KR101092136B1 - 매엽 도막 형성장치 및 매엽 도막 형성방법 - Google Patents

Abstract

도막의 막두께, 색도 및/또는 광학농도의 편차가 없어, 판형상 피처리물 위에 소정 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 형성하는 매엽 도막 형성장치 및 매엽 도막 형성방법을 제공한다.

판형상 피처리물의 표면에 슬릿 노즐로 도포액을 공급하는 도포장치와, 상기 판형상 피처리물의 표면에 도포한 도포액을 건조하는 감압 건조장치, 상기 건조된 도포액을 가열하는 가열장치를 구비하는 매엽 도막 형성장치에 있어서, 상기 가열장치로 가열한 상기 판형상 피처리물의 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정하여, 그 측정결과를 상기 도포장치에 전송하는 측정장치가 설치되고, 이 매엽 도막 형성장치를 사용하여 상기 판형상 피처리물의 표면에 상기 슬릿 노즐로 도포액을 공급하고, 이어서 상기 판형상 피처리물의 표면을 감압 건조하여 가열한 후, 이 가열된 상기 판형상 피처리물의 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정하여, 이 측정결과가 소정의 막두께, 색도 및/또는 광학농도에 도달해 있지 않은 경우는, 상기 도포장치를 일시 정지하고, 상기 슬릿 노즐로부터 에어 빼기 및/또는 앞쪽 끝 세정을 행한 후에, 다시 상기 도포장치를 가동시킨다.

매엽 도막 형성장치, 에어 빼기, 슬릿 노즐, 판형상 피처리물

Description

매엽 도막 형성장치 및 매엽 도막 형성방법{Single-wafer coating film apparatus and method}

도 1은 본 발명의 매엽 도막 형성장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 매엽 도막 형성장치의 차트도이다.

본 발명은 판형상 피처리물 표면에 형성한 피막의 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정하고, 이 측정결과를 피드백하여, 소정의 막두께, 색도 및/또는 광학농도에 도달해 있지 않은 경우에는, 소정의 처리를 행하는 매엽(single-wafer) 도막 형성장치 및 매엽 도막 형성방법에 관한 것이다.

종래에 있어서 반도체 웨이퍼나 유리기판 등의 판형상 피처리물 표면에 레지스트액 등을 도포하기 위해서는, 스피너(spinner) 위에 올려놓은 피처리물의 중심부에 노즐로부터 도포액을 적하하여 공급하고, 스피너에 의해 피처리물을 회전시킴으로써 발생하는 원심력으로 도포액을 바깥쪽을 향해 확산시킨 후, 베이크하여 완성하는 것으로 하고 있다. 이 방법으로는 균일한 도포막을 안정하게 형성할 수 있어, 한번 도포조건을 설정해 버리면 도포막의 두께를 1매씩 측정하지 않아도 균일 한 도포막을 형성할 수 있었다.

그러나, 공급하는 도포액량에 비해 실제 도포막으로서 기판 위에 남는 도포액량이 지나치게 적다. 결국, 도포액으로서 사용되지 않은 채 버려져 버리는 도포액량이 지나치게 많다. 더욱이, 기판의 사이즈가 커짐에 따라 버려지는 도포액량도 많아져, 그 양은 무시할 수 없는 것이 되었다. 따라서, 스피너 도포 대신에 노즐 자체에 소정 폭의 도포액 토출구(吐出口)를 개구(開口)시켜, 노즐을 이동시킴으로써 피처리물 표면에 소정 폭으로 도포액을 도포하는 것이 생각되고 있다.

상술한 소정 폭의 도포액 토출구를 갖는 슬릿 노즐을 사용하면, 도포액의 낭비를 없애고, 또한 효율적으로 도포를 행할 수 있지만, 피처리기판을 회전시키지 않기 때문에, 맨처음 도포한 도막의 두께가 그대로 막두께가 된다. 따라서, 공급하는 도포액량도 배관 등의 에어에 의해 도막의 두께가 불균일해지는 경우가 있다. 또한, 이 막두께의 불균일이 색도 또는 광학농도의 불균일을 발생시키게 된다. 따라서, 슬릿 노즐로 도포하는 경우에는, 도막의 두께, 색도 및/또는 광학농도가 설정하는 조건을 만족하고 있는지의 여부를 검사하여 제어해야만 한다.

따라서, 슬릿 노즐 아래방향 근방에 배비(配備)된 토출 막두께 치수측정 센서로부터의 신호에 의해, 제어수단이 미리 인풋(input)된 토출 막두께 치수값과 띠판(帶板) 주행속도와의 관계 프로그램을 매개로 하여 띠재(帶材) 표면도공 막두께 치수값을 산출하고, 조작판 위의 표시 패널 등에 송신하여 슬릿 노즐의 토출 막두께를 제어한다. 또한, 주행하는 띠재 표면 위의 도공 막두께 치수는, 슬릿 노즐 후방측에 설치되어 띠재의 판 폭방향으로 연속적으로 트래버스(traverse)하면서 측정 을 행하는 도공 막두께 측정 센서에 의해 확인된다. 그 설정 오차가 확인된 경우에, 라인을 정지하지 않고 조작판의 운전에 의해 미조정(微調整)을 행하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1).

