KR20010039904A

KR20010039904A - 도포막 형성방법 및 도포처리장치

Info

Publication number: KR20010039904A
Application number: KR1020000054930A
Authority: KR
Inventors: 하시모토히로시; 카와구치요시히로; 시모무라유지; 사다테츠야
Original assignee: 히가시 데쓰로; 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2001-05-15
Also published as: TW464948B; KR100739214B1

Abstract

본 발명은 도포막 형성방법 및 도포처리장치에 관한 것으로서, 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체를 회전컵에 장착하고, 그 후, 레지스트액 토출노즐로부터 이 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 레지스트액을 기판으로 토출하고, 이와 거의 동시에 기판을 회전시켜 기판에 도포막을 형성한 다음, 뚜껑체의 개구에 작은 뚜껑을 장착함과 동시에 기판을 회전시켜 레지스트막의 막두께를 조정함으로써, 도포막의 막두께를 균일하게 형성할 수 있으며, 다이나믹한 도포방식을 채용하는 경우에 있어서도, 도포개시시부터 종료까지 도포액의 비산을 확실히 방지할 수 있는 기술이 제시된다.

Description

도포막 형성방법 및 도포처리장치{METHOD AND APPARATUS OF FORMING COATING FILM}

본 발명은, 액정 디스플레이(LCD)의 유리기판 등의 기판 표면 상에, 예를들어 레지스트액과 같은 도포액을 도포하여 도포막을 형성하는 도포막 형성방법 및 도포처리장치에 관한 것이다.

액정 디스플레이(LCD)의 제조에 있어서는, 유리로 만들어진 장방형의 LCD 기판에 포토레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하고, 회로 패턴에 대응하여 레지스트막을 노광하고, 이것을 현상처리하는, 이른바 포토리소그래피(photo-lithography) 기술에 의해 회로 패턴이 형성된다. 종래부터, 이와 같은 일련의 공정을 실시하기 위한 복수의 처리유니트를 갖춘 레지스트 도포현상처리시스템이 사용되고 있다.

이와 같은 도포현상처리시스템에 있어서, 레지스트액을 도포하는 공정에서는, 장방형의 LCD 기판(이하, 기판이라고 함)은, 레지스트 정착성을 높이기 위해 어드히젼(adhesion) 처리유니트에서 소수화처리(疎水化處理, HMDS處理)되어, 냉각유니트에서 냉각된 후, 레지스트 도포유니트로 반입된다.

레지스트 도포처리유니트에서는, 기판이 스핀척(spin chuck) 상에 보지된 상태에서 회전되면서, 그 상방에 설치된 노즐로부터 기판 표면에 레지스트액을 공급하여, 기판의 회전에 의한 원심력에 의해 레지스트액을 확산시킴으로써 기판 표면 전체에 레지스트막이 형성된다.

상기 레지스트액이 도포된 기판은, 단면(端面)처리유니트(edge remover)에 의해 가장자리의 불필요한 레지스트가 제거된 후, 가열처리유니트로 반입되어 프리베이크(pre-bake)처리가 행하여지고, 냉각처리장치에서 냉각된 후, 노광장치로 반송되어 그곳에서 소정의 패턴이 노광되고, 그 후 현상처리되며, 포스트베이크(post-bake)처리가 실시되어, 소정의 레지스트 패턴이 형성된다.

상술한 레지스트 도포유니트에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, LCD 기판(G)을 스핀척(101)에 재치시킨 상태에서, 이들 기판(G) 및 스핀척(101)을 회전시키지 않고, 기판(G)의 중심에 레지스트 토출노즐(102)로부터 레지스트액을 토출한다. 다음, 스핀척(101)을 하방으로부터 포위하는 회전컵(103)에, 뚜껑(105)으로 덮음과 동시에 바깥 뚜껑(104)을 장착하여, 기판(G)을 회전컵(103)과 뚜껑체(105) 내에 봉입한다. 그리고, 기판(G)을 회전컵과 같이 회전시켜, 레지스트액을 기판(G)의 회전력과 원심력에 의해 기판(G)의 중심으로부터 가장자리을 향하여 확산시켜, 기판(G) 상에 레지스트막을 형성함과 동시에, 이 레지스트막의 막두께를 조정한다.

이에 의해, 기판(G) 주위의 공기를 회전컵(103)과 뚜껑체(105) 내에 가두는 것이 가능하여, 기판(G) 주위에 처리에 악영향을 끼치는 기류가 발생하지 않기 때문에, 레지스트막의 막두께를 균일하게 형성할 수 있다. 이와 동시에, 회전하는 기판(G)의 원심력에 의해 불필요한 레지스트액이 회전컵(103)으로부터 외부로 확산하는 것을 방지할 수 있다.

또, 기판(G) 주변의 막두께를 제어하기 위하여, 뚜껑체(105) 밑에 컵(103) 내로 외기(外氣)를 도입하여 기판(G) 외측의 기류를 조정하기 위한 정류판(整流版)(106)을 나사로 장착시키고 있다. 즉, 뚜껑체(105) 중앙의 세정용 구멍으로부터 유입된 공기를 정류판(106) 상면을 따라 외측으로 흘려, 회전 컵(103) 바닥부의 외주측 부분에 형성된 유출구멍으로부터 회전컵(103) 외로 흘리도록 되어 있다.

그런데, 여기서, 최근에는 상술한 바와 같이 레지스트 막두께를 균일하게 함과 동시에, 제조비용 절감 등의 관점으로부터, 레지스트 소비량를 줄이는 것, 즉 각 기판에 대한 레지스트액의 토출량을 삭감시키는 것이 요망되고 있다.

