KR20140001132A - 도포 장치 및 노즐 - Google Patents

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다카히로 기타노
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 막 두께 균일성을 높이는 것을 목적으로 한다.
실시형태에 따른 도포 장치는, 노즐과, 이동 기구를 구비한다. 노즐은, 도포액이 저류되는 저류실과, 저류실에 연통하는 슬릿형의 유로를 구비하고, 유로의 선단에 형성되는 토출구를 통하여 도포액을 토출한다. 이동 기구는, 노즐과 기판을 기판의 표면을 따라 상대적으로 이동시킨다. 그리고, 노즐에 구비되는 유로는, 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항이 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다 크다.

Description

도포 장치 및 노즐{COATING APPARATUS AND NOZZLE}
개시된 실시형태는 도포 장치 및 노즐에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판에 도포액을 도포하는 방법으로서, 스핀 코트법이 알려져 있다. 스핀 코트법은, 기판을 회전시키는 상태에서 기판의 중심부에 노즐로부터 도포액을 적하하고, 원심력에 의해 기판 상에서 도포액을 확산시킴으로써 기판 상에 도포액을 펴 발라 도포막을 형성하는 방법이다.
이러한 스핀 코트법은, 적하된 도포액의 대부분이 기판 밖으로 비산되어 버리기 때문에, 도포액의 사용 효율이 낮았다. 그래서, 최근에는 스핀 코트법을 대신하는 도포 방법으로서, 슬릿 코트법이 제안되어 있다.
슬릿 코트법은, 슬릿형의 토출구를 갖는 노즐을 이용하여 도포를 행하는 방법이다. 구체적으로는, 슬릿 코트법에서는, 노즐의 토출구로부터 약간 노출시킨 도포액을 기판에 접촉시키고, 이 상태에서, 노즐과 기판을 상대적으로 이동시킴으로써 기판 상에 도포액을 펴 발라 도포막을 형성한다. 이러한 슬릿 코트법에 따르면, 기판에 대하여 도포액을 필요한 양만큼 도포할 수 있기 때문에, 도포액의 사용 효율을 높일 수 있다(특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2011-167603호 공보
그러나, 전술한 종래 기술에는, 막 두께 균일성을 높인다고 하는 점에서 더욱 더 개선의 여지가 있었다.
예컨대, 전술한 슬릿 코트법을 이용하여 도포를 행한 경우, 노즐의 길이 방향 양단부에 있어서의 막 두께가, 노즐의 길이 방향 중앙부에 있어서의 막 두께보다도 얇아질 우려가 있었다. 이 이유 중 하나로는 기판 상에 도포된 도포액이 표면 장력에 의해 중앙으로 응집되는 것을 들 수 있다.
실시형태의 일 양태는, 막 두께 균일성을 높일 수 있는 도포 장치 및 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태의 일 양태에 따른 도포 장치는, 노즐과, 이동 기구를 구비한다. 노즐은, 도포액이 저류되는 저류실과, 저류실에 연통하는 슬릿형의 유로를 구비하고, 유로의 선단에 형성되는 토출구로부터 도포액을 토출한다. 이동 기구는, 노즐과 기판을 기판의 표면을 따라 상대적으로 이동시킨다. 그리고, 노즐이 구비하는 유로는, 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항이 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다도 크다.
또한, 실시형태의 일 양태에 따른 노즐은, 도포액이 저류되는 저류실과, 저류실에 연통하는 슬릿형의 유로와, 유로의 선단에 형성되는 토출구를 구비한다. 그리고, 유로는, 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다도 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항이 크다.
실시형태의 일 양태에 따르면, 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 도포 장치의 구성을 도시한 모식 측면도이다.
도 2a는 도포 처리의 개략 설명도이다.
도 2b는 도포 처리 후의 기판을 스캔 방향에서 본 경우의 모식도이다.
도 3a는 노즐의 구성을 도시한 모식 정단면도이다.
도 3b는 도 3a에 있어서의 AA 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 3c는 도 3a에 있어서의 BB 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 4는 랜드부의 다른 형상을 도시한 모식 정단면도이다.
도 5는 압력 제어에 관한 기기와 노즐의 접속 관계를 도시한 모식도이다.
도 6은 도포 처리에 있어서의 각 기기의 상태 변화를 도시한 타임 차트이다.
도 7a는 도포 처리의 모습을 도시한 모식도이다.
도 7b는 도포 처리의 모습을 도시한 모식도이다.
도 7c는 도포 처리의 모습을 도시한 모식도이다.
도 8은 도포 장치가 실행하는 기판 처리의 처리 절차를 도시한 플로 차트이다.
도 9는 도포액 충전 처리에 관한 기기와 노즐의 접속 관계를 도시한 모식도이다.
도 10은 노즐의 모식 정면도이다.
도 11은 액 공급구의 구성을 도시한 모식 정단면도이다.
도 12는 도포액 충전 처리시에 있어서의 압력 제어의 내용을 도시한 도면이다.
도 13은 노즐 세정부의 구성을 도시한 모식 사시도이다.
도 14a는 액면 검지 방법의 다른 예를 도시한 모식도이다.
도 14b는 액면 검지 방법의 다른 예를 도시한 모식도이다.
도 15a는 액면 검지 방법의 다른 예를 도시한 모식도이다.
도 15b는 액면 검지 방법의 다른 예를 도시한 모식도이다.
도 16a는 노즐의 다른 구성을 도시한 모식 평단면도이다.
도 16b는 도 16a에 있어서의 AA 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 16c는 도 16a에 있어서의 BB 화살표 방향에서 본 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본원에 개시하는 도포 장치 및 노즐의 실시형태를 상세히 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(제1 실시형태)
도 1은 제1 실시형태에 따른 도포 장치의 구성을 도시한 모식 측면도이다. 또한, 이하에 있어서는, 위치 관계를 명확히 하기 위해서 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축의 플러스 방향을 수직 상향 방향으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 도포 장치(1)는, 배치대(10)와, 제1 이동 기구(20)와, 노즐(30)과, 승강 기구(40)를 구비한다.
제1 이동 기구(20)는, 기판(W)을 수평 방향으로 이동시키는 기구부로서, 기판 유지부(21)와, 구동부(22)를 구비한다. 기판 유지부(21)는, 흡인구가 형성된 수평한 상면을 가지며, 흡인구로부터의 흡인에 의해 기판(W)을 수평한 상면에 흡착 유지한다. 구동부(22)는, 배치대(10)에 배치되며, 기판 유지부(21)를 수평 방향(여기서는, X축 방향)으로 이동시킨다. 제1 이동 기구(20)는, 구동부(22)를 이용하여 기판 유지부(21)를 이동시킴으로써, 기판 유지부(21)에 유지된 기판(W)을 수평 방향으로 이동시킨다.
노즐(30)은, 기판(W)의 이동 방향(X축 방향)과 직교하는 방향(Y축 방향)으로 연장되는 긴 형상의 노즐로서, 기판 유지부(21)에 의해 유지되는 기판(W)의 위쪽에 배치된다. 이러한 노즐(30)의 구성에 대해서는 후술한다.
승강 기구(40)는, 노즐(30)을 승강시키는 기구부로서, 고정부(41)와, 구동부(42)를 구비한다. 고정부(41)는, 노즐(30)을 고정시키는 부재이다. 또한, 구동부(42)는, 고정부(41)를 수직 방향으로 이동시킨다. 승강 기구(40)는, 구동부(42)를 이용하여 고정부(41)를 수직 방향으로 이동시킴으로써, 고정부(41)에 고정된 노즐(30)을 승강시킨다.
또한, 도포 장치(1)는, 두께 측정부(50a)와, 노즐 높이 측정부(50b)와, 노즐 세정부(60)와, 노즐 대기부(80)와, 제2 이동 기구(90)와, 제어 장치(100)를 구비한다.
두께 측정부(50a)는, 기판(W)의 위쪽[여기서는, 승강 기구(40)]에 배치되며, 기판(W)의 상면까지의 거리를 측정하는 측정부이다. 또한, 노즐 높이 측정부(50b)는, 기판(W)의 아래쪽[여기서는, 배치대(10)]에 배치되며, 노즐(30)의 하단면까지의 거리를 측정한다.
두께 측정부(50a) 및 노즐 높이 측정부(50b)에 의한 측정 결과는, 후술하는 제어 장치(100)로 송신되며, 도포 처리시에 있어서의 노즐(30)의 높이를 결정하는 데에 이용된다. 또한, 두께 측정부(50a) 및 노즐 높이 측정부(50b)로서는, 예컨대 레이저 변위계를 이용할 수 있다.
