KR20140043863A - 액자 발생 억제 방법 및 액자 발생 억제 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 상에 형성된 도포막의 주연부에 건조의 과정에서 액자가 발생하는 것을 간편하게 또한 효율적으로 억제하여, 건조 후의 도포막의 막 두께 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이 액자 발생 억제 처리에 있어서는, 환기 중의 적외선 조사실 내에서 기판(G) 상의 액상 상태의 도포막(RM)의 각 부로부터 용제가 증발하는 중에, 도포막의 중심부보다 외기에 접하는 표면적이 큰 주연부 쪽이 용제의 증발 속도가 높은 것에 의해 도포막(RM) 내에서 중심부로부터 주연부를 향하는 액의 흐름이 생기는 한편으로, 도포막(RM)의 주연부에 대한 국소적인 적외선 조사에 의해 도포막(RM)의 중심부와 주연부 사이에 일정한 온도차가 생긴다. 이에 의해, 도포막(RM)의 중심부와 주연부 사이에서 표면 장력이 균형을 이루어, 도포막(RM)의 액자 현상이 방지 내지 억제된다.

Description

액자 발생 억제 방법 및 액자 발생 억제 장치{METHOD FOR SUPPRESSING FRAME GENERATION AND APPARATUS FOR SUPPRESSING FRAME GENERATION}

본 발명은 기판 상에 일면에 형성된 도포막의 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스, 플랫 패널 디플레이, 태양 전지 패널 등의 제조 프로세스에서는, 기판 상에 일면의 피막을 형성하는 여러가지 상황에서 도포법이 이용되고 있다. 일반적으로, 이 종류의 도포법은, 스핀 방식과 스캔 방식과 롤 코트법으로 분류된다.

스핀 방식은, 전형적으로는, 스핀 스테이지, 디스펜서 타입의 노즐, 약액 공급원 및 컵 등을 가지며, 컵 내에서 스핀 스테이지 상에 배치된 웨이퍼의 중심부에 일정량의 약액을 노즐로부터 적하하고, 스핀 스테이지와 일체로 웨이퍼를 고속 회전시켜 웨이퍼 상에 약액의 도포막을 형성한다. 스캔 방식은, 전형적으로는, 장척형의 슬릿 노즐, 약액 공급원 및 주사 기구 등을 가지며, 슬릿 노즐로부터 약액을 커튼형으로 토출시키면서, 주사 기구에 의해 슬릿 노즐과 기판 사이에 상대적인 주사 이동을 행하게 함으로써, 주위에 약액을 비산시키지 않고 기판 상에 약액의 도포막을 형성한다. 롤 코트법은, 기판을 롤에 접촉시키면서 이동시켜, 롤로부터 기판에 약액을 옮겨, 기판 상에 도포막을 형성한다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-208140호 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2011-23669호

그러나, 상기와 같은 스핀 방식, 스캔 방식 및 롤 코트법 중 어느 것을 이용하여도, 층간 절연막이나 패시베이션막과 같이 수십 ㎛∼수백 ㎛ 혹은 그 이상의 두꺼운 막 두께로 약액을 기판 상에 도포하여 건조 후의 도포막을 기능성막으로 하는 성막 처리에 있어서는, 도포 시에 도포막의 막 두께를 평탄하게 제어하여도, 건조 후의 도포막 즉, 기능성막의 막 두께가 균일하게 되지 않고, 주연부(외주부)가 중심부에 비하여 두껍게 되는 것이 과제로 되어 있다. 이것은, 기판 상에 도포된 약액의 용제가 증발할 때에, 도포막의 중심부보다 외기(外氣)에 접하는 표면적이 큰 주연부 쪽이 용제의 증발 속도가 높고, 그에 의해 액상의 도포막 내에서 중심부로부터 주연부를 향하는 액의 흐름이 생겨 주연부의 용질 농도가 높아지며, 결과적(건조 후)으로 중심부보다 주연부에서 고형분의 양이 많아져 두껍게 되기 때문이고, 소위 액자 현상(혹은 커피 스테인 현상 혹은 크라운 현상)이라고 불리고 있다. 이러한 액자 현상이 발생하면, 도포막의 주연부를 기능성막으로서 사용할 수 없게 되기 때문에, 도포막의 유효 면적이 좁아지고, 나아가서는 기판 상의 제품 영역이 좁아진다.

상기와 같은 액자 현상을 보상하기 위해, 미리 액자 현상을 예상하여 기판 상에서 중심부보다 주연부가 상대적으로 얇아지도록 약액을 도포하는 방법도 생각되지만, 이 방법은 실현 곤란하며 실용성이 없다. 또한, 액자 현상을 억제하도록 약액의 물성(점도, 표면 장력 등)을 개선하는 것도 생각되지만, 이 방법은 약액(기능성 용액)에 본래의 기능으로부터 멀어진 과대한 부담을 부가하며, 역시 실현 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것으로, 기판 상에 형성된 도포막의 주연부에 건조의 과정에서 액자가 발생하는 것을 간편하고 효율적으로 억제하여, 건조 후의 도포막의 막 두께 균일성을 향상시키는 액자 발생 억제 방법 및 액자 발생 억제 장치를 제공한다.