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 제(평)07-204561호 공보(제2페이지~제3페이지, 도 2)

그러나, 상기 일본국 특허공개 제(평)07-204561호 공보에 개시되어 있는 슬릿 노즐 도장장치는, 슬릿 노즐 아래방향 근방에 배비된 토출 막두께 치수측정 센서 및 슬릿 노즐 후방측에 설치되어 띠재의 판 폭방향으로 트래버스하면서 측정을 행하는 도공 막두께 측정 센서에 의해, 띠재를 주행시키면서 띠재의 막두께를 조절하고 있기 때문에, 매엽 도포에서 문제가 되는 도막 개시위치에 가까운 부분의 막두께 변동이나 색도 변동 및/또는 광학농도 변동을 검출하는 것이 어렵다. 특히 도공액 공급배관 내에 기포가 존재하면, 도공개시 직후의 막두께나 색도 및/또는 광학농도의 편차가 커지는 문제도 있다.

본 발명은 상기 문제에 비추어 이루어진 것으로, 도막 개시위치 근방의 도막 두께의 편차가 없어, 판형상 피처리물 위에 소정 두께의 피막을 형성하는 매엽 도막 형성장치 및 매엽 도막 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본원 발명의 도막 형성장치는, 판형상 피처리물의 표면에 슬릿 노즐로 도포액을 공급하는 도포장치와, 상기 판형상 피처리물의 표 면에 도포한 도포액을 어느 정도 건조(반송 중에 물결치거나, 흐르지 않을 정도)시키는 감압 건조장치, 이 어느 정도 건조된 도포액을 추가로 건조시켜 피막으로 하는 가열장치를 구비하는 매엽 도막 형성장치에 있어서, 상기 가열에 의해 형성된 피막의 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정장치로 측정하여, 그 측정결과를 상기 도포장치에 피드백하는 막두께 측정장치를 설치한 구성으로 하였다.

또한, 본 발명의 매엽 도막 형성방법은, 판형상 피처리물의 표면에 슬릿 노즐로 도포액을 공급하고, 이어서 상기 판형상 피처리물 표면의 도포액을 감압 건조하여 도포액을 어느 정도 건조시키고, 이어서 가열함으로써 추가로 도포액을 건조시켜 피막으로 하고, 이 피막의 두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정장치로 측정하여, 이 측정결과가 소정의 값에 도달해 있지 않은 경우에, 상기 도포장치를 일시 정지하고, 슬릿 노즐로부터 에어 빼기 및/또는 앞쪽 끝 세정을 행한 후에, 다시 도포장치를 가동시키도록 하였다.

본 발명에 의하면, 도막형성 후의 판형상 피처리물의 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정하여, 그 결과 소정의 값과 상이한 값을 측정한 경우에, 도막 형성장치를 멈추고, 매엽 도포액 공급용 배관 내의 에어 빼기나 노즐의 앞쪽 끝 세정 등의 필요한 처치를 행함으로써, 이상 사태에 신속하게 대응할 수 있게 된다.

이하에 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 토대로 설명한다. 여기에서, 도 1은 본 발명의 매엽 도막 형성장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 매엽 도막 형성장치의 차트도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 매엽 도막 형성장치는 이송부, 도포장치, 감압 건조장치, 수취부(受取部), 가열장치 및 냉각장치, 반송부, 분배부로 된다. 도포장치에는 슬릿 노즐이 설치되어 있다. 이 슬릿 노즐에는 펌프 A를 통해 도포액이 공급되어, 에어 밸브 A가 그 공급량을 조절하고, 또한 에어 밸브 B 및 펌프 B를 통해, 슬릿 노즐용 에어 빼기 탱크와 접속하고 있다. 또한, 에어 밸브 B는 슬릿 노즐의 에어를 뺄 때 이외에는 항상 닫혀 있다.

또한, 감압 건조장치에서는 단시간 중에 도포액 전체로부터 도포액 중의 용매를 어느 정도 제거한 생건조상태로 하여, 반송 중에 도포액이 물결치거나, 흘러 떨어지지 않도록 한다. 또한, 감압 건조하지 않고 가열장치로 갑자기 가열하면, 도막의 표면만이 굳는 현상이 발생하기 쉬워, 도막 중에 용매가 농도 구배(勾配)를 가지고 존재하는 경향이 있어 바람직하지 않다.

