KR20150039690A - 도포 장치 - Google Patents

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KR20150039690A
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coating material
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다카유키 이시이
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 막 두께 균일성을 확보하면서, 도포 처리에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이다. 실시 형태에 관한 도포 장치는, 슬릿 노즐과, 이동 기구와, 제어부를 구비한다. 슬릿 노즐은, 슬릿 형상의 토출구를 갖고, 토출구로부터 도포재를 토출한다. 이동 기구는, 슬릿 노즐을 원판 형상의 기판에 대해 상대적으로 이동시킨다. 제어부는, 이동 기구를 제어한다. 또한, 제어부는, 이동 기구를 제어함으로써, 슬릿 노즐을 제1 속도로 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 제1 정속 도포 처리와, 제1 정속 도포 처리 후, 슬릿 노즐의 기판에 대한 상대적인 이동 속도를 제1 속도보다도 빠른 제2 속도까지 가속시키는 가속 도포 처리와, 가속 도포 처리 후, 슬릿 노즐을 제2 속도로 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 제2 정속 도포 처리를 실행한다.

Description

도포 장치{COATING APPARATUS}
개시한 실시 형태는, 도포 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 글래스 기판 등의 기판에 대해 도포재를 도포하는 방법의 하나로서, 슬릿 코팅법이 알려져 있다. 슬릿 코팅법은, 슬릿 형상의 토출구를 갖는 슬릿 노즐을 주사함으로써 기판 상에 도포재를 도포하는 방법이다(특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2011-167603호 공보
상기한 슬릿 코팅법에 있어서는, 슬릿 노즐의 이동 속도를 높임으로써 도포 처리에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 생각된다.
그러나, 단순히 이동 속도를 높이면, 예를 들어 슬릿 노즐의 이동 속도에 대해 슬릿 노즐의 폭 방향으로의 도포재의 확산 속도가 따라가지 못하게 되어, 기판의 좌우 양측에 미도포 영역이 발생하는 경우가 있다. 또한, 슬릿 노즐의 이동 속도가 지나치게 빠르면, 도포재가 도중에 끊겨 버려, 슬릿 노즐의 이동 방향을 따라 줄무늬 형상의 미도포 영역이 발생하는 경우도 있다.
이와 같이, 슬릿 노즐의 이동 속도를 단순히 높이면, 기판에 미도포 영역이 발생하고, 이에 의해 막 두께 균일성이 저하될 우려가 있다.
실시 형태의 일 형태는, 막 두께 균일성을 확보하면서, 도포 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있는 도포 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시 형태의 일 형태에 관한 도포 장치는, 슬릿 노즐과, 이동 기구와, 제어부를 구비한다. 슬릿 노즐은, 슬릿 형상의 토출구를 갖고, 토출구로부터 도포재를 토출한다. 이동 기구는, 슬릿 노즐을 원판 형상의 기판에 대해 상대적으로 이동시킨다. 제어부는, 이동 기구를 제어한다. 또한, 제어부는, 이동 기구를 제어함으로써, 슬릿 노즐을 제1 속도로 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 제1 정속 도포 처리와, 제1 정속 도포 처리 후, 슬릿 노즐의 기판에 대한 상대적인 이동 속도를 제1 속도보다도 빠른 제2 속도까지 가속시키는 가속 도포 처리와, 가속 도포 처리 후, 슬릿 노즐을 제2 속도로 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 제2 정속 도포 처리를 실행한다.
실시 형태의 일 형태에 의하면, 막 두께 균일성을 확보하면서, 도포 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 도포 장치의 구성을 도시하는 모식 측면도.
도 2는 도포 처리의 개략 설명도.
도 3은 슬릿 노즐의 구성을 도시하는 모식도.
도 4a는 기판에 미도포 영역이 형성되는 상황의 일례에 대해 설명하기 위한 도면.
도 4b는 기판에 미도포 영역이 형성되는 상황의 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기판에 미도포 영역이 형성되는 상황의 다른 일례에 대해 설명하기 위한 도면.
도 6은 제1 정속 도포 처리, 가속 도포 처리 및 제2 정속 도포 처리의 각 처리 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 본 실시 형태에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 7b는 본 실시 형태에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 7c는 본 실시 형태에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 7d는 본 실시 형태에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 실시 형태에 관한 도포 장치의 평가 결과를 나타내는 도면.
도 9a는 본 실시 형태의 변형예에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 9b는 본 실시 형태의 변형예에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원의 개시하는 도포 장치의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 도포 장치의 구성을 도시하는 모식도이다. 또한, 이하에 있어서는, 위치 관계를 명확히 하기 위해, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)는 적재대(10)와, 스테이지(21)와, 제1 이동 기구(22)와, 슬릿 노즐(30)과, 승강 기구(40)를 구비한다.