레지스트 소비량을 줄이는 방법의 하나로서 기판을 회전시키면서 레지스트액을 토출하는 이른바 다이나믹한 도포방식이 검토되고 있지만, 기판(G)의 중앙직상에 배치된 레지스트 토출노즐(102)로부터 토출된 레지스트액이 컵(103) 외부로 비산하고, 이것이 고화되어 파티클을 발생시켜 결함의 원인이 된다.

한편, 상술한 바와 같이 정류판(106)을 설치하는 경우에는, 부착용 나사로부터 누설이 발생하여 기판(G) 상의 도포막에 그 흔적이 전사(轉寫)되어 버린다. 또, 정류판(106)의 뒷측이 오염되어, 이를 위한 세정기구도 필요하게 된다. 더우기, 정류판(106)도 회전컵과 같이 회전되기 때문에 관성이 커져 모터의 용량을 크게 할 필요가 발생된다.

본 발명은, 상기와 관련된 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 도포막의 막두께를 균일히 형성할 수 있고, 다이나믹 도포방식을 채용하는 경우에도, 도포개시로부터 종료까지 도포액의 비산을 확실히 방지할 수 있는 도포막 형성방법 및 도포처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 종래로부터 사용하고 있는 정류판을 사용할 필요가 없는 도포처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 주요 제 1 관점에 의하면, 처리용기 내에 수용된 기판의 표면상에 도포액을 공급하여 도포막을 형성하는 도포막 형성방법으로, 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체를 처리용기에 장착하는 공정과, 도포액 토출노즐로부터 이 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액을 기판에 토출함과 동시에, 기판을 회전시켜 기판에 도포막을 형성하는 공정과, 고리모양의 뚜껑체 개구에 작은 뚜껑을 장착함과 동시에, 기판을 회전시켜 도포막의 막두께를 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법이 제공된다.

본 발명의 주요 제 2 관점에 의하면, 기판 표면상에 도포액을 도포하는 도포처리장치로서, 상부에 개구부를 갖추고 기판을 수용하는 처리용기와, 처리용기 내에서 기판을 회전시키는 기판회전수단과, 처리용기에 장착되고 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체와, 이 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액을 기판에 토출하는 도포액 토출노즐과, 상기 고리모양 뚜껑체의 개구를 폐쇄시키기 위한 작은 뚜껑과, 작은 뚜껑을 반송하여 상기 고리모양 뚜껑체의 개구에 장착시키기 위한 작은 뚜껑 반송수단과, 상기 도포액 토출노즐을 토출위치와 퇴피위치와의 사이에서 이동시키는 이동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포처리장치가 제공된다.

상기 본 발명의 제 1 관점 및 제 2 관점에 의하면, 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체를 처리용기에 장착하고, 이 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액 토출노즐로부터 도포액을 기판에 토출하고, 그 후 고리모양 뚜껑체의 개구에 작은 뚜껑을 장착하도록 구성되어 있기 때문에, 도포액의 토출시에 기판을 회전시키는 이른바 다이나믹 도포방식이어도, 도포액의 토출시에 고리모양 뚜껑체에 의해 도포액이 외부로 비산하는 것을 방지할 수 있고, 도포액의 토출 후에는 고리모양의 뚜껑체와 작은 뚜껑에 의해 도포액의 외부로의 비산을 방지할 수 있어, 도포개시시로부터 종료시까지 도포액의 비산을 확실히 방지할 수 있다.

또, 도포액의 토출 후, 도포막의 막두께를 조정할 때에는, 고리모양의 뚜껑체 개구에 작은 뚜껑을 장착하고 있기 때문에, 기판 주위의 공기를 처리용기 내에 가두어 둘 수 있어, 기판 주위에 처리에 악영향을 끼치는 기류가 발생하지 않기 때문에 도포막의 막두께를 균일하게 형성시킬 수 있다.

이 경우에, 처리용기가 기판과 같이 회전되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 막두께를 조정할 때 처리용기와 기판과의 사이에 상대이동이 발생하지 않기 때문에 기판 주위의 공기를 안정시킬 수 있어, 도포막의 균일성을 한층 더 향상시킬 수 있다. 이 때, 뚜껑체 및 작은 뚜껑이 처리용기와 같이 회전되도록 함으로써, 기판 주위의 공기를 한층 안정시키는 것이 가능하다.

본 발명의 주요 제 3 관점에 의하면, 기판 표면 상에 도포액을 도포하는 도포처리장치로서, 상부에 개구부를 갖추고 기판을 수용하는 처리용기와, 처리용기 내에서 기판을 회전시키는 기판회전수단과, 처리용기에 장착되고 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체와, 이 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액을 기판에 토출하는 도포액 토출노즐과, 도포액 토출노즐을 토출위치와 퇴피위치와의 사이에서 이동시키는 이동수단을 구비하고, 처리용기는, 그 외주측 부분에 처리용기 내로부터 공기를 외부로 유출하기 위한 유출구멍을 갖춤과 동시에, 뚜껑체는 그 외주측 부분에 외부로부터 공기를 처리용기 내로 유입하기 위한 유입구멍을 갖추는 것을 특징으로 하는 도포처리장치가 제공된다.

이와 같이, 처리용기의 외주부분에 처리용기 내로부터의 공기를 외부에 유출하기 위한 유출구멍을 형성하고, 뚜껑체의 외측부분에 외부로부터 공기를 처리용기 내에 유입시키기 위한 유입구멍을 형성하고 있기 때문에, 정류판(整流版)을 설치하지 않더라도, 정류판을 설치하고 있던 종래의 경우와 마찬가지로 기류를 기판 외측에 형성시킬 수 있어, 정류판을 사용할 필요가 없다. 따라서, 상술한 정류판을 사용하는 경우의 불편함이 해소된다.

