KR101188077B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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요시하루 오오타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 스핀레스 방식에서 피처리 기판상에 처리액을 공급내지 도포하는 처리 동작의 택트 타임을 단축함과 동시에 피처리 기판상에 처리액의 도포막을 도포 얼룩짐이 없는 균일한 막두께로 형성하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 및 기판 처리 프로그램에 관한 것으로서, 스테이지(76)은 그 긴 방향(X방향)에 있어서 5개의 반입 영역(M1), 천이 영역(M2), 도포 영역(M3), 천이 영역(M4), 반출 영역(M5)로 분할되고 있다. 도포 영역(M3)는 정압의 분출구(88)과 부압의 흡인구(90)을 혼재시키고 있고, 기판(G)의 부상 고도(Hb)를 높은 정밀도로 설정값에 유지할 수 있다. 기판(G)는 이 도포 영역(M3)를 통과할 때에 윗쪽의 레지스트 노즐(78)로부터 레지스트액(R)의 공급을 받는다. 레지스트 노즐(78)은 스테이지(76)상의 기판(G)를 일단으로부터 타단까지 커버 할 수 있는 길이로 Y방향으로 연장하는 장척 형상의 노즐 본체를 갖고, 도포 처리시에는 기판(G)의 반송 방향과 반대 방향으로 제 1의 위치로부터 제 2의 위치까지 이동한다.

Description

기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 피처리 기판상에 처리액을 공급해 처리를 실시하는 기술과 관련되고, 특히 스핀레스 방식에서 기판상에 처리액을 도포하는 기판 처리 기술에 관한다.
최근 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 프로세스에 있어서의 포트리소그래피공정에서는, 피처리 기판(예를 들어 유리 기판)의 대형화에 유리한 레지스트 도포법으로서, 기판에 대해서 긴형의 레지스트 노즐보다 레지스트액을 띠형상으로 토출 시키면서 레지스트 노즐을 상대 이동 또는 주사시킴으로써 회전운동을 필요로 하는 경우 없이 기판상에 원하는 막두께로 레지스트액을 도포하도록 한 스핀레스 방식이 보급되어 있다.
스핀레스 방식에 의한 종래의 레지스트 도포 장치는 예를 들어 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이 스테이지상에 수평으로 고정 적재되는 기판과 스테이지 윗쪽에 설치되는 레지스트 노즐의 토출구의 사이에 수백μm이하의 미소 갭을 설정하고, 레지스트 노즐을 주사 방향(일반적으로 노즐 긴 방향과 직교하는 수평 방향)으로 이동시키면서 기판상에 레지스트액을 토출시키도록 하고 있다. 이런 종류의 레지스트 노즐은 노즐 본체를 횡장 또는 장척 형상으로 형성해 구경이 매우 작은 미세지름(예를 들어 1OOμm정도)의 토출구로부터 레지스트액을 띠형상으로 토출하도록 구성되고 있다. 이러한 긴형 레지스트 노즐의 주사에 의한 도포 처리가 종료하면, 해당 기판은 반송 로보트 또는 반송 아암에 의해 스테이지로부터 꺼내져 장치밖에 반출된다. 직후에 후속의 새로운 기판이 반송 로보트에 의해 장치에 반입되고 스테이지상에 적재된다. 그리고 이 새로운 기판에 대해서 레지스트 노즐의 주사에 의해 상기와 같은 도포 처리가 반복된다.
상기와 같은 스핀레스 방식의 레지스트 도포 장치에서는 처리완료된 기판을 스테이지에서 언로딩 내지 반출하여 스테이지 상면을 완전하게 빈 상태로 하지 않는 이상, 후속의 새로운 기판을 스테이지상에 반입 내지 적재할 수가 없다. 이 때문에 레지스트 노즐을 주사시키는 동작의 소요 시간(Tc)에, 미처리의 기판을 스테이지상에 반입 내지 로딩 하는 동작의 소요 시간(Tin)과, 처리완료된 기판을 스테이지에서 언로딩 내지 반출하는 동작의 소요 시간(Tout)를 서로 더한 도포 처리 1 사이클의 소요 시간(Tc+Tin+Tout)이 그대로 택트 타임이 되어 택트 타임의 단축화가 어렵다고 하는 문제가 있다.