본 발명의 액자 발생 억제 방법은, 기판 상의 일면에 형성된 약액의 도포막에 있어서 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 액자 발생 억제 방법으로서, 상기 기판 상에 약액의 도포막이 형성된 직후에, 상기 도포막의 주연부와 중심부 사이에 전자의 온도가 후자의 온도보다 높은 일정한 온도차를 두고, 상기 도포막을 일정한 단계까지 건조시킨다.

상기 구성의 액자 발생 억제 방법에 있어서는, 기판 상에 약액의 도포막이 형성된 직후에 도포막의 각 부로부터 용제가 증발하는 중에, 도포막의 중심부와 주연부 사이에 일정한 온도차가 생김으로써, 도포막의 중심부와 주연부 사이에서 표면 장력이 균형을 이루어, 도포막의 액자 현상이 억제된다.

본 발명의 제1 관점에 있어서의 액자 발생 억제 장치는, 기판 상에 일면에 형성된 약액의 도포막에 대하여, 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 처리를 실시하는 액자 발생 억제 장치로서, 상기 기판을 수평으로 지지하기 위한 수평 지지부와, 상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판 상의 상기 도포막의 주연부에 위쪽으로부터 국소적으로 적외선을 조사하는 적외선 조사부를 갖는다.

상기 구성의 액자 발생 억제 장치에 있어서는, 기판 상에 약액의 도포막이 형성된 직후에 도포막의 각 부로부터 용제가 증발하는 중에, 도포막의 주연부에 대한 국소적인 적외선 조사에 의해 도포막의 중심부와 주연부 사이에 일정한 온도차가 생김으로써, 도포막의 중심부와 주연부 사이에서 표면 장력이 균형을 이루어, 도포막의 액자 현상이 억제된다.

본 발명의 제2 관점에 있어서의 액자 발생 억제 장치는, 기판 상의 일면에 형성된 약액의 도포막에 대하여, 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 처리를 실시하는 액자 발생 억제 장치로서, 상기 기판을 수평으로 지지하기 위한 수평 지지부와, 상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판 상의 상기 도포막의 주연부에 위쪽으로부터 국소적으로 열풍을 맞히는 열풍 블로워를 갖는다.

상기 구성의 액자 발생 억제 장치에 있어서는, 기판 상에 약액의 도포막이 형성된 직후에 도포막의 각 부로부터 용제가 증발하는 중에, 도포막의 주연부에 대한 국소적인 열풍의 분출에 의해 도포막의 중심부와 주연부 사이에 일정한 온도차가 생김으로써, 도포막의 중심부와 주연부 사이에서 표면 장력이 균형을 이루어, 도포막의 액자 현상이 억제된다.

본 발명의 제3 관점에 있어서의 액자 발생 억제 장치는, 기판 상에 일면에 형성된 약액의 도포막에 대하여, 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 처리를 실시하는 액자 발생 억제 장치로서, 상기 기판을 수평으로 지지하기 위한 수평 지지부와, 상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판 상의 상기 도포막의 주연부에 상기 기판의 이면으로부터 열전도에 의해 국소적으로 가열하는 핫 플레이트를 갖는다.

상기 구성의 액자 발생 억제 장치에 있어서는, 기판 상에 약액의 도포막이 형성된 직후에 도포막의 각 부로부터 용제가 증발하는 중에, 도포막의 주연부에 대한 기판의 이면으로부터의 국소적인 열전도의 가열에 의해 도포막의 중심부와 주연부 사이에 일정한 온도차가 생김으로써, 도포막의 중심부와 주연부 사이에서 표면 장력이 균형을 이루어, 도포막의 액자 현상이 억제된다.

본 발명의 액자 발생 억제 방법 또는 액자 발생 억제 장치에 따르면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 기판 상에 형성된 도포막의 주연부에 건조의 과정에서 액자가 발생하는 것을 간편하고 효율적으로 억제하여, 건조 후의 도포막의 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 액자 발생 억제 장치의 적용 가능한 일구성예로서의 기능성막 제작 시스템의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 있어서의 액자 발생 억제 장치의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 액자 발생 억제 장치의 내부의 구성을 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 4a는 액자 발생 억제 장치에 있어서 기판을 싣는 캐리어의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4b는 캐리어에 도포 처리 직후의 기판을 실은 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 액자 발생 억제 장치에 있어서의 적외선 램프의 배치 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 액자 발생 억제 장치에 있어서의 적외선 투과창과 기판의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 7은 액자 발생 억제 장치에 있어서의 액자 발생 억제 처리의 작용을 나타내는 단면도이다.
도 8은 상기 작용을 모식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 별도의 실시형태에 있어서의 열풍 블로워 방식의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 별도의 실시형태에 있어서의 핫 플레이트 방식의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 1에, 본 발명의 액자 발생 억제 장치의 적용 가능한 일구성예로서의 기능성막 제작 장치의 구성예를 나타낸다. 이 기능성막 제작 장치는, 다운 플로우의 청정한 공기가 순환하는 클린룸 내에 설치되고, 반송 장치(10)가 이동할 수 있는 반송로(12)를 따라, 도포 장치(14), 액자 발생 억제 장치(16), 프리베이크 장치(18) 및 배치식 소성 장치(20)를 배치하고 있다.