노즐 세정부(60)는, 노즐(30)의 선단부에 부착된 도포액을 제거하는 처리부이다. 이러한 노즐 세정부(60)의 구성에 대해서는 후술한다.
노즐 대기부(80)는, 노즐(30)을 수용할 수 있는 수용 공간을 갖는다. 수용 공간 내부는 시너 분위기로 유지되어 있고, 이러한 수용 공간 내에 노즐(30)을 대기시켜 둠으로써, 노즐(30) 내의 도포액의 건조가 방지된다. 이러한 노즐 대기부(80)의 구성에 대해서도 후술한다.
제2 이동 기구(90)는, 노즐 세정부(60) 및 노즐 대기부(80)를 수평 방향으로 이동시키는 기구부로서, 배치부(91)와, 지지부(92)와, 구동부(93)를 구비한다.
배치부(91)는, 노즐 세정부(60) 및 노즐 대기부(80)를 거의 수평으로 배치하는 판형 부재이다. 이러한 배치부(91)는, 지지부(92)에 의해 정해진 높이, 구체적으로는, 기판 유지부(21)에 유지된 기판(W)이 배치부(91)의 아래쪽을 통과할 수 있는 높이로 지지된다. 구동부(93)는, 지지부(92)를 수평 방향으로 이동시킨다.
이러한 제2 이동 기구(90)는, 구동부(93)를 이용하여 지지부(92)를 수평 방향으로 이동시킴으로써, 배치부(91)에 배치된 노즐 세정부(60) 및 노즐 대기부(80)를 수평 방향으로 이동시킨다.
제어 장치(100)는, 도포 장치(1)의 동작을 제어하는 장치이다. 이러한 제어 장치(100)는 예컨대 컴퓨터이며, 도시하지 않은 제어부와 기억부를 구비한다. 기억부에는, 도포 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부는 기억부에 기억된 프로그램을 독출하여 실행함으로써 도포 장치(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록된 것으로서, 그 기록 매체로부터 제어 장치(100)의 기억부에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 광 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
다음으로, 노즐(30)의 구성 및 도포 장치(1)가 실행하는 도포 처리의 내용에 대해서 구체적으로 설명한다. 우선, 도포 처리의 개략에 대해서 도 2a 및 도 2b를 이용하여 설명한다. 도 2a는 도포 처리의 개략 설명도이고, 도 2b는 도포 처리 후의 기판(W)을 스캔 방향에서 본 경우의 모식도이다.
도포 장치(1)가 실행하는 도포 처리는, 긴 형상의 노즐(30)로부터 노출시킨 도포액을 기판(W)에 접촉시킨 상태에서 기판(W)을 수평 방향으로 이동시킴으로써, 기판(W) 상에 도포액을 펴 발라 도포막을 형성하는 처리이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 노즐(30)은, 기판(W)의 이동 방향(X축 방향)에 대하여 직교하는 방향(Y축 방향)으로 연장되는 긴 형상의 부재로서, 하단부에 형성된 긴 형상의 토출구(D)로부터 도포액(R)을 토출한다.
도포 장치(1)는, 우선, 노즐(30)의 토출구(D)로부터 도포액(R)을 노출시킨다. 이때, 도포 장치(1)는, 노즐(30) 내의 압력을 제어함으로써, 토출구(D)로부터 도포액(R)을 노출시킨 상태를 유지할 수 있지만, 이러한 점에 대해서는 후술한다.
계속해서, 도포 장치(1)는 승강 기구(40)(도 1 참조)를 이용하여 노즐(30)을 아래쪽으로 이동시키고, 토출구(D)로부터 노출시킨 도포액(R)을 기판(W)의 상면에 접촉시킨다. 그리고, 도포 장치(1)는, 제1 이동 기구(20)(도 1 참조)를 이용하여 기판(W)을 수평으로 이동시킨다. 이에 따라, 기판(W)의 상면에 도포액(R)을 펴 발라 도포막이 형성된다. 또한, 도포 장치(1)에 의해 기판(W)에 형성되는 도포막은, 10 ㎛ 이상의 후막(厚膜)이다.
그런데, 종래의 노즐을 이용하여 기판에 대하여 도포액을 도포한 경우, 노즐의 길이 방향으로 막 두께 균일성의 악화가 생길 우려가 있었다. 구체적으로는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 노즐의 길이 방향 양단부에 있어서의 막 두께(T1)가, 노즐의 길이 방향 중앙부에 있어서의 막 두께(T2)보다도 얇아질 우려가 있었다. 이 이유 중 하나로는, 기판(W) 상에 도포된 도포액(R)이 표면 장력에 의해 중앙으로 응집되는 것을 들 수 있다.
그래서, 제1 실시형태에 따른 도포 장치(1)는, 노즐(30)의 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항을 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다도 크게 하는 것으로 하였다. 이에 따라, 길이 방향 중앙부에 있어서의 도포액의 토출량을, 길이 방향 양단부에 있어서의 도포액의 토출량보다도 적게 할 수 있기 때문에, 유로 저항이 균일한 종래의 노즐과 비교하여 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
이하, 이러한 노즐(30)의 구성에 대해서 도 3a 내지 도 3c를 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 3a는 노즐(30)의 구성을 도시한 모식 정단면도이다. 또한, 도 3b는 도 3a에 있어서의 AA 화살표 방향에서 본 단면도이고, 도 3c는 도 3a에 있어서의 BB 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 노즐(30)은, 도포액(R)이 저류되는 저류실(S)과, 이 저류실(S)의 하부에 배치되며, 저류실(S)에 연통하는 슬릿형의 유로(C)를 구비하고, 유로(C)의 선단[즉, 노즐(30)의 하단면]에 형성되는 토출구(D)로부터 도포액(R)을 토출한다.
보다 구체적으로는, 노즐(30)은, 노즐(30)의 배면부 및 양측면부를 형성하는 제1 본체부(31)와, 전면부를 형성하는 제2 본체부(32)와, 천장부를 형성하는 덮개부(33)와, 제1 본체부(31)의 제2 본체부(32)와의 대향면에 배치되는 긴 형상의 랜드부(34)를 구비한다. 그리고, 제1 본체부(31), 제2 본체부(32) 및 덮개부(33)에 의해 형성되는 노즐(30) 내부의 공간 중, 제1 본체부(31)와 제2 본체부(32) 사이에 있는 폭 K의 공간이 저류실(S)이 되고, 랜드부(34)와 제2 본체부(32) 사이에 있고 폭 K보다 좁은 폭 G의 공간이 유로(C)가 된다. 또한, 유로(C)의 폭은, 폭 G로 일정하며, 유로(C)의 선단에 형성되는 토출구(D)의 폭도 폭 G이다.
이 폭(G)은, 저류실(S) 내부의 압력을 저류실(S)의 외부의 압력과 같게 한 상태에서는, 도포액(R)의 표면 장력이 도포액(R)에 작용하는 중력보다 작아지고, 정해진 유량으로 도포액(R)이 토출구(D)로부터 적하하는 값으로 설정되어 있다. 구체적으로는, 폭(G)은, 미리 행해지는 시험에 있어서, 폭(G), 도포액(R)의 점도, 노즐(30)의 재질을 변화시키고, 그 경우의 도포액(R)의 상태를 평가함으로써 구할 수 있다.
제1 실시형태에 있어서, 랜드부(34)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 길이 방향 중앙부(34a)를 저류실(S)측을 향해, 즉, 위쪽을 향해 돌출시킨 볼록형의 형상을 갖는다.
이에 따라, 유로(C)의 유로 길이, 즉, 저류실(S)과 유로(C)의 경계부로부터 토출구(D)까지의 거리가, 길이 방향 양단부(34b)에 있어서는 L1인 데 반하여(도 3b 참조), 길이 방향 중앙부(34a)에서는 L1보다도 긴 L2가 된다(도 3c 참조).
