KR19990088393A

KR19990088393A - 도포장치및도포방법

Info

Publication number: KR19990088393A
Application number: KR1019990017997A
Authority: KR
Inventors: 타카모리히데유키; 아나이노리유키; 노무라마사후미; 타테야마키요히사; 오모리쯔타에
Original assignee: 히가시 데쓰로; 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 1999-12-27
Also published as: US6635113B2; KR100523224B1; US20020152954A1; TW425618B

Abstract

기판을 스핀척에 보유·유지하고, 기판 표면을 가로지르는 제 1방향 전체에 걸쳐 배치된 레지스트 파이프의 하측에 위치하는 복수의 레지스트 노즐로부터, 기판 표면에 대하여 소정 간격을 띄우고 있는 복수의 위치에 레지스트액을 공급하고, 그 후 기판을 요동 및 회전시킴으로써 기판상의 레지스트액을 균일하게 퍼지게 하여 막두께가 얇은 도막(塗膜)을 형성시킨다. 높은 점도(粘度)의 도포액 및 낮은 점도의 도포액에 대한 대응성이 뛰어나고, 처리제의 점도 및 종류에 구애받지 않고 넓은 범위의 처리제를 사용할 수 있고, 노즐과 기판과의 사이의 간격 및 노즐 크기의 정도(精度)등의 기계적 정도를 완화시킬 수 있다.

Description

도포장치 및 도포방법{COATING APPARATUS AND COATING METHOD}

본 발명은, 예를 들자면 액정디스플레이(LCD)용 유리기판 및 반도체 웨이퍼와 같은 기판상에 레지스트액등의 처리제를 도포하는 도포장치 및 도포방법에 관한 것이다.

종래부터, LCD용 유리기판(이하, 이 LCD기판을 간단하게 「유리기판」으로 칭함)상에 레지스트액등의 처리제를 도포함에 있어서는, 「스핀 코트법」이라고 불리는 방법을 사용하는 것이 일반적이었다. 이 스핀 코트법에서는, 유리기판을 수평으로 고속회전시켜 이 회전중심의 근방에 레지스트액을 적하하고, 유리기판의 원심력에 의해 유리기판 전체를 도포하고, 불필요한 레지스트액을 원심력에 의해 떨어뜨려 제거함과 동시에 박막화시키는 방법이다.

이 스핀 코트법에 의하면, 비교적 단순한 구조의 도포장치를 가지고 도포가 가능하다고 하는 이점이 있으나, 유리기판 전체에 레지스트액을 퍼지게 하기 위해 불필요한 부분까지 레지스트액을 도포해야 하는 등의, 레지스트도포 필요면적에 비교하여 다량의 레지스트액을 필요로하는 문제가 있다.

또, 기판상에 형성되는 반도체소자의 집적도 증대에 따라 레지스트 도막(塗膜)의 박막화(薄膜化)가 요청되고 있으나, 스핀 코트법에서는 레지스트 도막(塗膜)의 막두께가 적하되는 레지스트액의 점도와 유리기판의 회전속도에 의해 결정되기 때문에, 박막화에 있어서는 그 자체가 한계를 가지고 있다.

이 때문에, 이들 스핀 코트법의 문제를 해결하기 위한 여러가지 제안이 등장되어 왔다.

종래의 기술, 예를들면 일본 공보의 特開平4-118073호에는 「코팅을 실시하는 워크의 코팅면(面)에 코팅재(材)를 토출하는 슬롯을 가지고 있고, 당해 슬롯의 연장방향과 교차하는 방향으로, 당해 워크에 대하여 상대적으로 이동하는 슬롯 코우터와, 당해 슬롯 코우터에 병설되어, 코팅면에 코팅재가 도포된 워크를 당해 코팅면이 거의 수평으로 유지되도록 하여 고속회전시키는 스핀형 도막(塗膜)조정기구를 구비하는 코팅장치」가 공개되어 있다.

이 방법에 의하면 소량의 코팅재로써 효율적인 코팅이 가능하다.

그러나 상기 코팅장치에는 이하와 같은 문제점이 있다.

즉, 슬롯과 워크(기판) 사이의 간격이 변동하면, 코팅막의 막두께가 변동하거나, 슬롯 중앙부 및 가장자리 부분에서 토출될 때 막두께가 상이하게 되기 때문에, 슬롯과 기판 사이의 간격을 좁고 또 일정하게 유지하기 위한 고정도(高精度)의 제어가 필요하다고 하는 문제점이 있다.

또, 이 코팅장치에서는 워크를 향하여 슬롯으로부터 액막(液膜)상태로 코팅재를 토출시키기 때문에, 이 액막이 형성될 수 있도록 점도가 어느 정도 높은 코팅재를 사용할 필요가 있다. 이와 같은 고점도의 용액은 건조되기 어렵고, 이 때문에 슬롯이 막히게 될 염려가 있다.

더우기, 이 코팅재와 같이 비교적 높은 점도의 액체는 용제함유율이 낮고 점도가 변동하기 쉽기 때문에, 고정도(高精度)의 점도관리가 필요로 되는 문제점이 있다.

또, 워크 표면에 토출된 고점도의 코팅재를 회전시켜 박막화 시키거나 막두께를 균일화 시키기위해서는 고속으로 회전시킬 필요가 있다. 그러나 화면이 큰 LCD를 고속으로 회전시키는 것은 곤란하기 때문에, 대형 LCD에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

특히, 고점도의 코팅재를 사용하여 회전시킬 경우, 도포되는 코팅재 이외의 나머지 코팅재는 원심력에 의해 떨어져 로우터컵 내에 부착되게 되지만, 고점도이기 때문에 코팅재를 제거하기 어렵다.

또, 슬롯을 형성하는 홈으로서는 연속적이고 크기가 큰 것이 필요하기 때문에, 다이스의 강도 유지를 위해 다이헤드가 크게되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 노즐과 기판사이의 간격과 같은, 기계적정도(機械的精度) 및 동작정도(動作精度)의 조건을 완화시키는 도포장치 및 도포방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 저점도의 처리제가 사용가능한 도포처리장치 및 도포방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 주요부분의 하나는, 처리제의 공급과 처리제의 박막화에 관한 조작을 따로따로 나누어, 처리제의 공급은 처리제공급수단에 의해 행하고, 한편 처리제의 박막화는 박막화수단에 의해 행하여지게 한다. 이 때문에, 상기 각 조작의 단계에서 요구되는 기계적정도 및 동작정도의 조건이 완화된다.

즉, 노즐 형상의 크기, 처리제 노즐과 피처리기판 사이의 간격등을 상기 연속적 슬롯처럼 엄격하게 관리할 필요가 없다.

또, 피처리기판의 표면에 대하여 복수의 위치에 처리제를 공급하기 때문에, 비교적 낮은 점도의 처리제를 사용할 수 있다. 이 때문에, 처리제의 용제함유율이 높고 또 처리제가 잘 건조되지 않아, 노즐이 막히게 되는 일이 거의 없다.

또, 처리제의 점도가 막두께에 끼치는 영향이 낮기 때문에 처리제의 점도관리도 용이하다.

또, 저점도의 처리제를 사용할 수 있기 때문에, 처리후에 박막화시킬 경우에도 낮은 회전으로써도 박막화가 가능하여, 대형 LCD기판에도 적용시킬 수 있다.

또, 처리제가 저점도이기 때문에 로우터컵에 부착되어도 제거하기 쉽다.

또, 복수의 위치에 나누어서 공급하기 때문에, 슬롯과 같은 대형 개구부를 갖춘 처리제 노즐을 사용할 필요도 없고, 처리제 노즐이 대형화하는 문제도 없다.

또, 밀폐상태에서 회전시켜 박막화시키기 때문에, 기류가 흐트러지지 않고 균일한 막두께의 도막(塗膜)을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 그 외 주요부분의 하나는, 박막화 수단으로서 피처리기판을 요동시키는 수단을 채용하고 있기 때문에, 단순한 구조를 가지고 확실하게 박막화 시키는 것이 가능하게 되는 것이다.