(특허 문헌 1) 일본국 특개평10-156255
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로 스핀레스 방식에서 피처리 기판상에 처리액을 공급 내지 도포하는 처리 동작의 택트 타임을 단축하는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기판 처리 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 부상 반송 방식에 있어서 피처리 기판상에 처리액의 도포막을 도포 얼룩짐이 없는 균일한 막두께로 형성할 수 있도록 한 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기판 처리 프로그램을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 기판 처리 장치는 피처리 기판보다 면적이 작은 제 1의 부상 영역을 갖고, 상기 제 1의 부상 영역내의 각 위치에서 상기 기판에 거의 균일한 부상력을 주는 스테이지와, 상기 기판을 부상한 상태로 소정의 기판 반송 방향으로 상기 제 1의 부상 영역을 통과시키는 기판 반송부와, 상기 기판이 상기 제 1의 부상 영역을 통과하는 도중에 그 영역의 거의 전역을 덮고 있는 동안에 상기 기판의 피처리면에 처리액을 공급하는 동작을 실행하는 처리액 공급부를 가진다.
또 본 발명의 기판 처리 방법은 스테이지상에 반송 방향을 따라 피처리 기판보다 사이즈가 큰 반입 영역과, 상기 기판보다 사이즈가 작은 도포 영역과, 상기 기판보다 사이즈가 큰 반출 영역을 이 순서로 일렬로 설정하고, 상기 스테이지의 상면에 설치한 다수의 분출구에서 분출하는 기체의 압력으로 상기 기판을 부상시켜, 상기 도포 영역에서는 그 영역 내의 각 위치에서 상기 기판에 거의 균일한 부상력을 주고, 상기 기판을 상기 반입 영역으로부터 상기 반출 영역까지 반송하는 도중에 상기 기판이 상기 도포 영역의 거의 전역을 덮고 있는 동안 상기 기판의 피처리면에 처리액을 도포하는 처리를 실행한다.
또 본 발명의 기판 처리 프로그램은 상면에 다수의 분출구를 가지는 스테이지의 반입 위치에 피처리 기판을 반입하는 스텝과, 상기 스테이지상에서 상기 기판을 원하는 높이에 부상한 상태로 상기 반입 위치로부터 소정 거리 이격된 제 1의 위치에 상기 기판의 전단이 도달할 때까지 제 1의 속도로 반송하는 스텝과, 상기 스테이지상에서 상기 기판을 원하는 높이에 부상한 상태로 상기 반입 위치와 상기 제 1의 위치의 사이로 설정된 제 2의 위치에 상기 기판의 후단이 도달할 때까지 제 2의 속도로 반송하는 스텝과, 상기 제 2의 속도에서의 반송중에 상기 기판의 피처리면에 처리액을 도포하는 스텝과, 도포 종료후에 상기 기판을 원하는 높이에 부상한 상태로 반출 위치까지 제 3의 속도로 반송하는 스텝을 실행한다.
본 발명에서는 기판이 스테이지의 제 1의 부상 영역(도포 영역)을 통과하는 도중에 그 영역의 거의 전역을 덮고 있는 동안에 기판의 피처리면에 처리액을 공급하는 처리(도포 처리)를 실행하도록 했으므로, 도포 처리의 개시부터 종료까지 전기간을 통해서 반송중의 기판의 부상 고도를 제 1의 부상 영역(도포 영역) 내에서 설정값으로 유지해 기판상에 도포 얼룩짐을 일으키는 경우 없이 일정한 막두께로 처리액의 도포막을 형성할 수가 있다. 또 제 1의 부상 영역을 사이에 두고, 하류측(반출 영역)에서 처리완료된 기판을 스테이지 밖에 반출하는 동작과, 상류측(반입 영역)에서 다음에 처리를 받는 신규 기판을 스테이지상에 반입하는 동작을 독립적 또는 병렬적으로 실시할 수 있으므로 택트 타임을 짧게 할 수가 있다.