유로 길이가 길어질수록 유로 저항이 커져서 도포액(R)이 흐르기 어렵게 된다. 이 때문에, 토출구(D)의 길이 방향 중앙부로부터 토출되는 도포액(R)의 양이, 길이 방향 양단부보다도 적어져서 유로 저항이 길이 방향에 걸쳐 균일한 종래의 노즐을 이용한 경우에 발생하는 막 두께 균일성의 악화(도 2b 참조)를 완화할 수 있다. 따라서, 제1 실시형태에 따른 노즐(30)에 의하면, 종래의 노즐과 비교하여 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
랜드부(34)의 형상은, 종래의 노즐을 이용하여 얻어지는 막 두께 프로파일, 구체적으로는, 저류실과의 경계부가 평탄한 랜드부를 구비하는 노즐을 이용하여 기판(W)에 도포되는 도포액(R)의 두께 분포에 기초하여 결정된다. 즉, 길이 방향 양단부에 있어서의 막 두께(T1)와 길이 방향 중앙부에 있어서의 막 두께(T2)와의 차가 없어지도록 길이 방향 중앙부(34a) 및 길이 방향 양단부(34b)의 높이나 폭을 결정함으로써, 노즐(30)의 길이 방향에 있어서의 막 두께 균일성의 악화를 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도 3a에서는, 랜드부(34)에 형성되는 단차가 2단인 경우의 예를 나타내었지만, 랜드부에 형성되는 단차는 3단 이상이어도 좋다.
또한, 여기서는, 랜드부(34)와 저류실(S)의 경계부가, 폭 방향(X축 방향)에서 보아 계단형으로 형성되는 경우의 예를 나타내었지만, 랜드부의 형상은, 계단형으로 한정되지 않는다. 도 4에 랜드부의 다른 형상을 도시한다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 랜드부(34_1)는, 폭 방향(X축 방향)에서 보아 저류실(S_1)과의 경계부(34_1a)가 곡선형으로 형성되어도 좋다. 이와 같이, 랜드부를 곡선형으로 형성함으로써, 종래의 노즐을 이용하여 얻어지는 막 두께 프로파일을 보다 정확하게 반영할 수 있고, 막 두께 균일성을 보다 높일 수 있다.
다음으로, 도포 처리의 동작에 대해서 설명한다. 도포 장치(1)는, 저류실(S)에 저류된 도포액(R)의 액면 및 저류실(S)의 내벽면에 의해 둘러싸이는 밀폐 공간의 압력을 제어하면서, 기판(W)에 대한 도포액(R)의 도포 처리를 행한다. 도 5는 압력 제어에 관한 기기와 노즐(30)의 접속 관계를 나타낸 모식도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 노즐(30)의 덮개부(33)에는, 노즐(30) 내에 형성되는 밀폐 공간의 압력을 측정하는 압력 측정부(36)와, 밀폐 공간 내의 압력을 조정하는 압력 조정부(110)에 접속된 압력 조정관(37)이, 덮개부(33)를 관통하여 각각 설치된다. 압력 측정부(36)는, 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있고, 측정 결과가 제어 장치(100)에 입력된다.
또한, 압력 측정부(36)는, 노즐(30) 내의 밀폐 공간에 연통하고 있으면 어떠한 배치여도 좋으며, 예컨대 제1 본체부(31)를 관통하여 설치되어도 좋다.
압력 조정부(110)는, 진공 펌프 등의 배기부(111)와, N2 등의 가스를 공급하는 가스 공급원(112)을, 전환 밸브(113)를 통해 압력 조정관(37)에 접속한 구성으로 되어 있다. 이러한 압력 조정부(110)도 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있으며, 제어 장치(100)로부터의 지령에 의해 전환 밸브(113)의 개방도를 조정함으로써, 배기부(111) 또는 가스 공급원(112) 중 어느 하나를 압력 조정관(37)에 접속하여 저류실(S) 내부로부터의 배기량을 조정하거나, 저류실(S) 내에 공급하는 가스의 양을 조정하거나 할 수 있다. 이에 따라, 도포 장치(1)는, 압력 측정부(36)의 측정 결과, 즉, 저류실(S) 내의 압력이 정해진 값이 되도록 조정할 수 있다.
이러한 경우, 저류실(S)의 내부를 배기하여 저류실(S) 내의 압력을 저류실(S) 외부의 압력보다도 낮게 함으로써, 저류실(S) 내의 도포액(R)을 위쪽으로 끌어올려 도포액(R)이 토출구(D)로부터 적하되는 것을 막을 수 있다. 또한, 저류실(S) 내에 가스를 공급함으로써, 도포액(R)의 도포 후에 저류실(S) 내에 잔류하는 도포액(R)을 가압하여 압출하거나 퍼지하거나 할 수 있다.
또한, 압력 조정부(110)의 구성에 대해서는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 저류실(S) 내의 압력을 제어할 수 있으면, 그 구성은 임의로 설정할 수 있다. 예컨대, 배기부(111)와 가스 공급원(112)의 각각에 압력 조정관(37)과 압력 조정 밸브를 설치하고, 각각 개별로 덮개부(33)에 접속하도록 하여도 좋다.
다음으로, 도포 처리시의 동작에 대해서 도 6 및 도 7a 내지 도 7c를 이용하여 설명한다. 도 6은 도포 처리에 있어서의 각 기기의 상태 변화를 도시한 타임 차트이다. 또한, 도 7a 내지 도 7c는 도포 처리의 모습을 도시한 모식도이다.
또한, 이하에서는, 저류실(S) 외부의 압력보다도 낮은 압력 상태를 「부압」이라 부른다. 또한, 부압의 값을 변화시키는 경우에 있어서, 예컨대 「-400 Pa」에서 「-450 Pa」로 변화시키는 경우와 같이 절대값이 커지는 방향으로 변화시키는 경우에는, 「압력을 저하시킨다」 혹은 「진공도를 높인다」라고 표현한다.
또한, 노즐(30) 내에는, 도포액(R)이 충전된 상태인 것으로 한다. 노즐(30) 내에 충전되는 도포액(R)의 양은, 기판(W)의 전면에 적어도 1회 이상 도포액(R)을 도포할 수 있는 양 이상이면 된다.
또한, 후술하는 도포액 충전 처리(도 8의 단계 S101 참조)에 있어서 노즐(30) 내에 도포액(R)이 충전되고 나서 다음 도포 처리(도 8의 단계 S108 참조)가 시작될 때까지, 저류실(S) 내의 압력은 정해진 값(P0)으로 조정된다(도 6 참조). 이에 따라, 도포액(R)은, 도포 처리가 시작될 때까지, 토출구(D)로부터 적하되지 않고 노즐(30) 내에 유지된다. 또한, 정해진 값(P0)은, 저류실(S) 외부의 압력(대기압)보다도 낮은 부압(예컨대, -450 Pa)이다.
도포 장치(1)는, 도포 처리를 시작하면, 우선, 압력 조정부(110)를 이용하여 저류실(S) 내의 압력을 P0보다도 높은 P1(예컨대, -440 Pa)로 조정한다(도 6의 시간 t1 참조). 이에 따라, 도포액(R)에 작용하는 중력이, 도포액(R)의 표면 장력 및 저류실(S) 내의 부압을 약간 상회하고, 노즐(30) 내에 유지되어 있던 도포액(R)이 토출구(D)로부터 노출된다. 이것에 따라, 저류실(S) 내에 저류된 도포액(R)의 액면 높이가 H0에서 H1로 저하된다.
계속해서, 도포 장치(1)는, 승강 기구(40)(도 1 참조)를 이용하여 노즐(30)을 강하시켜, 도 7a에 도시된 바와 같이, 토출구(D)와 기판(W)의 거리(이하, 「노즐 갭」이라 기재함)를 정해진 거리(Z1)로 한다(도 6의 시간 t2 참조). 이에 따라, 토출구(D)로부터 노출된 도포액(R)이 기판(W)의 상면에 접촉된다.
또한, 노즐 갭(Z0)은, 후술하는 두께 측정 처리(도 8의 단계 S107 참조)에 의해 얻어지는 기판(W)의 상면까지의 거리에 기초하여 산출된다. 또한, 노즐 갭(Z1)은, 시험 등에 의해 미리 설정된 값이다.
계속해서, 도포 장치(1)는, 노즐(30)을 상승시켜, 노즐 갭을 Z2(> Z1)로 한다(도 6의 시간 t3 참조). 이에 따라, 토출구(D)로부터 노출된 도포액(R)은, 도 7b에 도시된 바와 같이, 기판(W)의 상면에 접촉된 상태에서 위쪽으로 늘여진 상태가 된다. 또한, 이것에 따라, 저류실(S) 내에 저류된 도포액(R)의 액면 높이가 H1에서 H2로 저하된다. 또한, 노즐 갭(Z2)은 기판(W)에 형성해야 할 도포막의 막 두께에 따라 설정된다.