도포 장치(14)는, 주지 또는 공지의 구성을 가지고, 스핀 방식, 스캔 방식 또는 롤 코트 방식의 도포 처리에 의해 1장의 기판 상에 일면에 약액의 도포막을 형성한다. 액자 발생 억제 장치(16)는, 본 발명의 일실시형태에 따른 것이며, 도포 장치(14)에서 도포 처리를 받은 직후의 기판 상의 도포막에 대하여 후술하는 액자 발생 억제 처리를 실시한다. 액자 발생 억제 장치(16)의 구성 및 작용은, 뒤에 상세하게 설명한다.

프리베이크 장치(18)는, 주지 또는 공지의 구성을 가지고, 액자 발생 억제 장치(16)에서 액자 발생 억제 처리를 받고 온 기판 상의 도포막에 대하여 예컨대 100℃∼180℃의 가열 온도로 프리베이크 처리를 실시하여, 도포막에 잔존하고 있던 용매를 대부분 제거한다. 배치식 소성 장치(20)는, 주지 또는 공지의 구성을 가지고, 프리베이크 장치(18)에서 프리베이크 처리를 받고 온 기판을 일정한 배치 매수씩 가열로 내에서 고온(예컨대, 300℃∼400℃)으로 가열하여 각 기판 상의 도포막을 유리화하여 기능성막으로 마무리한다. 반송 장치(10)는, 반송로(12) 상을 이동하는 반송 본체와, 이 반송 본체에 탑재되며 회전가능 하면서 신축 가능한 반송 아암을 구비하는 주지 또는 공지의 구성을 가지며, 도포 장치(14), 액자 발생 억제 장치(16), 프리베이크 장치(18) 및 배치식 소성 장치(20)에 액세스하여 기판의 출납을 행하도록 되어 있다.

또한, 도포 장치(14), 액자 발생 억제 장치(16) 및 프리베이크 장치(18) 중 적어도 하나는, 동일한 구성 및 기능을 갖는 매엽식의 처리 유닛을 세로 방향 및/또는 가로 방향으로 복수 겹쳐서 또는 나란히 배치하고, 이들 복수의 처리 유닛을 병렬적으로 가동시키는 형태를 적합하게 채용할 수 있다.

이 기능성막 제작 장치에 있어서 도포막에 사용되는 약액은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 수십 ㎛∼수백 ㎛ 혹은 그 이상의 막 두께가 요구되는 기능성 용액 예컨대 층간 절연막용 재료 용액, 패시베이션막용 재료 용액, 고점도의 수지계 용액, 접착제 등이다. 기판도, 특별히 한정되지 않고, 예컨대 FPD용 각종 기판, 반도체 웨이퍼, 태양 전지 패널용 각종 기판, 포토마스크, 프린트 기판 등이다.

도 2 및 도 3에, 본 발명의 일실시형태에 있어서의 액자 발생 억제 장치(16)의 구성을 나타낸다. 이 액자 발생 억제 장치(16)는, 가대(架臺)(22) 위에 설치되는 관음 개방 도어(24)가 달린 박스형의 본체(26)와, 가대(22)의 옆에 놓여지는 배기부(28)를 가지며, 본체(26) 내에는 위에서 순서대로 전장실(電裝室)(30), 램프실(32) 및 적외선 조사실(34)이 마련되어 있다.

적외선 조사실(34)에 있어서는, 좌우 양측의 측벽에 일정한 높이 위치에서 깊이 방향으로 연장되는 L형 레일(36L, 36R)이 각각 수평으로 부착되어 있다. 이들 좌우 한쌍의 L형 레일(36L, 36R)은, 예컨대 직사각형의 기판(G)을 가반성의 캐리어(38)에 실은 상태로, 적외선 조사실(34)에 출납하기 위한 안내부를 구성하며, 적외선 조사실(34) 내의 정해진 위치(적외선 조사 위치)에서 수평으로 지지하기 위한 수평 지지부를 구성하고 있다.

상기 수평 지지부로서, 예컨대 캐리어(38)는, 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 기판(G)에 따른 형상(이 경우는 직사각형) 및 치수를 갖는 강성(예컨대 알루미늄 또는 스테인레스제)의 프레임(40)과, 기판(G)을 복수의 지지점에서 지지하기 위해 프레임(40)의 상면에 부착되어 있는 복수의 지지 핀(42)과, 기판(G)의 가로 어긋남을 막기 위해 프레임(40)의 외측의 측면에 부착되어 있는 복수의 유지 부재(44)와, 위치 결정용으로 프레임(40)의 정해진 부분에 형성되어 있는 복수의 관통 구멍(45)과, 핸들링용 손잡이(46)를 구비하고 있다.

