KR20210033910A - 도포 장치, 높이 검출 방법 및 도포 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 기판에 부력을 부여하여 수평 방향으로 반송하면서 기판에 처리액을 공급하는 도포 장치에 있어서, 노즐과의 대향 위치에 있어서의 기판 상면의 높이를 정밀도 좋게 검출한다.
[해결 수단] 도포 장치(1)는, 기판(S)에 하방으로부터 부력을 부여하면서 수평 방향으로 반송하는 반송부(31, 32, 33)와, 반송되는 기판의 상면에 대향하는 도포 위치에 위치 결정되어 기판에 대해 처리액을 토출하는 노즐(71)과, 기판의 반송 방향에 있어서 노즐의 상류측 또는 하류측의 검출 위치(Pa)에 있어서의 기판의 상면의 높이를 검출하는 높이 검출부(62)와, 소정의 환산 특성에 의거하여, 검출 위치에 있어서 검출된 높이로부터, 도포 위치에 있는 노즐과 대향하는 대향 위치(Pb)에 있어서의 기판의 상면(Sf)의 높이를 산출하는 산출부를 구비한다. 환산 특성은, 사전에 기판을 반송하여 대향 위치 및 검출 위치의 각각에서 검출한 기판의 상면의 높이의 상관관계에 의거하여 미리 구해진다.

Description

도포 장치, 높이 검출 방법 및 도포 방법{COATING APPARATUS, HEIGHT DETECTING METHOD AND COATING METHOD}

이 발명은, 기판에 하방으로부터 부력을 부여하면서 반송하면서 그 상면에 처리액을 공급하는 도포 장치 및 도포 방법, 그리고 이러한 기술에 있어서 반송되는 기판 상면의 높이를 검출하는 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 기판에는, 반도체 기판, 포토마스크용 기판, 액정 표시용 기판, 유기EL 표시용 기판, 플라즈마 표시용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 등이 포함된다.

반도체 장치나 액정 표시 장치 등의 전자 부품 등의 제조 공정에서는, 기판의 상면에 처리액을 토출하여 기판의 상면에 도포하는 도포 장치가 이용되고 있다. 예를 들면 일본국 특허공개 2018-147977호 공보에 기재된 도포 장치는, 상면으로부터 기체를 분출하는 스테이지에 의해 기판을 부상시키면서 반송하고, 기판의 상면에 대향 배치한 슬릿 노즐로부터 도포액을 토출하여 기판에 도포하는 장치이다. 이 도포 장치에서는, 노즐에 장착된 센서에 의해, 반송되는 기판의 상면의 높이와 스테이지의 높이를 검출하고, 이러한 검출 결과와 별도로 구한 기판의 두께로부터, 스테이지에 대한 기판의 부상량이 구해진다.

이와 같이 하여 기판의 높이나 부상량을 구하는 주된 목적은, 기판이 적절히 반송되고 있는 것을 확인하는 것, 및, 균일하면서 품질이 양호한 도포막을 얻기 위해 노즐과 기판의 갭이 규정치로 유지되도록 하는 것이다. 특히 후자의 경우에 있어서는, 본래 구해야 하는 것은 노즐과 대향하는 위치에서의 기판 상면의 높이이다. 그러나, 구조적으로 노즐의 배치 위치에 센서를 설치하는 것이 곤란하기 때문에, 본래의 대향 위치와는 상이한 위치에서 검출을 행할 수 밖에 없다.

그런데, 반송 시의 기판은 완전한 수평 자세를 유지하고 있는 것은 아니다. 즉, 노즐과의 대향 위치에 있어서는 기판의 자세 및 위치가 엄밀히 관리될 필요가 있지만, 그 이외의 위치에서는 보다 관대한 자세 관리로 충분하다. 예를 들면 특히 대판(大版), 박형의 기판에 대해서는 자중으로 휘기 쉽기 때문에, 반송 중의 스테이지와의 접촉에 의한 손상을 피하기 위해 의도적으로 스테이지로부터의 부상량이 크게 취해지는 경우도 있다. 즉, 기판은 어느 정도 만곡한 상태에서 반송된다.

그 때문에, 종래의 높이 검출 방법에 있어서 검출되는 기판 상면의 높이는, 엄밀하게는 노즐과의 대향 위치에 있어서의 높이와는 상이한 경우가 있다. 이 점에서, 노즐과의 대향 위치에 있어서의 기판 상면의 높이를 보다 정밀도 좋게 구할 수 있는 기술의 확립이 기대된다.

이 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판에 부력을 부여하여 수평 방향으로 반송하면서 기판에 처리액을 공급하는 도포 장치에 있어서, 노즐과의 대향 위치에 있어서의 기판 상면의 높이를 정밀도 좋게 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 발명의 하나의 양태는 도포 장치로서, 상기 목적을 달성하기 위해, 기판에 하방으로부터 부력을 부여하면서 수평 방향으로 반송하는 반송부와, 반송되는 상기 기판의 상면에 대향하는 도포 위치에 위치 결정되어 상기 기판에 대해 처리액을 토출하는 노즐과, 상기 기판의 반송 방향에 있어서 상기 노즐의 상류측 또는 하류측의 검출 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 검출하는 높이 검출부와, 소정의 환산 특성에 의거하여, 상기 검출 위치에 있어서 검출된 높이로부터, 상기 도포 위치에 있는 상기 노즐과 대향하는 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 산출하는 산출부를 구비하고, 상기 환산 특성은, 사전에 상기 기판을 반송하여 상기 대향 위치 및 상기 검출 위치의 각각에서 검출한 상기 기판의 상면의 높이의 상관관계에 의거하여 미리 구해진다.

또, 이 발명의 다른 하나의 양태는, 처리액을 토출하는 노즐과의 대향 위치로 반송되는 기판의 상면의 높이를 검출하는 높이 검출 방법으로서, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 기판의 반송 방향에 있어서 상기 노즐의 상류측 또는 하류측의 검출 위치에서 상기 기판의 상면의 높이를 검출하는 공정과, 소정의 환산 특성에 의거하여, 상기 검출 위치에 있어서 검출된 높이로부터, 상기 노즐과 대향하는 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 산출하는 공정을 구비하고, 상기 환산 특성은, 사전에 상기 기판을 반송하여 상기 대향 위치 및 상기 검출 위치의 각각에서 검출한 상기 기판의 상면의 높이의 상관관계에 의거하여 미리 구해진다.

또, 이 발명의 다른 하나의 양태는 도포 방법으로서, 상기 목적을 달성하기 위해, 기판에 하방으로부터 부력을 부여하면서 수평 방향으로 반송하는 공정과, 반송되는 상기 기판의 상면에 대향하는 도포 위치에 노즐을 위치 결정하여, 상기 기판에 대해 상기 노즐로부터 처리액을 토출하는 공정과, 상기한 높이 검출 방법에 의해, 상기 노즐과 대향하는 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 구하는 공정을 구비한다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 높이 검출이 행해지는 검출 위치에 있어서 검출되는 기판 상면의 높이와, 그 때의 노즐과의 대향 위치에 있어서의 기판 상면과의 높이의 상관관계가, 미리 실제로 반송된 기판에서의 검출 결과로부터 파악된다. 따라서, 그 관계에 의거하면, 검출 위치에 있어서의 기판 상면의 높이에 대해 어떤 값이 검출되었을 때, 그 값을 그 때의 대향 위치에서의 기판 상면의 높이로 환산하기 위한 환산 특성을 정할 수 있다. 이 때문에, 본래의 검출 대상인 대향 위치에서의 기판 상면의 높이를, 검출 위치에서 간접적으로 검출된 높이와 미리 구해진 환산 특성에 의거하여 정밀도 좋게 구하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 검출 위치 및 상대 위치에서의 기판의 상면 높이의 상관관계가 미리 구해져 있기 때문에, 검출 위치에서 검출된 기판 상면의 높이로부터, 실제로 계측하고 싶은 노즐과의 대향 위치에 있어서의 기판의 상면 높이를 정밀도 좋게 구하는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명에 따른 도포 장치의 일실시 형태의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 도포 장치를 연직 상방에서 본 평면도이다.
도 3은, 도 2로부터 도포 기구를 떼어낸 평면도이다.
도 4는, 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 5는, 이 실시 형태에 있어서의 도포 처리를 나타내는 플로차트이다.
도 6a는, 반송 중의 기판의 자세 및 노즐과의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6b는, 반송 중의 기판의 자세 및 노즐과의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6c는, 반송 중의 기판의 자세 및 노즐과의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 환산 특성 취득 처리를 나타내는 플로차트이다.
도 8a는, 환산 특성 취득 처리의 원리를 설명하는 도면이다.
도 8b는, 환산 특성 취득 처리의 원리를 설명하는 도면이다.
도 8c는, 환산 특성 취득 처리의 원리를 설명하는 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 도포 장치의 일실시 형태의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 도포 장치(1)는, 도 1의 왼쪽측으로부터 오른쪽측을 향하여 수평 자세로 반송되는 기판(S)의 상면(Sf)에 도포액을 도포하는 슬릿 코터이다. 또, 이하의 각 도면에 있어서 장치 각 부의 배치 관계를 명확하게 하기 위해, 기판(S)의 반송 방향을 「X 방향」으로 하고, 도 1의 왼쪽측으로부터 오른쪽측을 향하는 수평 방향을 「＋X 방향」으로 칭하고, 역방향을 「-X 방향」으로 칭한다. 또한, X 방향과 직교하는 수평 방향(Y) 중, 장치의 정면측을 「-Y 방향」으로 칭함과 더불어, 장치의 배면측을 「＋Y 방향」으로 칭한다. 또한, 연직 방향(Z)에 있어서의 상방향 및 하방향을 각각 「＋Z 방향」 및 「-Z 방향」으로 칭한다.