그 후, 도포 장치(1)는, 제1 이동 기구(20)(도 1 참조)를 이용하여 기판(W)의 X축의 마이너스 방향측의 단부가 노즐(30)의 바로 아래에 배치되는 위치까지, 기판(W)을 정해진 속도로 이동시킨다. 이에 따라, 도 7c에 도시된 바와 같이, 저류실(S)의 도포액(R)이 토출구(D)로부터 유출되고, 기판(W)의 상면에 도포액(R)이 도포된다.
여기서, 전술한 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 노즐(30)은, 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다도 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항이 큰 형상을 갖는다. 이 때문에, 노즐(30)의 길이 방향 양단부에 있어서의 막 두께(T1)가 노즐의 길이 방향 중앙부에 있어서의 막 두께(T2)보다도 얇아지는 현상(도 2b 참조)을 완화할 수 있다. 따라서, 도포 장치(1)는, 기판(W)의 이동 방향(스캔 방향)과 직교하는 방향[노즐(30)의 길이 방향]에 있어서의 막 두께 균일성의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)는, 압력 조정부(110)를 이용하여 저류실(S) 내의 압력을 조정함으로써, 노즐(30)의 길이 방향에 대해서 뿐만 아니라, 스캔 방향에 있어서의 막 두께 균일성의 악화도 억제할 수 있다.
구체적으로는, 도포 장치(1)는, 저류실(S) 내의 도포액(R)의 액면의 저하에 맞추어 압력 조정부(110)에 의해 저류실(S)의 압력을 P2(예컨대, -430 Pa)에서 P5(예컨대, -400 Pa)까지 단계적으로 상승시킨다(도 6의 시간 t5~t8 참조).
저류실(S) 내의 도포액(R)의 액면이 저하되면, 토출구(D)에 작용하는 도포액(R)에 의한 수두압(水頭壓)이 감소한다. 이 때, 저류실(S) 내의 압력과, 저류실(S)의 외부의 압력이 변화되지 않고 일정하다고 하면, 수두압이 감소한 만큼 도포액(R)을 토출구(D)로부터 압출하는 힘이 감소하기 때문에, 도포액(R)의 토출량은 감소한다.
따라서, 본 실시형태에 있어서는, 저류실(S) 내의 도포액(R)의 액면 높이의 저하에 따라 압력 조정부(110)에 의해 저류실(S)의 압력을 P5(-400 Pa)까지 단계적으로 상승시킴으로써, 액면 저하에 따른 토출구(D)에 있어서의 수두압의 감소가 보상된다. 이 결과, 토출구(D)로부터의 도포액(R)의 토출량이 일정하게 유지되어 기판(W)의 면내에 균일한 막 두께의 도포막을 형성할 수 있다.
저류실(S) 내의 압력의 조정은, 예컨대 노즐(30)과 기판(W)의 상대적인 이동 거리에 따라 행할 수 있다. 이러한 경우, 노즐(30)의 이동 거리와 저류실(S) 내의 압력 설정값의 상관관계를 미리 구해 두고, 이 상관관계에 기초하여 저류실(S) 내의 압력을 조정하도록 하면 된다. 이러한 상관관계를 미리 구해둠으로써 노즐(30)의 기판(W)에 있어서의 정해진 위치에서의 도포액(R)의 소비량으로부터 수두압의 감소분을 구하고, 이에 따라 저류실(S) 내의 압력을 조정할 수 있다.
또한, 저류실(S) 내의 압력의 조정은, 저류실(S) 내의 도포액(R)의 액면 높이에 따라 행하여도 좋다. 이러한 경우, 압력 조정부(110)에 의해 상승되어야 할 저류실(S) 내의 압력의 값은, 예컨대 후술하는 액면 검지부(160)(도 9 참조)에 의해 검지된 도포액(R)의 액면의 높이에 기초하여 구할 수 있다.
구체적으로는, 도포를 시작하기 전의 상태에 있어서의 도포액(R)의 액면 높이와, 도포를 시작한 후에 있어서의 도포액(R)의 액면 높이의 차분을 구한다. 그리고, 이러한 차분에 도포액(R)의 밀도를 곱함으로써 토출구(D)에 가해지는 수두압의 감소분을 구할 수 있다. 따라서, 압력 조정부(110)에 의해, 이 수두압의 감소분 만큼 저류실(S) 내의 압력을 상승시킴으로써, 토출구(D)에 가해지는 수두압이 일정해진다. 이에 따라, 토출구(D)로부터의 도포액(R)의 토출량이 일정해져 기판(W)의 면내에 균일한 막 두께의 도포막을 형성할 수 있다.
또한, 예컨대 유로(C)에 다른 압력 측정 기구를 설치하고, 유로(C)의 도포액(R)에 작용하는 수두압을 직접 구하고, 이 수두압이 일정해지도록 압력 조정부(110)에 의해 저류실(S) 내의 압력을 조정하는 것도 생각할 수 있다.
어느 쪽의 경우에 있어서나, 압력 조정부(110)에 의해 토출구(D)로부터의 도포액(R)의 토출량이 일정해지도록, 바꾸어 말하면, 도포액(R)에 작용하는 토출구(D)의 수두압이 일정해지도록 저류실(S) 내의 압력을 조정하기 때문에, 기판(W)의 면내에 균일한 막 두께의 도포막을 형성할 수 있다.
이와 같이, 도포 장치(1)는, 기판(W)에 도포액(R)을 도포하는 동안, 제어 장치(100)에 의한 제어에 의해 도포액(R)의 토출량이 일정해지도록, 압력 조정부(110)를 제어하여 저류실(S) 내부의 압력을 조정한다. 이에 따라, 도포 장치(1)는, 노즐(30)의 길이 방향에 있어서의 막 두께 균일성의 악화뿐만 아니라, 스캔 방향에 있어서의 막 두께 균일성의 악화도 억제할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)는, 저류실(S) 내의 압력을 조정함으로써, 도포액에 작용하는 중력에 대항하여 도포액(R)을 유지하거나, 기판(W)에 대한 도포액의 토출량을 제어하거나 할 수 있다. 이 때문에, 가령 점도가 수 천 cP 정도인 고점도의 도포액을 취급하기 위해서 토출구의 폭을 넓힌 경우라도, 토출구로부터의 액 흘러내림이나, 도포시의 막 두께 불량을 막을 수 있다. 즉, 고점도의 도포액을 낭비 없이 균일하게 기판(W) 상에 도포할 수 있다.
기판(W)의 X축의 마이너스 방향측의 단부가 노즐(30)의 바로 아래까지 이동하면, 도포 장치(1)는, 노즐(30)을 강하시켜 토출구(D)와 기판(W)을 거리 Z1까지 근접시킨다(도 6의 시간 t9). 그것과 함께, 도포 장치(1)는, 압력 조정부(110)에 의해 저류실(S)의 압력을 P6(예컨대, -390 Pa)까지 상승시킴으로써, 기판(W)에 일단 도포된 도포액(R)이 저류실(S)측으로 인입되어 도포 결함이 생기는 것을 방지한다.
그 후, 도포 장치(1)는, 노즐(30)을 노즐 갭(Z0)까지 상승시킨다(도 6의 시간 t10). 이에 따라, 토출구(D)로부터 기판(W)으로의 도포액(R)의 공급이 정지되고, 도포 처리가 종료된다.
도 3a 내지 도 3c로 되돌아가, 노즐(30)의 나머지 구성에 대해서 설명한다. 제2 본체부(32)는, 일부가 투명 부재(32a)로 형성된다. 이에 따라, 저류실(S)에 저류된 도포액(R)을 투명 부재(32a)를 통해 시인할 수 있다. 도포 장치(1)는, 노즐(30)의 외부에서 투명 부재(32a)를 통해 저류실(S) 내부의 도포액(R)의 액면 위치를 검지한다. 이러한 점에 대해서는 후술한다.
또한, 노즐(30)은, 제1 본체부(31)의 내부에, 저류실(S) 내에 충전되는 도포액(R)을 일시적으로 저류하는 일시 저류부(35)를 구비한다.
일시 저류부(35)는, 도포액(R)을 저류하는 일시 저류실(35a)과, 일시 저류실(35a)과 저류실(S)을 연통시키는 통로(35b)를 구비한다. 일시 저류실(35a)은, 저류실(S)과 같은 정도의 길이를 갖는 긴 형상의 공간이다. 또한, 통로(35b)는, 일시 저류실(35a)의 상부로부터 저류실(S)을 향해 비스듬하게 위쪽으로 연장되는 통로로서, 유로(C)의 길이 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상을 갖는다. 또한, 노즐(30)은, 이러한 일시 저류부(35)를 구비하고 있지 않아도 좋다.