프레임(40)의 중앙부에는 대들보(48)가 가설되며, 이 대들보(48)의 상면에도 지지 핀(42)이 부착되어 있다. 지지 핀(42)의 위에 기판(G)이 실려도, 프레임(40)은 휘지 않고 수평 자세를 유지하도록 되어 있다. 캐리어(38)는, L형 레일(36L, 36R) 상에서 깊이 방향으로 안내되도록 하여 적외선 조사실(34)에 반입되고, 도 3에 나타내는 바와 같이 L형 레일(36L, 36R) 상의 정해진 위치 즉 적외선 조사 위치에서 수평하게 지지된다. 또한, 캐리어(38)가 적외선 조사 위치까지 반입되면, 적외선 조사실(34) 내에서 진퇴 가능하게 마련되어 있는 위치 결정 핀(도시하지 않음)이 위치 결정용 관통 구멍(45)에 삽입되어, 캐리어(38) 및 기판(G)이 적외선 조사 위치에 유지되도록 되어 있다.

또한, 적외선 조사실(34)에 있어서는, 편측 또는 양측의 측벽에 외부의 공기를 실내에 취입하기 위한 통기 구멍(50)이 형성되며, 바닥벽(34a)에는 실내의 기체를 배출하기 위한 배기구(52)가 형성되어 있다. 이 배기구(52)는, 배기관(54)을 통해 배기부(28)에 연결되어 있다.

적외선 조사실(34)의 천판(天板) 즉 램프실(32)의 바닥벽(격벽)(56)에는, 액자형의 적외선 투과창(58)이 부착되어 있다. 적외선 조사실(34) 내에서 기판(G)이 적외선 조사 위치에 위치 결정되면, 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부가 적외선 투과창(58)의 바로 아래에 위치하도록 되어 있다. 적외선 조사실(34) 내에는, 적외선 투과창(58)의 위에 그것과 평행하게 복수개의 봉형의 적외선 램프 예컨대 카본 히터(60(1)∼60(4))가 배치되어 있다.

이 실시형태에서는, 직사각형의 기판(G)에 대응하여, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 적외선 투과창(58)이 사변형에 형성되고, 적외선 투과창(58)의 각 변(58(1), 58(2), 58(3), 58(4))의 위에 그것과 평행하게 4개의 봉형의 카본 히터(60(1), 60(2), 60(3), 60(4))가 배치된다. 이들 카본 히터(60(1), 60(2), 60(3), 60(4))는, 석영관 내에 카본 와이어를 편입시켜 불활성 가스를 봉입하고 있으며, 2 ㎛∼4 ㎛의 영역에 피크 파장을 갖는 적외선을 방사하여, 적외선 투과창(58)의 바로 아래에 위치하고 있는 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부를 한정적 또는 국소적으로 조사하도록 되어 있다.

격벽(55)은, 적외선 투과창(58)의 내측에 배치되는 사각형의 내측 차광판(56(IN))과, 적외선 투과창(58)의 외측에 배치되는 직사각형 틀형의 외측 차광판(56(OUT))을 가지고 있다. 이들 차광판(56(IN), 56(OUT))은, 적외선을 반사하는 재질 예컨대 알루미늄판으로 이루어지고, 램프실(32) 내에 이산적으로 마련되어 있는 수직 지지 부재 또는 기둥(도시하지 않음)을 통해 각각 독립적으로 위쪽의 구획판(57)에 결합되어 있다. 이들 차광판(56(IN), 56(OUT))의 한쪽 또는 양쪽의 사이즈(외직경 사이즈/내직경 사이즈)를 변경함으로써, 적외선 투과창(58)의 폭을 조절할 수 있다. 카본 히터(60(1)∼60(4))의 배후 또는 주위에는, 각각의 카본 히터로부터 위쪽 및 가로 방향으로 방사된 적외선을 적외선 투과창(58)의 바로 아래를 향하여 반사시키기 위한 우산형 또는 오목면의 반사판(62(1)∼62(4))이 각각 마련되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 카본 히터(60(1)∼60(4))는 이들의 축 방향에 있어서 적외선 투과창(58)을 충분히 넘는 길이를 각각 가지고 있다. 그리고, 적외선 투과창(58)의 4코너에서 교차하도록, 램프실(32) 내의 앞쪽 및 안쪽에서 폭 방향으로 연장되는 카본 히터(60(1), 60(3))와 좌우 양사이드에서 깊이 방향으로 연장되는 카본 히터(60(2), 60(4)) 사이에 고저차가 마련되어 있다. 일반적으로, 석영관을 이용하는 카본 히터에 있어서는, 축 방향의 적외선 방사 분포가 석영관의 양단부에서 현저히 낮아진다. 이러한 입체 교차의 배치 구성에 따르면, 각각의 카본 히터(60(1)∼60(4))에 있어서 적외선 방사가 적은 석영관의 양단부를 적외선 투과창(58)의 영역으로부터 제외시킬 수 있다. 또한, 적외선 투과창(58)의 4코너의 위에서 2개의 카본 히터(60)가 교차하고 있는 것에 의해 그 부근의 적외선 조도가 지나치게 강해지는 경우는, 적외선 투과창(58)의 4코너에 적외선을 감쇠시키는 필터를 배치 또는 부착하여도 좋다.