본 발명의 매우 적합한 한 형태에 의하면, 처리액 공급부가, 반송 방향에 있어서 기판의 전단부가 제 1의 부상 영역의 하류측의 단부 부근에 위치하는 상태로 처리액 공급 동작을 개시하고, 기판의 후단부가 제 1의 부상 영역의 상류측의 단부 부근에 위치하는 상태로 처리액 공급 동작을 종료한다. 이 경우 기판 반송부는 처리액 공급 동작의 실행중에 기판을 반송 방향으로 비교적 고속의 일정한 속도로 반송하는 것이 바람직하고, 기판의 전단부가 제 1의 부상 영역의 하류측 단부 부근의 소정 위치에 도달했을 때는 처리액 공급 동작의 개시를 위해서 기판을 일단 정지시키는 것이 바람직하다. 처리액 공급부의 한 형태로서 제 1의 부상 영역내에서 기판의 피처리면을 향해 윗쪽으로부터 처리액을 토출하는 노즐과, 이 노즐에 처리액을 보내는 처리액 공급원과, 처리액의 토출을 개시하는 제 1의 노즐 위치로부터 처리액의 토출을 종료하는 제 2의 노즐 위치까지 처리액 공급 동작중에 노즐을 이동시키는 노즐 이동부를 가지는 구성이 바람직하다. 이 노즐은 반송 방향과 교차(예를 들어 직교)하는 수평 방향으로 연장하는 미세지름의 토출구를 가져도 좋다. 노즐 이동부는 노즐을 반송 방향과 반대의 방향으로 제 1의 노즐 위치로부터 제 2의 노즐 위치까지 비교적 저속의 일정한 속도로 이동시켜도 좋다. 바람직하게는 제 1의 노즐 위치는 제 1의 부상 영역의 하류측의 단부 부근으로 설정되고, 제 2의 노즐 위치는 제 1의 부상 영역의 상류측의 단부 부근으로 설정된다. 또 바람직하게는 처리액 공급부가 노즐을 승강 이동시키는 노즐 승강부를 가져도 좋고, 예를 들어 제 1의 노즐 위치에서 노즐을 퇴피용의 윗쪽의 높이 위치로부터 기판과 소정의 갭을 형성하는 처리액 토출용의 높이 위치까지 내리고, 제 2의 노즐 위치에서 노즐을 처리액 토출용의 높이 위치에서 윗쪽의 높이 위치까지 상승 또는 퇴피시켜도 좋다.
또 본 발명의 기판 처리 장치에 있어서 매우 적합한 한 형태에 의하면, 스테이지의 제 1의 부상 영역내에 다수 설치된 기체를 분출하는 분출구와, 스테이지의 제 1의 부상 영역내에 상기 분출구와 혼재해 다수 설치된 기체를 흡입하는 흡인구와, 제 1의 부상 영역을 통과하는 기판에 대해서 분출구에서 가해지는 수직 상향의 압력과 흡인구에서 가해지는 수직 하향 압력의 밸런스를 제어하는 부양 제어부가 설치된다.
또한 매우 적합한 한 형태에 의하면, 스테이지의 반송 방향에 있어서 제 1의 부상 영역의 상류 측에 기판을 부상시키는 제 2의 부상 영역이 설치되고, 이 제 2의 부상 영역에 기판을 반입하기 위한 반입부가 설치된다. 이 제 2의 부상 영역에 있어서의 부상 고도는 제 1의 부상 영역에 있어서의 부상 고도보다 높은 편이 좋다. 반입부는 스테이지상의 반입 위치에서 기판을 핀선단으로 지지하기 위한 복수개의 제 1의 리프트핀과, 이들의 리프트핀을 스테이지 하부의 원위치와 스테이지 윗쪽의 주행 위치의 사이에서 승강 이동시키는 제 1의 리프트핀 승강부를 가진다.
또 매우 적합한 한 형태에 의하면, 스테이지의 반송 방향에 있어서 제 1의 부상 영역의 하류 측에 기판을 부상시키는 제 3의 부상 영역이 설치되고, 이 제 3의 부상 영역에 기판을 반출하기 위한 반출부가 설치된다. 이 제 3의 부상 영역에 있어서의 부상 고도는 제 1의 부상 영역에 있어서의 부상 고도보다 높은편이 좋다. 반출부는 스테이지상의 반입 위치에서 기판을 핀선단으로 지지하기 위한 복수개의 제 2의 리프트핀과, 이들의 리프트핀을 스테이지 하부의 원위치와 스테이지 윗쪽의 주행 위치의 사이에 승강 이동시키는 제 2의 리프트핀 승강부를 가진다.
매우 적합한 한 형태에 의하면, 기판 반송부가 기판의 이동하는 방향과 평행에 연장하도록 스테이지의 편측 또는 양측으로 배치되는 가이드 레일과, 이 가이드 레일을 따라 이동 가능한 슬라이더와, 이 슬라이더를 가이드 레일을 따라 이동하도록 구동하는 반송 구동부와, 슬라이더로부터 스테이지의 중심부를 향해 연장하고 기판의 측테두리부를 탈착 가능하게 보유 지지하는 보유 지지부를 가진다.