다음으로, 전술한 도포 처리를 포함하는 기판 처리의 처리 절차에 대해서 설명한다. 도 8은, 도포 장치(1)가 실행하는 기판 처리의 처리 절차를 도시한 플로 차트이다. 또한, 도 8에 도시된 각 처리 절차는, 도포 장치(1)가 제어 장치(100)의 제어에 기초하여 실행한다. 제어 장치(100)에 구비되는 제어부는, 본원에 있어서의 압력 제어부 및 도포 처리 제어부의 일례에 해당한다.
여기서, 도 8에 도시된 단계 S101~S109의 처리는, 하나의 로트(lot)에 포함되는 복수의 기판 전체에 대해서 처리가 완료될 때까지 반복된다. 또한, 하나의 로트의 기판 처리가 종료되면, 다음 로트의 기판 처리가 시작되지만, 그 전에, 노즐(30)의 선단부를 세정하는 노즐 세정 처리가 행해진다. 이러한 노즐 세정 처리에 대해서는 후술한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도포 장치(1)는, 단계 S101~S104의 처리와 단계 S105~S107의 처리를 병행하여 행하고, 단계 S104의 처리 및 단계 S107의 처리를 끝낸 후에, 전술한 도포 처리를 실행한다(단계 S108). 우선, 단계 S101~S104의 처리에 대해서 설명한다.
단계 S101~S104의 처리에 있어서, 도포 장치(1)는, 우선, 도포액 충전 처리를 행한다(단계 S101). 단계 S101의 도포액 충전 처리에 있어서, 도포 장치(1)는, 우선, 노즐 대기부(80)를 노즐(30)의 바로 아래로 이동시킨 후, 노즐(30)을 강하시켜 노즐 대기부(80) 내에 배치한다. 그리고, 노즐(30)을 노즐 대기부(80) 내에 배치한 상태에서 노즐(30) 내로의 도포액의 충전을 행한다.
여기서, 도포액 충전 처리의 내용에 대해서 설명한다. 도 9는 도포액 충전 처리에 관한 기기와 노즐(30)의 접속 관계를 도시한 모식도이다. 또한, 도 10은 노즐(30)의 모식 정면도이고, 도 11은 액 공급구의 구성을 도시한 모식 정단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 노즐 대기부(80)는, 노즐(30)을 수용할 수 있는 수용 공간(81)을 갖는다. 이 수용 공간(81)에는 시너가 저류되어 있고, 시너가 휘발됨으로써, 수용 공간(81)의 내부는 시너 분위기로 유지된다.
또한, 수용 공간(81)에는, 노즐(30)의 토출구(D)의 길이 방향(Y축 방향)으로 연장되는 대략 평판 형상의 접촉 부재(82)가 설치되어 있다. 이러한 접촉 부재(82)는, 예컨대 고무 등의 내약품성을 갖는 수지 소재로 형성된다.
도포 장치(1)는, 노즐 대기부(80)의 수용 공간(81)을 향해 노즐(30)을 강하시킴으로써, 노즐(30)의 선단면을 접촉 부재(82)에 접촉시킨다. 이에 따라, 토출구(D)가 접촉 부재(82)에 의해 폐색된 상태가 된다. 도포 장치(1)는, 이 상태로 노즐(30) 내에 도포액을 충전함으로써, 도포액(R)의 충전 중에 토출구(D)로부터 도포액(R)이 새어 나오는 것을 방지할 수 있다. 특히, 노즐(30)에 대하여 빈 상태로부터 도포액(R)을 충전하는 경우에, 토출구(D)로부터 도포액(R)이 새는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 도포 장치(1)는, 도포액 공급부(120)와, 중간 탱크(130)와, 공급 펌프(140)와, 가압부(150)와, 액면 검지부(160)를 더 구비한다.
도포액 공급부(120)는, 도포액 공급원(121)과, 밸브(122)를 구비한다. 도포액 공급원(121)은, 밸브(122)를 통해 중간 탱크(130)에 접속되어 있고, 중간 탱크(130)에 대하여 도포액(R)을 공급한다. 또한, 도포액 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, 도포액 공급부(120)와 노즐(30) 사이에 개재되는 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, 도포액(R)을 저류한다. 이러한 탱크부(131)의 바닥부에는 제1 공급관(132) 및 제2 공급관(133)이 설치된다. 제1 공급관(132)은, 밸브(122)를 통해 도포액 공급원(121)에 접속되고, 제2 공급관(133)은, 공급 펌프(140)를 통해 노즐(30)의 일시 저류실(35a)에 접속된다.
또한, 노즐(30)이 일시 저류부(35)를 구비하지 않는 경우에는, 저류실(S)과 외부를 연통하는 연통구를 노즐(30)에 설치하고, 이러한 연통구에 대하여 제2 공급관(133)을 접속하여 도포액(R)을 저류실(S)에 직접 공급하도록 하여도 좋다.
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)의 내부를 가압한다. 이러한 가압부(150)는, 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 이러한 제어 장치(100)에 의해 밸브(152)의 개폐가 제어된다.
또한, 액면 센서(135)는, 탱크부(131)에 저류된 도포액(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 중간부에 설치되어 있고, 중간 탱크(130)로부터 공급되는 도포액(R)을 정해진 양씩 노즐(30)로 공급한다. 이러한 공급 펌프(140)는, 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되고, 제어 장치(100)에 의해 도포액(R)의 노즐(30)로의 공급량이 제어된다.
액면 검지부(160)는, 노즐(30)의 전방에 배치되고, 저류실(S)에 저류된 도포액(R)의 액면의 위치(이하, 「액면 높이」라고 기재함)를 검지한다. 여기서, 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐(30)의 전면부를 형성하는 제2 본체부(32)는, 일부가 투명 부재(32a)로 형성되어 있어, 저류실(S)에 저류된 도포액(R)을 투명 부재(32a)를 통해 시인할 수 있다. 액면 검지부(160)는, 예컨대 CCD(Charge Coupled Device) 카메라로서, 노즐(30)의 전방에서 투명 부재(32a)를 통해 저류실(S)의 내부를 촬영함으로써 도포액(R)의 액면의 위치를 검지한다. 액면 검지부(160)에 의한 검지 결과는, 제어 장치(100)에 입력된다. 이에 따라, 도포 장치(1)는, 도포액(R)의 액면 높이를 용이하게 검지할 수 있다.
다음으로, 도포액 충전 처리시의 도포 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다. 도포 장치(1)는, 액면 검지부(160)의 검지 결과에 기초하여 노즐(30)에 충전해야 할 도포액(R)의 양(이하, 「목표량」이라고 기재함)을 결정한다. 그리고, 도포 장치(1)는, 공급 펌프(140)를 동작시켜 중간 탱크(130)로부터 노즐(30)의 일시 저류실(35a)에 목표량만큼의 도포액(R)을 공급한다.
이 때, 도포 장치(1)는, 압력 조정부(110)(도 5 참조)를 이용하여 저류실(S) 내의 압력을 조정하면서, 저류실(S)에 도포액(R)을 공급한다. 여기서, 도포액 충전 처리시에 있어서의 압력 제어의 내용에 대해서 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는 도포액 충전 처리시에 있어서의 압력 제어의 내용을 도시한 도면이다.
도포액 충전 처리시에 있어서, 저류실(S) 내의 압력은 부압으로 조정된다. 이에 따라, 저류실(S) 내에 잔류하는 도포액(R)이 토출구(D)로부터 새어 나오는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 도포 장치(1)는, 부압으로 조정된 저류실(S) 내의 압력을, 액면 검지부(160)에 의해 검지되는 저류실(S)의 액면 높이에 따라 서서히 저하시키면서(즉, 진공도를 높이면서), 도포액(R)을 공급한다.
구체적으로는, 도포액 충전 처리를 시작했을 때의 저류실(S) 내의 압력은, 도포 처리를 종료했을 때의 저류실(S) 내의 압력과 같이 P6(예컨대, -390 Pa)이다. 한편, 도포액 충전 처리를 종료했을 때의 저류실(S) 내의 압력은, 도포 처리를 시작하기 전의 압력 P0(예컨대, -450 Pa)으로 조정된다. 그리고, 도포 장치(1)는, 저류실(S)의 액면 높이에 따라 압력을 P6~P0까지 변화시킨다.
