KR100739310B1 - 도포장치 및 도포방법 - Google Patents

Abstract

슬릿노즐의 평행기준 및 높이기준을 용이하게 결정할 수 있고, 도포시에 있어서 기판 표면과 슬릿노즐 하단의 거리의 미조정을 정확하게 행할 수 있는 도포장치를 제공한다.

기판 재치부(3)의 도포 개시위치측 측면의 폭방향의 양단에는, 슬릿노즐(5)의 수평기준 및 높이기준을 결정하기 위한 기준치구(6, 6)이 각각 장착되어 있다. 이 기준치구(6)은 승강 가능한 측장자(8)을 갖고 있고, 이 측장자(8)은, 스프링 등에 의해 위쪽으로 힘이 가해지며, 그의 하강원은 측장자(8)의 윗면과 기판 재치부(3)의 윗면의 면이 일치하게 되는 위치로 하고, 그의 위치를 높이방향의 기준점으로 한다.

도포장치, 도포방법, 슬릿노즐, 측장자, 기준치구

Description

도포장치 및 도포방법{Coating apparatus and coating method}

도 1은 본 발명의 도포장치의 하나의 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 도포장치의 요부(要部)의 측면도이다.

도 3은 도 2의 A방향 화살표에서 본 도면이다.

도 4는 본 발명의 도포방법의 하나의 실시형태를 나타내는 공정도이다(그의 1).

도 5는 본 발명의 도포방법의 하나의 실시형태를 나타내는 공정도이다(그의 2).

도 6은 본 발명의 도포방법의 하나의 실시형태를 나타내는 공정도이다(그의 3).

도 7은 본 발명의 도포방법의 하나의 실시형태를 나타내는 공정도이다(그의 4).

[부호의 설명]

1…기대(基臺), 2…레일, 3…기판 재치부(載置部), 4…문형(門型) 이동기구, 5…슬릿노즐, 6…기준치구(基準治具), 7…비접촉식 거리 측정 센서, 8…측장자(測長子), W…유리기판

본 발명은 유리기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여, 현상액, 세정액, SOG 용액, 레지스트액 등을 도포할 때의 도포장치 및 도포방법에 관한 것이다.

액정(LCD), PDP(플라즈마 디스플레이), 반도체 소자 등의 제조 프로세스에 있어서는, 기판 상에 각종 피막을 형성하거나, 세정액이나 현상액을 도포하기 위해 슬릿노즐을 구비한 도포장치가 사용되고 있다.

근래, 기판 치수가 대형화되는 경향에 맞추어, 기판을 회전시키면서 도포하는 종래의 스핀 코팅(spin coating)을 대신하여, 폭 넓은 슬릿노즐을 기판과 상대적으로 한쪽 방향으로 이동시키면서 도포를 행하는 도포장치가 증가하고 있다. 이러한 슬릿노즐을 구비한 도포장치는, 대형기판일지라도 그의 표면에 균일한 두께의 막을 형성할 수 있는 점에서 유리하다. 그러나, 다른 한편, 몇 가지의 과제도 가지고 있다.

예를 들면, 도포시에 있어서 기판 표면과 슬릿노즐 하단(下端)의 거리인 도포 갭의 적정한 조정이 어려운 것도 그 중 하나이다. 그 이유는, 폭 넓은 슬릿노즐 전폭(全幅)에 걸쳐서 동일한 도포 갭을 설정해야 하는 것, 또한 도포액이 기판에 토출(吐出)될 때의 반작용을 받아 슬릿노즐이 상하(上下)하여, 도포 갭이 불안정해져 도막이 주름지는 것 등이다.

종래에서는, 슬릿노즐의 주행부(走行部)에 기준치구를 설치하고, 그 기준치구에 슬릿노즐을 올려놓음으로써 슬릿노즐의 수평을 결정한 후, 슬릿노즐과 기판 재치(載置) 스테이지의 클리어런스(clearance), 즉 도포 갭을 시그니스 게이지(thickness gauge)(극간 게이지)를 사용하여 육안으로 미조정(微調整)하고 있었다. 따라서, 인적(人的) 요인에 의한 오차가 커서 정확성이 결여되어 있다고 하는 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에서는, 두께 센서에 의해 피도공재(被塗工材)(기판)의 두께를 측정하고, 이 두께를 고려하여, 도료 토출장치(吐出裝置)와 피도공재의 간격이 형성되어야 하는 도막의 두께에 대응하는 간격이 되도록 도료 토출장치를 하강시키도록 한 매엽(枚葉) 도공방법 및 그의 장치가 제안되어 있다.

