ 초과 450㎜ 이하까지의 구간이 종료 구간 T3에 상당한다. 그리고, 상기 개시 구간 T1 및 종료 구간 T3을 제외한 구간이 중앙 구간 T2이다. 본 실시 형태의 경우, 예를 들어 주사 위치가 90㎜ 이상 360㎜ 이하까지의 구간이 종료 구간 T3에 상당한다.
개시 구간 T1 및 종료 구간 T3은, 도포 완료 면적의 변화율, 바꿔 말하면, 도포재 사용량의 변화율이 중앙 구간 T2와 비교해서 크기 때문에, 도포재(R)의 드리핑이나 액 소진이 발생하기 쉽다. 구체적으로는, 도포 완료 면적(도포재 사용량)의 변화율은, 도포 개시 위치 p1 및 도포 종료 위치 p2의 이루는 각도가 45°로 되는 위치에서 각각 최대로 된다.
예를 들어 약액의 점성이나 기판(W)의 크기 등에 따라서는, 저류실(4) 내의 압력을 도포 개시 위치 p1로부터 도포 종료 위치 p2까지의 전 구간에 있어서 S자 곡선을 따라 엄밀하게 변화시킬 필요가 없는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 적어도, 도포재(R)의 드리핑이나 액 소진이 발생하기 쉬운 개시 구간 T1 및 종료 구간 T3에 있어서, 저류실(4) 내의 압력을 S자 곡선을 따라 변화시키는 것으로 해도 된다.
또한, 약액의 점성이나 기판(W)의 크기 등에 따라서는, 개시 구간 T1 및 종료 구간 T3에 있어서도, 저류실(4) 내의 압력을 S자 곡선을 따라 엄밀하게 변화시킬 필요가 없는 경우도 있다. 이러한 경우의 압력 제어의 예에 대해서 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는 주사 위치와 저류실(4) 내의 압력의 관계의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 도포 제어부(101b)는, 개시 구간 T1, 중앙 구간 T2 및 종료 구간 T3에 있어서의 저류실(4) 내의 압력을 모두 직선적으로 변화시켜도 좋다. 이러한 경우, 도포 제어부(101b)는, 개시 구간 T1 및 종료 구간 T3에 있어서의 저류실(4) 내의 압력 변화가, 중앙 구간 T2에 있어서의 저류실(4) 내의 압력 변화보다도 완만해지도록 압력 조정부(110)를 제어하면 된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 도포 장치(1)는 슬릿 노즐(30)과, 제1 이동 기구(22)와, 압력 조정부(110)와, 제어부(101)를 구비한다. 슬릿 노즐(30)은 도포재(R)를 저류하는 저류실(4)을 구비한다. 제1 이동 기구(22)는 슬릿 노즐(30)을 기판(W)에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 압력 조정부(110)는 저류실(4) 내의 압력을 조정한다. 제어부(101)는 제1 이동 기구(22) 및 압력 조정부(110)를 제어함으로써, 저류실(4) 내의 압력을 부압으로부터 대기압에 가까워지는 방향으로 변화시키면서, 슬릿 노즐(30)을 기판(W)에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 또한, 제어부(101)는 도포 개시 위치 p1을 포함하는 개시 구간 T1 및 도포 종료 위치 p2를 포함하는 종료 구간 T3에 있어서의 저류실(4) 내의 압력 변화가, 개시 구간 T1 및 종료 구간 T3을 제외한 중앙 구간 T2에 있어서의 저류실(4) 내의 압력 변화보다도 완만해지도록 압력 조정부(110)를 제어한다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 도포 장치(1)에 의하면, 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
가일층의 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 보다 광범위한 형태는, 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정한 상세 및 대표적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부 특허 청구 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고, 여러 변형이 가능하다.
W : 기판
R : 도포재
1 : 도포 장치
22 : 제1 이동 기구
30 : 슬릿 노즐
36 : 액면 높이 측정부
37 : 압력 측정부
100 : 제어 장치
101 : 제어부
101a : 설정부
101b : 도포 제어부
101c : 이상 대응 처리부
102 : 기억부
102a : 개시 시 압력
102b : 종료 시 압력
102c : 최적 유지압 함수
102d : 최적 사용량 정보

Claims (6)

  1. 도포재를 저류하는 저류실을 구비한 슬릿 노즐과,
    상기 슬릿 노즐을 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 저류실 내의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
    상기 이동 기구 및 상기 압력 조정부를 제어함으로써, 상기 저류실 내의 압력을 부압으로부터 대기압에 가까워지는 방향으로 변화시키면서, 상기 슬릿 노즐을 상기 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    도포 개시 위치를 포함하는 개시 구간 및 도포 종료 위치를 포함하는 종료 구간에 있어서의 상기 저류실 내의 압력 변화가, 상기 개시 구간 및 상기 종료 구간을 제외한 중앙 구간에 있어서의 상기 저류실 내의 압력 변화보다도 완만해지도록 상기 압력 조정부를 제어하고,
    상기 슬릿 노즐은 상기 개시 구간, 상기 중앙 구간, 및 상기 종료 구간에 걸쳐 상기 기판 위에 상기 도포재를 도포하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 도포 개시 위치에 있어서의 상기 저류실 내의 압력인 개시 시 압력과, 상기 도포 종료 위치에 있어서의 상기 저류실 내의 압력인 종료 시 압력을 설정하는 설정부를 구비하고,
    적어도 상기 개시 구간 및 상기 종료 구간에 있어서의 상기 저류실 내의 압력 변화가, 상기 설정부에 의해 설정된 상기 개시 시 압력과 상기 종료 시 압력을 연결하는 S자 곡선을 따라 변화되도록 상기 압력 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 도포 개시 위치로부터 상기 도포 종료 위치까지의 전 구간에 있어서의 상기 저류실 내의 압력 변화가, 상기 설정부에 의해 설정된 상기 개시 시 압력과 상기 종료 시 압력을 연결하는 S자 곡선을 따라 변화되도록 상기 압력 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기판 위의 위치와, 상기 기판의 표면적에 차지하는 도포 완료 면적의 비율의 관계를 나타내는 S자 곡선 함수에 기초하여, 상기 개시 시 압력과 상기 종료 시 압력을 연결하는 S자 곡선을 결정하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개시 구간은,
    상기 도포 개시 위치로부터 상기 도포 종료 위치를 향해서 상기 기판 직경의 1/5의 거리만큼 이격한 위치보다도 상기 도포 개시 위치 근처의 위치를 종점으로 하고,
    상기 종료 구간은,
    상기 도포 종료 위치로부터 상기 도포 개시 위치를 향해서 상기 기판 직경의 1/5의 거리만큼 이격한 위치보다도 상기 도포 종료 위치 근처의 위치를 시점으로 하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 개시 구간은,
    상기 도포 개시 위치로부터 상기 도포 종료 위치를 향해서 상기 기판 직경의 1/5의 거리만큼 이격한 위치보다도 상기 도포 개시 위치 근처의 위치를 종점으로 하고,
    상기 종료 구간은,
    상기 도포 종료 위치로부터 상기 도포 개시 위치를 향해서 상기 기판 직경의 1/5의 거리만큼 이격한 위치보다도 상기 도포 종료 위치 근처의 위치를 시점으로 하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
KR1020140155610A 2013-11-13 2014-11-10 도포 장치 KR102235382B1 (ko)

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JP2013235006 2013-11-13
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