우선 도 1을 이용하여 이 도포 장치(1)의 구성 및 동작의 개요를 설명하고, 그 다음에 메인터넌스 유닛의 보다 상세한 구조에 대해 설명한다. 또한, 도포 장치(1)의 기본적인 구성이나 동작 원리는, 본원 출원인이 먼저 개시한 일본국 특허공개 2018-187597호 공보에 기재된 것과 공통되어 있다. 그래서, 본 명세서에서는, 도포 장치(1)의 각 구성 중 당해 공지 문헌에 기재된 것과 동일한 구성을 적용 가능한 것, 및 그 기재로부터 구조를 용이하게 이해할 수 있는 것에 대해서는 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.

도포 장치(1)에서는, 기판(S)의 반송 방향(Dt)(＋X 방향)을 따라, 입력 컨베이어(100), 입력 이재부(2), 부상 스테이지부(3), 출력 이재부(4), 출력 컨베이어(110)가 이 순으로 근접하여 배치되어 있으며, 이하에 상술하는 바와 같이, 이들에 의해 대략 수평 방향으로 연장되는 기판(S)의 반송 경로가 형성되어 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서 기판(S)의 반송 방향(Dt)과 관련지어 위치 관계를 나타낼 때, 「기판(S)의 반송 방향(Dt)에 있어서의 상류측」을 간단히 「상류측」으로, 또한 「기판(S)의 반송 방향(Dt)에 있어서의 하류측」을 간단히 「하류측」으로 생략하는 경우가 있다. 이 예에서는, 어느 기준 위치에서 보아 상대적으로 (-X)측, 즉 도 1에 있어서의 좌측이 「상류측」, (＋X)측, 즉 도 1에 있어서의 우측이 「하류측」에 상당한다.

처리 대상인 기판(S)은 도 1의 왼쪽측으로부터 입력 컨베이어(100)에 반입된다. 입력 컨베이어(100)는, 롤러 컨베이어(101)와, 이것을 회전 구동하는 회전 구동 기구(102)를 구비하고 있으며, 롤러 컨베이어(101)의 회전에 의해 기판(S)은 수평 자세로 하류측, 즉 (＋X) 방향으로 반송된다. 입력 이재부(2)는, 롤러 컨베이어(21)와, 이것을 회전 구동하는 기능 및 승강시키는 기능을 갖는 회전·승강 구동 기구(22)를 구비하고 있다. 롤러 컨베이어(21)가 회전함으로써, 기판(S)은 더욱 (＋X) 방향으로 반송된다. 또, 롤러 컨베이어(21)가 승강함으로써 기판(S)의 연직 방향 위치가 변경된다. 이와 같이 구성된 입력 이재부(2)에 의해, 기판(S)은 입력 컨베이어(100)로부터 부상 스테이지부(3)에 이재된다.

부상 스테이지부(3)는, 기판의 반송 방향(Dt)을 따라 3분할된 평판형의 스테이지를 구비한다. 즉, 부상 스테이지부(3)는 입구 부상 스테이지(31), 도포 스테이지(32) 및 출구 부상 스테이지(33)를 구비하고 있으며, 이러한 각 스테이지의 상면은 서로 동일 평면의 일부를 이루고 있다. 입구 부상 스테이지(31) 및 출구 부상 스테이지(33)의 각각의 상면에는 부상 제어 기구(35)로부터 공급되는 압축 공기를 분출하는 분출 구멍이 매트릭스형으로 다수 설치되어 있으며, 분출되는 기류로부터 부여되는 부력에 의해 기판(S)이 부상한다. 이렇게 하여 기판(S)의 하면(Sb)이 스테이지 상면으로부터 이격한 상태에서 수평 자세로 지지된다. 기판(S)의 하면(Sb)과 스테이지 상면의 거리, 즉 부상량은, 예를 들면 10마이크로미터 내지 500마이크로미터로 할 수 있다.

한편, 도포 스테이지(32)의 상면에서는, 압축 공기를 분출하는 분출 구멍과, 기판(S)의 하면(Sb)과 스테이지 상면 사이의 공기를 흡인하는 흡인 구멍이 교대로 배치되어 있다. 부상 제어 기구(35)가 분출 구멍으로부터의 압축 공기의 분출량과 흡인 구멍으로부터의 흡인량을 제어함으로써, 기판(S)의 하면(Sb)과 도포 스테이지(32)의 상면의 거리가 정밀하게 제어된다. 이것에 의해, 도포 스테이지(32)의 상방을 통과하는 기판(S)의 상면(Sf)의 높이, 즉 연직 방향 위치가 규정치로 제어된다. 부상 스테이지부(3)의 구체적 구성으로서는, 예를 들면 일본국 특허 제5346643호에 기재된 것을 적용 가능하다. 또한, 도포 스테이지(32)에서의 부상량에 대해서는 나중에 상술하는 센서(61, 62)에 의한 검출 결과에 의거하여 제어 유닛(9)에 의해 산출되고, 또한 기류 제어에 의해 고정밀도로 조정 가능하게 되어 있다.

또한, 입구 부상 스테이지(31)에는, 도면에는 나타나지 않는 리프트 핀이 배치되어 있으며, 부상 스테이지부(3)에는 이 리프트 핀을 승강시키는 리프트 핀 구동 기구(34)가 설치되어 있다.

입력 이재부(2)를 통해 부상 스테이지부(3)에 반입되는 기판(S)은, 롤러 컨베이어(21)의 회전에 의해 (＋X) 방향으로의 추진력을 부여받아, 입구 부상 스테이지(31) 상에 반송된다. 입구 부상 스테이지(31), 도포 스테이지(32) 및 출구 부상 스테이지(33)는 기판(S)을 부상 상태로 지지하지만, 기판(S)을 수평 방향으로 이동시키는 기능을 갖고 있지 않다. 부상 스테이지부(3)에 있어서의 기판(S)의 반송은, 입구 부상 스테이지(31), 도포 스테이지(32) 및 출구 부상 스테이지(33)의 하방에 배치된 기판 반송부(5)에 의해 행해진다.

기판 반송부(5)는, 기판(S)의 하면 주연부에 부분적으로 맞닿음으로써 기판(S)을 하방으로부터 지지하는 척 기구(51)와, 이것을 작동시키는 흡착·주행 제어 기구(52)를 구비하고 있다. 흡착·주행 제어 기구(52)는, 척 기구(51) 상단의 흡착 부재(후의 도 3, 도 4 중 부호 513)에 설치된 흡착 패드(도시 생략)에 부압을 부여하여 기판(S)을 흡착 유지시키는 기능과, 척 기구(51)를 X 방향으로 왕복 주행시키는 기능을 갖는다. 척 기구(51)가 기판(S)을 유지한 상태에서는, 기판(S)의 하면(Sb)은 부상 스테이지부(3)의 각 스테이지의 상면보다 높은 위치에 위치하고 있다. 따라서, 기판(S)은, 척 기구(51)에 의해 주연부를 흡착 유지되면서, 부상 스테이지부(3)로부터 부여되는 부력에 의해 전체적으로 수평 자세를 유지한다. 또, 척 기구(51)에 의해 기판(S)의 하면(Sb)을 부분적으로 유지한 단계에서 기판(S)의 상면의 연직 방향 위치를 검출하기 위해, 판두께 측정용 센서(61)가 롤러 컨베이어(21)의 근방에 배치되어 있다. 이 센서(61)의 바로 아래쪽 위치에 기판(S)을 유지하고 있지 않는 상태의 척(후의 도 3, 도 4의 부호 51R 참조)이 위치함으로써, 센서(61)는 흡착 부재의 상면, 즉 흡착면의 연직 방향 위치를 검출 가능하게 되어 있다.