그리고, 이와 같이 카본 히터(60(1)∼60(4))가 입체 교차하는 배치 구성에 있어서는, 적외선 투과창(58)의 각 구간 즉 각 변(58(1), 58(2), 58(3), 58(4))을 투과하는 적외선의 광강도 또는 조도가 균일해지도록, 높은 위치에 배치되는 카본 히터의 출력이 낮은 위치에 배치되는 카본 히터의 출력보다 높아지도록 조정된다. 도시된 예에서는, 깊이 방향으로 연장되는 카본 히터(60(2), 60(4))가 폭 방향으로 연장되는 카본 히터(60(1), 60(3))보다 높은 위치에 배치되기 때문에, 카본 히터(60(2), 60(4))의 출력이 카본 히터(60(1), 60(3))의 출력보다 다소(예컨대, 10％∼20％) 높아지도록 조정된다.

또한, 적외선 투과창(58)에는, 맨유리도 사용할 수 있지만, 적외선을 선택적으로 투과하는 적외선 투과 유리(또는 적외선 투과 필터)를 적합하게 이용할 수 있다. 그 경우, 예컨대 정사각형 또는 직사각형의 적외선 투과 유리 부재를 일렬로 다수매 배열하여 한변 또는 일주의 적외선 투과창(58)을 구성하여도 좋다.

램프실(32)에 있어서는, 편측(도면의 좌측)의 측벽에 외부의 공기를 실내에 취입하기 위한 통기 구멍(66)이 형성되며, 반대측(도면의 우측)의 측벽에는 실내의 기체를 배출하기 위한 배기구(68)가 형성되어 있다. 이 배기구(68)는, 배기관(70)을 통해 배기부(28)에 연결되어 있다.

본체(26) 내에서 최상단의 전장실(30)에는, 카본 히터(60(1), 60(2), 60(3), 60(4))를 점등 구동시키기 위한 전원 회로나 제어 회로를 탑재한 전원·제어 회로(72)나 그 밖의 전기 계통 또는 전기 배선(도시하지 않음)이 수용된다.

배기부(28)는, 하나 또는 복수의 블로워 팬(도시하지 않음)을 가지고 있고, 입구측이 배기관(54, 70)에 접속되며, 출구측이 공장의 배기 덕트(74)에 접속되어 있다. 후술하는 액자 발생 억제 처리에 있어서, 배기부(28)가 작동하면, 적외선 조사실(34) 및 램프실(32) 내에서 공기가 유통된다. 즉, 적외선 조사실(34) 및 램프실(32) 내의 기체가 배기구(52, 68)로부터 배기관(54, 70)을 통해 배기부(28)에 인입되고, 그것과 교체하여 외부의 공기가 통기 구멍(50, 66)으로부터 적외선 조사실(34) 및 램프실(32) 내에 유입한다. 이에 의해, 적외선 조사실(34) 내에서 기판(G) 상의 도포막(RM)으로부터 증발한 용제는 조속히 배출되도록 되어 있다. 또한, 카본 히터(60(1), 60(2), 60(3), 60(4))가 공기류로 냉각되기 때문에, 램프실(32)에 열이 가득차는 일은 없다. 또한, 적외선 조사실(34)의 배기 유량과 램프실(32)의 배기 유량을 독립적으로 제어하는 것도 가능하다.

이 액자 발생 억제 장치(16)에 있어서는, 도어(24)를 개방한 상태로, 옆의 도포 장치(14)(도 1)에서 도포 처리를 받은 기판(G)을 캐리어(38)에 실은 상태로 빈 상태의 적외선 조사실(34) 내에 반입하고, 적외선 조사실(34) 내의 적외선 조사 위치에 기판(G)을 위치 결정하고 나서, 도어(24)를 폐쇄하여, 램프실(32) 내의 카본 히터(60(1)∼60(4))를 점등시킨다. 또한, 도어(24)가 폐쇄되면, 배기부(28)가 기동하여, 램프실(32)의 공랭과 적외선 조사실(34)의 환기를 개시한다. 이렇게 하여, 상기 기판(G)에 대한 액자 발생 억제 처리가 행하여진다.

이 액자 발생 억제 처리에서는, 카본 히터(60(1)∼60(4))에 의해 생성되는 적외선(IR) 중 아래쪽으로 방사된 것은 적외선 투과창(58)을 바로 투과하고, 위쪽 및 가로 방향으로 방사된 것은 반사판(62(1)∼62(4))에서 반사되고 나서 적외선 투과창(58)을 투과하여, 도 7에 나타내는 바와 같이, 적외선 투과창(58)의 바로 아래에 위치하고 있는 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부에 입사한다. 이 적외선(IR)의 스펙트럼의 피크(2 ㎛∼4 ㎛)는 액상 상태의 도포막(RM)의 흡수 스펙트럼의 피크(3 ㎛ 부근)와 겹치기 때문에, 적외선(IR)의 열 에너지가 도포막(RM)의 주연부에 매우 효율적으로 흡수된다. 이에 의해, 도포막(RM)의 중심부를 상온(23℃ 부근)으로 유지하면서, 도포막(RM)의 주연부만을 국소적으로 가열하여, 단시간(통상 수초 이내)으로 도포막(RM)의 주연부의 온도를 예컨대 150℃ 부근까지 올릴 수 있다.