이와 같이, 도포 장치(1)는, 압력 조정부(110)를 제어하여 저류실(S) 내부를 부압으로 하고, 또한, 부압으로 한 저류실(S) 내부의 압력을 서서히 저하시키면서, 저류실(S) 내부로 도포액(R)을 공급한다.
저류실(S)에 도포액(R)이 충전되고, 저류실(S) 내의 도포액(R)의 액면이 상승하면, 토출구(D)에 작용하는 도포액(R)에 의한 수두압이 증가한다. 이 때, 저류실(S) 내의 압력과, 저류실(S) 외부의 압력이 변화되지 않고 일정하다고 하면, 수두압이 증가한 만큼 도포액(R)을 위쪽으로 밀어 올리는 힘이 상대적으로 약해지기 때문에, 도포액(R)이 토출구(D)로부터 새어 나오기 쉽게 된다.
이것에 대하여, 본 실시형태에 있어서는, 저류실(S) 내의 도포액(R)의 액면 높이의 상승에 맞추어 압력 조정부(110)에 의해 저류실(S) 내의 압력을 서서히 저하시킴으로써, 도포액(R)을 위쪽으로 밀어 올리는 힘을 보충할 수 있다. 이 때문에, 도포액 충전 처리 중에, 도포액(R)이 토출구(D)로부터 새어 나오는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)는, 저류실(S) 내로의 도포액(R)의 공급이 종료되고 나서 도포 처리를 시작할 때까지, 압력 조정부(110)를 제어하여 저류실(S) 내로의 도포액(R)의 공급이 종료된 시점에 있어서의 저류실(S) 내의 압력(즉 P0)을 유지한다. 이 때문에, 일련의 기판 처리에 있어서의 저류실(S) 내의 압력 제어를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 여기서는, 액면 높이에 따라 압력을 변화시키는 것으로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 미리 정해진 시간에 따라 압력을 변화시켜도 좋다.
또한, 도포 장치(1)는, 노즐(30)에 대한 도포액(R)의 공급을, 도포액 공급원(121)으로부터 직접 행하지 않고, 도포액 공급원(121)과 노즐(30) 사이에 설치한 중간 탱크(130)로부터 행한다. 이에 따라, 노즐(30)까지의 배관 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 예컨대 도포액(R)의 점도가 높아 도포액 공급원(121)으로부터의 공급이 곤란한 경우라도, 중간 탱크(130)로부터 노즐(30)로 도포액(R)을 용이하게 공급할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)는, 중간 탱크(130)로부터 노즐(30)로의 공급도 곤란한 경우에는, 가압부(150)를 이용하여 탱크부(131) 내의 압력을 높임으로써, 중간 탱크(130)로부터 노즐(30)로 도포액(R)을 공급할 수 있다.
도포액(R)은, 중간 탱크(130)로부터 노즐(30)의 일시 저류실(35a)에 공급된 후, 통로(35b)를 통해 저류실(S)에 공급된다. 여기서, 통로(35b)의 선단부에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 저류실(S)에 연통하고, 유로(C)의 길이 방향을 따라 연장되는 슬릿형의 액 공급구(35c)가 형성된다. 이에 따라, 도포 장치(1)는, 도포액(R)을 저류실(S)의 길이 방향을 따라 균등하게 공급할 수 있다. 따라서, 예컨대 도포액(R)을 노즐(30)의 측면으로부터 공급하는 경우와 비교하여 저류실(S) 내에서 도포액(R)의 편차가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 액 공급구(35c)는, 랜드부(34)[유로(C)]와 저류실(S)과의 경계부 근방, 구체적으로는, 랜드부(34)[유로(C)]의 약간 위쪽에 배치된다. 이와 같이, 저류실(S)의 가능한 한 하측으로부터 도포액(R)을 공급함으로써, 도포액(R)을 충전할 때에 도포액(R)에 기포가 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)는, 액면 센서(135)의 검지 결과에 기초하여 탱크부(131) 내에 저류되어 있는 도포액(R)의 양이 정해진 양을 하회했다고 판정한 경우에는, 도포액 공급부(120)를 제어하여 도포액 공급원(121)으로부터 탱크부(131)로 도포액(R)을 공급한다. 이에 따라, 탱크부(131)에 도포액(R)이 보충된다.
도 8로 되돌아가, 기판 처리의 설명을 계속한다. 단계 S101의 도포액 충전 처리를 끝내면, 도포 장치(1)는, 액면 검지부(160)의 검지 결과에 기초하여 저류실(S) 내에 충전된 도포액(R)의 액면이 평탄한지 여부를 판정한다(단계 S102). 예컨대, 도포 장치(1)는, 액면이 가장 높은 위치와 가장 낮은 위치의 차분을 구하고, 이러한 차분이 정해진 범위 내에 있으면, 액면이 평탄하다고 판정한다.
이러한 처리에 있어서, 액면이 평탄하지 않은 경우(단계 S102, No), 도포 장치(1)는, 일정 시간 대기한 후(단계 S103), 다시 단계 S102의 판정을 행한다. 도포 장치(1)는, 액면이 평탄해질 때까지, 단계 S102 및 단계 S103의 처리를 반복하고, 액면이 평탄하다고 판정하면(단계 S102, Yes), 처리를 단계 S104의 노즐 프라이밍 처리로 이행한다.
이와 같이, 도포 장치(1)는, 액면 검지부(160)에 의한 검지 결과에 기초하여 액면이 평탄해졌는지 여부를 판정하고, 액면이 평탄해졌다고 판정한 경우에, 노즐(30)을 이용한 도포 처리를 시작하게 하는 것으로 하였기 때문에, 막 두께 균일성의 악화를 방지할 수 있다. 즉, 액면이 평탄하지 않은 경우, 바꿔 말하면, 저류실(S) 내의 도포액(R)에 편차가 있는 경우, 노즐(30)의 토출구(D)에 작용하는 수두압이 불균일해져서, 막 두께 균일성이 악화될 우려가 있다. 이 때문에, 본 실시형태와 같이, 액면이 평탄해진 후에 도포 처리를 시작하게 함으로써, 막 두께 균일성의 악화를 방지할 수 있다.
계속해서, 단계 S104의 노즐 프라이밍 처리에 대해서 설명한다. 노즐 프라이밍 처리는, 노즐 세정부(60)(도 1 참조)를 이용하여 노즐(30)의 선단을 닦아냄으로써, 토출구(D)의 상태를 정비하는 처리이다. 이러한 노즐 프라이밍 처리를 시작하면, 도포 장치(1)는, 기판(W)을 초기 위치(도 1에 도시된 위치)로 되돌리고, 제2 이동 기구(90)를 이용하여 노즐 세정부(60)를 노즐(30)의 바로 아래로 이동시킨다. 그리고, 도포 장치(1)는, 노즐 세정부(60)를 이용하여 토출구(D)로부터 노출된 도포액(R)을 닦아냄으로써, 토출구(D)의 상태를 정비한다.
여기서, 노즐 세정부(60)의 구성 및 노즐 프라이밍 처리의 내용에 대해서 도 13을 이용하여 설명한다. 도 13은 노즐 세정부(60)의 구성을 도시한 모식 사시도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 노즐 세정부(60)는, 시너 토출부(61a, 61b)와, 패드부(62a, 62b)와, N2 분출부(63a, 63b)와, 배치부(64)와, 구동부(65)를 구비한다.
시너 토출부(61a, 61b)는 도시하지 않은 펌프 등을 통해 시너 공급원에 접속되어 있고, 이러한 시너 공급원으로부터 공급되는 시너를 노즐(30)의 폭 방향 양측으로부터 노즐(30)의 선단부를 향해 토출한다. 이에 따라, 노즐(30)의 선단부에 부착되는 도포액을 용해할 수 있다.
패드부(62a, 62b)는 노즐(30)의 선단부의 형상을 따라 대략 V자형으로 형성되고, 노즐(30)의 선단부의 폭 방향 양면에 접촉한다. 후술하는 구동부(65)에 의해 패드부(62a, 62b)가 이동함으로써, 노즐(30)의 선단부에 부착된 도포액이 패드부(62a, 62b)에 의해 닦아내어진다.
N2 분출부(63a, 63b)는, 도시하지 않은 펌프 등을 통해 N2 공급원에 접속되어 있고, 이러한 N2 공급원으로부터 공급되는 N2를 노즐(30)의 폭 방향 양측으로부터 노즐(30)의 선단부를 향해 분출한다. 이에 따라, 노즐(30)의 선단부가 건조된다.