입력 이재부(2)로부터 부상 스테이지부(3)에 반입된 기판(S)을 척 기구(51)가 유지하고, 이 상태에서 척 기구(51)가 (＋X) 방향으로 이동함으로써, 기판(S)이 입구 부상 스테이지(31)의 상방으로부터 도포 스테이지(32)의 상방을 경유하여 출구 부상 스테이지(33)의 상방으로 반송된다. 반송된 기판(S)은, 출구 부상 스테이지(33)의 (＋X)측에 배치된 출력 이재부(4)에 수도(受渡)된다.

출력 이재부(4)는, 롤러 컨베이어(41)와, 이것을 회전 구동하는 기능 및 승강시키는 기능을 갖는 회전·승강 구동 기구(42)를 구비하고 있다. 롤러 컨베이어(41)가 회전함으로써, 기판(S)에 (＋X) 방향으로의 추진력이 부여되고, 기판(S)은 반송 방향(Dt)을 따라 더욱 반송된다. 또, 롤러 컨베이어(41)가 승강함으로써 기판(S)의 연직 방향 위치가 변경된다. 출력 이재부(4)에 의해, 기판(S)은 출구 부상 스테이지(33)의 상방으로부터 출력 컨베이어(110)에 이재된다.

출력 컨베이어(110)는, 롤러 컨베이어(111)와, 이것을 회전 구동하는 회전 구동 기구(112)를 구비하고 있으며, 롤러 컨베이어(111)의 회전에 의해 기판(S)은 더욱 (＋X) 방향으로 반송되어, 최종적으로 도포 장치(1) 밖으로 밀려나온다. 또한, 입력 컨베이어(100) 및 출력 컨베이어(110)는 도포 장치(1)의 구성의 일부로서 설치되어도 되는데, 도포 장치(1)와는 별체의 것이어도 된다. 또한 예를 들면, 도포 장치(1)의 상류측에 설치되는 별도 유닛의 기판 내줌 기구가 입력 컨베이어(100)로서 이용되어도 된다. 또, 도포 장치(1)의 하류측에 설치되는 별도 유닛의 기판 받아들임 기구가 출력 컨베이어(110)로서 이용되어도 된다.

이와 같이 하여 반송되는 기판(S)의 반송 경로 상에, 기판(S)의 상면(Sf)에 도포액을 도포하기 위한 도포 기구(7)가 배치된다. 도포 기구(7)는, 슬릿 노즐인 노즐(71)과, 노즐(71)에 대해 메인터넌스를 행하기 위한 메인터넌스 유닛(75)을 구비하고 있다. 노즐(71)에는, 도시하지 않는 도포액 공급부로부터 도포액이 공급되어, 노즐 하부에서 Y 방향을 길이 방향으로서 가늘고 긴 슬릿형으로 개구하는 토출구로부터 도포액이 토출된다.

노즐(71)은 후술하는 빔 부재(731)(도 2, 도 4)에 장착되어 있으며, 빔 부재(731)를 포함하는 위치 결정 기구(73)에 의해 X 방향 및 Z 방향으로 이동 위치 결정 가능하게 되어 있다. 위치 결정 기구(73)에 의해, 노즐(71)이 도포 스테이지(32)의 상방의 도포 위치(점선으로 나타내어지는 위치)에 위치 결정된다. 도포 위치에 위치 결정된 노즐로부터 도포액이 토출되어, 도포 스테이지(32)와의 사이를 반송되어 오는 기판(S)에 도포된다. 이렇게 하여 기판(S)으로의 도포액의 도포가 행해진다. 또한, 빔 부재(731)에는, 나중에 상술하는 바와 같이, 부상량을 측정하기 위해, 도포 스테이지(32)의 상면의 연직 방향 위치나 기판(S)의 상면의 연직 방향 위치를 광학적으로 검출하는 부상 측정용 센서(62)가 장착되어 있다. 따라서, 빔 부재(731)의 이동에 수반하여, 센서(62)는 노즐(71)과 일체적으로 이동한다.

메인터넌스 유닛(75)은, 노즐(71)을 세정하기 위한 세정액을 저류하는 배트(751)와, 예비 토출 롤러(752)와, 노즐 클리너(753)와, 예비 토출 롤러(752) 및 노즐 클리너(753)의 동작을 제어하는 메인터넌스 제어 기구(754)를 구비하고 있다. 메인터넌스 유닛(75)의 구체적 구성으로서는, 예를 들면 일본국 특허공개 2010-240550호 공보에 기재된 구성을 적용하는 것이 가능하다.

노즐(71)이 예비 토출 롤러(752)의 상방에서 토출구가 예비 토출 롤러(752)의 상면에 대향하는 위치(예비 토출 위치)에서는, 노즐(71)의 토출구로부터 예비 토출 롤러(752)의 상면에 대해 도포액이 토출된다. 노즐(71)은, 도포 위치로 위치 결정되는데 앞서 예비 토출 위치에 위치 결정되고, 토출구로부터 소정량의 도포액을 토출하여 예비 토출 처리를 실행한다. 이와 같이 도포 위치로 이동시키기 전의 노즐(71)에 예비 토출 처리를 행하게 함으로써, 도포 위치에서의 도포액의 토출을 그 초기 단계로부터 안정시킬 수 있다.

메인터넌스 제어 기구(754)가 예비 토출 롤러(752)를 회전시킴으로써, 토출된 도포액은 배트(751)에 저류된 세정액에 혼합되어 회수된다. 또, 노즐(71)이 노즐 클리너(753)의 상방 위치(제1 세정 위치)에 있는 상태에서는, 노즐 클리너(753)가 세정액을 토출하면서 Y 방향으로 이동함으로써, 노즐(71)의 토출구 및 그 주위에 부착된 도포액이 씻겨 내려간다.

또, 위치 결정 기구(73)는, 노즐(71)을 제1 세정 위치보다 하방에서 노즐 하단이 배트(751) 내에 수용되는 위치(대기 위치)에 위치 결정하는 것이 가능하다. 노즐(71)을 이용한 도포 처리가 실행되지 않을 때에는, 노즐(71)은 이 대기 위치에 위치 결정된다. 또한, 도시를 생략하고 있지만, 대기 위치에 위치 결정된 노즐(71)에 대해 토출구에 있어서의 도포액의 건조를 방지하기 위한 대기 포드가 배치되어도 된다.

이 외, 도포 장치(1)에는, 장치 각 부의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛(9)이 설치되어 있다. 제어 유닛(9)은 소정의 제어 프로그램이나 각종 데이터를 기억하는 기억 수단(91), 이 제어 프로그램을 실행함으로써 장치 각 부에 소정의 동작을 실행시키는 CPU 등의 연산 수단(92), 사용자나 외부 장치와의 정보 교환을 담당하는 인터페이스 수단(93) 등을 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 연산 수단(92)이 센서(61, 62)의 검출 결과에 의거하여 기판(S)의 판두께나 부상량을 산출하여, 판두께 산출부(921) 및 부상량 산출부(922)로서의 기능을 실현한다.

도 2는 도포 장치를 연직 상방에서 본 평면도이다. 또, 도 3은 도 2로부터 도포 기구를 떼어낸 평면도이다. 또한, 도 4는 도 2의 A-A선 단면도이다. 이하, 이러한 도면을 참조하면서 도포 장치(1)의 구체적인 기계적 구성을 설명한다. 몇 개의 기구에 대해서는 일본국 특허 제5346643호의 기재를 참조함으로써 보다 상세한 구조를 이해하는 것이 가능하다. 또, 도 2 및 도 3에 있어서는 입력 컨베이어(100) 등이 갖는 롤러의 기재가 생략되어 있다.

도포 기구(7)의 노즐 유닛(70)은, 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이 가교 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 노즐 유닛(70)은, 부상 스테이지부(3)의 상방에서 Y 방향으로 연장되는 빔 부재(731)의 Y 방향 양단부를, 기대(10)로부터 상방으로 세워 설치된 1쌍의 기둥 부재(732, 733)로 지지한 구조를 갖고 있다. 기둥 부재(732)에는 예를 들면 볼나사 기구에 의해 구성된 승강 기구(734)가 장착되어 있으며, 승강 기구(734)에 의해 빔 부재(731)의 (＋Y)측 단부가 승강 가능하게 지지되어 있다. 또, 기둥 부재(733)에는 예를 들면 볼나사 기구에 의해 구성된 승강 기구(735)가 장착되어 있으며, 승강 기구(735)에 의해 빔 부재(731)의 (-Y)측 단부가 승강 가능하게 지지되어 있다. 제어 유닛(9)으로부터의 제어 지령에 따라 승강 기구(734, 735)가 연동함으로써, 빔 부재(731)가 수평 자세 그대로 연직 방향(Z 방향)으로 이동한다.