또한 특허문헌 2에서는, 기판 재치 테이블의 소정 위치에 테이블 표면(기준면)과 동일한 레벨을 갖는 오목형상부를 형성하고, 오목형상부와 슬릿노즐 선단부(先端部)의 극간량(隙間量)을 측정하는 비접촉식 극간 측정 센서를, 오목형상부를 사이에 두고 대항(對抗) 배치함으로써, 이 극간을 직접 통과하는 레이저광의 검지(檢知) 정밀도를 향상시킨 테이블형 다이 코터가 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 제(평)8-182953호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 제2001-9341호 공보

그러나, 특허문헌 1에서는, 기판의 두께 센서와 슬릿노즐은 따로따로 구성되어 있기 때문에, 두께 센서와 슬릿노즐 지지(支持)부재의 조정이 필요해진다.

또한, 특허문헌 2에서는, 슬릿노즐 앞쪽 끝이 오목형상부에 접촉한 경우에 손상되거나 변형될 우려가 있다. 이 경우, 슬릿의 길이방향에 있어서 균일 도포가 곤란해진다.

전술한 점에 비추어, 본 발명은, 슬릿노즐의 평행기준 및 높이기준을 용이하게 결정할 수 있고, 도포시에 있어서 기판 표면과 슬릿노즐 하단의 거리의 미조정을 정확하게 결정하여 유지할 수 있는 도포장치 및 도포방법을 제공한다.

본 발명의 도포장치는, 기판 재치부 상에 올려놓여진 기판에, 이 기판과 비접촉이고 상대적으로 이동 가능한 슬릿노즐로부터 도포액을 토출하여, 기판 상에 도막을 형성하는 것이고, 기판 재치부의 도포 개시측 폭방향의 양단부(兩端部)에, 슬릿노즐의 수평기준 및 높이기준을 결정하기 위한 기준치구가 설치되고, 기준치구는 승강 가능한 측장자를 가지며, 이 측장자는, 그의 윗면이 기판 재치부면과 동일한 면 높이로 정지하도록 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 도포장치.

본 발명의 도포장치에 의하면, 기판 재치부의 도포 개시측의 폭방향 양단부에, 슬릿노즐의 수평기준 및 높이기준을 결정하기 위한 기준치구가 설치되고, 기준치구는 승강 가능한 측장자를 가지며, 이 측장자는, 그의 윗면이 기판 재치부면과 동일한 면 높이로 정지하도록 제어되어 있기 때문에, 실제로 기판 상에 도포를 행했을 때에는, 슬릿노즐이 손상되거나 변형되지 않고, 슬릿노즐을 수평으로 할 수 있으며, 또한 슬릿노즐의 높이 조정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

본 발명의 도포방법은, 전술한 도포장치에 있어서 제어된 기판 재치부면과 동일한 면 높이위치를 기준으로 슬릿노즐의 대기위치를 결정하고, 상기 대기위치를 기준으로 하여 기판과 슬릿노즐의 간격을 결정하여 도포를 개시하도록 한다.

본 발명의 도포방법에 의하면, 전술한 도포장치에 있어서 제어된 기판 재치부면과 동일한 면 높이위치를 기준으로 슬릿노즐의 대기위치를 결정하고, 상기 대기위치를 기준으로 하여 기판과 슬릿노즐의 간격을 결정하여 도포를 개시하도록 했기 때문에, 슬릿노즐이 손상되거나 변형되지 않고, 슬릿노즐을 수평으로 할 수 있으며, 또한 슬릿노즐의 높이 조정을 용이하게 행할 수 있다. 이에 따라 균일 도포가 가능해진다.