본 발명의 기판 처리 장치 기판 처리 방법 또는 기판 처리 프로그램에 의하면, 상기와 같은 구성과 작용에 의해 스핀레스 방식에서 피처리 기판상에 처리액을 공급 내지 도포하는 처리 동작의 택트 타임을 단축 가능할 뿐만 아니라, 부상 반송 방식에 있어서 기판상에 처리액의 도포막을 도포 얼룩짐이 없는 균일한 막두께로 형성할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 적용 가능한 도포 현상 처리 시스템의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 실시 형태의 도포 현상 처리 시스템에 있어서의 처리의 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 3은 실시 형태의 도포 현상 처리 시스템에 있어서의 레지스트 도포 유니트 및 감압 건조 유니트의 전체 구성을 나타내는 대략 평면도이다.
도 4는 실시 형태에 있어서의 레지스트 도포 유니트의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 실시 형태에 있어서의 레지스트 도포 유니트의 전체 구성을 나타내는 대략 정면도이다.
도 6은 실시 형태의 스테이지 도포 영역에 있어서의 분출구와 흡입구의 배열 패턴의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트에 있어서의 기판 반송부의 구성을 나타내는 일부 단면 대략 측면도이다.
도 8은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트에 있어서의 기판 반송부의 보유 지지부의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 실시 형태의 레지스트 도포 유니트에 있어서의 기판 반송부의 패드부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트에 있어서의 기판 반송부의 보유 지지부의 일 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트에 있어서의 분출 제어부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 12는 실시 형태의 레지스트 도포 유니트에 있어서의 스테이지 내부의 유로의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 13은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트에 있어서의 제어계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 14는 실시 형태의 레지스트 도포 유니트의 주요부에 있어서의 도포 처리 동작의 일 단계를 나타내는 대략 측면도이다.
도 15는 실시 형태의 레지스트 도포 유니트의 주요부에 있어서의 도포 처리 동작의 일 단계를 나타내는 대략 측면도이다.
도 16은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트의 주요부에 있어서의 도포 처리 동작의 일 단계를 나타내는 대략 측면도이다.
도 17은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트의 주요부에 있어서의 도포 처리 동작의 일 단계를 나타내는 대략 측면도이다.
도 18은 실시 형태의 레지스트 도포 유니트의 주요부에 있어서의 도포 처리 동작의 일 단계를 나타내는 대략 측면도이다.
도 19는 실시 형태의 레지스트 도포 유니트의 주요부에 있어서의 도포 처리 동작의 일 단계를 나타내는 대략 측면도이다.
이하 첨부도를 참조해 본 발명의 매우 적합한 실시 형태를 설명한다.
도 1에 본 발명의 기판 처리 장치가 적용 가능한 구성예로서 도포 현상 처리 시스템을 나타낸다. 이 도포 현상 처리 시스템은 클린 룸내에 설치되어 예를 들어 LCD 기판을 피처리 기판으로 하고, LCD 제조 프로세스에 있어서 포트리소그래피공정도안의 세정, 레지스트 도포, 프리베이크, 현상 및 포스트베이크의 각 처리를 실시하는 것이다. 노광 처리는 이 시스템에 인접해 설치되는 외부의 노광 장치(도시하지 않음)로 행해진다.
이 도포 현상 처리 시스템은 크게 나누어 카셋트 스테이션(C/S, 10)과, 프로세스 스테이션(P/S, 12)와, 인터페이스부(I/F, 14)로 구성된다.
시스템의 일단부에 설치되는 카셋트 스테이션(C/S, 10)은 복수의 기판(G)를 수용하는 카셋트(C)를 소정수 예를 들어 4개까지 적재 가능한 카셋트 스테이지(16)과 이 카셋트 스테이지(16)상의 옆쪽으로 또한 카셋트(C)의 배열 방향과 평행하게 설치된 반송로(17)과, 이 반송로(17)상에서 이동 자유롭게 스테이지(16)상의 카셋트(C)에 대해서 기판(G)의 출입을 실시하는 반송 기구(20)을 갖추고 있다. 이 반송 기구(20)은 기판(G)를 보유 지지할 수 있는 수단 예를 들어 반송 아암을 가지고, X, Y, Z, θ의 4축으로 동작 가능하고 후술하는 프로세스 스테이션(P/S, 12)측의 반송 장치(38)과 기판(G)의 전달을 실시할 수 있게 되어 있다.