빔 부재(731)의 중앙 하부에는, 노즐(71)이 토출구(711)를 하향으로 하여 장착되어 있다. 따라서, 승강 기구(734, 735)가 작동함으로써, 노즐(71)의 Z 방향으로의 이동이 실현된다. 이 때 센서(62)도 노즐(71)과 일체적으로 이동한다. 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 센서(62)는 빔 부재(731)의 Y 방향에 있어서의 대략 중앙에 장착되어 있으며, 반송되는 기판(S)의 Y 방향에 있어서의 중앙부에 대해 검출을 행할 수 있다.

기둥 부재(732, 733)는 기대(10) 상에 있어서 X 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 기대(10)의 (＋Y)측 및 (-Y)측 단부 상면의 각각에, X 방향으로 연장되어 설치된 1쌍의 주행 가이드(81L, 81R)가 장착되어 있으며, 기둥 부재(732)는 그 하부에 장착된 슬라이더(736)를 통해 (＋Y)측의 주행 가이드(81L)에 걸어 맞춰진다. 슬라이더(736)는 주행 가이드(81L)를 따라 X 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 마찬가지로, 기둥 부재(733)는 그 하부에 장착된 슬라이더(737)를 통해 (-Y)측의 주행 가이드(81R)에 걸어 맞춰져, X 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

또, 기둥 부재(732, 733)는 리니어 모터(82L, 82R)에 의해 X 방향으로 이동된다. 구체적으로는, 리니어 모터(82L, 82R)의 마그네트 모듈이 고정자로서 기대(10)에 X 방향을 따라 연장되어 설치되고, 코일 모듈이 이동자로서 기둥 부재(732, 733) 각각의 하부에 장착되어 있다. 제어 유닛(9)으로부터의 제어 지령에 따라 리니어 모터(82L, 82R)가 작동함으로써, 노즐 유닛(70) 전체가 X 방향을 따라 이동한다. 이것에 의해, 노즐(71)의 X 방향으로의 이동이 실현된다. 기둥 부재(732, 733)의 X 방향 위치에 대해서는, 슬라이더(736, 737)의 근방에 설치된 리니어 스케일(83L, 83R)에 의해 검출 가능하다.

이와 같이, 승강 기구(734, 735)가 동작함으로써 노즐(71)이 Z 방향으로 이동하고, 리니어 모터(82L, 82R)가 동작함으로써 노즐(71)이 X 방향으로 이동한다. 즉, 제어 유닛(9)이 이러한 기구를 제어함으로써, 노즐(71)의 각 정지 위치(도포 위치, 예비 토출 위치 등)로의 위치 결정이 실현된다. 따라서, 승강 기구(734, 735), 리니어 모터(82L, 82R) 및 이들을 제어하는 제어 유닛(9) 등이 일체로서, 도 1의 위치 결정 기구(73)로서 기능하고 있다.

메인터넌스 유닛(75)은, 배트(751)에 예비 토출 롤러(752) 및 노즐 클리너(753)가 수용된 구조를 갖고 있다. 또, 도시를 생략하고 있지만, 메인터넌스 유닛(75)에는 예비 토출 롤러(752) 및 노즐 클리너(753)를 구동하기 위한 메인터넌스 제어 기구(754)가 설치되어 있다. 배트(751)는 Y 방향으로 연장되어 설치된 빔 부재(761)에 의해 지지되고, 빔 부재(761)의 양단부가 1쌍의 기둥 부재(762, 763)에 의해 지지되어 있다. 1쌍의 기둥 부재(762, 763)는 Y 방향으로 연장되는 플레이트(764)의 Y 방향 양단부에 장착되어 있다.

플레이트(764)의 Y 방향 양단부의 하방에는, 기대(10) 상에 1쌍의 주행 가이드(84L, 84R)가 X 방향으로 연장되어 설치되어 있다. 플레이트(764)의 Y 방향 양단부는, 슬라이더(766, 767)를 통해 주행 가이드(84L, 84R)에 걸어 맞춰져 있다. 이 때문에, 메인터넌스 유닛(75)이 주행 가이드(84L, 84R)를 따라 X 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 플레이트(764)의 (-Y) 방향 단부의 하방에는, 리니어 모터(85)가 설치되어 있다. 리니어 모터(85)는 플레이트(764)의 (＋Y) 방향 단부의 하방에 설치되어도 되고, Y 방향 양단부의 하방에 각각 설치되어도 된다.

리니어 모터(85)에서는, 마그네트 모듈이 고정자로서 기대(10)에 X 방향을 따라 연장되어 설치되고, 코일 모듈이 이동자로서 메인터넌스 유닛(75)에 장착되어 있다. 제어 유닛(9)으로부터의 제어 지령에 따라 리니어 모터(85)가 작동함으로써, 메인터넌스 유닛(75) 전체가 X 방향을 따라 이동한다. 메인터넌스 유닛(75)의 X 방향 위치에 대해서는, 슬라이더(766, 767)의 근방에 설치된 리니어 스케일(86)에 의해 검출 가능하다.

다음으로 척 기구(51)의 구조에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 척 기구(51)는, XZ 평면에 관하여 서로 대칭인 형상을 갖고 Y 방향으로 이격 배치된 1쌍의 척(51L, 51R)을 구비한다. 이들 중 (＋Y)측에 배치된 척(51L)은, 기대(10)에 X 방향으로 연장되어 설치된 주행 가이드(87L)에 의해 X 방향으로 주행 가능하게 지지되어 있다. 구체적으로는, 척(51L)은, X 방향으로 위치를 다르게 하여 설치된 2개의 수평인 플레이트 부위와, 이러한 플레이트 부위를 접속하는 접속 부위를 갖는 베이스부(512)를 구비하고 있다. 베이스부(512)의 2개의 플레이트 부위의 하부에는 각각 슬라이더(511)가 설치되고, 슬라이더(511)가 주행 가이드(87L)에 걸어 맞춰짐으로써, 베이스부(512)는 주행 가이드(87L)를 따라 X 방향으로 주행 가능하게 되어 있다.

베이스부(512)의 2개의 플레이트 부위의 상부에는, 상방으로 연장되고 그 상단부에 도시를 생략하는 흡착 패드가 설치된 흡착 부재(513, 513)가 설치되어 있다. 베이스부(512)가 주행 가이드(87L)를 따라 X 방향으로 이동하면, 이것과 일체적으로 2개의 흡착 부재(513, 513)가 X 방향으로 이동한다. 또한, 베이스부(512)의 2개의 플레이트 부위는 서로 분리되고, 이러한 플레이트 부위가 X 방향으로 일정한 거리를 유지하면서 이동함으로써 외관상 일체의 베이스부로서 기능하는 구조이어도 된다. 이 거리를 기판의 길이에 따라 설정하면, 여러 가지 길이의 기판에 대응하는 것이 가능해진다.

척(51L)은, 리니어 모터(88L)에 의해 X 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 즉, 리니어 모터(88L)의 마그네트 모듈이 고정자로서 기대(10)에 X 방향으로 연장되어 설치되고, 코일 모듈이 이동자로서 척(51L)의 하부에 장착되어 있다. 제어 유닛(9)으로부터의 제어 지령에 따라 리니어 모터(88L)가 작동함으로써, 척(51L)이 X 방향을 따라 이동한다. 척(51L)의 X 방향 위치에 대해서는 리니어 스케일(89L)에 의해 검출 가능하다.

(-Y)측에 설치된 척(51R)도 동일하게, 2개의 플레이트 부위 및 접속 부위를 갖는 베이스부(512)와, 흡착 부재(513, 513)를 구비하고 있다. 단, 그 형상은, XZ 평면에 관하여 척(51L)과는 대칭인 것으로 되어 있다. 각 플레이트 부위는 각각 슬라이더(511)에 의해 주행 가이드(87R)에 걸어 맞춰진다. 또, 척(51R)은, 리니어 모터(88R)에 의해 X 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 즉, 리니어 모터(88R)의 마그네트 모듈이 고정자로서 기대(10)에 X 방향으로 연장되어 설치되고, 코일 모듈이 이동자로서 척(51R)의 하부에 장착되어 있다. 제어 유닛(9)으로부터의 제어 지령에 따라 리니어 모터(88R)가 작동함으로써, 척(51R)이 X 방향을 따라 이동한다. 척(51R)의 X 방향 위치에 대해서는 리니어 스케일(89R)에 의해 검출 가능하다.