이 제 3의 관점에 있어서, 뚜껑체의 중앙에 개구를 설치하고, 도포액 토출노즐로부터의 도포액을 상기 뚜껑체 개구를 통하여 기판에 토출하고, 또 고리모양의 뚜껑체 개구를 폐쇄하기 위한 작은 뚜껑과, 작은 뚜껑을 반송하여 뚜껑체의 개구에 장착하는 작은 뚜껑 반송수단을 더 구비함으로써, 상술한 다이나믹 도포방식이어도 도포액의 토출시에 고리모양 뚜껑체에 의해 도포액이 외부로 비산하는 것을 방지할 수 있으며, 또 막두께를 균일하게 유지할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 대상인 도포막형성방법 및 도포처리장치가 적용되는 레지스트 도포현상처리시스템을 나타내는 평면도이다.

도 2 는 상기 레지스트 도포현상시스템에 탑재된 본 발명의 하나의 실시예에 관련된 레지스트 도포처리유니트에 있어서, 작은 뚜껑을 장착하기 전의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이다.

도 3 은 상기 레지스트 도포현상시스템에 탑재된 본 발명의 하나의 실시예에 관련된 레지스트 도포처리유니트에 있어서, 작은 뚜껑을 반송하고 있는 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이다.

도 4 는 상기 레지스트 도포현상시스템에 탑재된 본 발명의 하나의 실시예에 관련된 레지스트 도포처리유니트에 있어서, 작은 뚜껑을 장착한 후의 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이다.

도 5 는 LCD 기판 도포처리의 처리시간과 회전속도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6 은 종래에 관련된 레지스트 도포처리유니트의 모식적 단면도이다.

도 7 은 상기 레지스트 도포처리유니트에 있어서, 계지(繫止)발톱에 의해 작은 뚜껑을 지지하고 있는 상태를 나타내는 부분단면도이다.

도 8 은 타 실시예에 있어서의 계지발톱 및 작은 뚜껑의 형상을 나타내는 단면도이다.

도 9 는 또 다른 실시예에 있어서의 레지스트 도포처리유니트의 단면도이다.

도 10 은 도 9에 나타낸 레지스트 도포처리유니트에 있어서의 작은 뚜껑의 평면도이다.

＜도면의 주오목부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 카세트 스테이션 2 : 처리부

2a : 전단부 2b : 중단부

2c : 후단부 3 : 인터페이스부

10, 38 : 반송기구 10a, 12∼14 : 반송로

11, 39 : 반송아암 15, 16 : 중계부

17∼19 : 주 반송장치 17a∼19a : 지지아암

21a : 세정처리유니트

22 : 레지스트 도포처리유니트(도포장치) 24a∼24c : 현상처리유니트

25∼33 : 처리블럭 36 : 엑스텐션

37 : 버퍼스테이지 41, 101 : 스핀척(기판회전수단)

42, 103 : 회전컵(처리용기) 45 : 고리모양 뚜껑체

46 : 개구

51, 102 : 레지스트 토출노즐(도포액 토출노즐)

52 : 용제 토출노즐 53, 153 : 작은 뚜껑

55 : 반송 아암(작은 뚜껑 반송수단) 56, 156 : 계지(繫止)부

57, 157 : 계지(繫止)발톱 58 : 유출구멍

59 : 유입구멍 104 : 외측뚜껑

105 : 뚜껑체 106 : 정류판

152 : 중공부(中空部) 154 : 배기관

253 : 판

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 LCD 기판의 도포·현상처리시스템을 나타내는 평면도이다.

이 도포·현상처리시스템은, 복수의 기판(G)을 수용하는 카세트(C)를 재치하기 위한 카세트 스테이션(1)과, 기판(G)에 레지스트 도포 및 현상을 포함하는 일련의 처리를 실시하기 위한 복수의 처리유니트를 갖추는 처리부(2)와, 노광장치(도시 않됨)와의 사이에서 기판(G)을 주고받기 위한 인터페이스부(3)를 갖추고, 처리부(2)의 양단에 각각 카세트 스테이션(1)과 인터페이스부(3)가 배치되어 있다.

카세트 스테이션(1)은 카세트(C)와 처리부(2)와의 사이에서 LCD 기판을 반송하기 위한 반송기구(10)를 갖추고 있다. 그리고, 카세트 스테이션(1)에서는 카세트(C)의 반입과 반출이 행하여진다. 또, 반송기구(10)는 카세트의 배열방향을 따라 설치된 반송로(10a) 상에서의 이동이 가능한 반송기구(11)를 갖추고, 이 반송기구(11)에 의해 카세트(C)와 처리부(2)와의 사이에서 기판(G)의 반송이 행하여진다.

처리부(2)는, 전단부(2a)와 중단부(2b)와 후단부(2c)로 나뉘어져 있고, 각각의 중앙에 반송로(12, 13, 14)를 갖추고, 이들 반송로의 양측에 각 처리유니트가 설치되어 있다. 그리고 이들 사이에는 중계부(15, 16)가 설치되어 있다.

전단부(2a)는, 반송로(12)를 따라서 이동이 가능한 주(主) 반송장치(17)를 갖추고, 반송로(12)의 한측에는 2개의 세정유니트（SCR)(21a, 21b)가 배치되어 있고, 반송로(12)의 다른측에는 자외선조사 유니트(UV) 및 냉각장치(COL)가 2단으로 중첩된 처리블럭(25), 가열처리유니트(HP)가 2단으로 중첩되어 형성되는 처리블럭(26) 및 냉각장치(COL)가 2단으로 중첩되어 형성된 처리블럭(27)이 배치되어 있다.