또한, 본 실시예의 가열장치는 1회 3매의 판형상 피처리물을 베이크할 수 있고, 냉각장치는 1회 1매의 판형상 피처리물을 냉각할 수 있다. 더욱이, 반송부의 후부(後部)에 판형상 피처리물의 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정하는 측정장치가 설치되어 있다. 이 측정장치는 컨트롤러 센서에 의해 에어 밸브 A 및 B의 개폐를 조절한다.

이와 같이, 도포장치에 이송되어 온 판형상 피처리물 위에 슬릿 노즐로부터 도포액을 공급하고, 그리고 감압 건조장치로 감압 건조한 후, 수취부를 거쳐 로봇에 의해 가열장치로 이송된다. 가열장치에서는 베이크된 판형상 피처리물은 냉각장치로 냉각한 후에 반송부에 설치한 측정장치에 의해, 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정한다. 본 실시예에서 사용한 막두께 측정장치는 색도 측정기이다. 이 색 도 측정기는 색으로 막두께의 두께를 측정한다. 또한, 막두께 측정은 색도 측정기에 제한되지 않는다.

또한, 판형상 피처리물의 측정장소는 특별히 제한은 없지만, 적어도 도포 개시위치와 기판 중앙부를 각 1점 포함하는 것이 필요하다. 본 발명의 동작예로서 적색의 도막의 막두께를 면 내 3점의 색도값으로 관리하는 예를 사용해서 설명한다. 여기에서, 관리 규격은 중심값±7/1000로 한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 측정결과가 규격 중심값±7/1000을 초과하지 않는 경우에는, 판형상 피처리물은 그대로 분배부로 이송된다. 한편, 측정결과가 규격 중심값±7/1000을 초과한 경우에는, 알람 신호가 발생하여 도포장치로의 판형상 피처리물의 이송을 정지하고, 슬릿 노즐은 딥위치에서 대기하는 동시에, 에어 밸브 A가 닫혀, 도포액의 이송이 정지된다.

이어서, 에어 밸브 B를 열면, 슬릿 노즐의 에어 빼기가 개시된다. 그리고, 슬릿 노즐의 세정을 행하여 프리디스펜스(predispense)한 후, 알람을 해제하고 통상 동작으로 되돌려 도포를 재개한다.

즉, 판형상 피처리물 위에 도포액을 공급하고 베이크함으로써 도막을 형성하지만, 도포액 공급용 배관 내에 에어가 존재하면, 도포 초기의 막두께가 소정 막두께 보다도 얇아져 버린다. 또한, 공급하는 도포액량도 배관 등의 에어에 의해 편차가 생겨, 좀처럼 안정된 도포막을 연속해서 형성할 수 없다. 종래는, 도포액 탱크와 슬릿 노즐 사이에 탈기(脫氣)장치가 부착되어 있지만, 슬릿 노즐 앞쪽 끝에서 서크백(suckback) 등의 동작을 반복하고 있는 중에 배관 내에 에어가 슬릿 노즐에 모인다. 이 에어를 자동적으로 뺌으로써, 도포 초기의 막두께가 소정 막두께 보다도 얇아지는 현상을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태는 측정기를 반송부에 설치하였지만, 수취부 또는 컨베이어에 설치해도 된다.

베이크한 후의 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 측정하여, 소정 값과 상이한 경우, 일단 도포장치를 정지하고, 슬릿 노즐의 에어를 뺀 후, 도포를 재개함으로써 편차가 없는 도포 막두께, 색도 및/또는 광학농도를 형성할 수 있다.

Claims (2)

1. 판형상 피처리물의 표면에 슬릿 노즐로 도포액을 공급하는 도포장치와, 상기 판형상 피처리물의 표면에 도포한 도포액을 반송 중에 물결치거나 흐르지 않을 정도로 건조시키는 감압 건조장치, 상기 반송 중에 물결치거나 흐르지 않을 정도로 건조된 도포액을 추가로 건조하여 피막을 형성하는 가열장치를 구비하는 매엽 도막 형성장치에 있어서, 상기 가열에 의해 형성된 피막의 막두께 및/또는 색도를 측정하여, 그 측정결과를 상기 도포장치에 피드백하는 측정장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽 도막 형성장치.
2. 판형상 피처리물의 표면에 슬릿 노즐로 도포액을 공급하고, 이어서 상기 판형상 피처리물 표면의 도포액을 감압 건조하여 도포액을 반송 중에 물결치거나 흐르지 않을 정도로 건조시키고, 이어서 가열함으로써 추가로 도포액을 건조시켜 피막으로 하고, 이 피막의 막두께 및/또는 색도를 측정장치로 측정하여, 이 측정결과가 소정의 값에 도달해 있지 않은 경우에, 상기 도포장치를 일시 정지하고, 슬릿 노즐로부터 에어 빼기 및/또는 슬릿 노즐의 앞쪽 끝 세정을 행한 후에, 다시 도포장치를 가동시키는 것을 특징으로 하는 매엽 도막 형성방법.

Images