스테이지(21)에는, 기판(W)이 적재된다. 구체적으로는, 스테이지(21)는 흡인구가 형성된 수평한 상면을 갖고, 흡인구로부터의 흡인에 의해 기판(W)을 흡착함으로써, 기판(W)을 수평 보유 지지한다. 이러한 스테이지(21)는 제1 이동 기구(22)의 상부에 배치된다.
제1 이동 기구(22)는 적재대(10)에 적재되고, 스테이지(21)를 수평 방향(여기서는, X축 방향)으로 이동시킨다. 이에 의해, 스테이지(21)에 수평 보유 지지된 기판(W)이 수평 이동한다.
슬릿 노즐(30)은 장척 형상의 노즐이며, 스테이지(21)에 보유 지지되는 기판(W)보다도 상방에 배치된다. 이러한 슬릿 노즐(30)은 스테이지(21)의 이동 방향(X축 방향)에 대해 직교하는 수평 방향(Y축 방향)으로 길이 방향을 향한 상태에서, 후술하는 승강 기구(40)에 설치된다.
슬릿 노즐(30)은 하부에 형성된 슬릿 형상의 토출구(6)로부터 레지스트나 밀봉제, 접착제와 같은 고점도의 도포재를 토출한다. 이러한 슬릿 노즐(30)의 구성에 대해서는, 후술한다.
승강 기구(40)는 슬릿 노즐(30)을 연직 방향(Z축 방향)으로 승강시키는 기구부이며, 적재대(10)에 적재된다. 이러한 승강 기구(40)는 슬릿 노즐(30)을 고정하는 고정부(41)와, 이러한 고정부(41)를 연직 방향(Z축 방향)으로 이동시키는 구동부(42)를 구비한다.
또한, 도포 장치(1)는 노즐 높이 측정부(50)와, 두께 측정부(60)와, 제2 이동 기구(70)와, 노즐 대기부(80)와, 제어 장치(100)를 구비한다.
노즐 높이 측정부(50)는 소정의 측정 위치로부터 슬릿 노즐(30)의 하면까지의 거리를 측정하는 측정부이다. 노즐 높이 측정부(50)는, 예를 들어 스테이지(21)에 매설된다.
두께 측정부(60)는 스테이지(21) 상의 기판(W)보다도 상방에 배치되고, 기판(W)의 상면까지의 거리를 측정하는 측정부이다. 두께 측정부(60)는, 예를 들어 승강 기구(40)에 설치된다. 또한, 도포 장치(1)는 이러한 두께 측정부(60)를 사용하여, 두께 측정부(60)의 측정 위치로부터 스테이지(21)의 상면까지의 거리 및 두께 측정부(60)의 측정 위치로부터 스테이지(21) 상에 적재된 기판(W)의 상면까지의 거리를 측정하는 처리를 행한다.
노즐 높이 측정부(50) 및 두께 측정부(60)에 의한 측정 결과는, 후술하는 제어 장치(100)에 보내지고, 예를 들어 도포 처리 시에 있어서의 슬릿 노즐(30)의 높이를 결정하기 위해 사용된다.
제2 이동 기구(70)는 노즐 대기부(80)를 수평 방향으로 이동시킨다. 이러한 제2 이동 기구(70)는 지지부(71)와 구동부(72)를 구비한다. 지지부(71)는 노즐 대기부(80)를 수평하게 지지한다. 구동부(72)는 적재대(10)에 적재되고, 지지부(71)를 수평 방향으로 이동시킨다.
노즐 대기부(80)는 도포 동작을 종료한 슬릿 노즐(30)을 다음의 도포 동작이 개시될 때까지 대기시켜 두는 장소이다. 노즐 대기부(80)에서는, 슬릿 노즐(30) 내에 도포재를 보충하는 보충 처리나, 슬릿 노즐(30)의 토출구에 부착되는 도포재를 닦아내어 토출구의 상태를 정돈하는 프라이밍 처리 등이 행해진다.
제어 장치(100)는 도포 장치(1)의 동작을 제어하는 장치이다. 이러한 제어 장치(100)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(101)와 기억부(102)를 구비한다. 기억부(102)에는, 도포 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(101)는 기억부(102)에 기억된 프로그램을 읽어들여 실행함으로써 도포 장치(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있었던 것이며, 그 기록 매체로부터 제어 장치(100)의 기억부(102)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
이어서, 도포 장치(1)가 실행하는 도포 처리의 개략에 대해 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 도포 처리의 개략 설명도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 도포 장치(1)는 먼저, 슬릿 노즐(30)에 형성된 슬릿 형상의 토출구(6)로부터 도포재(R)를 약간 노출시켜, 토출구에 도포재(R)의 비드(액적)를 형성한다. 그 후, 도포 장치(1)는 승강 기구(40)(도 1 참조)를 사용하여 슬릿 노즐(30)을 강하시키고, 토출구(6)에 형성된 도포재(R)의 비드를 기판(W)의 상면에 접촉시킨다.