프로세스 스테이션(P/S, 12)는 상기 카셋트 스테이션(C/S, 10)측으로부터 순서대로 세정 프로세스부(22)와, 도포 프로세스부(24)와, 현상 프로세스부(26)을 기판 중계부(23), 약액 공급 유니트(25) 및 스페이스(27)을 개재하여(끼워서) 횡일렬로 설치하고 있다.
세정 프로세스부(22)는 2개의 스크러버 세정 유니트(SCR, 28)과, 상하 2단의 자외선 조사/냉각 유니트(UV/COL, 30)과, 가열 유니트(HP, 32)와, 냉각 유니트(COL, 34)를 포함하고 있다.
도포 프로세스부(24)는 스핀레스 방식의 레지스트 도포 유니트(CT, 40)과, 감압 건조 유니트(VD, 42)와, 상하 2단형 애드히젼/냉각 유니트(AD/COL, 46)과, 상하 2단형 가열/냉각 유니트(HP/COL, 48)과, 가열 유니트(HP, 50)을 포함하고 있다.
현상 프로세스부(26)은 3개의 현상 유니트(DEV, 52)와, 2개의 상하 2단형 가열/냉각 유니트(HP/COL, 53)과, 가열 유니트(HP, 55)를 포함하고 있다.
각 프로세스부(22)(24)(26)의 중앙부에는 긴 방향에 반송로(36)(51)(58)이 설치되고, 반송 장치(36)(54)(60)이 각각 반송로(36)(51)(58)을 따라 이동해 각 프로세스부 내의 각 유니트에 액세스해 기판(G)의 반입/반출 또는 반송을 실시하도록 되어 있다. 또한 이 시스템에서는 각 프로세스부(22)(24)(26)에 있어서 반송로(36)(51)(58)의 한쪽에 액처리계의 유니트(SCR,CT,DEV 등)이 배치되고, 다른쪽에 열처리계의 유니트(HP, COL 등)가 배치되고 있다.
시스템의 타단부에 설치되는 인터페이스부(I/F, 14)는 프로세스 스테이션(12)와 인접하는 측에 익스텐션(기판 전달부, 56) 및 버퍼 스테이지(57)을 설치하고, 노광 장치와 인접하는 측에 반송 기구(59)를 설치하고 있다. 이 반송 기구(59)는 Y방향으로 연장하는 반송로(19)상에서 이동 자유롭고, 버퍼 스테이지(57)에 대해서 기판(G)의 출입을 실시하는 외에 익스텐션(기판 전달부, 56)이나 근처의 노광 장치와 기판(G)의 전달을 실시하도록 되어 있다.
도 2에 이 도포 현상 처리 시스템에 있어서의 처리의 순서를 나타낸다. 먼저 카셋트 스테이션(C/S, 10)에 있어서 반송 기구(20)이 스테이지(16)상의 소정의 카셋트(C)중에서 1개의 기판(G)를 꺼내 프로세스 스테이션(P/S, 12)의 세정 프로세스부(22)의 반송 장치(38)에 건네준다(스텝 S1).
세정 프로세스부(22)에 있어서 기판(G)는 먼저 자외선 조사/냉각 유니트(UV/COL, 30)에 차례로 반입되고, 최초의 자외선 조사 유니트(UV)에서는 자외선 조사에 의한 건식 세정을 행하고, 다음의 냉각 유니트(COL)에서는 소정 온도까지 냉각된다(스텝 S2). 이 자외선 세정에서는 주로 기판 표면의 유기물이 제거된다.
다음에 기판(G)는 스크러버 세정 유니트(SCR, 28)의 하나에서 스크러빙 세정 처리를 받고, 기판 표면으로부터 입자 형상의 더러움이 제거된다(스텝 S3). 스크러빙 세정 후, 기판(G)는 가열 유니트(HP, 32)에서 가열에 의한 탈수 처리를 받고(스텝 S4) 그 다음에 냉각 유니트(COL, 34)에서 일정한 기판 온도까지 냉각된다(스텝 S5). 이것으로 세정 프로세스부(22)에 있어서의 사전 처리가 종료하고, 기판(G)는 반송 장치(38)에 의해 기판 전달부(23)을 통해 도포 프로세스부(24)에 반송된다.
도포 프로세스부(24)에 있어서 기판(G)는 먼저 애드히젼/냉각 유니트(AD/COL, 46)에 차례로 반입되고, 최초의 애드히젼유닛트(AD)에서는 소수화 처리(HMDS)를 받고(스텝 S6), 다음의 냉각 유니트(COL)에서 일정한 기판 온도까지 냉각된다(스텝 S7).