덧붙여 말하면, 여기에서의 「요동」은, 액츄에이터(진동체)등을 사용하여 직선방향으로 진동시키는 경우 및 스핀척을 미소한 각도의 범위에서 아주 작은 주기로 정반대 방향으로 진동시키는 경우의 양측을 포함한다. 또, 박막화 수단으로서 피처리기판을 회전시키는 수단을 채용하고 있기 때문에, 단순한 구조를 가지고 확실하게 박막화 시키는 것이 가능하다.

예를들어 스핀척을 사용할 경우, 종래형 장치를 그대로 사용할 수 있어서 새로운 부품 및 소자를 추가할 필요가 없기 때문에, 새롭게 설비투자할 필요가 없어 생산비용을 상승시키지 않는다.

또, 스핀척을 사용할 경우, 처리제 도포후에 미소 각도내에서 진동에 의해 요동시킨 후, 이 스핀척을 고속회전시켜 불필요한 처리체를 떨어뜨려 제거시키는 것도 가능하다.

또, 본 발명의 그 외 주요부분의 하나는, 인접되어 공급되는 처리제를, 상기 박막화 수단에 의해 상기 피처리기판 표면에서 처리제들이 일체화(一體化) 될 수 있는 간격을 띄우고 공급하는 것이다. 이 때문에 피처리기판상에 공급되는 처리제는 확실하게 일체화되어, 막두께가 균일한 박막을 보다 확실하게 형성시킬 수 있다.

그리고, 처리제가 공급되기 전의 피처리기판표면에 용제를 공급하는 수단에 의해 미리 용제로 피처리기판의 표면을 적셔, 처리제와 피처리기판이 서로 친숙해지도록 함과 동시에, 처리제가 용제층을 매개로 하여 피처리기판 표면을 신속하게 확산되도록 하기 때문에, 보다 확실하게 도막을 균일하게 할 수 있다.

또, 본 발명의 그 외 주요부분의 하나에서는, 보유·유지부재 또는 스핀척에 인접하는 대기위치를 설치하여, 이 대기위치의 상기 처리제 노즐 대향면에 압력센서를 배치하고, 압력센서로 각 처리제 노즐의 토출압을 검출한다. 그리고 이 검출된 토출압에 의거하여 상기 각 처리제 노즐의 작동상태를 감시하는 감시장치를 배치하고, 이 감시장치로써 상시 각 처리제 노즐의 작동상태를 감시하고 있기 때문에, 처리제 노즐의 어느 하나가 막혔을 경우에 막혀있는 처리제 노즐을 신속하게 발견할 수 있어, 처리제 노즐에 문제가 발생된 채 생산이 행하여지는 것이 미연에 방지되어 수율이 향상되고 생산효율과 생산비용을 개선할 수 있다.

그리고, 처리제의 공급과 처리제의 박막화에 대한 조작을 따로따로 나누어, 처리제의 공급은 처리제 공급수단에 의해 실시하고, 한편 처리제의 박막화는 박막화수단에 의해 실시하도록 되어있다. 이때문에, 상기 각 조작 단계에서 요구되는 기계적정도 및 동작정도의 조건이 완화된다.

또, 피처리기판의 표면에 대하여 복수의 위치에 처리제를 공급하기 때문에, 비교적 낮은 점도의 처리제를 사용할 수 있다. 이 때문에, 처리제의 용제함유율이 높고 또 처리제가 잘 건조되지 않아, 노즐이 막히게 되는 일이 억제된다.

또, 저점도의 처리제를 사용할 수 있기 때문에, 처리후에 박막화시킬 경우에도 낮은 회전으로써도 박막화가 가능하여, 대형 LCD기판 및 기판의 대형화에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 도포·현상장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 도포·현상장치의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 평면도이다.

도 4는 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 측면도이다.

도 5는 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

도 7은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 도포액 공급장치를 밑에서부터 본 그림이다.

도 8은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 블럭도이다.

도 9는 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트 파이프의 수직단면도이다.

도 10은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

도 11은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

도 12는 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

도 13은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

도 14는 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

도 15는 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

도 16은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트 파이프의 변형예를 나타내는 도이다.

도 17은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 레지스트 파이프의 변형예를 나타내는 도이다.

도 18은 본 발명의 제 1의 실시형태와 관련된 노즐점검기구의 전개사시도이다.

도 19는 본 발명의 제 3의 실시형태에 있어서의 레지스트도포 처리유니트의 작동상태를 나타내는 수직단면도이다.

도 20은 본 발명의 제 3의 실시형태에 있어서의 레지스트도포 처리유니트의 작동상태를 나타내는 수직단면도이다.

도 21은 본 발명의 다른 실시형태와 관련된 도포액 공급장치를 밑에서부터 본 그림이다.

도 22는 본 발명의 다른 실시형태와 관련된 레지스트도포 처리유니트의 수직단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

G : 기판 10 : 로우터 컵

15 : 스핀척 20 : 용제 배스(bath)

26 : 압력센서 64, 65 : 각부재(脚部材)

60：도포액 공급장치 61 : 레지스트 파이프

61a∼61c : 레지스트노즐 RS : 레지스트 공급계

AC : 액츄에이터(actuator) 70 : 이동장치

71∼74 : 가이드 레일 63 : 기체 파이프

GS : 기체 공급계 62 : 용제 파이프

SS : 용제 공급계 100 : 제어부

COT : 도포처리유니트

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 액정디스플레이(LCD)용의 유리기판G(이하, 「기판G」으로 칭함. 덧붙여 말하면 유리기판에 한정하지 않고 반도체기판등의 판상체(板狀體) 기판에도 적용됨은 말할 필요도 없다)의 표면에 포토레지스트를 형성시키는 레지스트처리시스템에 사용되는 세정장치에 적용시켜, 이 적용례에 의거하여 설명한다.

이하, 본 발명의 상세한 실시형태에 관하여 도면을 가지고 설명한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시형태와 관련되 도포·현상장치의 사시도이고, 도 2는 평면도이다.

도포·현상장치(1)는 그 한쪽편에 카세트스테이션(C/S)을 갖추고 있다.

또, 도포·현상장치(1)의 다른쪽편에는, 노광장치(露光裝置)(도시 않됨)와의 사이에서 LCD용의 유리기판(G)(이하, LCD용 유리기판을 「기판」으로 칭함)을 주고받기 위한 인터페이스유니트(I/F)가 배치되어 있다.

이 카세트스테이션(C/S)에는, LCD용 기판등의 기판(G)을 수용하는 복수의 카세트, 예를들어 4조의 카세트(2)가 재치되어 있다. 카세트스테이션(C/S)의 카세트(2) 정면측에는, 피처리기판인 기판(G)의 반송 및 위치결정을 행함과 동시에 기판(G)을 보유·유지하여 메인아암(3)과의 사이에서 기판을 주고받기 위한, 보조아암(4)이 설치되어 있다.

인터페이스유니트(I/F)에는, 노광장치(도시 않됨)과의 사이에서 기판(G)을 주고받기 위한 보조아암(5)이 설치되어 있다. 또, 인터페이스유니트(I/F)에는 메인아암(3)과의 사이에서 기판(G)을 주고받기 위한 엑스테이션부(6) 및 기판(G)을 일단 대기시키는 버퍼유니트(7)가 배치되어 있다.

메인아암(3)은, 도포·현상장치(1) 중앙부를 긴 쪽으로 이동가능하도록 2대가 직렬로 배치되어 있고, 각 메인아암(3) 반송로의 양측에는 각각 제 1처리유니트군(A), 제 2처리유니트군(B)이 배치되어 있다. 제 1처리유니트군(A)과 제 2처리유니트군(B)의 사이에는 기판(G)을 일단 보유·유지하며 냉각시키는 중계부(8)가 배치되어 있다.

제 1처리유니트군(A)에는, 카세트스테이션(C/S)의 측방에, 기판(G)을 세정하는 세정처리유니트(SCR)와 현상처리를 행하는 현상처리유니트(DEV)가 병설되어 있다. 또, 메인아암(3)의 반송로를 사이에 두고 세정처리유니트(SCR) 및 현상처리유니트(DEV)의 반대편에는, 상하 2단으로 배치된 2조의 열처리유니트(HP)와, 상하 2단으로 배치된 UV처리유니트(UV) 및 냉각처리유니트(COL)가 인접되어 배치되어 있다.