그리고, 도포 장치(1)는 제1 이동 기구(22)(도 1 참조)를 사용하여, 스테이지(21) 상에 적재된 기판(W)을 토출구(6)의 길이 방향과 직교하는 방향(여기서는, X축 정방향)으로 수평 이동시킨다. 이에 의해, 슬릿 노즐(30) 내부의 도포재(R)가 기판(W)의 이동에 수반하여 토출구(6)로부터 인출되어, 기판(W)의 전체면에 도포재(R)가 넓게 도포된다.
이와 같이, 도포 장치(1)는 슬릿 노즐(30)의 토출구(6)로부터 노출시킨 도포재(R)를 기판(W)에 접촉시키고, 이 상태에서 기판(W)을 수평 이동시킴으로써, 기판(W) 상에 도포재(R)를 넓게 도포하여 도포막을 형성한다.
이어서, 슬릿 노즐(30)의 구체적인 구성에 대해 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 슬릿 노즐(30)의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)은 장척 형상의 본체부(3)와, 본체부(3)의 내부에 있어서 도포재(R)를 저류하는 저류부(4)와, 저류부(4)로부터 슬릿 형상의 유로(5)를 통해 송급되는 도포재(R)를 토출하는 슬릿 형상의 토출구(6)를 구비한다.
슬릿 노즐(30)의 본체부(3)는 전방면부를 형성하는 제1 벽부(31)와, 슬릿 노즐(30)의 배면부 및 양측면부를 형성하는 제2 벽부(32)와, 천장부를 형성하는 덮개부(33)와, 제1 벽부(31)와 제2 벽부(32)의 대향면에 배치되는 장척 형상의 랜드부(34)를 구비한다.
이들 제1 벽부(31), 제2 벽부(32), 덮개부(33) 및 랜드부(34)에 의해 형성되는 슬릿 노즐(30)의 내부 공간이 형성된다. 그리고 이러한 내부 공간 중, 제1 벽부(31)와 제2 벽부(32)에 의해 끼워지는 공간이 저류부(4)이며, 제1 벽부(31)와 랜드부(34)에 의해 끼워지는 저류부(4)보다도 협폭인 공간이 유로(5)이다. 유로(5)의 폭은 일정하고, 유로(5)의 선단에 형성되는 토출구(6)의 폭도 유로(5)와 동일하다.
유로(5)의 폭은, 저류부(4)의 내부의 압력을 저류부(4)의 외부의 압력과 동등하게 한 상태에서는, 도포재(R)의 표면 장력이 도포재(R)에 작용하는 중력보다 작아지고, 소정의 유량으로 도포재(R)가 토출구(6)로부터 적하하는 값으로 설정된다. 구체적으로는, 유로(5)의 폭은, 미리 행해지는 시험에 있어서, 유로(5)의 폭, 도포재(R)의 점도, 슬릿 노즐(30)의 재질을 변화시키고, 그 경우의 도포재(R)의 상태를 평가함으로써 구해진다.
덮개부(33)에는, 저류부(4)에 저류된 도포재(R)의 액면 및 저류부(4)의 내벽면에 의해 둘러싸이는 밀폐 공간의 압력을 측정하는 압력 측정부(37)와, 밀폐 공간 내의 압력을 조정하는 압력 조정부(110)에 접속된 압력 조정관(38)이 덮개부(33)를 관통하여 각각 설치된다. 압력 측정부(37)는 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있고, 측정 결과가 제어 장치(100)에 입력된다.
또한, 압력 측정부(37)는 슬릿 노즐(30) 내의 밀폐 공간에 연통하고 있으면 어떤 배치이어도 되고, 예를 들어 제1 벽부(31)를 관통하여 설치되어도 된다.
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(38)에 접속한 구성으로 되어 있다. 이러한 압력 조정부(110)도 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있고, 제어 장치(100)로부터의 지령에 의해 전환 밸브(113)의 개방도를 조정함으로써, 배기부(111) 또는 가스 공급원(112) 중 어느 하나를 압력 조정관(38)에 접속하여, 저류부(4) 내부로부터의 배기량을 조정하거나, 저류부(4) 내에 공급하는 가스의 양을 조정할 수 있다. 이에 의해, 도포 장치(1)는 압력 측정부(37)의 측정 결과, 즉, 저류부(4) 내의 압력이 소정의 값으로 되도록 조정할 수 있다.
이러한 경우, 저류부(4)의 내부를 배기하여 저류부(4) 내의 압력을 저류부(4) 외부의 압력보다도 낮게 함으로써, 저류부(4) 내의 도포재(R)를 상방으로 끌어올려, 토출구(6)로부터 도포재(R)가 적하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 저류부(4) 내에 가스를 공급함으로써, 도포재(R)의 도포 후에 저류부(4) 내에 잔류하는 도포재(R)를 가압하여 압출하거나 퍼지할 수 있다.