이 액자 발생 억제 처리에 있어서는, 환기 중인 적외선 조사실(34) 내에서 기판(G) 상의 액상 상태의 도포막(RM)의 각 부로부터 용제가 증발하는 중에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 도포막의 중심부보다 외기에 접하는 표면적이 큰 주연부 쪽이 용제의 증발 속도가 높은 것에 의해 도포막(RM) 내에서 중심부로부터 주연부를 향하는 액의 흐름이 생기는 한편으로, 전술한 바와 같이 도포막(RM)의 주연부에 대한 한정적 또는 국소적인 적외선 조사에 의해 도포막(RM)의 중심부와 주연부 사이에 일정(이 예에서는 125℃∼130℃)한 온도차가 생김으로써, 도포막(RM)의 주연부로부터 중심부를 향하는 액의 흐름(소위 마란고니 대류)이 발생한다.

이렇게 하여, 도포막(RM)의 중심부와 주연부 사이에서 표면 장력이 균형잡힘으로써, 액상 상태의 도포막(RM) 내에서 중심부로부터 주연부로의 액의 흐름이 발생하기 어려워져, 중심부보다 주연부에서 용질의 농도가 높아지는 것이나 고형분량이 많아지는 일도 없어지고, 혹은 그 정도가 대폭 저감된다. 즉, 도포막(RM)의 액자 현상이 방지 내지 억제된다.

전술한 바와 같이, 기판(G) 상의 도포막(RM)으로부터 증발한 용제는, 통기 구멍(50)으로부터 적외선 조사실(34)에 들어오는 공기와 함께 배기구(52)로부터 배출된다. 이 액자 발생 억제 처리는, 도포막(RM)의 건조 정도가 일정한 단계에 도달할 때까지, 즉 약액에 함유되는 용제의 일정한 비율(통상은 15％∼25％)이 증발할 때까지, 정해진 시간을 들여 행하여진다. 그 결과, 이 액자 발생 억제 처리의 종료 후에 처리가 끝난 기판(G)이 캐리어(38)에 실려 적외선 조사실(34)로부터 반출되었을 때는, 도포막(RM)의 주변부 부근이 덜 마름 또는 반쯤 마름의 상태로 되어 있어, 도포막(RM)의 중심부는 거의 액상 상태를 유지하고 있다.

이 후, 기판(G)은, 프리베이크 장치(18)에 이송되어, 전술한 바와 같은 프리베이크 처리를 받는다. 그때, 기판(G) 상의 도포막(RM)은 전(前)공정의 액자 발생 억제 처리에 의해 그 주연부 부근이 덜 마름 또는 반쯤 마름의 상태로 되어 있기 때문에, 프리베이크 처리 중에 도포막(RM) 내에서 중심부로부터 주연부로 액의 흐름이 일어나는 일이 없고, 따라서 액자 현상이 발생하는 일이 없어, 도포막(RM)의 평탄성이 유지된다. 마찬가지로, 마지막에 배치식 소성 장치(20)에 의해 기판(G) 상의 도포막(RM)이 유리화될 때도, 액자 현상이 발생하는 일이 없어, 도포막(RM) 또는 기능성막의 평탄성이 유지된다.

본 발명자가 전술한 바와 같은 액자 발생 억제 처리에 관해서 실험을 거듭한 결과, 도포액에 사용하는 약제나 용제의 종류에도 따르지만, 도포막(RM)의 중심부와 주연부 사이에 대략 100℃ 이상의 온도차를 두면, 액자 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 액자 발생 억제 처리에 있어서 도포막(RM)의 중심부를 상온으로 유지하는 경우는, 도포막(RM)의 주연부를 약 125℃ 이상으로 가열하면 좋고, 바람직하게는 전술한 바와 같이 150℃ 이상으로 가열하면 좋다. 무엇보다도, 가열 온도가 지나치게 높으면 도포막(RM)의 주연부가 비등하여 변질되기 때문에, 통상은 가열 온도를 180℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

전술한 실시형태에서는 2 ㎛∼4 ㎛에 피크 파장을 갖는 카본 히터(60)를 적외선 조사부에 이용하였지만, 다른 파장 영역에 피크 파장을 갖는 적외선 램프를 적외선 조사부에 이용하는 것도 가능하다. 또한, 전술한 실시형태에서는, 직사각형의 기판(G)에 대응시켜, 적외선 조사실(34)을 사변형으로 형성하고, 그 위에 4개의 봉형 적외선 램프(카본 히터)(60(1), 60(2), 60(3), 60(4))를 배치하였다. 그러나, 예컨대, 반도체 웨이퍼와 같이 기판이 원형인 경우는, 적외선 조사실(34)을 원환형으로 형성하고, 그 위에 1개의 원환형 적외선 램프를 배치하는 구성을 채용할 수 있다.