제 2처리유니트군(B)에는 레지스트도포처리 및 엣지위 레지스트의 제거처리를 행하는 도포처리유니트(COT)가 배치되어 있다. 또, 메인아암(3)의 반송로를 사이에 두고 도포처리유니트(COT)의 반대편에는, 상하 2단으로 배치되어 기판(G)을 소수화(疎水化)처리 하는 어드히젼유니트(AD) 및 냉각유니트(COL)와, 상하 2단으로 배치된 열처리유니트(HP) 및 냉각유니트(COL)와, 상하 2단으로 배치된 2조의 열처리유니트(HP)가 인접되어 배치되어 있다. 열처리유니트(HP)와 냉각유니트(COL)를 상하로 2단 배치할 경우, 열처리유니트(HP)를 위에 냉각처리유니트(COL)를 밑에 배치함으로써, 상호간에 열간섭(熱干涉)이 일어나는 것을 피하고 있다. 이에 의해, 보다 정확한 온도제어가 가능하다.

메인아암(3)은, X축 구동기구, Y축 구동기구 및 Z축구동기구를 갖추고, 또 Z축을 중심으로 회전하는 회전구동기구를 각각 갖추고 있다. 이 메인아암(3)이 도포·현상장치(1)의 중앙통로를 따라서 적당히 주행하여, 각 처리유니트간에 기판(G)을 반송한다. 그리고 메인아암(3)은 각 처리유니트 내에 처리전의 기판(G)을 반입하고, 또 각 처리유니트내로부터 처리가 종료된 기판(G)을 반출한다.

본 실시형태의 도포·현상처리장치(1)에서는, 이와 같이 각 처리유니트가 집약되어 일체화(一體化)됨으로써, 공간의 절약 및 처리의 효율화를 꾀할 수 있다.

이와 같이 구성된 도포·현상처리장치(1)에 있어서, 먼저 카세트(2) 내의 기판(G)이 보조아암(4) 및 메인아암(5)에 의해 세정처리유니트(SCR)에 반송되어 세정처리된다.

다음, 메인아암(3)과 중계부(8) 및 메인아암(3)을 매개로 하여 어드히젼유니트(AD)로 반송되어 소수화처리된다. 이에 의해, 레지스트의 정착성이 높아진다.

다음, 메인아암(3)에 의해 냉각유니트(COL)로 반송되어 냉각된다.

그 후, 메인아암(3)에 의해 도포처리유니트(COT)로 반송되어 레지스트가 도포된다.

다음, 기판(G)은 메인아암(3)에 의해 가열처리유니트(HP)로 반송되어 프리베이크(prebake)처리된다. 그리고, 메인아암(3)에 의해 냉각유니트(COL)로 반송되어 냉각된 후, 메인아암(3) 및 인터페이스부(I/F)를 매개로 하여 노광장치로 반송되어 그곳에서 소정의 패턴이 노광된다.

그리고, 노광된 기판(G)은 다시 인터페이스부(I/F)를 매개로 하여 장치(1) 내로 반입되어, 메인아암(3)에 의해 가열처리유니트(HP)로 반송되어 포스트엑스포져베이크(post exposure bake)처리가 실시된다.

그 후, 기판(G)은 메인아암(3)과 중계부(8) 및 메인아암(3)을 매개로 하여 냉각유니트(COL)로 반입되어 냉각된다. 그리고, 기판(G)은 메인아암(3)에 의해 현상처리유니트(DEV)로 반입되어 현상처리됨으로써 소저의 패턴이 형성된다. 현상처리된 기판(G)은 메인아암(3)에 의해 포스트베이크처리유니트(HP)로 반송되어 포스트베이크(post bake)처리가 실시된다.

그리고, 포스트베이크처리된 기판(G)은, 메인아암(3) 및 보조아암(4)에 의해 카세트스테이션(C/S)상의 소정의 카세트(2)에 수용된다.

다음, 본 실시형태와 관련된 도포처리유니트(COT)에 관하여 설명한다. 도 3은 본 실시형태와 관련된 도포처리유니트(COT)의 평면도, 도 4는 측면도이고, 도 5는 사시도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 이 도포처리유니트(COT) 내에는 레지스트도포처리장치(RC)와 엣지리무버(ER)가 인접되어 배치되어 있다. 이 중에서, 레지스트도포장치(RC)는, 세정처리 및 프리베이크등의 전단계(前段階) 처리가 실시된 기판(G)의 표면에(ER)에 레지스트등의 처리제를 도포하는 장치이고, 엣지리무버(ER)는, 레지스트도포장치(RC)에 의해 표면에 레지스트막이 형성된 기판(G)에 있어서, 레지스트도포가 불필요한 주변부(엣지,edge)의 레지스트막을 박리(剝離)하여 제거하는 장치이다.

특히, 기판(G) 표면에 있어서 레지스트도포가 필요한 부분에만 선택적으로 도포막을 형성시키는 경우, 이 엣지리무버(ER)는 꼭 필요하다고 볼 수 없고 생략할 수도 있다.

이 레지스트도포장치(RC)는, 피처리기판으로서의 기판(G)을 회전가능하도록 보유 및 유지하는 기판보유·유지장치로서의 로우터컵(10)과, 이 로우터컵(10)에 의해 보유 및 유지된 기판(G)의 윗면으로 레지스트액 및 용제를 공급하는 도포액공급장치(60)와, 도포액공급장치(60)를 로우터컵(10)에 대하여 이동시키는 이동장치(70)로 구성되어 있다.

로우터컵(10)의 외관은, 수직방향의 축을 갖춘 원주관(円柱管) 형태의 측벽부(11)와, 이 측벽부(11) 상부의 단면을 덮는 뚜껑(12)으로 되어, 이 뚜껑(12)에는 승강아암(13)이 탈착가능하도록 부착되어 있다.

도 3은 도포처리유니트(COT)의 뚜껑(12)을 덮은 상태를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도포처리유니트(COT)의 수직단면도이다.

로우터컵(10) 내의 공간에는 기판(G)을 회전가능하도록 보유·유지하는 스핀척(15)과 이 스핀척(15)을 회전시키기위한 회전구동기구가 배치되어 있다.

로우터컵(10) 내측에는 환상(環狀)의 컵(CP)이 배치되어, 그 내측에는 스핀척(15)이 배치되어 있다. 스핀척(15)은 진공흡착에 의해 기판(G)을 고정시킨 상태에서, 구동모터(16)의 회전구동력에 의해 회전되도록 구성되어 있다.

또, 스핀척(15) 윗면의 기판(G)과 접촉되는 면에는, 기판(G)을 요동(搖動)시키기 위한 액츄에이터(actuator,振動體)(AC)가 배치되어 있다. 이 액츄에이터(AC)는 전압이 가해지면 진동하는 진동체이고, 후술하는 제어부(100)에 의해 전압이 제어되어, 그 전압에 의해 진동되어 스핀척(15)위에 보유·유지된 기판(G)을 요동시킨다.

구동모타(16)는, 톱니바퀴열(17)을 매개로 하여 회전축(18)에 회전구동력을 전달하도록 되어 있고, 회전축(18)은 승강구동수단(19)에 의해 승강가이드수단(20)을 따라서 그림의 상하 방향으로 이동가능하도록 되어 있다.

레지스트도포시에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스핀척(15)이 컵(CP) 상단보다 낮은 위치로 내려온다. 한편, 로우터컵(10)에기판(G)을 넣고 뺄 경우에 있어서, 스핀척(15)과 메인아암(4)과의 사이에서 기판(G)의 전달이 행해질 때에는, 승강구동수단(19)이 회전축(18)과 스핀척(15)을 상방으로 들어올리기 때문에, 스핀척(15)은 컵(CP)의 상단보다 높은 곳에 위치하게 된다.