제어 유닛(9)은, 척(51L, 51R)이 X 방향에 있어서 항상 동일 위치가 되도록, 이들의 위치 제어를 행한다. 이것에 의해, 1쌍의 척(51L, 51R)이 외관상 일체의 척 기구(51)로서 이동하게 된다. 척(51L, 51R)을 기계적으로 결합하는 경우에 비해, 척 기구(51)와 부상 스테이지부(3)의 간섭을 용이하게 회피하는 것이 가능해진다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 4개의 흡착 부재(513)는 각각, 유지되는 기판(S)의 네 모서리에 대응하여 배치된다. 즉, 척(51L)의 2개의 흡착 부재(513, 513)는, 기판(S)의 (＋Y)측 주연부이며 반송 방향(Dt)에 있어서의 상류측 단부와 하류측 단부를 각각 유지한다. 한편, 척(51R)의 2개의 흡착 부재(513, 513)는, 기판(S)의 (-Y)측 주연부이며 반송 방향(Dt)에 있어서의 상류측 단부와 하류측 단부를 각각 유지한다. 각 흡착 부재(513)의 흡착 패드에는 필요에 따라 부압이 공급되고, 이것에 의해 기판(S)의 네 모서리가 척 기구(51)에 의해 하방으로부터 흡착 유지된다.

척 기구(51)가 기판(S)을 유지하면서 X 방향으로 이동함으로써 기판(S)이 반송된다. 이와 같이, 리니어 모터(88L, 88R), 각 흡착 부재(513)에 부압을 공급하기 위한 기구(도시하지 않음), 이들을 제어하는 제어 유닛(9) 등이 일체로서, 도 1의 흡착·주행 제어 기구(52)로서 기능하고 있다.

도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 척 기구(51)는, 부상 스테이지부(3)의 각 스테이지, 즉 입구 부상 스테이지(31), 도포 스테이지(32) 및 출구 부상 스테이지(33)의 상면보다 상방에 기판(S)의 하면(Sb)을 유지한 상태에서 기판(S)을 반송한다. 척 기구(51)는, 기판(S) 중 각 스테이지(31, 32, 33)와 대향하는 중앙 부분보다 Y 방향에 있어서 외측의 주연부의 일부를 유지할 뿐이므로, 기판(S)의 중앙부는 주연부에 대해 하방으로 휘게 된다. 부상 스테이지부(3)는, 이러한 기판(S)의 중앙부에 부력을 부여함으로써 기판(S)의 연직 방향 위치를 제어하여 수평 자세로 유지하는 기능을 갖는다.

부상 스테이지부(3)의 각 스테이지 중 출구 부상 스테이지(33)에 대해서는, 그 상면 위치가 척 기구(51)의 상면 위치보다 낮아지는 하부 위치와, 상면 위치가 척 기구(51)의 상면 위치보다 높아지는 상부 위치의 사이에서 승강 가능하게 되어 있다. 이 목적을 위해, 출구 부상 스테이지(33)는 승강 구동 기구(36)에 의해 지지되어 있다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 도포 장치에 있어서의 도포 처리에 대해 설명한다. 또한, 이 도포 장치(1)에 의해 실행되는 도포 처리의 원리 및 처리 내용은, 후술하는 기판 상면의 높이 검출 처리를 제외하고 기본적으로는 일본국 특허공개 2018-147977호 공보(일본국 특허공개 2018-147977호 공보)에 기재된 것과 동일하게 할 수 있다. 그래서, 당해 문헌의 기재를 참조함으로써 내용을 이해할 수 있는 처리에 대해서는, 그 취지를 적고 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다.

도 5는 이 실시 형태에 있어서의 도포 처리를 나타내는 플로차트이다. 이 처리는, 제어 유닛(9)이 미리 준비된 제어 프로그램을 실행하여, 장치 각 부에 소정의 동작을 행하게 함으로써 실현된다. 우선, 기판(S)의 반입에 앞서 기준 정보가 취득된다(단계 S101). 기준 정보는, 품질이 양호한 도포막을 형성할 수 있는 도포 처리를 실행하기 위해 필요한 정보이다. 그 종류나 취득 방법은 일본국 특허공개 2018-147977호 공보에 기재된 것과 동일하다.

구체적으로는, 센서(62)에 의해 도포 스테이지(32)의 상면의 높이가 검출된다. 또, 척 기구(51)에 있어서의 흡착 부재(513)의 흡착면의 높이 등이 센서(61)에 의해 검출된다. 이러한 검출 결과가 기준 정보로서 기억 수단(91)에 기억 보존된다. 이들은 후의 공정에 있어서 반송되는 기판(S)의 자세 관리에 이용된다.

이어서, 외부로부터 반입되는 기판(S)을 받아들여, 척 기구(51)에 의해 유지한다(단계 S102). 그리고, 척 기구(51)에 유지된 기판(S)의 판두께가 구해진다(단계 S103). 구체적으로는, 척 기구(51)의 흡착 부재(513)에 의해 유지되는 기판 상면(Sf)의 높이가 센서(61)에 의해 검출된다. 연산 수단(92)의 판두께 산출부(921)는, 그 검출 결과로부터 기본 정보로서 기억되어 있는 흡착 부재(513) 상면의 높이를 뺌으로써, 기판(S)의 판두께를 구한다. 구한 판두께에 대해서는 기억 수단(91)에 기억 보존된다.

다음으로, 노즐(71)과의 대향 위치에 있어서의 기판(S) 상면의 높이를 구하기 위한 환산 정보를 취득하기 위한 처리가 행해진다(단계 S104). 환산 정보 취득 처리의 목적 및 처리 내용에 대해서는 나중에 상세하게 설명하는데, 이것에 의해 얻어지는 환산 정보는, 도포의 실행 중에 센서(62)에 의해 검출되는 기판(S) 상면의 높이로부터, 노즐(71)과의 대향 위치에 있어서의 기판 상면(Sf)의 높이를 구할 때에 이용되는 정보이다.

그것에 이어서, 척 기구(51)가 X 방향으로 이동함으로써 기판(S)이 도포 개시 위치까지 반송된다(단계 S105). 또, 노즐(71)이 도포 위치로 이동 위치 결정된다(단계 S106). 도포 개시 위치는, 기판(S)의 하류측(이동 방향에 있어서는 선두측)의 단부가 도포 위치에 위치 결정된 노즐(71)의 바로 아래쪽 위치에 오는 기판(S)의 위치이다. 또한, 기판(S)의 단부는 여백 영역으로서 도포액이 도포되지 않는 경우가 많고, 이러한 경우에는, 기판(S)의 하류측 단부가 노즐(71)의 바로 아래쪽 위치로부터 여백 영역의 길이만큼 나아간 위치가 도포 개시 위치가 된다.

노즐(71)이 도포 위치에 위치 결정되면, 도포액의 토출에 앞서, 기판(S)의 상면(Sf)의 높이, 즉 연직 방향 위치가 검출되어(단계 S107), 기판(S)의 부상량이 산출된다(단계 S108). 즉, 노즐(71)이 도포 위치에 위치 결정되면, 당해 노즐(71)에 장착된 센서(62)가 도포 개시 위치에 위치 결정된 기판(S)의 바로 위쪽에 위치한다. 센서(62)는, 도시를 생략하는 투광부로부터 광을 출사함과 더불어, 기판(S)의 상면(Sf)에서 반사된 광을 수광부에서 수광한다. 수광 결과에 의거하여, 연산 수단(92)이 기판 상면(Sf)의 높이에 대응하는 정보로서, 센서(62)에서 기판(S)의 상면(Sf)까지의 거리를 구한다.

기판 상면(Sf)의 높이에서 기판(S)의 판두께를 뺀 값이, 기판 하면(Sb)의 높이를 나타낸다. 또, 기판 하면(Sb)의 높이에서 도포 스테이지(32) 상면의 높이를 뺀 값이, 기판 하면(Sb)과 도포 스테이지(32) 상면의 연직 방향 거리, 즉 도포 스테이지(32)에서 본 기판(S)의 부상량을 나타내게 된다. 도포 스테이지(32) 상면의 높이는 기본 정보로서 먼저 취득되어 있으며, 또한 기판(S)의 판두께도 단계 S103에서 이미 구해져 있기 때문에, 여기까지 얻어진 정보로부터 기판(S)의 부상량을 산출하는 것이 가능하다.

이렇게 하여 산출된 부상량은 기억 수단(91)에 기억됨과 더불어, 도시를 생략하는 표시 수단(액정 디스플레이 등)에 표시된다. 이것에 의해, 사용자에게 부상량을 알릴 수 있다. 부상량의 산출이 완료되면, 이하와 같이 도포 동작을 실행한다(단계 S109). 즉, 노즐(71)의 토출구로부터 토출되는 도포액이 기판(S)의 상면(Sf)에 착액한다. 또한, 척 기구(51)가 기판(S)을 정속으로 반송함으로써, 노즐(71)이 기판(S)의 상면(Sf)에 도포액을 도포하는 도포 동작이 실행되어, 기판 상면(Sf)에는 도포액에 의한 일정 두께의 도포막이 형성된다.