구체적으로는, 이하의 (1)~(5)의 순서로 상기 도포방법을 행한다.

(1) 슬릿노즐을 하강시키고, 이 슬릿노즐 하단을 상승위치에 있는 상기 기준치구의 측장자 상단(上端)에 맞닿게 한다.

(2) (1)에 나타내는 상태인 채로, 측장자 윗면이 기판 재치부면과 동일한 면 높이가 될 때까지 상기 슬릿노즐을 상기 측장자와 함께 하강시키고, 상기 슬릿노즐의 수평기준 및 높이기준 및 거리 센서의 기준을 결정한다.

(3) 슬릿노즐을 대기위치까지 상승시킨다.

(4) 기판 윗면과 슬릿노즐 하단의 간격을, 슬릿노즐이 구비하는 비접촉식 거리 측정 센서로 측정한다.

(5) 거리 측정 센서로 측정한 값을 토대로, 기판 윗면과 슬릿노즐 하단의 간격이 목적으로 하는 도포 개시위치가 될 때까지 슬릿노즐을 하강시킨다.

또한, 상기 도포방법에 있어서, 기판 재치부에 기판을 반입·재치하고, 대기위치까지 상승시킨 슬릿노즐을 도포 개시위치로 이동시켜, 거리 측정 센서에 의해 기판 표면까지의 거리 데이터를 측정한 후, 이 거리 데이터를 슬릿노즐 승강 제어부로 피드백하여 연산함으로써 도포 갭을 결정하고, 결정된 도포 갭 위치까지 슬릿노즐을 하강시키는 것이 바람직하다.

이하에 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 토대로 설명한다.

도 1은 본 발명의 도포장치의 하나의 실시형태를 나타내는 평면도, 도 2는 도 1의 요부의 측면도, 도 3은 도 2의 A방향의 화살표에서 본 도면이다.

본 실시형태의 기판 도포장치에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기대(1)에 한쌍의 평행한 레일(2, 2)가 설치되고, 이들 레일(2, 2)의 중간위치가 되는 기대(1)면의 중앙에 기판(W)가 올려놓여지기 위한 기판 재치부(3)이 고정되어 있다. 그리고, 기판 재치부(3)을 걸치고 문형 이동기구(4)가 레일(2, 2) 사이에 주행 가능하게 걸쳐지고, 이 문형 이동기구(4)에는 승강장치를 매개로 하여 슬릿노즐(5)가 장착되어 있다.

그리고, 본 실시형태에 있어서는 특히, 기판 재치부(3)에 있어서, 도포 개시위치측의 측면의 폭방향 양단(兩端)에, 슬릿노즐(5)의 수평기준 및 높이기준을 결정하기 위한 기준치구(6, 6)이 각각 장착되어 있다.

기준치구(6)은 승강 가능한 측장자(8)을 갖고 있고, 이 측장자(8)은, 스프링 등에 의해 위쪽으로 힘이 가해지며, 그 하강원(下降源)은 측장자(8)의 윗면과 기판 재치부(3)의 윗면이 동일한 면 높이가 되는 위치로 하고, 이 위치를 높이방향의 기준점으로 한다.

측장자(8)은, 그의 윗면이 기판 재치부(3)의 윗면과 동일한 면 높이위치에서 정지하도록 제어되고 있다.

슬릿노즐(5)의 이동방향을 기준으로 한 앞면에는, 비접촉식 거리 측정 센서(7)이 좌우로 설치되어 있다.

즉, 유리기판(W) 등은 각각 두께가 약간 상이하다. 이러한 경우에 대처하기 위해, 비접촉식 거리 측정 센서(7)을 설치하여, 슬릿노즐(5) 하단과 기판(W) 윗면의 실제 간격을 알 필요가 있다.

이에 따라, 두께가 상이한 유리기판(W)의 각각에 있어서, 슬릿노즐(5) 하단과 기판(W) 윗면의 실제 간격을 아는 것이 가능해진다.

이러한 구성의 도포장치를 사용하여 기판(W)에 도포를 행하는 경우에는, 본 도면 좌측으로부터 우측으로 슬릿노즐(5)를 이동시키는 것으로 한다.