한편, 상기 스핀척(15) 위에 고정된 기판(G) 상에 레지스트액을 토출하는 도포액공급장치(60)는, 이 로우터컵(10)의 Y방향으로 걸쳐지듯이 배치되어 있다.

이 처리액공급장치(60)에는, 로우터컵(10)의 상단면에 평행하도록 배치되어 Y방향 전체에 걸쳐서 기판(G)의 윗면을 횡단하듯이 배치된 레지스트파이프(61)와, 이 레지스트파이프(61)의 양단을 폐쇄함과 동시에 이 레지스트파이프(61)를 지지하는 각부재(脚部材)(64,65)로 구성되어, 이들 각부재(脚部材)(64,65)는 후술하는 이동장치(70)의 가이드레일(71,72)과 각각 관련되어진다.

이동장치(70)는 가늘고 긴 상자형태의 부재(部材)로 되어, 로우터컵(10)의 Y방향 양단에 한대씩 배치되어, 제각기 X방향을 따라, 로우터컵(10)의 위치로부터 엣지리무버(ER)의 위치에 걸쳐 설치되어 있다. 이 이동장치(70)의 윗면에는 가늘고 긴 홈이 X방향을 따라 각각 2개씩 설치되어 있다.

이들 홈은, 각각 도포액공급장치(60)의 각부재(脚部材)(64,65)가 관련되는 가이드레일(71,72)과, 반송부재(80,81)가 합쳐지는 가이드레일(73,74)이다.

이들 이동장치(70)의 내부에는, 구동모터의 구동력을 무단(無端)벨트를 이용하여 전달하는 벨트구동기구등의 이동기구(도시 생략)가 배치되어 있고, 구동모터의 구동력은 각부재(脚部材)(64,65)와 반송부재(80,81)를 각각 독립하여 X방향으로 이동시키도록 되어 있다.

또, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 레지스트파이프(61)의 X방향 양옆으로 용제파이프(62)와 기체파이프(63)가 각각 배치되어 있다. 이들 레지스트파이프(61), 용제파이프(62), 기체파이프(63)는 모두가 중간이 비어있는 관상구조(管狀構造)로 되어있고, 스핀척(15) 위에 고정된 기판(G)의 대향면(하면)에는 Y방향에 걸쳐 소정간격으로 복수의 개구부(開口部)가 각각 설치되고, 각각 레지스트노즐(61a, 61b, 61c), 용제노즐(62a, 62a…), 기체노즐(63a, 63a…)을 구성하고 있다. 이들 레지스트파이프(61), 용제파이프(62), 기체파이프(63)에는 레지스트공급관(66), 용제공급관(67), 기체공급관(68)이 각각 배치되어 있고, 도시되지 않은 레지스트공급계, 용제공급계, 기체공급계가 각각 접속되어, 이들 레지스트파이프(61), 용제파이프(62), 기체파이프(63)에 레지스트액, 용제, 용제증기를 포함하는 기체를 각각 공급하도록 되어 있다.

도 6은 기판(G)과 도포액공급장치(60)의 수직단면도를 부분적으로 확대시킨 그림이고, 도 7은 이들 레지스트파이프(61), 용제파이프(62), 기체파이프(63)를 하측으로부터 올려 본 상태를 나타낸 그림이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 레지스트파이프(61)는 예를들어 각형(角形)파이프의 하부를 쥐어짬으로써 선단부로 갈수록 가늘어지는 사다리꼴 또는 변형6각형의 단면형상을 갖추고, 기판(G)에 대향하는 면에 상기 복수의 레지스트노즐, 예를들어 3개의 레지스트노즐(61a, 61b, 61c)이 각각 소정간격을 띄우면서 Y방향에 걸쳐 설치되어 있다. 이 레지스트노즐 61a와 61b 및 61b와 61c의 Y방향상의 간격은, 인접하는 레지스트노즐 즉 61a와 61b, 61b와 61c로부터 각각 공급된 처리제가 기판(G)에 공급될 때, 인접하여 공급된 처리제와 처리제가 피처리기판상에서 서로 연결되어 일체화(一體化)될 수 있는 간격이다.

용제파이프(62), 기체파이프(68)는 모두가 원형파이프로 되어, 레지스트파이프(61)와 같이 하면측에 복수의 개구부가 형성되어 있고, 복수의 용제노즐(62a, 62a…), 기체노즐(63a, 63a)을 구성하고 있다.

로우터컵(10)에서는, 이 로우터컵본체(10)의 상부 개구(開口)를 뚜껑(12)으로 덮도록 되어 있고, 이 뚜껑(12)은 승강아암(13)에 의해 탈착이 가능하도록 보유 및 유지된다.

도 3과 도 4에서 나타낸 바와 같이, 승강아암(13)은 뚜껑(12)을 그 선단(先端)으로 들어 끼워 유지시키는 2개의 아암(13a, 13b)과, 이들 2개의 아암(13a, 13b)의 사이에 설치되어 이들 2개의 아암(13a, 13b)을 연결하는 연결부재(14)로 형성되어있다.

그리고 승강아암(13)의 뿌리측, 즉 뚜껑(12)을 보유 및 유지하는 측과 반대편은, 컵리프터(cup lifter)(30)내까지 뻗어있고, 컵리프터(30)에 내장된 뚜껑승강기구에 의해 뚜껑(12)을 승강시키도록 되어있다. 설명의 편의상, 도 5에서는 승강아암(13) 및 컵리프터(30)를 생략한다.

상기 로우터컵(10)과 상기 컵리프터(30)의 사이에는 레지스트노즐(61a)을 세정하기 위한 세정노즐(20)이 배치되어 있다. 이 세정노즐(20)에 관해서는 후술한다.

도 8은 본 실시형태와 관련된 도포처리유니트(COT)의 제어계를 도시하는 블록(block)도이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 로우터컵(10), 액츄에이터(AC), 도포액공급장치(60), 도포액공급장치(60)를 이동시키는 이동장치(70), 도포액공급장치(60)로 레지스트액을 공급하는 레지스트공급계(RS), 도포액공급장치(60)로 기체를 공급하는 기체공급계(GS) 및 도포액공급장치(60)로 용제를 공급하는 용제공급계(SS)가 제어부(100)와 접속되어 있고, 이 제어부(100)에 의해 통괄되어 제어된다.

이하, 본 실시형태와 관련된 도포처리유니트(COT)의 동작에 관해 설명한다.

이 도포처리유니트(COT)에서는, 기판(G)상에 있어서의 레지스트막의 형성을, 레지스트액의 공급동작과, 공급된 레지스트액의 확산동작의 2동작으로 나누어 설명한다.

먼저, 기판(G)상에의 레지스트액의 공급동작은, 로우터컵(10)과 도포액공급장치(60)를 상대적으로 이동시키면서, 레지스트노즐(61a∼61c)에서부터 기판(G)의 표면에 거의 수직으로 레지스트액을 토출함에 의해 행하여진다. 특히, 이 동작에 있어서는 레지스트액을 기판(G) 표면에 공급시키는 것에 의미가 있으며, 레지스트액이 반드시 기판표면 전체를 덮을 필요는 없다.

도 9는 레지스트파이프(61)에서부터 기판(G)으로 레지스트액을 연속적으로 공급하는 상태를 모식적으로 나타내는, Y방향의 수직단면도이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 이동장치(30)를 작동시켜 도포액공급장치(60)와 로우터컵(10)을 서로 반대 방향으로 이동시킴으로써, 레지스트노즐(61a∼61c)에 대하여 기판(G)을 그림 중앙의 화살 방향으로 상대적으로 이동시킨다.

이 상태에서 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 레지스트액을 공급한다.

본 실시형태에서는 레지스트액을 연속적으로 공급한다. 도 10은 도 9 상태에서의 A-A 절단면을 X방향에서부터 본 그림이고, 도 11은 도 도 9 상태에서의 B-B 절단면을 X방향에서부터 본 그림이다.

도 9 및 도 10에서 나타낸 바와 같이, 레지스트액의 점도(粘度)가 적당할 경우에는, 레지스트액이 레지스트파이프(61)의 각 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 기판(G) 표면으로 연속적으로 공급된다.