또한, 압력 조정부(110)의 구성에 대해서는, 본 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 저류부(4) 내의 압력을 제어할 수 있으면, 그 구성은 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어, 배기부(111)와 가스 공급원(112)의 각각에 압력 조정관(38)과 압력 조정 밸브를 설치하고, 각각 개별로 덮개부(33)에 접속하도록 해도 된다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)에는, 도포재 공급부(120), 중간 탱크(130), 공급 펌프(140) 및 가압부(150)를 포함하는 도포재 공급계가 접속된다.
도포재 공급부(120)는 도포재 공급원(121)와, 밸브(122)를 구비한다. 도포재 공급원(121)은 밸브(122)를 통해 중간 탱크(130)에 접속되어 있고, 중간 탱크(130)에 대해 도포재(R)를 공급한다. 또한, 도포재 공급부(120)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 이러한 제어 장치(100)에 의해 밸브(122)의 개폐가 제어된다.
중간 탱크(130)는 도포재 공급부(120)와 슬릿 노즐(30) 사이에 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 도포재(R)를 저류한다. 이러한 탱크부(131)의 바닥부에는, 제1 공급관(132) 및 제2 공급관(133)이 설치된다. 제1 공급관(132)은 밸브(122)를 통해 도포재 공급원(121)에 접속된다. 또한, 제2 공급관(133)은 공급 펌프(140)를 통해 슬릿 노즐(30)에 접속된다.
제3 공급관(134)에는, 가압부(150)가 접속된다. 가압부(150)는 N2 등의 가스를 공급하는 가스 공급원(151)과, 밸브(152)를 구비하고, 탱크부(131) 내에 가스를 공급함으로써 탱크부(131) 내를 가압한다. 이러한 가압부(150)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 이러한 제어 장치(100)에 의해 밸브(152)의 개폐가 제어된다.
또한, 액면 센서(135)는 탱크부(131)에 저류된 도포재(R)의 액면을 검지하는 검지부이다. 이러한 액면 센서(135)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되어 있고, 검지 결과가 제어 장치(100)에 입력된다.
공급 펌프(140)는 제2 공급관(133)의 중도부에 설치되어 있고, 중간 탱크(130)로부터 공급되는 도포재(R)를 슬릿 노즐(30)에 공급한다. 이러한 공급 펌프(140)는 제어 장치(100)와 전기적으로 접속되고, 제어 장치(100)에 의해 도포재(R)의 슬릿 노즐(30)에의 공급량이 제어된다.
도포 장치(1)는 공급 펌프(140)를 동작시켜, 중간 탱크(130)로부터 슬릿 노즐(30)의 저류부(4)에 도포재(R)를 보충한다. 이때, 저류부(4) 내의 압력은 압력 조정부(110)에 의해 부압으로 조정된다. 그리고, 도포 장치(1)는 부압으로 조정된 저류부(4) 내의 압력을, 서서히 저하시키면서(즉, 진공도를 높이면서), 도포재(R)의 보충을 행한다.
도포 장치(1)에서는, 슬릿 노즐(30)의 저류부(4) 내에 도포재(R)를 보충할 때에 슬릿 노즐(30)의 토출구(6)를 도시하지 않은 밀봉부에 의해 밀봉해 둠으로써, 보충 처리 중에 토출구(6)로부터 도포재(R)가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)에서는, 압력 조정부(110)를 제어하여, 저류부(4)의 내부를 부압으로 하고, 또한, 부압으로 한 저류부(4)의 내부의 압력을 서서히 저하시키면서, 저류부(4)의 내부에 도포재(R)를 공급함으로써, 도포재(R)의 누출을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
즉, 저류부(4)에 도포재(R)가 공급되어 도포재(R)의 액면이 상승하면, 토출구(6)에 작용하는 도포재(R)에 의한 수두압이 증가한다. 이 동안에, 저류부(4) 내의 압력과, 저류부(4)의 외부의 압력이 변화되지 않고 일정하다고 하면, 수두압이 증가한 분만큼 도포재(R)를 상방으로 밀어올리는 힘이 상대적으로 약해지기 때문에, 밀봉부에 의해 밀봉된 토출구(6)로부터 도포재(R)가 누출될 가능성이 있다.
이에 대해, 도포 장치(1)에서는, 저류부(4) 내의 도포재(R)의 액면 높이의 상승에 맞추어 압력 조정부(110)에 의해 저류부(4) 내의 압력을 서서히 저하시킴으로써, 도포재(R)를 상방으로 밀어올리는 힘을 보충할 수 있다. 이로 인해, 도포재(R)의 보충 처리 중에, 밀봉부에 의해 밀봉된 토출구(6)로부터 도포재(R)가 누출되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 도포 장치(1)는 미리 결정된 시간에 따라서 저류부(4) 내의 압력을 변화시켜도 되고, 저류부(4) 내의 도포재(R)의 액면을 검출하는 검출부를 설치하고, 이러한 검출부의 검출 결과에 따라 저류부(4) 내의 압력을 변화시켜도 된다.