그 후 기판(G)는 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에서 스핀레스법에 의해 레지스트액을 도포되고, 그 다음에 감압 건조 유니트(VD, 42)에서 감압에 의한 건조 처리를 받는다(스텝 S8).
다음에 기판(G)는 가열/냉각 유니트(HP/COL, 48)에 차례로 반입되고, 최초의 가열 유니트(HP)에서는 도포 후 베이킹(프리베이크)이 행해지고(스텝 S9), 다음에 냉각 유니트(COL)에서 일정한 기판 온도까지 냉각된다(스텝 S10). 또한 이 도포 후 베이킹에 가열 유니트(HP, 50)을 이용할 수도 있다.
상기 도포 처리 후, 기판(G)는 도포 프로세스부(24)의 반송 장치(54)와 현상 프로세스부(26)의 반송 장치(60)에 의해 인터페이스부(I/F, 14)에 반송되고, 그곳으로부터 노광 장치에 건네진다(스텝 S11). 노광 장치에서는 기판(G)상의 레지스트에 소정의 회로 패턴을 노광시킨다. 그리고 패턴 노광을 끝낸 기판(G)는 노광 장치로부터 인터페이스부(I/F, 14)에 되돌려진다. 인터페이스부(I/F, 14)의 반송 기구(59)는 노광 장치로부터 받은 기판(G)를 익스텐션(56)을 통해 프로세스 스테이션(P/S, 12)의 현상 프로세스부(26)에 건네준다(스텝 S11).
현상 프로세스부(26)에 있어서 기판(G)는 현상 유니트(DEV, 52)의 어느 하나에서 현상 처리를 받고(스텝 S12), 그 다음에 가열/냉각 유니트(HP/COL, 53)의 하나에 차례로 반입되어, 최초의 가열 유니트(HP)에서는 포스트베이킹이 행해지고(스텝 S13), 다음에 냉각 유니트(COL)로 일정한 기판 온도까지 냉각된다(스텝 S14). 이 포스트베이킹에 가열 유니트(HP, 55)를 이용할 수도 있다.
현상 프로세스부(26)에서의 일련의 처리가 끝난 기판(G)는 프로세스 스테이션(P/S, 12)내의 반송 장치(60)(54)(38)에 의해 카셋트 스테이션(C/S, 10)까지 되돌려지고, 거기서 반송 기구(20)에 의해 어느 하나의 카셋트(C)에 수용된다(스텝 S1).
이 도포 현상 처리 시스템에 있어서는 예를 들어 도포 프로세스부(24)의 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에 본 발명을 적용할 수가 있다. 이하 도 3~도 19에 대해 본 발명을 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에 적용한 하나의 실시 형태를 설명한다.
도 3에 이 실시 형태에 있어서의 레지스트 도포 유니트(CT, 40) 및 감압 건조 유니트(VD, 42)의 전체 구성을 나타낸다.
도 3에 나타나는 바와 같이 지지대 또는 지지 프레임(70) 위에 레지스트 도포 유니트(CT, 40)과 감압 건조 유니트(VD, 42)가 X방향으로 횡일렬로 배치되고 있다. 도포 처리를 받아야 할 새로운 기판(G)는 반송로(51)측의 반송 장치(54, 도 1)에 의해, 화살표 FA로 나타나는 바와 같이 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에 반입된다. 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에서 도포 처리가 끝난 기판(G)는 지지대(70)상의 가이드 레일(72)에 안내되는 X방향으로 이동 가능한 반송 아암(74)에 의해, 화살표 FB로 나타나는 바와 같이 감압 건조 유니트(VD, 42)에 전송된다. 감압 건조 유니트(VD, 42)에서 건조 처리를 끝낸 기판(G)는 반송로(51)측의 반송 장치(54, 도 1)에 의해 화살표 Fc로 나타나는 바와 같이 물러나게 된다.
레지스트 도포 유니트(CT, 40)은 X방향으로 길게 연장하는 스테이지(76)을 갖고 이 스테이지(76)상에서 기판(G)를 동방향으로 평류하여 반송하면서 스테이지(76)의 윗쪽에 배치된 긴형의 레지스트 노즐(78)에서 기판(G)상에 레지스트액을 공급하여 스핀레스법으로 기판 상면(피처리면)에 일정 막두께의 레지스트 도포막을 형성하도록 구성되고 있다. 유니트(CT, 40)내의 각부의 구성 및 작용은 후에 상술한다.