이때, 도 10에서 나타낸 바와 같이, 기판(G) 표면에 공급된 레지스트액은 각 레지스트노즐(61a∼61c)의 직하 부분에서 부풀어 올라, 레지스트액이 서로 떨어진 3장소에서 섬처럼 형성된다. 이 레지스트의 섬과 레지스트이 섬사이에는 직접적으로 레지스트액이 공급되지 않기 때문에, 기판(G) 표면이 노출되어 있다.

도 11에 나타낸 바와 같이, B-B 절단면에는, 레지스트액의 표면장력과 중력으로 인해 레지스트액의 표면이 둥글게 되고, 인접하는 레지스트액의 섬과 섬사이가 얼마쯤은 좁혀지지만 서로 붙어 일체화되지는 않고 전과 다름없이 기판(G) 표면이 노출된 상태가 계속된다.

다음, 공급된 레지스트액을 확산시키기 위한 요동동작(搖動動作)을 행한다.

본 실시형태와 관련된 도포처리유니트에서는, 요동동작은 스핀척(15)의 표면에 배치되어 기판(G)의 그림 하측면과 접촉하는 액츄에이터(AC)를 작동시켜 행하여진다.

상술한 바와 같이, 도 11에 나타낸 바와 같이 레지스트액이 3개의 섬으로 서로 떨어진 상태로 기판(G) 표면상에 재치되어 있을 때 액츄에이터(AC)에 전압을 가하면, 이 액츄에이터(AC)가 진동을 발생시켜, 이 액츄에이터(AC) 위에 접촉되어 있는 기판(G)과 그 위에 재치된 레지스트액을 요동시킨다. 이 요동에 의해, 상기 레지스트액의 유동성이 높아져, Z방향의 높이가 감소됨과 동시에 수평방향으로 퍼진다. 이 때, 상술한 바와 같이, 기판(G)상에 레지스트액을 공급할 때의 간격은, 액츄에이터와 같은 박막화수단(薄膜化手段)에 의해 기판(G) 표면에서 레지스트액들이 일체화(一體化)될 수 있는 간격으로 되어있다.

이로인해, 액츄에이터(AC)의 진동에 의해 요동되면, 인접하는 레지스트액의 섬과 섬의 모서리가 연결된다. 이와 동시에 기판(G)의 노출부분이 없어져, 기판(G)의 표면 전체가 레지스트액으로 덮이게 된다. 이 상태를 나타낸 것이 도 12이다. 그러나, 이 단계에 있어서는 아직 레지스트액의 표면이 전체적으로 파도를 치고 있는 상태이며, 막두께는 아직 두껍고 막두께균일성도 아직 좋은 상태가 아니다.

더한층 요동을 계속시킴으로써 수평방향 전체에 걸쳐서 막두께균일성 향상을 꾀할 수 있다. 이 막두께가 균일하게 박막화되는 모습을 나타낸 것이 도 13과 도 14이다.

이들 도 13과 도 14에서 나타낸 바와 같이, 시간의 경과와 함께 막두께의 균일화가 진행되어, 수평방향 전체에 걸쳐서 막두께의 균일화를 꾀할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 사용하지 않았지만, 용제파이프(62)와 기체파이프(63)를 병용함으로써, 보다 짧은 시간에 확실히 균일하게 박막을 형성시킬 수 있다.

도 15는 기체파이프(22)와 용제파이프(23)를 작동시킨 상태를 모식적으로 나타낸 수직단면도이다.

즉, 레지스트를 도포하기 전의 기판(G)에 용제파이프(62)로부터 용제를 공급하여 기판(G)을 적시면, 이 용제는 표면장력이 낮기 때문에 기판(G) 표면에 넓게 확산되어, 기판의 표면에 막두께가 얇은 용제층(溶劑層)이 형성된다. 이 용제층은, 다음에 공급되는 레지스트액의 기판(G)에 대한 친밀성을 높여준다. 다음에, 이 용제층 위에 레지스트파이프(61)로부터 레지스트액을 공급하면, 이 레지스트액은 상기 용제층의 표면을 따라서 신속히 확산되어 용제층 전체로 퍼지게 된다.

이 때문에, 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 기판(G) 표면상에 토출된 레지스트액은, 토출 후 단시간내에 기판(G) 표면에 퍼지기 쉽게된다.

그 결과, 이 상태에서 액츄에이터(15)와 같은 박막화수단에 의해 요동시키면, 레지스트가 기판(G) 전체로 용이하게 퍼지고, 인접하는 각 레지스트액이 연결되어 일체화되어, 막두께가 얇고 균일한 레지스트도포막이 형성된다.

한편, 기체파이프(63)로부터 용제증기를 포함하는 기체를 분출시키면, 기판(G)상에 공급된 레지스트액의 액면에 압력이 작용하여 레지스트액이 기판(G) 표면에 눌리어져 퍼지게 된다. 이 때문에, 균일하게 막두께가 얇은 도포막을 형성시키는 것을 보다 용이하고 보다 신속하게 행할 수 있다.

특히, 이 경우에 있어서, 상기 파도모양처럼 된 도포막의 꼭대기 부분에 기체를 맞히게 하여 눌러 퍼지게 하는 것이 효과적이기 때문에, 기체파이프(63)의 개구부는, 기판(G)의 가로 방향(Y방향)에 대하여 레지스트파이프(61)의 개구부와 같은 방향으로 설치하는 것이 바람직하다. 또 용제파이프(62) 및 기체파이프(63)로부터 공급되는 용제 및 기체를 미리 가열하여 두어, 이 열로 레지스트액의 점도를 저하시켜도 좋다. 또, 본 실시형태에서는 생략하였지만, 기판(G)을 보유 및 유지하는 스핀척(15)의 내부에, 예를들어 니크롬선등의 히터를 내장시켜 이 히터에 의해 기판(G)을 가열하여, 레지스트액이 기판(G)상에 공급될 때 저점도화(低粘度化)시키는 것도 가능하다. 이 경우에는, 방형(方形)의 기판(G)을 균일히 가열할 수 있도록, 기판(G)보다 조금 큰 방형의 스핀척을 사용하여, 스핀척 전체가 동일하게 가열되도록 히터를 설치하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 실시형태와 관련된 도포처리유니트에서는, 레지스트액의 공급과, 공급된 레지스트도포막의 박막화(薄膜化)를 따로따로 행하기 때문에, 실제의 박막화는 기판(G)상에 레지스트액이 공급된 후에 실시된다.

이 때문에, 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 토출된 레지스트액을 기판(G) 표면에 공급이 가능하기만 하면 좋고, 레지스트가 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 기판(G)으로 토출될 때까지의 사이에서 레지스트를 가공하는등의 조작을 행하지 않기 때문에, 노즐 형상 및 직경등과 관련되는 레지스트노즐(61a∼61c)의 기계적정도(機械的精度) 및 토출량과 토출속도등과 관련되는 관리정도(管理精度)는 그다지 엄격하게 요구되지 않는다.

또, 소직경의 노즐을 수차례 열고 닫아도 노즐파이프(61)의 강성(剛性)을 잃지 않기 때문에, 노즐파이프(61)가 변형되는 일도 적고, 레지스트노즐(61a∼61c) 치수의 정도(精度)를 확보하기 쉽다.

또, 저점도의 레지스트액을 사용할 수 있기 때문에, 노즐이 건조되는 문제가 발생하기 어렵다.

덧붙여 말하면, 본 발명은 이 명세서에 기재된 실시형태에 한정되지 않는다.

예를들어, 본 실시형태에서는, 레지스트노즐(61a∼61c)로서 각형(角型) 레지스트파이프(61)의 밑면에 3개의 개구가 설치된 것을 사용하였지만, 개개가 독립된 가늘은 쇠붙이(器物의 주둥이에 끼우는 쇠붙이)형상의 부재에 배관을 접속시켜 일렬로 배열한 것이어도 좋다.