그런데, 1매의 기판(W)에 필요로 하는 도포 처리의 시간을 단축하고자 하는 경우, 기판(W)에 대한 슬릿 노즐(30)의 상대적인 이동 속도[이하, 단순히 「슬릿 노즐(30)의 이동 속도」라고 기재함]를 높이는 것이 생각된다. 그러나, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 단순히 높이면, 기판(W)에 미도포 영역이 발생하여 막 두께 균일성이 저하될 우려가 있다.
이러한 점에 대해 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는, 기판(W)에 미도포 영역이 형성되는 상황의 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 기판(W)에 미도포 영역이 형성되는 상황의 다른 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 4a 및 도 5에는, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 단순히 높인 경우에 기판(W)에 형성되는 도포막의 모습을 도시하고 있다. 여기서 말하는 「슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 단순히 높인 경우」라 함은, 예를 들어 슬릿 노즐(30)을 종래의 이동 속도보다도 빠른 일정 속도로 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시킨 경우이다. 또한, 이하에서는, 슬릿 노즐(30)의 기판(W)에 대한 상대적인 이동 방향을 「주사 방향」이라고 기재한다.
예를 들어 도 4a에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 단순히 높이면, 주사 방향에 있어서의 기판(W)의 좌우 양측에, 도포재(R)가 도포되지 않는 미도포 영역 a1이 발생할 우려가 있다.
이것은, 도 4b에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 단순히 높이면, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도 Va에 대해 슬릿 노즐(30)의 폭 방향으로의 도포재(R)의 확산 속도 Vb가 따라가지 않게 되기 때문이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도가 지나치게 빠르면, 도포재(R)가 도중에 끊겨 버려, 주사 방향을 따라 줄무늬 형상의 미도포 영역 a2가 발생하는 경우도 있다. 또한, 도 5에 도시하는 줄무늬 형상의 미도포 영역 a2는, 도 4a에 도시하는 미도포 영역 a1이 발생하는 속도에서는 발생하지 않고, 미도포 영역 a1이 발생하는 속도보다도 빠른 속도에 있어서 발생한다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)에서는, 이들 미도포 영역 a1, a2를 발생시키지 않고 도포 처리에 필요로 하는 시간을 단축하기 위해, 도포 처리를, 이하에 설명하는 「제1 정속 도포 처리」, 「가속 도포 처리」 및 「제2 정속 도포 처리」의 3개의 처리 공정으로 나누어 실행하는 것으로 하였다.
이하, 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)가 실행하는 도포 처리의 구체적인 내용에 대해 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 제1 정속 도포 처리, 가속 도포 처리 및 제2 정속 도포 처리의 각 처리 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 도포 장치(1)에서는, 제어부(101)가 제1 이동 기구(22)를 제어함으로써, 기판(W)의 일단부에 있어서의 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 타단부에 있어서의 도포 종료 위치(pb)까지 슬릿 노즐(30)을 상대적으로 이동시킨다.
본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)에 있어서 실행되는 도포 처리는, 도포 개시 위치(pa)로부터 도포 종료 위치(pb)를 따라, 제1 정속 도포 처리, 가속 도포 처리 및 제2 정속 도포 처리의 3개의 처리 공정을 갖는다. 또한, 도 6에 도시하는 제1 처리 구간(T1), 제2 처리 구간(T2) 및 제3 처리 구간(T3)은, 각각 제1 정속 도포 처리, 가속 도포 처리 및 제2 정속 도포 처리가 실행될 수 있는 처리 구간인데, 이러한 점에 대해서는 후술한다.
제1 정속 도포 처리에서는, 슬릿 노즐(30)을 제1 속도 v1로 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시킨다. 계속해서, 가속 도포 처리에서는, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 제1 속도 v1보다도 빠른 제2 속도 v2까지 가속시킨다. 그리고, 제2 정속 도포 처리에서는, 슬릿 노즐(30)을 제2 속도 v2로 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시킨다.
제1 속도 v1은, 도 4a에 나타내는 미도포 영역 a1 및 도 5에 도시하는 미도포 영역 a2를 발생시키지 않는 속도이며, 제2 속도 v2는, 미도포 영역 a2를 발생시키지 않는 속도이다. 바꿔 말하면, 미도포 영역 a1은, 슬릿 노즐(30)을 제1 속도 v1보다도 빠른 속도로 상대 이동시킨 경우에 발생할 우려가 있고, 미도포 영역 a2는, 슬릿 노즐(30)을 제2 속도 v2보다도 빠른 속도로 상대 이동시킨 경우에 발생할 가능성이 있다.