또, 중단부(2b)는, 반송로(13)를 따라 이동이 가능한 주 반송장치(18)를 갖추고, 반송로(13)의 한측에는 레지스트 도포처리유니트(CT)(22) 및 기판(G) 가장자리부의 레지스트를 제거하는 가장자리 레지스트제거 유니트(ER)(23)가 일체적으로 설치되어 있고, 반송로(13)의 다른측에는, 가열처리유니트(HP)가 2단으로 중첩되어 형성되는 처리블럭(28), 가열처리유니트(HP)와 냉각처리유니트(COL)가 2단으로 중첩되어 형성되는 처리블럭(29), 및 어드히젼(adhesion)처리유니트(AD)와 냉각유니트(COL)가 상하로 중첩되어 형성되는 처리블럭(30)이 배치되어 있다.

또, 후단부(2c)는 반송로(14)를 따라 이동이 가능한 주 반송장치(19)를 갖추고, 반송로(14)의 한측에는 3개의 현상처리유니트(DEV)(24a, 24b, 24c)가 배치되어 있고, 반송로(14)의 다른측에는 가열처리유니트(HP)가 2단으로 중첩되어 형성되는 처리블럭(31) 및 가열처리유니트(HP)와 냉각처리유니트(COL)가 상하로 중첩되어 형성되는 처리블럭(32, 33)이 배치되어 있다.

특히, 처리부(2)는, 반송로를 사이에 두고, 한측에는 세정처리유니트(21a), 레지스트 처리유니트(22), 현상처리유니트(24a)와 같은 스피너(spinner)계의 유니트만을 배치시키고, 다른측에는 가열처리유니트 및 냉각처리유니트 등의 열처리유니트만을 배치시키는 구조로 되어있다.

또, 중계부(15, 16)의 스피너계 유니트 배치측 부분에는, 약액공급유니트(34)가 배치되어 있고, 그 외에도 메인터넌스(maintenance)를 행하기 위한 공간(35)이 설치되어 있다.

상기 주 반송장치(17, 18, 19)는, 각각 수평면내 2 방향의 X축 구동기구, Y축구동기구, 및 수직방향의 Z축 구동기구를 갖추고 있고, 또 Z축을 중심으로 회전하는 회전구동기구를 갖추고 있으며, 각각 기판(G)을 지지하는 아암(17a, 18a, 19a)을 갖추고 있다.

상기 주 반송장치(17)는, 반송기구(10)의 아암(11)과의 사이에서 기판(G)의 주고받기를 행함과 동시에, 전단부(2a)의 각 처리유니트에 대한 기판(G)의 반입반출, 더 나아가서는 중계부(15)와의 사이에서 기판(G)의 주고받기를 행하는 기능을 갖추고 있다. 또, 주 반송장치(18)는 중계부(15)와의 사이에서 기판(G)의 주고받기를 행함과 동시에, 중단부(2b)의 각 처리유니트에 대한 기판(G)의 반입·반출, 더 나아가서는 중계부(16)와의 사이에서의 기판(G)의 주고받기를 행하는 기능을 갖추고 있다. 또, 주 반송장치(19)는 중계부(16)와의 사이에서 기판(G)의 주고받기를 행함과 동시에, 후단부(2c)의 각 처리유니트에 대한 기판(G)의 반입·반출, 더 나아가서는 인터페이스부(3)와의 사이에서 기판(G)의 주고받기를 행하는 기능을 갖추고 있다. 덧붙여 설명하면, 중계부(15, 16)는 냉각플레이트로서도 기능하고 있다.

인터페이스부(3)는, 처리부(2)와의 사이에서 기판을 주고받을 때 일시적으로 기판을 보유 및 유지하는 엑스텐션(extension)(36)과, 또 그 양편에 설치되어 버퍼 카세트를 배치시키는 2개의 버퍼스테이지(37)와, 이들과 노광장치(도시않됨)와의 사이에서 기판(G)의 반입·반출을 행하는 반송기구(38)를 갖추고 있다. 반송기구(38)는 엑스텐션(36) 및 버퍼스테이지(37)의 배열방향을 따라 설치된 반송로(38a)위를 이동할 수 있는 반송아암(39)를 갖추고, 이 반송아암(39)에 의해 처리부(2)와 노광장치와의 사이에서 기판(G)의 반송이 행하여진다.

이와 같이 각 처리유니트를 집약시켜 일체화함으로써, 공간의 효율적 이용 및 처리의 효율화를 꾀할 수 있다.

이와 같이 구성된 도포·현상처리시스템에 있어서, 카세트(C)내의 기판(G)이 처리부(2)로 반송되어, 처리부(2)에서는 먼저 전단부(2a) 처리블럭(25)의 자외선조사장치(UV)에서 표면개질·세정처리가 행하여지고, 냉각장치(COL)에서 냉각처리 후, 세정유니트(SCR)(21a, 21b)에 의해 스크러버 세정이 실시되고, 처리블럭(26)의 어느 한 가열처리유니트(HP)에서 가열건조처리된 후, 처리블럭(27)의 어느 한 냉각유니트(COL)에서 냉각된다.

그 후, 기판(G)은 중단부(2b)로 반송되어, 레지스트의 정착성을 높이기 위해 처리블럭(30) 상단의 어드히젼처리장치(AD)에서 소수화처리되고, 하단의 냉각장치(COL)에서 냉각된 후, 레지스트 도포유니트(CT)(22)에서 레지스트가 도포되고, 가장자리 레지스트제거 유니트(ER)(23)에서 기판(G) 가장자리의 불필요한 레지스트가 제거된다. 그 후, 기판(G)은, 중단부(2b)에 배치된 가열처리유니트(HP)의 하나에서 프리베이크 처리되고, 처리블럭(29 또는 30) 하단의 냉각장치(COL)에서 냉각된다.