이어서, 도 1에 나타낸 도포장치를 사용한 도포방법을, 도 2~도 7을 사용하여 설명한다.

먼저, 슬릿노즐(5)의 평행기준 및 높이기준을 설정하기 위해, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 슬릿노즐(5)를 소정 위치로부터 하강시켜 슬릿노즐(5)의 하단을 좌우 2개의 측장자(8)의 윗면에 맞닿게 한다.

이 때, 측장자(8)은 승강 가능하기 때문에, 슬릿노즐(5)를 맞닿게 한 경우의 충격은 완화되어 슬릿노즐(5) 하단을 흠집 내는 경우는 없다.

이어서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 측장자(8)의 윗면과 기판 재치부(3)의 윗면의 면이 일치될 때까지 슬릿노즐(5)를 측장자(8)과 함께 밀어내려 정지시킨다.

이 조작에 의해 슬릿노즐(5)는 수평인지의 여부를 확인할 수 있고, 또한 슬 릿노즐(5)의 하단의 기준 높이위치가 결정된다.

본 실시형태에 있어서는, 거리 측정 센서(7)에 있어서 이의 결정시에 측정된 값(측정치)을 0 ㎛로 설정하여 슬릿노즐 승강 제어부에서 연산처리한다.

이와 같이 하여 슬릿노즐(5)의 수평기준 및 높이기준(기준 높이위치) 및 거리센서의 기준을 결정하고, 이들의 데이터를 슬릿노즐 승강 제어부에 기억시켜 둔다. 이들의 동작은 슬릿노즐 탑재시에 행하여진다.

이어서, 기판 재치부(3)에 기판(W)를 반입·재치한 후, 도 5에 나타내는 바와 같이 슬릿노즐(5)를 대기위치까지 상승시킨다. 이 대기위치는 임의이지만, 예를 들면 500~1000 ㎛ 정도 두께의 기판(W)에 도포를 행하는 경우는, 기판 재치부(3)의 면, 즉 상기 0 ㎛로 가정한 기준 높이위치로부터 3000~5000 ㎛ 위쪽으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 대기위치와 기준 높이위치의 거리도 슬릿노즐 승강 제어부에 기억시켜 둔다.

이 다음, 도 6에 나타내는 바와 같이, 슬릿노즐(5)를 레일(2, 2)를 따라 수평방향으로 이동시키고, 슬릿노즐(5)를 기판(W)의 도포 개시점의 위쪽으로 위치시킨다. 그리고, 이 시점에서 거리 측정 센서(7)에 의해 기판(W) 윗면(기판(W) 표면)까지의 거리를 측정한다.

예를 들면, 대기위치의 높이가 3500 ㎛이고 기판(W)의 두께가 700 ㎛인 경우, 계산상으로는 3500-700=2800 ㎛가 될 것이지만, 기판(W)에는 두께의 편차가 있고, 또한 기판(W)로부터의 반사 등의 영향을 받기 때문에, 실측치(實測値)는 2800 ㎛ 보다도 약간 많거나 적은 값이 된다.

따라서 데이터의 교정(較正)을 행한다. 즉, 실측치가 예를 들면 2790 ㎛였을 경우, 이 값으로부터 예정 도포 개시위치(예를 들면 30 ㎛)를 뺀 값 2760 ㎛를 산출하고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 슬릿노즐 승강 제어부를 2760 ㎛ 강하(降下)시켜, 이것을 도포 갭으로 한다. 이렇게 함으로써 기판(W)마다 미묘하게 상이한 두께를 고려한 도포 갭의 설정이 가능해진다.

이상의 방법에 의해 도포 갭을 결정하고, 이 도포 갭위치까지(목적으로 하는 도포 개시위치까지) 슬릿노즐(5)를 하강시켜, 도포 갭을 유지하면서 기판(W)의 도포를 행한다.

여기에서, 도포 개시로부터 종료까지의 사이에는, 거리 측정 센서(7)에 의해 기판 윗면과 슬릿노즐(5)의 하단의 간격(도포 갭)의 변동을 감시하고, 만약 도포 갭이 허용범위를 초과하여 변동된 경우에는 경보를 내거나 램프를 점등한다. 이에 따라, 도포 갭이 허용범위를 초과하여 변동했는지를 아는 것이 가능해진다.