미도포 영역 a1은, 상술한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도 Va에 대해 슬릿 노즐(30)의 폭 방향으로의 도포재(R)의 확산 속도 Vb가 따라가지 않는 경우에 발생할 우려가 있다. 원판 형상의 기판(W)에 있어서, 슬릿 노즐(30)의 폭 방향에 있어서의 도포재(R)를 확산시켜야 하는 영역은, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 절반까지는 증가하는데, 그 증가율은, 기판(W)의 절반의 위치에 접근하는 것에 따라 점차적으로 감소해간다. 그리고, 슬릿 노즐(30)이 기판(W)의 절반, 구체적으로는, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치를 초과하면, 슬릿 노즐(30)의 폭 방향에 있어서의 도포재(R)를 확산시켜야 하는 영역은 축소 방향으로 변한다. 즉, 미도포 영역 a1은, 슬릿 노즐(30)이 도포 종료 위치(pb)에 접근하는 것에 따라 발생하기 어려워지고, 슬릿 노즐(30)이 기판(W)의 중앙을 초과한 후에는 발생하지 않게 된다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 도포 처리에서는, 먼저, 슬릿 노즐(30)을 미도포 영역 a1이 발생하지 않는 제1 속도 v1로 상대 이동시키고(제1 정속 도포 처리), 그 후, 이동 속도를 제1 속도 v1로부터 미도포 영역 a2가 발생하지 않는 제2 속도 v2로 가속시켜(가속 도포 처리), 제2 속도 v2로 슬릿 노즐(30)을 도포 종료 위치(pb)까지 이동시키는 것으로 하였다. 이에 의해, 미도포 영역 a1 및 미도포 영역 a2를 발생시키지 않고, 도포 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 슬릿 노즐(30)의 폭 방향에 있어서의 도포재(R)를 확산시켜야 하는 영역의 증가율은, 기판(W)의 절반의 위치에 접근하는 것에 따라 점차적으로 감소해간다. 구체적으로는, 슬릿 노즐(30)이 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/4의 거리만큼 이격한 위치에 도달하면, 슬릿 노즐(30)의 폭 방향에 있어서의 도포재(R)를 확산시켜야 하는 영역의 증가율은 충분히 작아지고, 이 위치에 있어서 슬릿 노즐(30)의 가속을 개시시켜도 미도포 영역 a1이 발생할 가능성은 낮다. 단, 실제로 미도포 영역 a1을 발생시키지 않고 슬릿 노즐(30)의 가속을 개시시킬 수 있는 위치는, 도포재(R)의 점도, 도포압, 슬릿 노즐(30)과 기판(W)의 간격(노즐 갭), 기판(W)의 직경 등에 따라 상이하다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 도포 처리에서는, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/4의 거리만큼 이격한 위치를 기준으로 하는 제1 변동 구간(G1)을 설정하고, 이러한 제1 변동 구간(G1)에 속하는 소정 위치를 가속 도포 처리의 기점[이하, 「가속 개시 위치(pc)」라고 기재함]으로서 설정하는 것으로 하였다.
또한, 제1 변동 구간(G1)은, 예를 들어 기판(W)의 중심을 원점 o로 하는 도포 개시 위치(pa)와 가속 개시 위치(pc)가 이루는 각도가, 45∼75°인 구간이다.
또한, 상술한 바와 같이, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치를 초과하면, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 제2 속도 v2까지 높여도 미도포 영역 a1이 발생하는 일은 없지만, 도포재(R)의 점도, 도포압, 노즐 갭, 기판(W)의 직경 등에 따라서는, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치보다 앞에서 슬릿 노즐(30)의 이동 속도가 제2 속도 v2에 도달해도 미도포 영역 a1이 발생하지 않는 경우도 있다.
한편, 가속 도포 처리에 있어서 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 급격하게 높이면[즉, 슬릿 노즐(30)의 가속도가 지나치게 높으면], 도포 불균일이 발생할 우려가 있다. 이로 인해, 슬릿 노즐(30)의 가속도는, 도포 불균일이 발생하지 않는 정도의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같은 사정으로부터, 가속 도포 처리에 필요로 하는 시간, 즉, 슬릿 노즐(30)을 제1 속도 v1로부터 제2 속도 v2로 가속시키는 데에 필요로 하는 시간은, 어느 시간 이상은 짧게 할 수 없다. 따라서, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치보다 앞에서 슬릿 노즐(30)의 이동 속도가 제2 속도 v2에 도달해도 미도포 영역 a1이 발생하지 않는 경우에도, 가속 도포 처리의 종점을 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 종료 위치(pb)측의 위치에 설정할 수밖에 없는 케이스도 있다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 도포 처리에서는, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치를 기준으로 하는 제2 변동 구간(G2)을 설정하고, 이러한 제2 변동 구간(G2)에 속하는 소정 위치를 가속 도포 처리의 종점[이하, 「가속 종료 위치(pd)」라고 기재함]으로서 설정하는 것으로 하였다.