그 후, 기판(G)은 중계부(16)로부터 주 반송장치(19)에 의해 인터페이스부(3)를 매개로 하여 노광장치에 반송되어, 그곳에서 소정의 패턴이 노광된다. 그리고, 기판(G)은 다시 인터페이스부(3)를 매개로 하여 반입되어, 필요에 따라 후단부(2c) 처리블럭(31, 32, 33)의 어느 하나의 가열처리유니트(HP)에서 포스트엑스포져베이크(post exposre bake)처리를 행한 후, 현상처리유니트(DEV)(24a, 24b, 24c)의 어느 한곳에서 현상처리되어, 소정의 회로패턴이 형성된다. 현상처리된 기판(G)은, 후단부(2c)의 어느 하나의 가열처리유니트(HP)에서 포스트베이크 처리된 후, 어느 하나의 냉각장치(COL)에서 냉각되고, 주반송장치(19, 18, 17) 및 반송기구(10)에 의해 카세트 스테이션(1) 상의 소정 카세트에 수용된다.

다음, 본 발명의 도포막 형성방법 및 도포장치가 적용되는 레지스트 도포처리유니트(CT)(22)에 관하여 설명한다. 도 2는, 본 발명의 실시예에 관련된 레지스트 도포처리유니트의 모식적 단면도이고, 작은 뚜껑을 장착하기 전의 상태를 나타내는 도이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 레지스트 도포유니트(CT)(22)에는, 기판회전수단, 예를들어 구동장치(40)에 의해 회전되는 스핀척(41)이 회전이 자유롭도록 설치되고, 이 스핀척(41) 상에는, LCD 기판(G)이 그 표면을 수평으로 하면서 흡착되어 재치되도록 되어 있다. 또, 이 스핀척(41)과 함께 회전되고, 하방으로부터 스핀척(41) 및 기판(G)을 포위하는, 밑바닥을 갖추는 원통형상의 회전컵(처리용기)(42)가 설치되어 있다.

상기 회전컵(42)의 외주측에는, 회전컵(42)의 외주측과 하방측을 감싸고, 중공링(中空ring)상의 드레인 컵(44)이 배치되어 있다. 이 드레인 컵(44)은, 레지스트 도포시에 비산된 레지스트액을 하방으로 유도하는 것이 가능하도록 되어 있다.

상기 회전컵(42)의 상부 개구에는, 장착아암(도시 않됨)에 의해, 중앙부에 개구(46)를 갖추는 고리모양 뚜껑체(45)가 장착되도록 되어 있다. 이 고리모양 뚜껑체(45)는, 회전컵(42)이 기판(G)과 함께 회전될 때, 회전컵(42)과 같이 회전되도록 되어 있다. 이 뚜껑체(45)의 개구(46)에는, 레지스트액의 토출시에 레지스트액의 비산을 방지하기 위한 원통상의 통상부재(47)가 설치되어 있다.

회전컵(42)의 상방에는, 장착아암(도시 않됨)에 의해, 바깥 뚜껑(60)이 장착되도록 되어 있고, 이 바깥 뚜껑 위에는 지지기둥(50, 54)이 입설되어 있다.

지지기둥(50)으로부터는, 기판(G)에 레지스트액이나 용제를 공급하기 위한 분출머리부(49)를 선단에 갖추는 아암(48)이 뻗어나 있다. 이 분출머리부(49)에는, 도포액 토출노즐, 예를들어 레지스트액을 토출하기 위한 레지스트액 토출노즐(51)과, 신나 등의 용제를 토출하기 위한 용제토출노즐(52)에 의해 형성되는 다계통(多系統)의 노즐유니트가 설치되어 있다.

또, 아암(48)은, 지지기둥(50) 내의 기구(도시 않됨)에 의해 요동 및 승강 가능하도록 구성되고, 레지스트액 및 용제의 토출시에는, 레지스트액 토출노즐(51) 및 용제 토출노즐(52)이 기판(G)의 상방에 있고, 고리모양 뚜껑체(45)의 개구(46) 상방에 위치되는 한편, 레지스트액 등의 토출 후에는, 도 3 또는 도 4에 나타내는 바와 같이 대피위치로 이동하도록 되어 있다.

이 고리모양 뚜껑체(45)의 개구(46)에는, 작은 뚜껑(53)이 장착되도록 구성되어 있다. 이 작은 뚜껑(53)은, 지지기둥(54)로부터 뻗어나도록 설치된 반송아암(55)에 의해 반송되도록 되어 있다. 이 반송아암(55)은, 지지기둥(54) 내의 기구(도시 않됨)에 의해 승강이 자유롭도록 구성되고, 그 선단에 작은 뚜껑(53)의 계지(繫止)부(56)를 계지하기 위한 계지발톱(57)을 갖추고 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 작은 뚜껑(53)의 계지부(56)는 오목부(56a)를 갖추고, 이 오목부에 계지발톱(57)이 삽입되어 작은 뚜껑(53)은 계지발톱(57)에 의해 계지되고 있다. 여기서는, 계지부에 오목부를 설치함으로써, 뚜껑체에 대한 작은 뚜껑의 중심 맞춤을 행하고 있다. 그리고, 반송아암(55)은, 도 3에 나타낸 바와 같이 작은 뚜껑을 매달아, 도 4에 나타낸 바와 같이 개구(46)에 작은 뚜껑(53)을 장착하도록 되어 있다.

회전컵(42) 바닥부 외주측 부분에는, 원주상에 복수의 공기 유출구멍(58)이 설치되어 있고, 고리모양 뚜껑체(45)의 외주측 부분에는, 원주상에 복수의 공기 유입구멍(59)이 설치되어 있다. 회전컵(42)을 회전시킴으로써, 회전컵(42) 내의 공기에 원심력이 작용하여, 도 2 또는 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이, 회전컵(42)의 유출구멍(58)으로부터 공기가 외부로 유출됨과 동시에, 뚜껑체(45)의 유입구멍(59)을 매개로 하여 외부로부터 공기가 유입되도록 기류가 형성된다. 이 유출구멍(58) 및 유입구멍(59)의 크기를 변경하여 기류를 조정함으로써, 기판(G) 주변의 레지스트액의 건조속도를 조정하여 확산속도를 조정할 수 있기 때문에, 기판(G) 주변의 레지스트막의 막두께를 제어할 수 있음과 동시에, 막두께의 균일성을 유지할 수 있다.