도포 동작은, 도포를 종료시켜야 할 종료 위치에 기판(S)이 반송될 때까지 계속된다(단계 S110). 기판(S)이 종료 위치에 도달하면(단계 S110에 있어서 YES), 도포가 종료된다(단계 S111). 구체적으로는, 노즐(71)은 도포 위치로부터 이탈하여 예비 토출 위치로 되돌려지고, 다시 예비 토출 처리가 실행된다. 또, 기판(S)의 하류측 단부가 출력 이재부(4) 상에 위치하는 반송 종료 위치에 척 기구(51)가 도달하는 시점에서, 척 기구(51)의 이동은 정지되고, 흡착 유지가 해제된다.

그리고, 출력 이재부(4)의 롤러 컨베이어(41)를 통해 기판(S)이 출력 컨베이어(110)에 이재되고, 출력 컨베이어(110)에 의해 기판(S)은 더욱 (＋X) 방향으로 반출되어(단계 S112), 최종적으로 하류측 유닛으로 밀려나온다. 처리해야 할 다음의 기판이 있는 경우에는 상기와 동일한 처리를 반복하고(단계 S113에 있어서 YES), 없으면 처리를 종료한다(단계 S113에 있어서 NO). 이 때 노즐(71)은 대기 위치로 되돌려진다.

이 도포 처리의 단계 S107에서는, 반송되는 기판(S)의 상면(Sf)의 높이, 즉 연직 방향 위치가 검출되고, 그 결과에 의거하여, 단계 S108에서는 도포 스테이지(32)로부터의 기판(S)의 부상량이 구해진다. 이들을 구하는 목적은, 기판(S)이 노즐(71)에 대해 규정된 갭을 유지한 상태에서 노즐(71)과의 대향 위치를 통과하는 것을 보증하기 위해서이다. 이 갭이 변동하면, 도포막의 막두께가 변동하거나 막의 균일성이 손상되거나 하는 경우가 있어, 도포막의 품질 저하의 원인이 되기 때문이다.

따라서, 노즐(71)과의 대향 위치, 즉 도포 위치에 있는 노즐(71)의 바로 아래쪽 위치를 통과할 때의 기판 상면(Sf)의 높이를 파악하는 것이 필요로 된다. 그러나, 노즐(71)과 작은 갭을 사이에 두고 대향하는 기판(S)의 상면(Sf)의 높이를 직접적으로 검출하는 것은 곤란하다. 이 실시 형태의 센서(62)도, 노즐(71)과 기판(S)의 대향 위치보다 (-X) 방향측으로 일정 거리만큼 떨어진 위치에서 기판(S)의 상면(Sf)의 높이를 검출하고 있다. 다음에 설명하는 바와 같이, 이렇게 하여 검출되는 기판 상면(Sf)의 높이는, 노즐(71)과의 대향 위치에 있어서의 높이와는 엄밀하게는 같지 않다.

도 6a 내지 도 6c는 반송되는 기판의 자세 및 노즐과의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다. 부상 스테이지부(3)(입구 부상 스테이지(31), 도포 스테이지(32) 및 출구 부상 스테이지(33)) 상을 반송되는 기판(S)은 완전한 수평 자세를 유지하고 있는 것은 아니며, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 측면에서 볼 때 약간 만곡한 상태로 되어 있다. 또한, 도 6a 내지 도 6c에서는 원리 설명을 위해, 기판(S)의 만곡을 실제보다 과장하여 기재하고 있다.

기판 상면(Sf)의 높이에 대해서는, 반송 경로의 전부에 있어서 규정치가 유지될 필요는 반드시 없으며, 노즐(71)과의 대향 위치를 통과할 때에 노즐(71)에 대해 소정의 갭이 유지되어 있으면 된다. 이 목적을 위해, 도포 스테이지(32)에서는 정밀한 부상 제어가 실시된다. 그러한 제어를 실현하기 위해서는, 도포 스테이지(32)로부터의 기판(S)의 부상량에 대해서도 작게 할 필요가 있다.

이것에 대해, 노즐(71)과의 대향 위치로 보내지기 전, 혹은 대향 위치의 통과 후에 있어서는, 기판(S)의 부상량에 대한 제약은 보다 관대하다. 스테이지와의 접촉에 의한 기판(S)의 손상을 방지한다는 관점에서는, 입구 부상 스테이지(31) 및 출구 부상 스테이지(33) 상에서는 기판(S)의 부상량은 도포 스테이지(32) 상보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 기판(S)의 자세는 도포 스테이지(32) 상에서 가장 낮고, 그 전후의 입구 부상 스테이지(31) 및 출구 부상 스테이지(33) 상에서는 보다 높아지도록 만곡한 것이 된다.

여기서, 도 6a에 있어서 이하와 같이 각 위치를 정의한다. 노즐(71)이 도포 위치에 위치 결정된 상태에 있어서의 센서(62)의 위치를 「제1 위치」로 칭하고 부호 P1을 붙인다. 이 때에 센서(62)에 의해 높이 검출되는 기판 상면(Sf)의 X 방향 위치를 「검출 위치」로 칭하고 부호 Pa를 붙인다. 또한, X 방향에 있어서의 노즐(71)의 바로 아래쪽 위치를 「대향 위치」로 칭하고 부호 Pb를 붙인다.

구하고 싶은 기판 상면(Sf)의 높이는 대향 위치(Pb)에 있어서의 값이지만, 실제로 센서(62)로 검출되는 높이는 검출 위치(Pa)에 있어서의 값이며, 상기한 기판(S)의 만곡에 의해, 이들 값은 반드시 일치하지 않는다. 이 때문에, 검출 위치(Pa)에 있어서의 검출치로부터, 대향 위치(Pb)에서의 높이를 추정할 수 있으면 편리하다. 이와 같이 검출 위치(Pa)에 있어서 검출된 기판 상면 높이를 대향 위치(Pb)에서의 기판 상면 높이로 환산하기 위한 정보가, 상기한 환산 특성이다. 단, 반송 중의 기판(S)의 X 방향 위치에 의해서도 기판(S)의 자세는 상이하여, 환산 특성을 정할 시에는 이 점을 고려할 필요가 있다.

도 6b는 기판(S)의 선단부(Sh), 즉 반송 방향(Dt)에 있어서의 하류측 단부가 도포 스테이지(32) 상을 통과할 때의 기판(S)의 자세를 예시하고, 도 6c는 기판(S)의 후단부(St), 즉 반송 방향(Dt)에 있어서의 상류측 단부가 도포 스테이지(32) 상을 통과할 때의 기판(S)의 자세를 예시하고 있다. 기판(S)의 선단부(Sh)가 도포 스테이지(32) 상을 통과할 때, 기판(S)은 출구 부상 스테이지(33)로부터의 부력을 받지 않는다. 또한, 기판(S)의 후단부(St)가 도포 스테이지(32) 상을 통과할 때, 기판(S)은 입구 부상 스테이지(31)로부터의 부력을 받지 않는다. 이와 같이, 기판(S)의 반송의 과정에 있어서는, 각 스테이지로부터 기판(S)에 작용하는 부력의 밸런스가 시시각각으로 변화하고, 이것에 기인하여 기판(S)의 자세도 변동한다. 그 때문에, 검출 위치(Pa)에 있어서의 기판 상면(Sf)의 높이와, 대향 위치(Pb)에 있어서의 기판 상면(Sf)의 높이의 상관관계도, 기판(S)의 반송 과정에 있어서 경시(經時)적으로 변화하게 된다.

이 문제에 대응하면서, 검출 위치(Pa)에 있어서의 검출치로부터 대향 위치(Pb)에서의 기판 상면 높이를 산출하는 것을 가능하게 하는 방법에 대해 설명한다. 다음에 설명하는 바와 같이, 이 실시 형태에서는, 반입된 기판(S)을 도포 전에 실제로 반송하여 그 상면 높이의 변화를 계측하고, 그 결과에 의거하여 환산 특성을 결정하는, 환산 특성 취득 처리(단계 S104)가 실행된다.

도 7은 환산 특성 취득 처리를 나타내는 플로차트이다. 또, 도 8a 내지 도 8c는 이 처리의 원리를 설명하는 도면이다. 우선, 노즐(71)을 도포 위치에 이동 위치 결정함으로써, 센서(62)를 검출 위치(Pa)에서의 높이 검출이 가능한 제1 위치(P1)에 위치 결정한다(단계 S201). 이 상태에서, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 기판(S)을 반송 방향(Dt)으로 반송하고, 센서(62)에 의해 검출되는 기판 상면(Sf)의 높이(Z1)를 연속적 또는 단속적으로 검출하여, 이 때의 기판 선두 위치(Ph)에 대한 검출치(Z1)의 변화를 높이 프로파일로서 취득한다(단계 S202).

다음으로, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 노즐(71)을 이동시켜 센서(62)를 대향 위치(Pb)에서의 높이 검출이 가능한 위치(이하, 「제2 위치(P2)」로 칭한다)에 위치 결정하고(단계 S203), 마찬가지로 기판(S)을 반송하여 기판 상면(Sf)의 높이(Z2)를 검출하여, 높이 프로파일을 취득한다(단계 S204). 또한, 센서(62)의 제1 위치(P1)로의 위치 결정과 제2 위치(P2)로의 위치 결정은 순서가 반대이어도 같은 결과가 얻어진다.