감압 건조 유니트(VD, 42)는 상면이 개방되어 있는 트레이 또는 낮은 용기형의 하부 챔버(80)과, 이 하부 챔버(80)의 상면에 기밀하게 밀착 또는 끼워맞춤 가능하게 구성된 뚜껑 형상의 상부 챔버(도시하지 않음)를 가지고 있다. 하부 챔버(80)은 거의 사각형으로, 중심부에는 기판(G)를 수평으로 적재하여 지지하기 위한 스테이지(82)가 배치되고, 저면의 사각 모서리에는 배기구(83)이 설치되고 있다. 각 배기구(83)은 배기관(도시하지 않음)을 통해 진공 펌프(도시하지 않음)에 통하고 있다. 하부 챔버(80)에 상부 챔버를 씌운 상태로 양 챔버내의 밀폐된 처리 공간을 상기 진공 펌프에 의해 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 되어 있다.
도 4 및 도 5에 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서의 레지스트 도포 유니트(CT, 40)내에 의해 상세한 전체 구성을 나타낸다.
이 실시 형태의 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에 있어서는, 스테이지(76)이 종래와 같이 기판(G)를 고정 보유 지지하는 적재대로서 기능하는 것이 아니라, 기판(G)를 공기압의 힘으로 공중에 부상시키기 위한 기판 부상대로서 기능한다. 그리고 스테이지(76)의 양사이드에 배치되고 있는 직진 운동형의 기판 반송부(84)가 스테이지(76)상에서 부상하고 있는 기판(G)의 양측 테두리부를 각각 탈착 가능하게 보유 지지해 스테이지 긴 방향(X방향)으로 기판(G)를 반송하도록 되어 있다.
상세하게는 스테이지(76)은 그 긴 방향(X방향)에 있어서 5개의 영역(M1)(M2)(M3)(M4)(M5)로 분할되고 있다(도 5). 좌단의 영역(M1)는 반입 영역이고, 도포 처리를 받아야 할 신규의 기판(G)는 이 영역(M1)내의 소정 위치에 반입된다. 이 반입 영역(M1)에는 반송 장치(54, 도 1)의 반송 아암으로부터 기판(G)를 받아 스테이지(76)상에 로딩 하기 위해서 스테이지 하부의 원위치와 스테이지 윗쪽의 주행위치의 사이에서 승강 이동 가능한 리프트핀(86)이 소정의 간격을 두고 복수개(예를 들어 4개) 설치되고 있다. 이들의 리프트핀(86)은 예를 들어 에어 실린더(도시하지 않음)를 구동원으로 이용하는 반입용의 리프트핀 승강부(85,도 13)에 의해 승강 구동된다.
이 반입 영역(M1)는 부상식의 기판 반송이 개시되는 영역이기도 하고 이 영역내의 스테이지 상면에는 기판(G)를 원하는 부상 높이 위치 또는 부상 고도(Ha)로 부상시키기 위해서 고압 또는 정압의 압축 공기를 분출하는 분출구(88)이 일정한 밀도로 다수 설치되고 있다. 여기서 반입 영역(M1)에 있어서 스테이지(76)의 상면으로부터 본 기판(G)의 부상 고도(Ha)는 특히 높은 정밀도를 필요로 하지 않고, 예를 들어 100~150μm의 범위내로 유지되면 좋다. 또 반송 방향(X방향)에 있어서 반입 영역(M1)의 사이즈는 기판(G)의 사이즈를 웃돌고 있는 것이 바람직하다. 또한 반입 영역(M1)에는 기판(G)를 스테이지(76)상에서 위치 맞춤하기 위한 얼라인먼트부(도시하지 않음)도 설치되고 있다.
스테이지(76)의 중심부로 설정된 영역(M3)는 레지스트액 공급 영역 또는 도포 영역이고, 기판(G)는 이 영역(M3)를 통과할 때에 소정의 위치에서 윗쪽의 레지스트 노즐(78)로부터 레지스트액(R)의 공급을 받는다. 이 도포 영역(M3)의 스테이지 상면에는, 예를 들어 도 6에 나타나는 바와 같은 배열 또는 분포 패턴으로 기판(G)를 원하는 부상 고도(Hb)로 부상시키기 위해서 고압 또는 정압의 압축 공기를 분출하는 분출구(88)과 부압으로 공기를 흡입하는 흡인구(90)이 일정한 밀도로 혼재하여 다수 설치되고 있다.