더우기, 상기 제 1의 실시형태에서는 레지스트파이프(61)의 노즐로서 원형의 노즐(61a∼61c)을 사용하였지만, 이 외에도 예를들어 도 16에 나타낸 바와 같이 스리트상(slit狀)의 노즐(61b)을 사용해도 좋다.

또, 상기 제 1의 실시형태에서는 기체파이프(63)의 개구부(63a…)를 기판(G)의 가로 방향(Y방향)에 대하여 레지스트파이프(61)의 개구부(61a…)와 같은 위치에 설치하고, 개구부의 수를 서로 다르게 하였으나, 도 21에 나타낸 바와 같이 개구부의 수가 같아도 좋다. 이 경우, 상기 제 1의 실시형태(도 10에 표시)에서의 액도포에 비하여 치밀하게 액을 도포(도 22에 표시)할 수 있다. 특히, 이 경우는, 레지스트가 섬형상으로 되는 것이 아니고, 기판의 도포면에 얇게 서로의 레지스트파이프(61)의 개구부(61a…)로부터 토출된 레지스트액이, 표면장력에 의해 섞여져 산과 계곡 형상으로 된다.

더우기, 상기 제 1의 실시형태에서는 레지스트파이프(61)를 1개만 사용하고 있으나, 기판(G)의 이동방향에 걸쳐서 2개 이상의 레지스트파이프(61, 61')를 갖추고 있어도 좋다. 이 경우에는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 레지스트노즐(61a)의 개구위치를 이 2개의 레지스트파이프(61, 61')간에 서로 다르게 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치에 의해, 기판(G)상에 공급된 레지스트액의 액면 융기 의 밀도가 높아져??그 후의 박막화 단계에서 막두께를 균일하게 하기 쉽고 편리하기 때문이다??

다음, 본 실시형태의 레지스트도포처리유니트에 탑재된 노즐점검기구에 관하여 설명한다. 도 18은 용제 배스(bath)(20)를 절단하여 나타낸 사시도이다.

도 18에 나타낸 것처럼, 이 용제 배스(20)는 장방형의 단면을 가지는 하우징(housing)(21)을 갖추고, 이 하우징(21) 내측의 그림속 X방향 좌측에는 세정롤(22)이 배치되어, 그림속 X방향 우측에는 토출대(吐出臺)(25)가 배치되어 있다.

세정롤(22)은 하우징(21)의 Y방향 전반에 걸쳐 뻗쳐져 있고, 레지스트파이프(61)의 레지스트노즐(61a∼61c)이 배치된 부분보다 약간 크다. 이 세정롤은 하우징(21)에 고정된 회전축(22a) 주변을 회전하도록 되어있으며, 구동력전달기구(도시 않됨)로부터 전달된 구동력에 의해 그림속의 화살방향으로 회전하도록 되어있다. 특히, 도 18에서는 생략하였지만 이 용제 배스(20)의 내측에는 용제가 수용되어있고, 액면 높이는 후술하는 토출대(25) 위의 압력센서(26, 26…)의 윗면이 노출될 정도의 높이이다.

이 세정롤(22)의 그림 왼쪽 경사진 위치에는, 이 세정롤(22) 표면에 붙은 레지스트액을 제거하기 위한 와이퍼(23)가 배치되어 있다. 이 와이퍼(23)는 와이퍼박스(24)에 대하여 출몰가능하도록 수용되어 있으며, 제어부(100)로부터의 신호에 응답하여 와이퍼(23)의 선단을 세정롤(22)의 표면에 접촉시키든가, 와이퍼박스(24) 내에 수용시키는 것이 가능하도록 되어있다.

한편, 토출대(25)는 하우징(21)의 그림 우측의 위치에 배치된, 낮은 선반형태의 부재이고, 이 윗면에는 Y방향 전체에 걸쳐서 복수의 압력센서(26, 26…)가 배치되어있다. 이들 압력센서(26, 26…)는 레지스트노즐(61a∼61c)에 각각 대응하는 위치에 배치되어 있고, 레지스트파이프(61)가 토출대의 바로 위의 위치에 왔을 때는 레지스트노즐(61a∼61c)의 각각에 대하여 압력센서(26, 26…)가 각각 대향(對向)하는 위치에 배치되어 있다. 또 이들 압력센서(26, 26…)가 각각 개별적으로 제어부(100)에 접속되어 있고, 이들 각 압력센서(26, 26…)에서 검출한 토출압을 제어부(100)가 인식할 수 있도록 되어 있다.

다음, 이 노즐 점검기구의 동작에 관하여 설명한다.

기판(G)에의 레지스트 토출이 종료되면, 제어부(100)는 이동장치를 구동시켜 레지스트파이프(61)를 세정위치, 즉 레지스트노즐(61a∼61c)이 세정롤(22)의 회전축(22a)의 바로 위의 위치로 올 때까지 이동시킨다. 이 상태에서, 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 레지스트액을 세정롤(22)의 표면을 향하여 토출시켜, 세정롤(22)의 표면에 레지스트액을 부착시킨다. 이 때, 세정롤(22)은 회전하고 있고, 레지스트노즐 표면에 부착된 불필요한 레지스트액을 이 세정롤이 돌면서 채집한다. 한편, 이 때 와이퍼(23)는 와이퍼박스(24)로 부터 돌출되고, 그 선단이 세정롤 표면에 접속되고 있다. 이 때문에, 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 채집된 불필요한 레지스트액은 이 와이퍼(23)에 의해 깎여서 떨어져, 레지스트액이 없는 상태의 세정롤 표면이, 레지스트노즐(61a∼61c)에 대향하여 다시 불필요한 레지스트액을 돌면서 제거한다.

소정시간동안 세정위치에서 세정을 행하고 난 다음, 레지스트파이프(61)를 그림 우측방향으로 이동시켜 대기위치, 즉 레지스트노즐(61a∼61c)이 압력센서(26, 26…)와 대향하는 위치로 이동시킨다. 이 상태에서 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 더미디스펜스(dummy dispense), 즉 레지스트액을 토출시킴으로써 압력센서(26, 26…)로 향하여 레지스트액이 토출된다. 이들 각 압력센서(26, 26…)는 각 레지스트노즐(61a∼61c)로부터 토출된 레지스트액의 토출압을 검출하고, 그 결과를 제어부(100)로 송신한다.

제어부(100)에서는 압력센서(26, 26…)로부터의 신호에 의거하여 각 레지스트의 토출압을 인식한다. 그리고, 각 토출압이 규정범위 내에 들어있는가 없는가를 판단하여, 각 레지스트노즐(61a∼61c)의 상태를 파악한다. 그 결과, 토출압이 낮고, 레지스트노즐(61a∼61c)의 어느 한쪽이 막혀있다고 판단할 경우, 레지스트파이프(61)를 상기 세정위치로 되돌려, 다시 세정조작을 행한다. 이 조작은 대기위치에 있어서의 더미디스펜스(dummy dispense)의 결과가 양호할 때까지 반복된다.

한편, 더미디스펜스의 결과, 레지스트노즐(61a∼61c)의 어느쪽도 이상이 없을 경우에는, 레지스트노즐파이프(61)를 그대로 그림 X방향으로 이동시켜, 기판(G)에 레지스트액을 공급하도록 한다.

만약 이상이 있을 경우에는, 빛 또는 음성에 의한 경고를 나타내도록 해도 좋다.

이와 같이, 이 노즐점검기구에 의하면, 기판(G)에 레지스트액을 토출하기 전의 단계에서 레지스트노즐(61a∼61c)에 막힘이 있는가 없는가를 검출할 수 있기 때문에, 기판(G)에의 토출실패에 의한 불량품의 제조가 미연에 방지되어, 수율 향상, 더 나아가서는 제품 한장당의 생산비용을 삭감시킬 수 있다.

(제 2의 실시형태)

다음, 본 발명의 제 2실시형태와 관련된 도포처리유니트에 관해서 설명한다.