이렇게 하여 얻어지는 높이(Z1, Z2)의 프로파일의 예를 도 8c에 나타낸다. 또, 도 8c에 나타내는 높이 프로파일은 설명을 위한 모식적인 것이며, 실제의 프로파일을 나타내는 것은 아니다. 도 8c에 나타내는 바와 같이, 대향 위치(Pb)에서는 도포 스테이지(32)의 대략 중앙을 통과하는 기판(S)의 상면 높이가 검출되기 때문에, 검출치(Z2)는 비교적 낮고 변동이 작다고 생각된다. 한편, 검출 위치(Pa)에서 검출되는 높이(Z1)는, 대향 위치(Pb)에서의 검출치(Z2)보다 크고, 또한 변동도 크다고 생각된다.

여기서, 기판 선단부(Sh)의 위치(Ph)가 임의의 위치(Pn)일 때의 높이의 값(Z1n)과 값(Z2n)의 차(ΔZn)는, 그 때의 기판 상면(Sf) 중 검출 위치(Pa)에 있어서의 높이와 대향 위치(Pb)에 있어서의 높이의 차를 나타내고 있다. 바꾸어 말하면, 이 때의 대향 위치(Pb)에 있어서의 기판 상면(Sf)의 높이는, 검출 위치(Pa)에서 검출되는 높이의 검출치에서 차분(ΔZn)을 뺀 것으로 되어 있다고 추정된다.

이 점에서, 기판(S) 반송 중의 임의의 시각에 있어서의 대향 위치(Pb)에서의 기판 상면 높이(Z2n)에 대해서는, 차분(ΔZn)을 이미 알고 있으면, 그 때의 검출 위치(Pa)에 있어서의 높이의 검출 결과(Z1n)로부터 산출하는 것이 가능하다. 즉,

Z2n=Z1n-ΔZn … (식 1)

의 관계가 성립한다.

또한, 상기 값(Z1n, Z2n 및 ΔZn)은, 기판(S)의 선단부(Sh)가 임의의 위치(Pn)에 있을 때의 각 부의 높이에 관한 것이며, 그 때의 기판(S)의 선단부(Sh)의 높이를 의미하는 것은 아님에 주의를 요한다. 즉, 값(Z1n)은, 기판 선단부(Sh)가 위치(Pn)에 있는 시각에 있어서의 검출 위치(Pa)에서의 기판 상면 높이를 나타내고, 값(Z2n)은 동시각에 있어서의 대향 위치(Pb)에서의 기판 상면 높이를 나타낸다. 값(ΔZn)은 그들의 차분이기 때문에, 이것은 같은 시각에 있어서의 상이한 위치에서의 기판 상면 높이의 차분을 의미한다.

미리 기판(S)을 반송하여 검출 위치(Pa) 및 대향 위치(Pb)의 각각에서 기판(S)의 상면 높이의 추이를 계측해 둠으로써, 반송 중의 각 시각에 있어서, 그 때의 기판(S)의 선단부(Sh)의 위치(Ph)와, 검출 위치(Pa) 및 대향 위치(Pb) 각각에서의 기판 상면(Sf)의 높이의 상관관계를 파악할 수 있다. 이 상관관계를 「환산 특성」으로서 기억 보존해 둠으로써, 도포 중에 검출 위치(Pa)에서 검출되는 기판 상면(Sf)의 높이로부터, 그 시각에 있어서 노즐(71) 바로 아래쪽에 있는 대향 위치(Pb)에서의 기판 상면(Sf)의 높이를 구하는 것이 가능해진다.

실제로는, 기판(S)의 반송 중의 각 시각에 있어서의 선단부(Sh)의 위치(Pn)와 차분(ΔZn)의 관계를 환산 특성으로서 유지해 두면, 동시각에 있어서 검출 위치(Pa)에서 검출되는 기판 상면 높이(Z1n), 환산 특성(ΔZn) 및 (식 1)로부터, 그 때의 대향 위치(Pb)에서의 기판 상면 높이(Z2n)를 구할 수 있다. 이와 같이 상이한 시각에 대해 각각 환산 특성을 구해 두면, 반송 중의 각 시각에 있어서의 대향 위치(Pb)에서의 기판 상면(Sf)의 높이를 정밀도 좋게 구하는 것이 가능하다. 그렇게 하여 구해지는 값으로부터, 기판(S)과 노즐(71) 사이의 갭의 크기나, 도포 스테이지(32)에 대한 기판(S)의 부상량에 대해서도, 정밀도 좋게 구할 수 있다.

환산 특성은, 구체적으로는 검출 위치(Pa)에서 구해진 높이(Z1)의 프로파일과 대향 위치(Pb)에서 구해진 높이(Z2)의 프로파일을 이용하여 다음과 같이 하여 구할 수 있다(단계 S205). 즉, 높이 프로파일(Z1, Z2)은 반송 경로에 있어서의 기판 선단부(Sh)의 위치(Ph), 또는 반송 과정에 있어서의 시각을 변수로서 나타낼 수 있다. 기판(S)이 일정한 속도로 반송되는 반송 과정에 있어서는 이러한 변수는 서로 교환 가능하며, 어느 하나를 변수로서 이용해도 기술적으로는 등가이다. 반송 중의 각 시각(혹은 기판 선단부(Sh)의 각 위치(Ph))에 대해, 그 때의 높이(Z1n, Z2n)의 차분(ΔZn)을 환산 특성으로서 구한다. 이것에 의해, 기판 반송 중의 시각 또는 선단 위치(Ph)를 변수로서 차분(ΔZn)의 추이를 나타낼 수 있다.

이상과 같이, 이 실시 형태에서는, 도포 동작의 실행 중에 검출 위치(Pa)에서 계측되는 기판 상면(Sf)의 높이가, 본래 필요로 되는 노즐(71)과 기판(S)의 대향 위치(Pb)에 있어서의 높이와 반드시 일치하지 않는다는 문제를 감안하여, 검출 위치(Pa)에서의 검출 결과를 대향 위치(Pb)에서의 높이로 환산하기 위한 환산 특성이 도입되어 있다. 환산 특성은, 미리 기판(S)을 반송하여 검출 위치(Pa) 및 대향 위치(Pb)의 각각에서 행해진 높이 검출 결과에 의거하여 구해지고 있다.

그 때문에, 이 실시 형태에서는, 도포 동작에 있어서 반송되는 기판(S)의 상면(Sf)이 대향 위치(Pb)에서 어느 높이에 있는지를 정밀도 좋게 구할 수 있다. 반송 과정에 있어서 기판(S)의 상면(Sf)은 항상 수평면을 유지하고 있는 것은 아니며, 부분적인 만곡 등 기판(S)의 자세는 반송 과정에 있어서 끊임없이 변화한다. 상기 실시 형태에 의하면, 이러한 기판의 자세의 변화 양태에 따라, 검출 위치(Pa)에서 검출된 값을 대향 위치(Pb)에서의 값으로 환산할 수 있는 환산 특성을 설정할 수 있다. 그 때문에, 검출 위치(Pa)에서 간접적으로 검출되는 기판 상면(Sf)의 높이로부터, 대향 위치(Pb)에서의 높이를 정밀도 좋게 구하는 것이 가능하다.

이렇게 하여 구해지는 높이의 결과에 대해서는, 이하와 같이 이용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 반송 중에 있어서 구해진 높이가 미리 정해진 허용 범위로부터 벗어났을 경우에는, 반송 이상이 발생했을 우려가 있는 점에서, 이상을 알리거나, 장치의 동작을 정지하거나 함으로써 트러블의 심각화를 방지할 수 있다.

예를 들면 반송 기구의 이상에 기인하여 기판(S)의 부상량이 변동하여 기판(S)이 스테이지(32) 등이나 노즐(71)과 접촉하면, 기판(S)뿐만 아니라 장치의 구성 부품을 파손해 버릴 우려가 있지만, 그러한 문제를 미연에 회피하는 것이 가능하다. 또, 기판(S)마다 높이의 실측 결과를 보존해 둠으로써, 도포막의 품질 관리에 유용하게 쓸 수 있다.