본 실시형태에 의하면, 기판 재치부에 기판을 반입·재치하고, 대기위치까지 상승시킨 슬릿노즐을 도포 개시위치로 이동시켜, 거리 측정 센서에 의해 기판 표면까지의 거리 데이터를 측정한 후, 이 거리 데이터를 슬릿노즐 승강 제어부로 피드백하여 연산함으로써 도포 갭을 결정하고, 결정된 도포 갭위치까지 슬릿노즐을 하강시켜, 도포 갭을 유지하면서 기판(W)의 도포를 행하도록 했기 때문에, 기판(W) 상에 도포를 행해도 슬릿노즐이 손상되거나 변형되지 않고, 슬릿노즐을 수평으로 할 수 있으며, 또한 슬릿노즐의 높이 조정을 용이하게 행할 수 있다.

전술한 본 실시형태에서는, 수평기준 및 높이기준을 결정할 때에, 슬릿노즐(5)를 밀어내려 조정을 행하였지만, 기준점 보다도 낮은 위치로부터 슬릿노즐(5)를 밀어올려 조정해도 상관없다.

또한, 본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 그 밖의 여러 가지의 구성을 취할 수 있다.

본 발명의 도포장치 및 도포방법은, 슬릿노즐에 의한 대형 기판의 도포를 용이하게 행하는 것이 가능하기 때문에, 액정, 플라즈마 디스플레이, 반도체 소자 등의 기판 상으로의 각종 피막형성, 자기기록매체 상으로의 각종 피막형성에 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 유리기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여, 예를 들면 현상액, 세정액, SOG 용액, 레지스트액 등의 도포액을 도포할 때에, 슬릿노즐의 평행기준 및 기준 높이위치를 용이하게 결정할 수 있다.

이 때문에, 도포시에 있어서의 기판 표면과 슬릿노즐 하단의 거리의 미조정을 정확하게 행할 수 있고, 도포시의 슬릿노즐의 상하 움직임을 체크하여 도포 불균일을 방지하는 것이 가능해진다.

따라서, 고성능이고 고신뢰성의 도포장치 및 균일한 도막을 형성하는 데에 적합한 도포방법을 실현할 수 있다.

Claims (4)

1. 기판 재치부 상에 올려놓여진 기판에, 상기 기판과 비접촉이고 상대적으로 이동 가능한 슬릿노즐로부터 도포액을 토출하여, 상기 기판 상에 도막을 형성하는 도포장치에 있어서,

   상기 기판 재치부의 도포 개시측 폭방향의 양단부에, 상기 슬릿노즐의 수평기준 및 높이기준을 결정하기 위한 기준치구가 설치되고, 상기 기준치구는 승강 가능한 측장자를 가지며, 상기 측장자는, 그의 윗면이 상기 기판 재치부면과 동일한 면 높이에서 정지하도록 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 도포장치.
2. 제1항의 도포장치에 있어서, 상기 슬릿노즐의 도포시의 이동방향을 기준으로 하여 상기 슬릿노즐의 앞면에, 상기 기판 재치부 상에 올려놓여진 상기 기판 윗면과, 상기 슬릿노즐 하단의 간격을 측정하는 비접촉식 거리 측정 센서가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 도포장치.
3. 제1항의 도포장치에 있어서 제어된 기판 재치부면과 동일한 면 높이위치를 기준으로 슬릿노즐의 대기위치를 결정하고, 상기 대기위치를 기준으로 하여 기판과 슬릿노즐의 간격을 결정하여 도포를 개시하는 것을 특징으로 하는 도포방법.
4. 제3항의 도포방법에 있어서, 도포 개시부터 도포 종료까지의 사이에는, 거리 측정 센서에 의해, 상기 기판 윗면과 상기 슬릿노즐 하단의 간격 변동을 감시하고, 상기 간격의 이상(異常)상태를 경보나 램프 점등에 의해 알리는 것을 특징으로 하는 도포방법.

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