여기에서는, 제 2의 실시형태에 관련된 도포처리유니트에 있어서, 상기 제 1의 실시형태에 관련된 도포처리유니트와 공통되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

본 실시형태에 관련된 도포처리유니트(COT)는, 스핀척(15) 윗면의 기판(G)과 접촉하는 면에 액츄에이터(진동체)를 배치하는 대신에, 이 스핀척(15)을 고속회전시켜 기판(G) 위의 레지스트 막을 박막화시킴과 동시에 막두께를 균일화시키는 구조를 갖추고 있다.

본 실시형태와 관련된 도포처리유니트(COT)에서는, 스핀척(15)위에 기판(G)을 보유 및 유지하고, 이 상태에서 레지스트파이프(61)를 도 5의 X방향으로 이동시키면서 레지스트액을 기판 위에 토출시킨다.

이 상태로 기판 위에 형성되는 레지스트막은, 도 11에 나타난 바와 같이 막두께가 불균일하다.

다음, 제어부가 상기 스핀척(15)을 구동시키는 모터(16)에 전압을 가하여 기판(G)과 그 표면에 형성된 레지스트막을 고속회전시킨다. 이 고속회전에 의해, 레지스트막은 박막화됨과 동시에 막두께가 균일하게 되어, 도 13에 나타난 바와 같이 막두께가 얇고 또 막두께가 균일한 레지스트막을 형성시킬 수 있다.

본 실시형태에서는 스핀척(15)을 사용하여 기판(G)을 고속회전시키는 구성을 갖추고 있지만, 이 고속회전을 하기 전에 스핀척(15) 자체를 회전축(18)을 중심으로 하여 미소(微小)한 각도의 짧은 주기로 정반대로 반전(反轉)시킴에 의해 상기 액츄에이터를 사용하는 경우와 동일하게 기판(G)을 요동시킬 수 있다. 이 경우에는, 액츄에이터와 같은 추가적인 부재를 사용할 필요가 없기 때문에, 구조적으로도 비용적인 면에 있어서도 바람직하다.

(제 3의 실시형태)

다음, 본 발명의 제 3의 실시형태에 관련된 도포처리유니트에 대하여 설명한다.

여기에서는, 제 3의 실시형태에 관련된 도포처리유니트에 있어서, 상기의 실시형태에 관련된 도포처리유니트와 공통되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

도 18은 본 발명의 제 2의 실시형태와 관련된 도포처리유니트(COT)의 레지스트파이프(61) 주변의 구조를 모식적(模式的)으로 나타낸 수직단면도(垂直斷面圖)이다.

이 도포처리유니트(COT)에서는, 레지스트파이프(61)로부터의 레지스트액의 공급이 단속적(斷續的)으로 행하여지고, 용제파이프(62)는 레지스트파이프(61)의 기판(G)이동방향의 상류측(그림 좌측)에 배치되어있다.

도 18(a)에 나타낸 바와 같이, 이 도포처리유니트(COT)는, 먼저 기판(G)의 표면에 용제노즐(62a)로부터 용제가 토출되고, 그 후 레지스트액을 토출공급하는 구조를 갖추고 있다.

이하, 레지스트노즐(61a)로부터 토출된 레지스트액이 기판(G) 위에서 균일하게 박막이 형성되는 모습을 순서를 따라 설명한다.

도 19(a)∼20(f)은 레지스트파이프(61)로부터 토출된 레지스트액이 기판(G) 위에서 박막화 될때까지의 변화를 모식적으로 나타낸 수직단면도이다.

스핀척(15) 위에 보유·유지된 기판(G)의 윗면에, 용제노즐(62a)로부터 소정량의 용제가 토출된다. 토출된 용제는 기판(G)의 표면에 퍼져, 얇은 용제층을 형성한다.

다음, 레지스트파이프(61)와 용제파이프(62)를 그림의 왼쪽방향으로 이동시킨다. 여기에서는 설명의 편의상, 도 19와 도 20에서는 기판(G)을 그림의 오른쪽 방향으로 이동시켰다고 가정하여 설명한다.

상기의 이동에 의해 기판(G)은, 레지스트파이프(61) 및 용제파이프(62)에 대하여 상대적으로 그림의 오른쪽 방향으로 이동한다. 이 이동에 의해 상기 용제층은 레지스트노즐(61a) 직하(直下)의 위치로 이동한다. 이 상태에서 레지스트노즐(61a)로부터 레지스트액을 토출시킨다.(도 19b). 레지스트노즐로부터 토출된 레지스트액은, 상기 용제층에 접하게되면 이 용제층에 곧 확산되고, 이 용제층을 따라서 기판(G) 표면에 퍼지게된다(도 19c).

그 후 상기 용제층과 상기 레지스트액은 완전히 용해되어, 기판(G) 표면에 퍼진 레지스트막을 형성한다.(도 20d)

이와같이, 기판(G)의 그림 좌측에는 용제가 토출되어 얇은 용제층을 형성하고, 그 위로부터 레지스트액이 토출되어, 그림 우측으로부터 좌측에 걸쳐 차례로 도포막이 형성되어진다(도 20e). 한편, 이 때에도 기판(G)상에 형성된 레지스트 도포막은 기판(G)상에 퍼져가고, X방향 및 Y방향과 인접하는 각 레지스트 도포막이 그 모서리 부분에서 서로 중첩되어 일체화되어진다(도 20f).

이와같이, 기판(G)상에 단속적으로 토출된 레지스트액에 의한 레지스트 도포막들이 서로 연결되어, 막두께가 얇게됨과 동시에 막두께가 균일화되어, 기판(G) 표면에 막두께가 얇고 균일한 레지스트막이 형성된다.(도 20f).

그 후, 상기 액츄에이터(AC)로 요동시키던가, 스핀척(15)에 의해 기판(G)을 고속회전시킴으로써 더욱더 막두께의 균일화 및 박막화를 꾀할 수 있다.

이상에서 구체적으로 설명한 바와 같이, 처리제의 공급과 처리제의 박막화에 관한 조작을 따로따로 나누어, 처리제의 공급은 처리제공급수단에 의해 행하고, 한편 처리제의 박막화는 박막화수단에 의해 행하여지게 한다. 이 때문에, 상기 각 조작의 단계에서 요구되는 기계적정도(機械的精度) 및 동작정도(動作精度)의 조건이 완화된다.

또, 박막화 수단으로서 피처리기판을 요동시키는 수단을 채용하고 있기 때문에, 단순한 구조를 가지고 확실하게 박막화 시키는 것이 가능하게 되는 것이다.

덧붙여 말하면, 여기에서의 「요동」은, 액츄에이터(진동체)등을 사용하여 직선방향으로 진동시키는 경우 및 스핀척을 미소한 각도의 범위에서 진동시키는 경우의 양측을 포함한다.

또, 박막화 수단으로서 피처리기판을 회전시키는 수단을 채용하고 있기 때문에, 단순한 구조를 가지고 확실하게 박막화 시키는 것이 가능하다.

또, 인접되어 공급되는 처리제를, 상기 박막화 수단에 의해 상기 피처리기판 표면에서 처리제들이 일체화(一體化) 될 수 있는 간격을 띄우고 공급한다. 이 때문에 피처리기판상에 공급되는 처리제는 확실하게 일체화되어, 막두께가 균일한 박막을 보다 확실하게 형성시킬 수 있다.

그리고, 처리제가 공급되기 전의 피처리기판표면에 미리 용제를 공급하는 수단을 더 구비함으로써, 이 용제의 공급에 의해 미리 용제로 피처리기판의 표면을 적셔, 처리제와 피처리기판이 서로 친숙해지도록 함과 동시에, 처리제가 용제층을 매개로 하여 피처리기판 표면을 신속하게 확산되도록 하기 때문에, 보다 확실하게 도막을 균일하게 할 수 있다.

또, 피처리기판을 요동시키는 수단으로서, 상기 보유·유지 부재에 배치된 액츄에이터와, 이 액츄에이터를 구동시키는 제어부를 갖추고 있기 때문에, 간단한 구조를 가지고 확실하게 도막을 균일화시킬 수 있다.

또, 보유·유지 수단으로서 회전가능한 스핀척을 채용하고, 이 스핀척을 박막화수단으로 사용하고 있다. 이 때문에, 부품을 추가할 필요없이 확실하게 도포막을 균일하게 하는 것이 가능하다.