또한 예를 들면, 대향 위치(Pb)에 있어서의 기판(S)의 상하동에 상관없이 노즐(71)과의 갭을 일정하게 유지한다는 관점에서는, 높이 검출 결과에 따라 노즐(71)의 연직 방향 위치를 설정하도록 하는 것도 가능하다. 즉, 대향 위치(Pb)에 있어서 기판(S)의 상면(Sf)이 상승 또는 하강하고 있는 것이 검지되었을 때에, 이것에 맞추어 노즐(71)을 승강시키도록 함으로써, 갭을 상시 일정하게 유지하는 것이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 이 실시 형태에 있어서는, 부상 스테이지부(3) 및 기판 반송부(5)가 일체로서 본 발명의 「반송부」로서 기능하고 있으며, 입구 부상 스테이지(31) 및 출구 부상 스테이지(33)가, 각각 본 발명의 「입구 스테이지」 및 「출구 스테이지」에 상당하고 있다. 그리고, 센서(62)가 「높이 검출부」로서 기능하고 있다. 또한, 제어 유닛(9)의 연산 수단(92)이 본 발명의 「산출부」로서 기능하고 있다. 또, 승강 기구(734, 735), 리니어 모터(82L, 82R) 및 이들을 제어하는 제어 유닛(9) 등을 포함하는 위치 결정 기구(73)가, 본 발명의 「위치 결정 기구」로서 기능하고 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외로 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 노즐(71)과 센서(62)가 모두 빔 부재(731)에 고정되고, 이들이 일체적으로 이동하는 구성으로 되어 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 도포 동작의 실행 중에 높이 검출이 가능한 제1 위치와, 도포 동작 시에 노즐(71)과 기판(S)이 대향하는 위치에서의 높이 검출이 가능한 제2 위치의 각각에 센서(62)를 위치 결정할 수 있는 구조이면, 노즐(71)과 일체 이동하는 것이 아니어도 된다.

또한 예를 들면, 상기 실시 형태에서는 센서(62)가 노즐(71)의 상류측에 배치되어 있는데, 노즐(71)의 하류측에 배치되어도 동일한 검출이 가능하다. 단, 도포 전의 기판(S)에 있어서 상면(Sf)의 높이를 구한다는 목적에서는, 상기 실시 형태와 같이 센서(62)가 노즐(71)의 상류측에서 도포 전의 기판(S)의 상면(Sf)을 계측하는 구성이 바람직하다.

또한 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 1장마다 기판(S)의 판두께나 반송 시의 높이 프로파일이 구해져 있다. 이것을 대신하여 예를 들면, 동일 규격 또는 동일 로트의 기판에 대해서는, 1개의 기판에서 대표적으로 취득된 판두께나 높이 프로파일의 정보가 공통되어 이용되는 형태이어도 된다. 또, 기판의 상면 높이로부터 부상량을 구할 때에 전제가 되는 판두께의 산출 방법에 대해서는, 상기한 것에 한정되지 않고 임의이다.

또한 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 환산 특성을 기판 선단부(Sh)의 위치(Ph)를 변수로서 구하고 있는데, 반송 경로에 있어서의 기판(S)의 위치로부터 환산 계수를 일의적으로 결정할 수 있는 관계가 성립되어 있으면 되고, 기판 선단부(Sh)는 단순히 기판(S)의 위치를 대표적으로 나타내기 위한 예로서 도입된 것이다.

본 발명은, 기판에 하방으로부터 부력을 부여하여 수평 방향으로 반송하면서 그 상면에 도포액을 도포하는 도포 장치 및 도포 방법 전반에 적용할 수 있다.

1 도포 장치
3 부상 스테이지부(반송부)
5 기판 반송부(반송부)
31 입구 부상 스테이지(입구 스테이지)
32 도포 스테이지
33 출구 부상 스테이지(출구 스테이지)
62 센서(높이 검출부)
71 노즐
73 위치 결정 기구
92 연산 수단(산출부)
P1 제1 위치
P2 제2 위치
Pa 검출 위치
Pb 대향 위치
S 기판
Sf 기판(S)의 상면

Claims (12)

1. 기판에 하방으로부터 부력을 부여하면서 수평 방향으로 반송하는 반송부와,
   반송되는 상기 기판의 상면에 대향하는 도포 위치에 위치 결정되어 상기 기판에 대해 처리액을 토출하는 노즐과,
   상기 기판의 반송 방향에 있어서 상기 노즐의 상류측 또는 하류측의 검출 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 검출하는 높이 검출부와,
   소정의 환산 특성에 의거하여, 상기 검출 위치에 있어서 검출된 높이로부터, 상기 도포 위치에 있는 상기 노즐과 대향하는 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 산출하는 산출부를 구비하고,
   상기 환산 특성은, 사전에 상기 기판을 반송하여 상기 대향 위치 및 상기 검출 위치의 각각에서 검출한 상기 기판의 상면의 높이의 상관관계에 의거하여 미리 구해지는, 도포 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 환산 특성은, 반송되는 상기 기판의 상기 반송 방향에 있어서의 위치에 따라 설정되는, 도포 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 높이 검출부를, 상기 검출 위치에 있어서의 상기 기판의 높이를 검출하기 위한 제1 위치와, 상기 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 높이를 검출하기 위한 제2 위치에 이동 위치 결정하는 위치 결정 기구를 구비하고,
   상기 환산 특성은, 상기 높이 검출부가 상기 제1 위치에 위치 결정된 상태에서 상기 기판을 반송했을 때의 검출 결과와, 상기 높이 검출부가 상기 제2 위치에 위치 결정된 상태에서 상기 기판을 반송했을 때의 검출 결과에 의거하여 구해지는, 도포 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 위치 결정 기구는, 상기 노즐과 상기 높이 검출부를 일체적으로 이동 위치 결정하는, 도포 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 산출부에 의해 구해지는 상기 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이에 따라, 상기 노즐의 상하 방향의 위치가 설정되는, 도포 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐은, 상기 반송 방향에 직교하는 상기 기판의 폭방향을 따라 연장되는 슬릿형의 개구로부터 상기 처리액을 토출하는, 도포 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 반송부는, 상기 도포 위치에 위치 결정된 상기 노즐의 하방에 배치되는 도포 스테이지와, 상기 반송 방향에 있어서 상기 도포 스테이지의 상류측에 배치되는 입구 스테이지와, 상기 반송 방향에 있어서 상기 도포 스테이지의 하류측에 배치되는 출구 스테이지를 구비하고,
   상기 도포 스테이지, 상기 입구 스테이지 및 상기 출구 스테이지의 각각은, 대략 평탄한 상면으로부터 기체를 토출시켜 상기 기판에 부력을 부여하는, 도포 장치.
8. 처리액을 토출하는 노즐과의 대향 위치로 반송되는 기판의 상면의 높이를 검출하는 높이 검출 방법으로서,
   상기 기판의 반송 방향에 있어서 상기 노즐의 상류측 또는 하류측의 검출 위치에서 상기 기판의 상면의 높이를 검출하는 공정과,
   소정의 환산 특성에 의거하여, 상기 검출 위치에 있어서 검출된 높이로부터, 상기 노즐과 대향하는 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 산출하는 공정을 구비하고,
   상기 환산 특성은, 사전에 상기 기판을 반송하여 상기 대향 위치 및 상기 검출 위치의 각각에서 검출한 상기 기판의 상면의 높이의 상관관계에 의거하여 미리 구해지는, 높이 검출 방법.
9. 처리액을 토출하는 노즐과의 대향 위치로 반송되는 기판의 상면의 높이를 검출하는 높이 검출 방법으로서,
   상기 기판의 반송 방향에 있어서 상기 노즐의 상류측 또는 하류측의 검출 위치에서 상기 기판의 상면의 높이를 검출하는 공정과,
   소정의 환산 특성에 의거하여, 상기 검출 위치에 있어서 검출된 높이로부터, 상기 노즐과 대향하는 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 산출하는 공정을 구비하고,
   상기 환산 특성은, 반송 중에 있어서의 상기 기판의 자세의 변화 양태에 의거하여 미리 구해지는, 높이 검출 방법.
10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 기판을 반송하면서, 상기 검출 위치에 있어서의 상기 기판의 상면 높이의 검출을 행하는 공정과,
    상기 기판을 반송하면서, 상기 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면 높이의 검출을 행하는 공정과,
    각각의 검출에서 얻어진 검출 결과로부터 상기 환산 특성을 구하는 공정을 구비하는, 높이 검출 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    반송되는 상기 기판의 상기 반송 방향에 있어서의 위치가 같을 때의 상기 검출 위치 및 상기 대향 위치 각각에서 검출된 상기 기판의 높이의 차를 상기 환산 특성으로 하는, 높이 검출 방법.
12. 기판에 하방으로부터 부력을 부여하면서 수평 방향으로 반송하는 공정과,
    반송되는 상기 기판의 상면에 대향하는 도포 위치에 노즐을 위치 결정하여, 상기 기판에 대해 상기 노즐로부터 처리액을 토출하는 공정과,
    청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 높이 검출 방법에 의해, 상기 노즐과 대향하는 대향 위치에 있어서의 상기 기판의 상면의 높이를 구하는 공정을 구비하는, 도포 방법.
    

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