[다른 실시형태 또는 변형예]

전술한 실시형태에 있어서의 액자 발생 억제 장치(16)는, 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부와 중심부 사이에 전자의 온도가 후자의 온도보다 높은 일정한 온도차를 두기 위한 가열 수단으로서 적외선 조사부(카본 히터(60(1)∼60(4)), 적외선 투과창(58), 전원·제어 회로(72))를 구비하였다. 이러한 적외선 조사 방식에 따르면, 도포막(RM)의 주연부에 대한 국소 가열을 높은 가열 속도로 정밀하게 행하는 것이 가능하여, 액자 현상을 효율적이고 완전하게 억제할 수 있다.

무엇보다도, 본 발명의 별도의 실시형태로서, 도 9에 나타내는 바와 같은 국소 가열식의 열풍 블로워(80)를 구비하는 장치 구성이나, 도 10에 나타내는 바와 같은 국소 가열식의 핫 플레이트(90)를 구비하는 장치 구성도 가능하다.

도 9에 있어서, 열풍 블로워(80)는, 외기를 도입하여 열풍을 발생시키는 열풍 발생기(82)와, 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부에 열풍(HA)을 맞히는 노즐(84)을 가지고 있다. 열풍 발생기(82)와 노즐(84) 사이에는, 열풍의 유량 또는 압력을 둘레 방향에서 균일화하기 위한 매니폴드(86)를 마련하는 것이 바람직하다. 노즐(84)은, 수평 지지부 예컨대, 스테이지(88)에 수평으로 지지되는 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부와 대향하여 (그 바로 위쪽에서) 일주하는 복도형 또는 환형의 토출구(84a)를 가지며, 그 토출구(84a)로부터 열풍을 도포막(RM)의 주연부를 향하여 커튼형으로 분출하도록 되어 있다. 열풍(HA)의 온도는, 도포막(RM)에 있어서 열풍(HA)을 받지 않는 상온의 중심부와 열풍(HA)을 받아 가열되는 주연부 사이에 100℃ 이상의 온도차가 생기도록 조정되어, 예컨대 180℃ 부근으로 설정된다.

열풍 블로워 방식의 일변형예로서, 도시 생략하지만, 도포막(RM)의 주연부를 향하여 열풍을 봉형으로 분출하는 건(gun)형의 열풍 블로워를 1개 또는 복수개 구비하고, 도포막(RM)의 주연부를 따라 건형 노즐을 왕복 주사 또는 순회 주사시키는 방식도 가능하다.

이러한 열풍 블로워 방식에 따르면, 액자 발생 억제의 효율 및 정밀도에 어느 정도의 어려움을 수반하지만, 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부에 대한 한정적 또는 국소적인 열풍의 분무에 의해, 도포막(RM)의 중심부와 주연부 사이에 일정(100℃ 이상)한 온도차를 발생시킴으로써, 도포막(RM)의 주연부로부터 중심부를 향하는 액의 흐름(소위 마란고니 대류)을 발생시켜, 액자 현상을 억제할 수 있다.

도 10에 있어서, 핫 플레이트(90)는, 수평 지지부 예컨대, 판형의 베이스(92) 상에, 기판(G)의 주연부를 싣는 액자형의 면형 히터(94)와, 기판(G)의 중심부를 지지하는 복수의 지지 핀(96)을 부착하고 있다. 면형 히터(94)는, 히터 전원·제어 회로(98)로부터 전력의 공급을 받아 발열하며, 기판(G)의 이면으로부터 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부를 국소적으로 가열한다. 베이스(92)와 면형 히터(94) 사이에는 단열재(도시하지 않음)가 마련된다. 면형 히터(94)의 발열 온도는, 도포막(RM)에 있어서 면형 히터(94)와 접촉하지 않는 중심부와 면형 히터(94)와 접촉하고 있는 주연부 사이에 100℃ 이상의 온도차가 생기도록 조정되며, 예컨대 150℃ 부근으로 설정된다.

이러한 핫 플레이트 방식에 따르면, 액자 발생 억제의 효율 및 정밀도에 어느 정도의 어려움을 수반하지만, 기판(G) 상의 도포막(RM)의 주연부에 대한 한정적 또는 국소적인 열전도의 가열에 의해, 도포막(RM)의 중심부와 주연부 사이에 일정(100℃ 이상)한 온도차를 발생시킴으로써, 도포막(RM)의 주연부로부터 중심부를 향하는 액의 흐름(소위 마란고니 대류)을 발생시켜, 액자 현상을 억제할 수 있다.

본 발명의 액자 발생 억제법에 있어서는, 처리 중에, 기판의 주연부를 가열하는 한편으로, 기판의 중앙부의 온도 상승을 억제하는 것이 바람직하다. 따라서, 예컨대, 처리 중에 기판의 이면의 중앙부에 한정하여 접촉하는 것 같은 냉각판을 사용 또는 설치하여도 좋다. 이에 의해, 기판 주연부로부터의 열전도에 의한 기판 중앙부의 온도 상승을 완전하게 억제하는 것이 가능하고, 또한 기판 주연부와 기판 중앙부의 온도차를 완전하게 유지할 수 있다. 혹은, 기판 이면의 중앙부에 냉각풍을 맞히는 방법 또는 구성을 채용할 수도 있다.