더우기, 이 스핀척을 상기 요동수단으로 사용하여, 미소각도의 범위내에서 진동시킨 후 고속회전 시키는 것도 가능하다. 이와같이 하여, 보다더 도포막을 균일하게 하고 박막화 시키는 것이 가능하다.

또, 상기 피처리기판 표면에 용제를 공급하는 용제노즐을 구비하고, 이 용제를 공급함에 의해 미리 용제로써 피처리기판 표면을 적셔, 처리제와 피처리기판이 서로 친숙해지도록 함과 동시에, 처리제가 용제층을 매개로 하여 피처리기판 표면에 퍼져 신속하게 확산되도록 하기 때문에, 보다 확실하게 도포막을 균일하게 할 수 있다.

또, 인접되어 공급되는 처리제를, 박막화 수단에 의해 피처리기판 표면에서 각 처리제가 일체화 될 수 있는 간격을 가지고 공급한다. 이로인해, 피처리기판상에 공급된 처리제는 확실히 일체화 되기 때문에, 균일한 막두께의 박막(薄膜)이 확실하게 형성된다.

또, 보유·유지부재 또는 스핀척에 인접하는 대기위치를 설치하여, 이 대기위치의 상기 처리제 노즐 대향면에 압력센서를 배치하고, 압력센서로 각 처리제 노즐의 토출압을 검출한다. 그리고 이 검출된 토출압에 의거하여 상기 각 처리제 노즐의 작동상태를 감시하는 감시장치를 배치하여, 이 감시장치로써 상시 각 처리제 노즐의 작동상태를 감시하고 있기 때문에, 처리제 노즐의 어느 하나가 막혔을 경우에 막혀있는 처리제 노즐을 신속하게 발견할 수 있어, 처리제 노즐에 문제가 발생된 채 생산이 행하여지는 것이 미연에 방지되어 수율이 향상되고 생산효율과 생산비용을 개선할 수 있다.

또, 피처리기판을 회전시켜 상기 처리제를 균일하게 박막화 하는 공정을 더 구비하고 있기 때문에, 균일한 막두께의 박막(薄膜)을 보다 확실하게 얻을 수 있다.

다음, 용어의 의의에 대하여 설명한다.

도포액을 공급하는 「소정 간격을 띄운 복수의 위치」는, 피처리기판에 공급된 피처리제 자체가 퍼지는 것을 전제로 하고, 상면 전체를 의미하지는 않는다.

예를들어, 좌우로 퍼지는 것을 전제로 할 경우는 선상(線狀)으로 공급하고, 사방(四方)으로 퍼지는 것을 전제로 할 경우는 점상(點狀)으로 공급한다.

또, 「공급」은, 연속적으로 공급하는 경우와, 단속적으로 공급하는 경우의 양쪽을 포함한다.

「처리제」는, 도포막을 형성시키기 위한 것, 기판 세정을 위한 것, 용제, 처리액등, 또 점도가 높은 것부터 낮은 것까지의 여러가지 액체를 포함한다.

「상대적으로 이동시킴」은, 보유·유지 수단을 움직이지 않고 공급수단을 이동시킬 경우, 또는 공급수단을 움직이지 않고 보유·유지 수단을 이동시키는 경우 뿐만 아니라, 양 수단을 역방향으로 이동시킬 경우 및 양 수단을 동일 방향이지만 상이한 속도로 이동시킬 경우를 포함한다. 또, 이동의 방향은, 직선적인 것이 일반적이지만, 회전적인 경우, 꾸불꾸불 한 경우도 포함한다.

Claims

피처리기판을 보유·유지하는 보유·유지수단과,

상기 피처리기판 표면상에서 소정 간격을 띄우는 복수의 위치에 처리액을 공급하는 공급수단과,

상기 보유·유지수단과 상기 공급수단을 상대적으로 이동시키는 수단과,

밀폐상태에서 상기 처리제를 상기 피처리기판 표면에 확산시켜 균일하게 박막화(薄膜化)시키는 박막화수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 1에 기재된 도포장치에 있어서,

상기 박막화수단이 상기 피처리기판을 요동(搖動)시키는 수단인 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 1에 기재된 도포장치에 있어서,

상기 박막화수단이 상기 피처리기판을 회전시키는 수단인 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 1내지 청구항 3의 어느 한항에 기재된 도포장치에 있어서,

상기 인접되어 공급되는 각 처리제의 간격이, 상기 박막화수단에 의해 상기 피처리기판 표면에서 각 처리제가 일체로 합쳐질 수 있는 간격인 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 1내지 청구항 4의 어느 한항에 기재된 도포장치에 있어서,

상기 처리제가 공급되기 전의 피처리기판 표면에 미리 용제를 공급하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
피처리기판을 보유·유지하는 보유·유지부재와,

상기 피처리기판 표면으로 향하여져, 상기 피처리기판 표면을 횡단하는 제 1방향 전체에 걸쳐서 각각 소정 간격을 두고 설치된 복수의 처리제 노즐과,

상기 처리제 노즐에 처리제를 공급하는 처리제 공급계와,

상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되어, 상기 보유·유지부재 또는 상기 처리제 노즐이 이동할 수 있도록 지지하는 가이드와,

상기 보유·유지부재와 상기 처리제 노즐을 상대적으로 이동시키는 이동계와,

보유·유지부재에 배치된 액츄에이터(actuator)와,

보유·유지부재 및 액츄에이터를 수납하는 용기와,

상기 용기를 밀폐시키는 뚜껑과,

상기 처리제 공급계, 상기 이동계 및 상기 액츄에이터의 작동을 시간적으로 일치시켜 구동시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
피처리기판을 회전가능하도록 보유·유지하는 스핀척(spin chuck)과,

상기 스핀척을 수납하는 용기와,

상기 용기를 밀폐시키는 용기와,

상기 피처리기판 표면으로 향하여져, 상기 피처리기판 표면을 횡단하는 제 1방향 전체에 걸쳐서 각각 소정 간격을 띄워 설치된 복수의 처리제 노즐과,

상기 처리제 노즐에 처리제를 공급하는 처리제 공급계와,

상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되어, 상기 스핀척 또는 상기 처리제 노즐을 이동가능하도록 지지하는 가이드와,

상기 스핀척과 상기 처리제 노즐을 상대적으로 이동시키는 이동계와,

상기 처리제 공급계, 상기 이동계 및 상기 스핀척을 시간적으로 일치시켜 구동시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 도포장치에 있어서,

상기 처리제 노즐의 피처리기판 이동방향의 상류측에 인접되어 설치된 용제 노즐과,

상기 용제 노즐에 용제를 공급하는 용제 공급계와,

상기 이동계를 구동시키는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 6내지 청구항 8의 어느 한항에 기재된 도포장치에 있어서,

상기 인접되어 공급되는 각 처리제의 간격이, 상기 박막화수단에 의해 상기 피처리기판 표면에서 각 처리제가 일체로 합쳐질 수 있는 간격인 것을 특징으로 하는 도포장치.
청구항 6내지 청구항 9에 기재된 도포장치에 있어서,

상기 보유·유지부재 또는 스핀척에 인접된 대기위치와,

상기 대기위치의 상기 처리제 노즐의 대향면에 배치되어, 각 처리제 노즐의 토출압(吐出壓)를 검출하는 압력 센서(sensor)와,

상기 검출된 토출압에 의거하여 상기 각 처리제 노즐의 작동상태를 감시하는 감시장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
피처리기판 표면의, 소정 간격으로 떨어진 복수의 위치에 처리제를 공급하는 공정과,

밀폐상태에서 상기 피처리기판을 회전시킴으로써, 상기 각 처리제를 연결시켜 일체화시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
피처리기판 표면의, 소정 간격으로 떨어진 복수의 위치에 처리제를 공급하는 공정과,

밀폐상태에서 상기 피처리기판을 요동시킴으로써, 상기 각 처리제를 연결시켜 일체화시키는 공정과,

상기 피처리기판을 회전시켜 상기 처리제를 균일하게 박막화시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포장치.