다음, 상기 구성에 의해 기판(G) 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트막 형성방법에 관하여 설명한다. 도 5는, LCD 기판의 회전속도와 처리시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.

먼저, 도 2에 나타낸 바와 같이, 바깥 뚜껑(60) 및 고리모양 뚜껑체(45)가 장착아암(도시 않됨)에 의해 회전컵(42)으로부터 떼어짐과 동시에, 기판(G)이 반송아암(도시 않됨)에 의해 스핀척(41) 상에 반송되어 진공흡착되어 재치된다.

다음, 바깥 뚜껑(60) 및 고리모양 뚜껑체(45)가 장착아암(도시 않됨)에 의해 회전컵(42) 상부 개구에 장착되고, 다음, 레지스트액 토출노즐(51) 및 용제토출노즐(52)이 기판(G)의 상방이면서 고리모양 뚜껑체(45) 개구(46)의 상방에 위치된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(G)의 회전개시 전에, 용제토출노즐(52)로부터 신나 등의 용제가 고리모양 뚜껑체(45)의 개구(46)를 통하여 기판(G)에 토출된다. 다음, 기판(G) 및 회전컵(42)의 회전이 개시됨과 동시에, 레지스트액 토출노즐(51)로부터 레지스트액이 뚜껑체(45)의 개구(46)를 통하여 기판(G)으로 토출되어, 기판(G) 상에 레지스트막이 형성된다. 이 용제 및 레지스트액의 토출시, 고리모양 뚜껑체(45)에 의해 용제 및 레지스트액이 외부로 비산되는 것이 방지된다.

그 후, 용제토출노즐(52)과 레지스트액 토출노즐(51)이 도 3에 나타낸 바와 같이 대피위치에 이동됨과 동시에, 기판(G) 및 회전컵(42)의 회전속도가 1500rpm 까지 상승하여, 소정 시간동안 이 회전 속도가 유지된 후, 회전속도가 저하되어 기판(G) 및 회전컵(42)이 정지된다.

상기 기판(G) 및 회전컵(42)의 정지시에, 도 3에 나타낸 바와 같이 반송아암(55)에 의해 작은 뚜껑이 반송되어, 도 4에 나타낸 바와 같이 고리모양 뚜껑체(45)의 개구(46)에 장착된다. 구체적으로는, 반송아암(55)에 의해 매달려진 작은 뚜껑(53)이 통상부재(47) 내로 삽입되고 계지발톱(57)이 해제되어, 작은 뚜껑(53)이 개구(46)에 끼워진 상태로 장착된다.

다음, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(G) 및 회전컵(42)의 회전속도가 예를들어 1340rpm 까지 상승되고 이 회전속도가 유지되어, 레지스트막의 막두께가 조정된다. 이 때, 고리모양 뚜껑체(45)의 개구(46)에 장착된 작은 뚜껑(53)은, 기판(G), 회전컵(42) 및 뚜껑체(45)와 함께 회전된다.

이 레지스트 막두께를 조정할 때, 고리모양 뚜껑체(45)의 개구(46)에 작은 뚜껑(53)이 장착되어 있기 때문에, 레지스트액의 외부로의 비산을 확실하게 방지할 수 있다. 또, 작은 뚜껑(53)이 장착되어 있기 때문에, 개구(46)로부터의 공기 침입을 방지할 수 있어, 기판 주위에 처리의 악영향을 끼치는 기류가 발생하지 않는다. 이 때문에, 레지스트막의 막두께를 균일하게 형성할 수 있다.

또, 회전컵(42)의 회전에 의해, 회전컵(42) 내의 공기에 원심력이 작용하여, 도 2 또는 도 4의 화살표로 나타내는 바와 같이, 뚜껑체(45)의 유입구멍(59)을 매개로 하여 외부로부터 공기가 유입됨과 동시에, 회전컵(42)의 유출구멍(58)으로부터의 공기가 외부로 유출되는 기류가 형성된다. 이 기류를 제어함으로써, 기판(G) 주위의 레지스트액의 건조속도를 조정하여 기판(G) 주위의 레지스트막의 막두께를 제어할 수 있어, 레지스트 막두꼐의 균일성을 높게 유지시킬 수 있다.

덧붙여 설명하면, 종래는 상술한 도 6에 나타낸 바와 같이, 뚜껑체의 하측에 기판(G)의 외측 기류를 조정하기 위한 정류판(106)을 설치하였지만, 본 실시예에서는, 유출구멍(58) 및 유입구멍(59)을 형성하여 종래와 마찬가지로 기류를 형성시키는 것이 가능하기 때문에, 이 정류판을 설치할 필요가 없다. 이 때문에, 종래에서 정류판을 설치하는 경우에는, 정류판의 뒷면이 레지스트액 등에 의해 더럽혀지기 때문에 세정노즐에 의해 세정할 필요가 있고, 또 정류판의 장착 나사가 설치된 장소에서 누설이 발생하여, 그 흔적이 레지스트막에 전사(轉寫)되고, 또, 정류판도 회전컵(42)과 함께 회전되기 때문에, 정류판을 설치한 만큼 관성도 커져 모터의 용량을 크게 하지 않으면 않된다고 하는 문제가 있지만, 본 실시예에서는 이와 같은 문제를 전부 해결할 수 있다.