16 액자 발생 억제 장치 26 본체
28 배기부 30 전장실
32 램프실 34 적외선 조사실
36L, 36R L형 레일 38 캐리어
40 프레임 50, 66 통기 구멍
52, 68 배기구 54, 70 배기관
56 격벽 56(IN) 내측 차광판
56(OUT) 외측 차광판 58 적외선 투과창
60(1), 60(2), 60(3), 60(4) 카본 히터 72 전원·제어 회로
80 열풍 블로워 90 핫 플레이트

Claims (17)

1. 기판 상의 일면에 형성된 약액의 도포막에 있어서 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 액자 발생 억제 방법으로서,
   상기 기판 상에 약액의 도포막이 형성된 직후에, 상기 도포막의 주연부와 중심부 사이에 전자의 온도가 후자의 온도보다 높은 일정한 온도차를 두고, 상기 도포막을 일정한 단계까지 건조시키는 액자 발생 억제 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도차는 100℃ 이상인 것인 액자 발생 억제 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판의 위쪽으로부터 상기 도포막의 주연부에 국소적으로 적외선을 조사하는 액자 발생 억제 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 적외선은 2 ㎛∼4 ㎛의 영역에 피크 파장을 갖는 것인 액자 발생 억제 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판의 위쪽으로부터 상기 도포막의 주연부에 국소적으로 열풍을 맞히는 것인 액자 발생 억제 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판의 이면으로부터 상기 도포막의 주연부를 국소적으로 열전도로 가열하는 액자 발생 억제 방법.
7. 기판 상의 일면에 형성된 약액의 도포막에 대하여, 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 처리를 실시하는 액자 발생 억제 장치로서,
   상기 기판을 수평으로 지지하기 위한 수평 지지부와,
   상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판 상의 상기 도포막의 주연부에 위쪽으로부터 국소적으로 적외선을 조사하는 적외선 조사부를 갖는 액자 발생 억제 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 적외선 조사부는,
   상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판의 주연부의 바로 위쪽에 위치하는 액자형의 적외선 투과창과,
   상기 적외선 투과창의 위에 배치되는 적외선 램프와,
   상기 적외선 램프를 점등 구동시키기 위한 히터 구동부
   를 갖는 것인 액자 발생 억제 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 적외선 램프는, 상기 적외선 투과창과 평행하게 배치되는 1개 또는 복수개의 봉형 또는 환형의 적외선 램프를 갖는 것인 액자 발생 억제 장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 적외선 램프는 카본 히터인 것인 액자 발생 억제 장치.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 적외선 투과창은, 상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판과 상기 적외선 램프를 구획하는 차광성의 격벽에 형성된 액자형의 개구부에 부착되는 것인 액자 발생 억제 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 수평 지지부는, 상기 기판을 수평 자세로 출납 가능하게 수용하는 적외선 조사실 내에 마련되고,
    상기 격벽 및 상기 적외선 투과창은, 상기 적외선 조사실의 천판(天板)을 형성하는 것인 액자 발생 억제 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 적외선 조사실에는, 외부의 공기를 취입하기 위한 제1 흡기구와, 실내를 배기하기 위한 제1 배기구가 마련되어 있는 것인 액자 발생 억제 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 적외선 램프는, 상기 격벽을 바닥벽으로 하며, 외부의 공기를 취입하기 위한 제2 흡기구와, 실내를 배기하기 위한 제2 배기구가 마련되어 있는 램프실 내에 배치되어 있는 것인 액자 발생 억제 장치.
15. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판을 싣는 복수의 지지 핀과, 상기 기판의 가로 어긋남을 막기 위해 상기 기판의 측면을 유지하는 복수의 유지 부재를 구비하는 가반성(可搬性)의 캐리어를 통해 상기 수평 지지부에 지지되는 것인 액자 발생 억제 장치.
16. 기판 상의 일면에 형성된 약액의 도포막에 대하여, 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 처리를 실시하는 액자 발생 억제 장치로서,
    상기 기판을 수평으로 지지하기 위한 수평 지지부와,
    상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판 상의 상기 도포막의 주연부에 위쪽으로부터 국소적으로 열풍을 맞히는 열풍 블로워
    를 갖는 액자 발생 억제 장치.
17. 기판 상의 일면에 형성된 약액의 도포막에 대하여, 그 주연부가 건조의 과정에서 높게 솟아오르는 액자 현상을 억제하기 위한 처리를 실시하는 액자 발생 억제 장치로서,
    상기 기판을 수평으로 지지하기 위한 수평 지지부와,
    상기 수평 지지부에 지지되는 상기 기판 상의 상기 도포막의 주연부에 상기 기판의 이면으로부터 열전도에 의해 국소적으로 가열하는 핫 플레이트
    를 갖는 액자 발생 억제 장치.

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