또한, 제2 변동 구간(G2)은, 예를 들어 기판(W)의 중심을 원점 o로 하는 도포 개시 위치(pa)와 가속 종료 위치(pd)가 이루는 각도가, 75∼105°인 구간이다.
이와 같이, 제1 정속 도포 처리는, 도포 개시 위치(pa)를 기점으로 함과 함께 제1 변동 구간(G1)에 속하는 가속 개시 위치(pc)를 종점으로 하고, 가속 도포 처리는, 가속 개시 위치(pc)를 기점으로 함과 함께 제2 변동 구간(G2)에 속하는 가속 종료 위치(pd)를 종점으로 하고, 제2 정속 도포 처리는, 가속 종료 위치(pd)를 기점으로 함과 함께 도포 종료 위치(pb)를 종점으로 하는 것으로 하였다. 이에 의해, 도포 처리에 필요로 하는 시간을 도포재(R)의 점도, 도포압, 노즐 갭, 기판(W)의 직경 등에 따라 적절하게 짧게 할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 도포 처리의 구체예에 대해 도 7a∼도 7d를 참조하여 설명한다. 도 7a∼도 7d는, 본 실시 형태에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 7a∼도 7d에는, 기판(W) 상에 있어서의 슬릿 노즐(30)의 위치(주사 위치)를 횡축으로 함과 함께, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 종축으로 하는 그래프를 나타내고 있다.
예를 들어, 도 7a에 나타내는 예에 있어서 가속 도포 처리는, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/4의 거리만큼 이격한 위치보다도 앞, 즉, 도포 개시 위치(pa) 근방의 위치에 가속 개시 위치(pc)가 설정되고, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/4의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 종료 위치(pb) 근방의 위치에 가속 종료 위치(pd)가 설정된다.
예를 들어, 도포재(R)의 점도가 비교적 낮고, 슬릿 노즐(30)의 폭 방향으로의 확산 속도 Vb(도 4b 참조)가 비교적 빠른 경우에는, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/4의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 개시 위치(pa) 근방의 위치에 가속 개시 위치(pc)를 설정할 수 있다. 이에 의해, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 조기에 제2 속도 v2에 도달시킬 수 있으므로, 도포 처리에 필요로 하는 시간을 더욱 단축할 수 있다.
또한, 도 7a에 나타내는 예에 있어서, 예를 들어 도포압이 작은 것 등의 사정에 의해 슬릿 노즐(30)의 가속도를 높게 하는 것이 제한되는 경우에는, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 종료 위치(pb) 근방의 위치에 가속 종료 위치(pd)를 설정할 수 있다. 이에 의해, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를 도포 불균일을 발생시키지 않고 제1 속도 v1로부터 제2 속도 v2로 가속시키기 위한 시간을 확보할 수 있다.
또한, 예를 들어 도포재(R)의 점도가 비교적 높고, 슬릿 노즐(30)의 폭 방향으로의 확산 속도 Vb(도 4b 참조)가 비교적 느린 경우에는, 도 7c에 나타내는 바와 같이, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/4의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 종료 위치(pb) 근방의 위치에 가속 개시 위치(pc)를 설정할 수 있다.
또한, 도 7c에 나타내는 예에 있어서, 슬릿 노즐(30)의 가속도를 높게 설정해도 도포 불균일이 발생할 우려가 없는 경우에는, 도 7d에 나타내는 바와 같이, 도포 개시 위치(pa)로부터 기판(W)의 직경의 1/2의 거리만큼 이격한 위치보다도 도포 개시 위치(pa) 근방의 위치에 가속 종료 위치(pd)를 설정할 수 있다.
상술해 온 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)는 슬릿 노즐(30)과, 제1 이동 기구(22)와, 제어부(101)를 구비한다. 슬릿 노즐(30)은 슬릿 형상의 토출구(6)를 갖고, 이러한 토출구(6)로부터 도포재(R)를 토출한다. 제1 이동 기구(22)는 슬릿 노즐(30)을 원판 형상의 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시킨다. 제어부(101)는 제1 이동 기구(22)를 제어한다.