이와 같은 정류판을 설치하지 않는 구성은, 본 실시예와 같이, 뚜껑체(45)에 작은 뚜껑(53)을 설치하고 다이나믹 도포를 행하는 경우 뿐만 아니고, 종래로부터 행하여지고 있는 레지스트액을 토출시킬 때에 기판을 회전시키지 않는, 즉 회전컵(42)에 개구를 갖추지 않는 뚜껑체를 장착하는 경우에도 적용이 가능하다.

덧붙여 설명하면, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러가지로 변형이 가능하다. 예를들어, 레지스트 도포·현상처리시스템에 본 발명을 적용시킨 경우에 관하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 레지스트액을 도포하는 경우에 관하여 나타냈지만, 스핀 코우트(spin coat)에 의해 도포막을 형성하는 것이기만 하면, 다른 도포액을 적용하는 것도 가능하다. 더우기, 상기 실시예에서는, 피처리기판으로서 LCD 기판을 사용하는 경우에 관하여 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼 등 타 기판의 도포막 형성에도 적용시킬 수 있다.

상술한 실시예에 있어서는, 작은 뚜껑은 오목부를 갖추는 계지부를 가지고, 작은 뚜껑 반송수단으로서의 반송아암은 오목부내에 삽입되어 계지부를 계지하는 계지발톱을 갖추고 있지만, 도 8에 나타내는 구조로 하여도 좋다. 덧붙여 설명하면, 도 8(a)은 계지발톱(157)에 의해 작은 뚜껑을 계지시킨 상태를 나타내고, 도 8(b)은 뚜껑체(45)의 개구(46)에 작은 뚜껑(153)을 장착하여 계지를 해제시킨 상태를 나타낸다.

도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 작은 뚜껑(153)에 중공부(152)을 갖추는 계지부(156)를 설치하고, 반송아암의 선단부에, 이 중공부(152) 내에 삽입되어 계지부(156)를 계지하는 계지발톱(157)을 설치하여도 좋다. 이 계지발톱(157)은, 선단부(157a)가 외측으로 접혀질 수 있도록 설계되어 있다. 그리고, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 계지하는 경우에는 선단부(157a)가 외측으로 접혀지고, 선단부(157a)에 의해 계지부(157)는 지지된다. 한편, 도 8(b)에 나타낸 바와 같이 계지를 해제하는 경우에는, 계지발톱(157)이 똑바로 되도록 선단부(157a)가 이동하여, 계지발톱(157)과 계지부(156)는 이간(離間)이 가능게 된다. 또, 여기서는, 중공부(152)에 연결되고, 중공부(152) 내를 배기하도록 배기관(154)과, 중공부(152) 내를 배기하는 바큠(vacuum)을 설치하여도 좋다. 이에 의해, 중공부(152) 내에 채워진 계지발톱 선단부(157a)와 계지부(156)가 접촉하여 마찰됨으로써 생긴 가스(151)를 외부로 분산하는 일 없이 제거할 수 있다.

또, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 상술한 실시예에 나타낸 구조에 덧붙여, 작은 뚜껑(53)의 기판에 대향하는 면에 방사상으로, 예를들어 4개의 판(253)을 설치하고, 또 뚜껑체(45)에 유입구멍(59)보다도 내측에 복수의 유입구멍(259)을 설치하여도 좋다. 판(253)으로서는, 예를들어 높이가 2mm, 세로가 0.5mm, 가로가 5mm 의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 구조로 함으로써, 처리용기 내에 기판중앙부로부터의 유입구멍(259)을 향하여 기류를 만들 수 있다. 이에 의해, 예를들어 도포막의 중앙부 막두께가 두껍게 되는 경우에는, 이와 같은 구조로 함으로써, 예를들어 기판 중앙부 도포막의 막두께를 20nm 정도 얇게 할 수 있다. 이와 같이, 판(253)의 크기 및 수, 유입구멍(259)의 크기 및 수를 조정함으로써, 기판 면내에서 균일한 도포막이 얻어질 수 있도록 조정할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체를 처리용기 내에 장착하고, 이 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액 토출노즐로부터 도포액을 기판으로 토출하고, 그 후, 고리모양 뚜껑체의 개구에 작은 뚜껑체를 장착하도록 구성되어 있기 때문에, 도포액의 토출시에 기판을 회전시키는 이른바 다이나믹 도포방식이어도, 도포액의 토출시에 고리모양 뚜껑체에 의해 도포액이 외부로 비산하는 것을 방지할 수 있고, 도포액의 토출 후에는 고리모양 뚜껑체와 작은 뚜껑에 의해 도포액의 외부로의 비산을 방지할 수 있어, 도포개시시로부터 종료시까지 도포액의 비산을 확실히 방지할 수 있다. 또, 도포액의 토출 후, 도포막의 막두께를 조정할 때에는, 고리모양 뚜껑체 개구에 작은 뚜껑을 장착하고 있기 때문에, 기판 주위의 공기를 처리용기 내에 가두어 둘 수 있어, 기판 주위에 처리에 악영향을 끼치는 기류가 발생하지 않기 때문에, 도포막의 막두께를 균일하게 형성시킬 수 있다.

또, 처리용기의 외주부분에 처리용기 내로부터의 공기를 외부에 유출하기 위한 유출구멍을 형성하고, 뚜껑체의 외측부분에 외부로부터 공기를 처리용기 내에 유입시키기 위한 유입구멍을 형성하고 있기 때문에, 정류판을 설치하지 않더라도, 정류판을 설치하고 있던 종래의 경우와 마찬가지로 기류를 기판 외측에 형성시킬 수 있어, 정류판을 사용할 필요가 없다. 따라서, (1)정류판의 이면을 세정 노즐 등에 의해 세정할 필요가 있고, 또 (2)정류판의 장착 나사의 장소에서 누설이 발생하여 그 흔적이 레지스트막에 전사되는 일이 있고, 또 (3)기판과 함께 처리용기도 회전하는 경우에, 정류판도 회전하기 때문에 정류판을 설치한 만큼 관성이 커지기 때문에 모터의 용량을 크게하지 않으면 안된다고 하는, 정류판을 사용하는 경우의 불편함이 해소된다.