이들 시너 토출부(61a, 61b), 패드부(62a, 62b) 및 N2 분출부(63a, 63b)는 배치부(64)에 배치된다. 구체적으로는, 노즐(30)의 연장 방향(Y축 방향)과 평행하게, 각각 시너 토출부(61a), 패드부(62a), 시너 토출부(61b), 패드부(62b), N2 분출부(63a), N2 분출부(63b)의 순으로 나란히 배치된다.
구동부(65)는 배치부(64)를 노즐(30)의 연장 방향(Y축 방향)과 평행한 방향으로 이동시킴으로써, 배치부(64)에 배치된 시너 토출부(61a, 61b), 패드부(62a, 62b) 및 N2 분출부(63a, 63b)를 노즐(30)의 연장 방향과 평행하게 이동시킨다.
도포 장치(1)는, 노즐 프라이밍 처리를 행하는 경우, 시너 토출부(61a, 61b), 패드부(62a, 62b) 및 N2 분출부(63a, 63b) 중, 패드부(62a, 62b)만을 사용한다.
구체적으로는, 도포 장치(1)는, 승강 기구(40)를 이용하여 노즐(30)을 강하시켜, 노즐(30)의 선단부가 패드부(62a, 62b)에 접촉하는 위치에 노즐(30)을 배치시킨 상태에서 구동부(65)를 이용하여 배치부(64)를 Y축의 마이너스 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 토출구(D)로부터 노출된 도포액(R)이나 노즐(30)의 선단부에 부착된 도포액(R)이 패드부(62a, 62b)에 의해 닦아내어져 토출구(D)의 상태가 정비된다.
이러한 노즐 프라이밍 처리를 끝낸 후, 도포 장치(1)는, 도포 처리를 시작한다(단계 S108). 이와 같이, 도포 장치(1)는, 노즐 프라이밍 처리에 의해 토출구(D)의 상태를 정비한 후에 도포 처리를 시작함으로써, 도포 처리를 시작한 직후에 있어서의 막 두께 균일성을 높일 수 있다. 또한, 도포 장치(1)는, 도포 처리를 시작하기 직전에 노즐 프라이밍 처리를 행하는 것으로 하였기 때문에, 토출구(D)가 정비된 상태를 용이하게 유지시켜 둘 수 있다.
또한, 노즐 세정부(60)가 구비하는 시너 토출부(61a, 61b) 및 N2 분출부(63a, 63b)는, 로트 사이에 있어서 행해지는 노즐 세정 처리시에 이용된다. 즉, 노즐 세정 처리에 있어서, 도포 장치(1)는, 시너 토출부(61a, 61b)로부터 시너를, N2 분출부(63a, 63b)로부터 N2를 분출시킨 상태에서 구동부(65)를 이용하여 배치부(64)를 Y축의 마이너스 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 노즐 세정부(60)는, 노즐(30)의 선단부에 대하여, 시너 토출부(61a)에 의한 시너 공급, 패드부(62a)에 의한 와이핑, 시너 토출부(61b)에 의한 시너 공급, 패드부(62b)에 의한 와이핑, N2 분출부(63a, 63b)에 의한 N2 분출을 행하여 노즐(30)을 세정한다.
계속해서, 단계 S105~S107의 처리에 대해서 설명한다. 도포 장치(1)는, 기판 유지부(21)의 상면에 배치된 기판(W)을 기판 유지부(21)를 이용하여 흡착 유지한 후(단계 S105), 노즐 높이 측정 처리를 행한다(단계 S106). 이러한 노즐 높이 측정 처리에 있어서, 도포 장치(1)는, 노즐 높이 측정부(50b)를 이용하여 노즐(30)의 하단면까지의 거리를 측정함으로써, 노즐(30)이 규정된 높이에 위치하고 있는지 여부를 확인한다. 이러한 처리에 있어서 노즐 높이가 이미 정해진 높이로부터 벗어나 있는 경우, 도포 장치(1)는, 구동부(42)를 이용하여 노즐 높이의 보정을 행하여도 좋다.
또한, 이러한 노즐 높이 측정 처리는, 단계 S105 전에 행하여도 상관없다. 또한, 노즐 높이 측정 처리는, 로트마다 반복하여 행해지는 기판 처리 중 어느 1회(예컨대, 최초의 1회)에 대해서만 행하는 것으로 하여도 좋다.
계속해서, 도포 장치(1)는, 두께 측정 처리를 행한다(단계 S107). 구체적으로는, 도포 장치(1)는, 기판 유지부(21)에 유지된 기판(W)을 구동부(22)를 이용하여 두께 측정부(50a)의 아래쪽으로 이동시킨 후, 두께 측정부(50a)를 이용하여 기판(W)의 상면까지의 거리를 측정한다. 두께 측정부(50a)에 의한 측정 결과는, 제어 장치(100)에 송신된다.
또한, 기판(W)의 외연부는, 도포 장치(1)로 반송될 때까지의 각 공정에 의해 표면이 거칠게 되어 있을 가능성이 있다. 이 때문에, 기판(W)의 외연으로부터 정해진 거리(예컨대, 2 ㎜ 정도) 내측의 위치를 두께 측정부(50a)의 측정점으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도포 장치(1)는, 두께 측정부(50a)를 복수개(예컨대, 2개) 구비하고 있고, 각 두께 측정부(50a)에 의해 얻어진 측정 결과에 기초한 값(예컨대, 평균값)을 기판(W)의 상면까지의 거리로서 결정한다.
두께 측정 처리를 끝내면, 도포 장치(1)는, 기판(W)을 도포 처리 시작 위치[기판(W)의 X축의 플러스 방향측의 단부가 노즐(30)의 바로 아래에 배치되는 위치]로 이동시킨다. 그리고, 도포 장치(1)는, 단계 S104의 노즐 프라이밍 처리가 완료되면 즉시, 노즐 프라이밍 처리가 완료되지 않으면 노즐 프라이밍 처리의 완료 후 즉시, 도포 처리를 행한다(단계 S108). 도포 처리의 내용에 대해서는 전술하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
단계 S108의 도포 처리를 끝내면, 도포 장치(1)는, 처리를 단계 S101로 되돌려 단계 S101~S104의 처리를 행한다. 또한, 도포 장치(1)는, 기판 반출 처리를 행한 후(단계 109), 단계 S101~단계 S104의 처리와 병행하여 단계 S105~S107의 처리를 다시 행한다. 또한, 기판 반출 처리는, 기판 유지부(21)에 의한 기판(W)의 흡착 유지를 해제한 후, 처리 종료의 기판(W)을 외부 장치에 전달하는 처리이다.
하나의 로트에 포함되는 모든 기판(W)에 대해서 전술한 단계 S101~단계 S109의 처리를 끝냈을 때, 도포 장치(1)는, 하나의 로트에 대한 일련의 기판 처리를 종료한다.
전술한 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 도포 장치는, 노즐과, 이동 기구를 구비한다. 노즐은, 도포액이 저류되는 저류실과, 저류실에 연통하는 슬릿형의 유로를 구비하고, 유로의 선단에 형성되는 토출구로부터 도포액을 토출한다. 이동 기구는, 노즐과 기판을 기판의 표면을 따라 상대적으로 이동시킨다. 그리고, 노즐은, 유로에 있어서의 긴 형상의 랜드부가, 저류실측을 향해 길이 방향 중앙부가 돌출된 형상을 갖는다. 따라서, 제1 실시형태에 따른 도포 장치에 의하면, 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
또한, 제1 실시형태에서는, 액면 검지부(160)를 이용하여 저류실(S)의 내부를 촬상하는 것으로 하였지만(도 9 참조), 저류실(S)은 긴 형상이기 때문에, 저류실(S)의 내부를 길이 방향의 일단으로부터 타단까지 촬상하기 위해서는 노즐(30)로부터 어느 정도 떨어진 위치에 액면 검지부(160)를 배치할 필요가 있다. 그래서, 액면 검지부(160)를 노즐(30) 근방에 배치하기 위한 구성에 대해서 도 14a, 도 14b 및 도 15a, 도 15b를 이용하여 설명한다. 도 14a, 도 14b 및 도 15a, 도 15b는 액면 검지 방법의 다른 예를 도시한 모식도이다.
예컨대, 도 14a에 도시된 바와 같이, 도포 장치(1)는, 노즐(30)의 전방에서 도포액(R)의 액면을 검지하는 액면 검지부를 복수개[여기서는, 액면 검지부(160a, 160b)의 2대] 구비하여도 좋다. 이와 같이, 액면 검지부를 복수 설치함으로써, 각 액면 검지부가 검지해야 할 범위를 작게 할 수 있으므로, 액면 검지부를 노즐(30) 근방에 배치할 수 있다.