그리고, 제어부(101)는 제1 이동 기구(22)를 제어함으로써, 슬릿 노즐(30)을 제1 속도 v1로 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시키는 제1 정속 도포 처리와, 제1 정속 도포 처리 후, 슬릿 노즐(30)의 기판(W)에 대한 상대적인 이동 속도를 제1 속도 v1보다도 빠른 제2 속도 v2까지 가속시키는 가속 도포 처리와, 가속 도포 처리 후, 슬릿 노즐(30)을 제2 속도 v2로 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시키는 제2 정속 도포 처리를 실행하는 것으로 하였다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)에 의하면, 막 두께 균일성을 확보하면서, 도포 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
(도포 장치의 평가 결과)
여기서, 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)의 평가 실험을 행하였으므로, 그 평가 결과에 대해 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)의 평가 결과를 나타내는 도면이다. 본 평가 실험에서는, 직경 300㎜의 기판(W)을 사용하고, 도포막의 막 두께는 10㎛로 설정하였다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 본 평가 실험에서는, 먼저, 주사 위치 0㎜[도포 개시 위치(pa)]로부터 100㎜[가속 개시 위치(pc)]까지의 구간, 슬릿 노즐(30)을 제1 속도 v1＝2.5㎜/s로 정속 이동시켰다(제1 정속 도포 처리). 계속해서, 1㎜/s2의 가속도로 이동 속도를 제2 속도 v2＝5.0㎜/s까지 증속시키고(가속 도포 처리), 그 후, 주사 위치 300㎜[도포 종료 위치(pb)]까지 제2 속도 v2＝5.0㎜/s로 정속 이동시켰다(제2 정속 도포 처리). 이 결과, 미도포 영역 a1, a2를 발생시키지 않고, 기판(W)에 도포막을 형성할 수 있었다.
또한, 제1 속도 v1 및 제2 속도 v2는, 도포재의 점도나 막 두께 등에 따라 적절히 변경 가능하다. 구체적으로는, 제1 속도 v1은 1∼3㎜/s의 범위에서, 제2 속도 v2는 5∼10㎜/s의 범위에서 변경 가능하다. 또한, 가속 도포 처리에 있어서의 슬릿 노즐(30)의 가속도는, 상술한 바와 같이 1㎜/s2 정도인 것이 바람직하다.
(그 외의 실시 형태)
이어서, 본 실시 형태에 관한 도포 장치(1)가 실행하는 도포 처리의 변형예에 대해 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명한다. 도 9a 및 도 9b는, 본 실시 형태의 변형예에 관한 도포 처리의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 이하의 설명에서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
상술한 실시 형태에서는, 가속 도포 처리에 있어서 슬릿 노즐(30)을 제1 속도 v1로부터 제2 속도 v2까지 직선적으로 가속시키는 것으로 하였지만(도 7a∼도 7d 참조), 예를 들어 도 9a에 나타내는 바와 같이, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도는, 기판(W)의 형상에 맞추어 곡선적으로 증가시켜도 된다. 특히, 가속 개시 위치(pc) 및 가속 종료 위치(pd)에 있어서 속도 변화가 매끄럽게 되도록, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도를, 예를 들어 시그모이드 함수적으로 변화시킴으로써, 가속 개시 위치(pc) 및 가속 종료 위치(pd)에 있어서의 도포 불균일의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 슬릿 노즐(30)의 이동 속도는, 계단 형상으로 변화시켜도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 제1 정속 도포 처리, 가속 도포 처리 및 제2 정속 도포 처리를 행하는 경우의 예에 대해 설명하였지만, 도포 장치(1)는 제2 정속 도포 처리의 이후, 또한, 슬릿 노즐(30)을 제3 속도까지 가속시키는 제2 가속 도포 처리를 행해도 된다. 또한, 도포 장치(1)는 제2 가속 도포 처리의 이후, 슬릿 노즐(30)을 제3 속도로 기판(W)에 대해 상대적으로 이동시키는 제3 정속 도포 처리를 행해도 된다.
가일층의 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 보다 광범위한 형태는, 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정한 상세 및 대표적인 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하는 일 없이, 다양한 변형이 가능하다.
W : 기판
R : 도포재
pa : 도포 개시 위치
pb : 도포 종료 위치
pc : 가속 개시 위치
pd : 가속 종료 위치
T1 : 제1 정속 도포 처리에 대응하는 제1 처리 구간
T2 : 가속 도포 처리에 대응하는 제2 처리 구간
T3 : 제2 정속 도포 처리에 대응하는 제3 처리 구간
1 : 도포 장치
6 : 토출구
22 : 제1 이동 기구
30 : 슬릿 노즐
100 : 제어 장치
101 : 제어부

Claims (1)

  1. 슬릿 형상의 토출구를 갖고, 상기 토출구로부터 도포재를 토출하는 슬릿 노즐과,
    상기 슬릿 노즐을 원판 형상의 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 이동 기구를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 이동 기구를 제어함으로써, 상기 슬릿 노즐을 제1 속도로 상기 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 제1 정속 도포 처리와, 상기 제1 정속 도포 처리 후, 상기 슬릿 노즐의 상기 기판에 대한 상대적인 이동 속도를 상기 제1 속도보다도 빠른 제2 속도까지 가속시키는 가속 도포 처리와, 상기 가속 도포 처리 후, 상기 슬릿 노즐을 상기 제2 속도로 상기 기판에 대해 상대적으로 이동시키는 제2 정속 도포 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는, 도포 장치.
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