Claims

처리용기 내에 수용된 기판의 표면상에 도포액을 공급하여 도포막을 형성하는 도포막 형성방법에 있어서,

개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체를 처리용기에 장착하는 공정과,

도포액 토출노즐로부터, 상기 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액을 기판에 토출함과 동시에, 기판을 회전시켜 기판에 도포막을 형성하는 공정과,

상기 고리모양 뚜껑체 개구에 작은 뚜껑을 장착함과 동시에, 기판을 회전시켜 도포막의 막두께를 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 1에 있어서,

처리용기를 기판과 함께 회전시키는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 2에 있어서,

막두께를 조정하는 공정에서, 상기 뚜껑체 및 상기 작은 뚜껑이 상기 처리용기와 같이 회전되는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

상기 도포액을 도포한 후, 기판의 회전을 일단 정지시키고 도포액 토출노즐을 퇴피시켜, 상기 고리모양 뚜껑체의 개구에 작은 뚜껑을 장착한 후, 기판 및 처리용기의 회전속도를 소정 속도로 하여 도포막의 막두께를 조정하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 1에 있어서,

도포액의 적하 전에, 용제토출노즐로부터 상기 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 용제를 기판에 토출하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
청구항 5에 있어서,

용제 토출 후, 상기 도포액 토출노즐로부터의 도포액의 토출과 거의 동시에 기판의 회전을 개시하는 것을 특징으로 하는 도포막 형성방법.
기판 표면 상에 도포액을 도포하는 도포처리장치에 있어서,

상부에 개구부를 갖추고 기판을 수용하는 처리용기와,

상기 처리용기 내에서 기판을 회전시키는 기판회전수단과,

상기 처리용기에 장착되고 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체와,

상기 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액을 기판에 적하하는 도포액 토출노즐과,

상기 고리모양 뚜껑체의 개구를 폐쇄시키기 위한 작은 뚜껑과,

상기 작은 뚜껑을 반송하여 상기 고리모양 뚜껑체의 개구에 장착하는 작은 뚜껑 반송수단과,

상기 도포액 토출노즐을 토출위치와 퇴피위치와의 사이에서 이동시키는 이동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
기판 표면 상에 도포액을 도포하는 도포처리장치에 있어서,

상부에 개구부를 갖추고 기판을 수용하는 처리용기와,

상기 처리용기 내에서 기판을 회전시키는 기판회전수단과,

상기 처리용기에 장착되고 개구를 갖추는 고리모양 뚜껑체와,

상기 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액을 기판에 적하하는 도포액 토출노즐과,

상기 도포액 토출노즐을 토출위치와 퇴피위치와의 사이에서 이동시키는 이동수단을 구비하고,

상기 처리용기는, 그 외주측 부분에 상기 처리용기 내로부터 공기를 외부에 유출하기 위한 유출구멍을 갖춤과 동시에,

상기 뚜껑체는, 그 외주측 부분에 외부로부터 공기를 상기 처리용기 내로 유입하기 위한 유입구멍을 갖추는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 8에 있어서,

상기 뚜껑체는 그 중앙에 개구를 갖추고, 도포액 토출노즐은 이 뚜껑체의 개구를 통하여 도포액을 기판에 토출하고, 또한

상기 고리모양 뚜껑의 개구를 폐쇄시키기 위한 작은 뚜껑과,

상기 작은 뚜껑을 반송하여 상기 뚜껑체의 개구에 장착하는 작은 뚜껑 반송수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 작은 뚜껑의 상기 기판에 대향하는 면에는, 방사상으로 복수의 판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 작은 뚜껑은 오목부를 갖추는 계지(繫止)부를 가지고,

상기 작은 뚜껑 반송수단은, 상기 오목부 내에 삽입되어 상기 계지부를 계지하는 계지발톱을 갖추는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 작은 뚜껑은 중공부(中空部)를 갖추는 계지부를 가지고,

상기 작은 뚜껑 반송수단은, 상기 오목부 내에 삽입되어 상기 계지부를 계지하는 계지조를 갖추는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 12에 있어서,

상기 작은 뚜껑 반송수단은, 상기 중공부 내를 배기하는 배기수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 기판 회전수단은, 처리용기를 기판과 함께 회전시키는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 기판회전수단은, 도포액 토출 후 막두께를 조정할 때, 상기 처리용기, 상기 뚜껑체 및 상기 작은 뚜껑을 기판과 함께 회전시키는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 15에 있어서,

상기 기판회전수단은, 기판에 도포액이 도포된 후, 기판의 회전을 일단 정지시키고, 상기 이동수단에 의해 상기 도포액 토출노즐이 퇴피됨과 동시에, 상기 작은 뚜껑 반송수단에 의해 상기 고리모양 뚜껑체의 개구에 작은 뚜껑이 장착된 후, 기판 및 상기 처리용기의 회전속도를 소정 속도로 하여, 도포막의 막두께를 조정하는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 고리모양 뚜껑체의 개구를 통하여 용제를 기판에 토출하는 용제토출노즐을 더 구비하고, 도포액의 공급에 앞서 기판에 용제를 토출하는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 기판회전수단은, 상기 도포액 토출노즐로부터의 도포액의 토출과 거의 동시에, 기판의 회전을 개시시키는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.
청구항 7에 있어서,

상기 고리모양 뚜껑체는 그 개구의 가장자리에 설치된 통상부재를 갖추는 것을 특징으로 하는 도포처리장치.