또한, 도 14b에 도시된 바와 같이, 도포 장치(1)는, 1대의 액면 검지부(160c)와, 이 액면 검지부(160c)를 노즐(30)의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 이동시키는 구동부(161)를 구비하고 있어도 좋다. 이것에 의해서도, 액면 검지부를 노즐(30) 근방에 배치할 수 있다.
또한, 액면 검지부를 노즐(30)의 전방에 배치하고 싶지 않은 경우에는, 예컨대, 도 15a에 도시된 바와 같이, 액면 검지부(160d)를 노즐(30)의 위쪽에 하향으로 배치하고, 광을 반사 또는 굴절시키는 프리즘(162)을 통해 도포액(R)의 액면을 촬상하여도 좋다.
이와 같이, 액면 검지부(60d)를 도포액(R)의 액면에 대하여 정해진 각도로 경사지게 배치하고, 도포액(R)의 액면과 대략 평행한 방향에서 본 액면의 상을 프리즘(162)을 통해 촬상하는 것으로 하여도 좋다. 이에 따라, 액면 검지부를 노즐(30)의 전방 이외의 장소에 배치할 수 있다.
또한, 프리즘은, 노즐과 일체적으로 형성되어도 좋다. 예컨대, 도 15b에 도시된 바와 같이, 노즐(30_2)은, 전면부에 프리즘(162_2)이 설치된 투명 부재(32a_2)를 구비하고 있어도 좋다.
또한, 여기서는, 액면 검지부가 CCD 카메라 등의 촬상 장치인 경우의 예를 나타내었지만, 액면 검지부는, 촬상 장치에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 적외선 센서 등의 광학식 센서여도 좋다.
(제2 실시형태)
그런데, 전술한 제1 실시형태에서는, 노즐이 구비하는 랜드부를, 저류실측을 향해 길이 방향 중앙부가 돌출된 형상으로 함으로써, 길이 방향 중앙부의 유로 저항을 길이 방향 양단부보다도 크게 하여 막 두께 균일성을 높이는 것으로 하였다. 그러나, 막 두께 균일성을 높이는 방법은, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 유로의 간격(랜드부 및 제2 본체부 사이의 거리)을 막 두께 프로파일에 따라 좁히거나 넓히거나 함으로써, 유로 저항을 변화시켜 막 두께 균일성을 높일 수도 있다. 이하에서는, 이러한 점에 대해서 도 16a 내지 도 16c를 이용하여 설명한다.
도 16a는 노즐의 다른 구성을 도시한 모식 평단면도이다. 또한, 도 16b는 도 16a에 있어서의 AA 화살표 방향에서 본 단면도이고, 도 16c는 도 16a에 있어서의 BB 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 노즐(30_3)은, 평면에서 보아, 길이 방향 중앙부의 두께가 길이 방향 양단부의 두께보다도 두껍게 형성된다. 이에 따라, 도 16b 및 도 16c에 도시된 바와 같이, 노즐(30_3)은 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로(C_3)의 간격(Ga)이 길이 방향 양단부에 있어서의 유로(C_3)의 간격(Gb)보다도 좁아진다.
이 결과, 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항이 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다도 커지기 때문에, 제2 실시형태에 따른 노즐(30_3)은 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 막 두께 균일성을 높일 수 있다.
또한, 여기서는, 랜드부(34_3)의 두께를 변화시킴으로써, 유로(C_3)의 간격을 변화시키는 것으로 하였지만, 랜드부의 두께를 일정하게 하고, 제2 본체부의 두께를 변화시킴으로써, 유로의 간격을 변화시켜도 좋다. 또한, 랜드부 및 제2 본체부 양쪽 모두의 두께를 변화시킴으로써, 유로의 간격을 변화시켜도 좋다.
또한, 여기서는, 유로의 간격을 변화시킴으로써, 유로 저항을 변화시키는 것으로 하였지만, 예컨대, 랜드부 또는 제2 본체부의 재질을 길이 방향 양단부와 길이 방향 중앙부에서 변화시킴으로써, 유로 저항을 변화시켜도 좋다. 예컨대, 랜드부의 길이 방향 중앙부의 제2 본체부와 대향하는 면에 미세한 요철을 형성함으로써, 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항을 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다도 크게 하여도 좋다.
또한, 전술한 각 실시형태에서는, 기판을 수평 방향으로 이동시킴으로써, 기판의 상면에 도포액을 도포하는 경우의 예를 나타내었지만, 이것에 한정되지 않고, 노즐을 수평 방향으로 이동시킴으로써, 기판의 상면에 도포액(R)을 도포하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 전술한 각 실시형태에서는, 도포 장치가 하나의 노즐을 구비하는 경우의 예를 나타내었지만(도 1 참조), 도포 장치는, 노즐 및 승강 기구를, 기판의 이동 방향을 따라 복수 세트 구비하여도 좋다.
추가적인 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 양태는, 이상과 같이 나타내고, 또한 기술한 특정 상세 및 대표적인 실시형태에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부한 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위에서 벗어나는 일없이 여러 가지 변경이 가능하다.
W : 기판
R : 도포액
S : 저류실
C : 유로
D : 토출구
1 : 도포 장치
10 : 배치대
20 : 제1 이동 기구
21 : 기판 유지부
22 : 구동부
30 : 노즐
31 : 제1 본체부
32 : 제2 본체부
33 : 덮개부
34 : 랜드부
34a : 길이 방향 중앙부
34b : 길이 방향 양단부
3 : 일시 저류부
40 : 승강 기구
50a : 두께 측정부
50b : 노즐 높이 측정부
60 : 노즐 세정부
80 : 노즐 대기부
90 : 제2 이동 기구
100 : 제어 장치

Claims (12)

  1. 도포액이 저류되는 저류실과, 상기 저류실에 연통하는 슬릿형의 유로를 구비하고, 상기 유로의 선단에 형성되는 토출구를 통하여 상기 도포액을 토출하는 노즐과,
    상기 노즐과 기판을 상기 기판의 표면을 따라 상대적으로 이동시키는 이동 기구를 구비하며,
    상기 노즐에 구비되는 상기 유로는,
    길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항이 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다 큰 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐은, 상기 유로에 있어서의 긴 형상의 랜드부가, 상기 저류실측을 향해 길이 방향 중앙부가 돌출된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 랜드부는, 폭 방향으로부터 보아, 상기 저류실과의 경계부가 계단형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 랜드부는, 폭 방향으로부터 보아, 상기 저류실과의 경계부가 곡선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 랜드부의 형상은, 상기 저류실과의 경계부가 평탄한 랜드부를 구비하는 노즐을 이용하여 도포되는 도포액의 두께 분포에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저류실의 내부의 압력을 조정하는 압력 조정부와,
    상기 기판에 상기 도포액을 도포하는 동안, 상기 도포액의 토출량이 일정해지도록, 상기 압력 조정부를 제어하여 상기 저류실의 내부의 압력을 조정하는 압력 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저류실에 저류된 도포액의 액면을 검지하는 액면 검지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액면 검지부에 의한 검지 결과에 기초하여 상기 액면이 평탄해졌는지 여부를 판정하고, 평탄해졌다고 판정한 경우에, 상기 노즐을 이용한 도포 처리를 시작하게 하는 도포 처리 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 저류실은, 일부가 투명 부재로 형성되고,
    상기 액면 검지부는, 상기 노즐의 외부로부터 상기 투명 부재를 통해 상기 액면을 검지하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  10. 제9항에 있어서, 광을 반사 또는 굴절시키는 프리즘을 구비하고,
    상기 액면 검지부는, 상기 액면에 대하여 정해진 각도로 경사져서 배치되고, 상기 액면과 평행한 방향으로부터 본 상기 액면의 상을 상기 프리즘을 통해 촬상하는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저류실에 대하여 상기 도포액을 공급하는 액 공급구를 구비하고,
    상기 액 공급구는, 상기 유로의 길이 방향으로 연장되는 슬릿 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
  12. 도포액이 저류되는 저류실과,
    상기 저류실에 연통하는 슬릿형의 유로와,
    상기 유로의 선단에 형성되는 토출구를 구비하고,
    상기 유로는, 길이 방향 양단부에 있어서의 유로 저항보다 길이 방향 중앙부에 있어서의 유로 저항이 큰 것을 특징으로 하는 노즐.
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