여기서 정압의 분출구(88)과 부압의 흡인구(90)을 혼재시키고 있는 것은 부상 고도(Hb)를 높은 정밀도로 설정값(예를 들어 50μm)으로 유지하기 위해서이다. 즉, 도포 영역(M3)에 있어서의 부상 고도(Hb)는 노즐 하단(토출구)과 기판 상면(피처리면)의 사이의 갭(S, 예를 들어 1OOμm)를 규정한다. 이 갭(S)는 레지스트 도포막이나 레지스트 소비량을 좌우하는 중요한 파라미터이고, 높은 정밀도로 일정하게 유지될 필요가 있다. 이 실시 형태에서는 기판(G)의 도포 영역(M3)를 통과하고 있는 부위에 대해서는 분출구(88)로부터 압축 공기에 의한 수직 상향의 힘을 가함과 동시에, 흡인구(90)에서 부압 흡인력에 의한 수직 하향 힘을 가해, 쌍방향의 합성된 압력의 밸런스를 제어하는 것으로 도포용의 부상 고도(Hb)를 설정값(50μm)에 유지하도록 하고 있다. 이 부상 고도 제어를 위해서 기판(G)의 높이 위치를 검출하는 고도 검출 센서(도시하지 않음) 등을 포함한 피드백 제어 기구가 설치되어도 좋다. 또한 반송 방향(X방향)에 있어서의 도포 영역(M3)의 사이즈는 레지스트 노즐(78)의 바로 아래에 상기와 같은 좁은 갭(S)를 안정하게 형성할 수 있을 정도의 여유가 있으면 되고, 통상은 기판(G)의 사이즈보다도 작게 되고, 예를 들어 1/3~1/4 정도로 된다.
반입 영역(M1)와 도포 영역(M3)의 사이로 설정된 중간의 영역(M2)는 반송중에 기판(G)의 부상 높이 위치를 반입 영역(M1)에 있어서의 부상 고도(Ha)(100~150μm)로부터 도포 영역(M3)에 있어서의 부상 고도(Hb, 50μm)로 변화 또는 천이시키기 위한 천이 영역이다. 이 천이 영역(M2)내에서도 스테이지(76)의 상면에는 분출구(88)과 흡인구(90)을 혼재시켜 배치하고 있다. 다만 흡인구(90)의 밀도를 반송 방향을 따라 점차 크게 하고 있어, 이것에 의해 반송중에 기판(G)의 부상 고도가 점차적으로(Ha)로부터(Hb)로 옮기게 되어 있다.
도포 영역(M3)의 하류측 근처의 영역(M4)는 반송중에 기판(G)의 부상 높이 위치를 도포용의 부상 고도(Hb, 50μm)로부터 반출용의 부상 고도(Hc,예를 들어 100~150μm)로 바꾸기 위한 천이 영역이다. 이 천이 영역(M4)의 스테이지 상면에는 반송 방향에 있어서 상기한 상류측의 천이 영역(M2)와 대칭적인 분포 패턴으로 분출구(88)과 흡인구(90)이 혼재해 배치되고 있다.
스테이지(76)의 하류단(우단)의 영역(M5)는 반출 영역이다. 레지스트 도포 유니트(CT, 40)으로 도포 처리를 받은 기판(G)는 이 반출 영역(M5)내의 소정 위치 또는 반출 위치로부터 반송 아암(74,도 3)에 의해 하류측 근처의 감압 건조 유니트(VD, 42, 도 3)에 반출된다. 이 반출 영역(M5)는 상기한 반입 영역(M1)와 공간적으로 대칭적인 구성으로 되어 있고 기판(G)를 스테이지(76)상에서 언로딩 해 반송 아암(74, 도 3)으로 전달하기 위하여 스테이지 아래쪽의 원위치와 스테이지 윗쪽의 주행위치의 사이에 승강 이동 가능한 리프트핀(92)가 소정의 간격을 두고 복수개(예를 들어 4개) 설치되는 것과 동시에, 기판(G)를 상기 부상 고도(Hc)로 부상시키기 위한 분출구(88)이 스테이지 상면에 일정한 밀도로 다수 설치되고 있다. 리프트핀(92)는 예를 들어 에어 실린더(도시하지 않음)를 구동원에 이용하는 반출용의 리프트핀 승강부(91, 도 13)에 의해 승강 구동된다.
레지스트 노즐(78)은 레지스트액 공급부에 포함되어 스테이지(76)상의 기판(G)를 일단으로부터 타단까지 커버 할 수 있는 길이로 Y방향으로 연장하는 장척 형상의 노즐 본체를 갖고, 레지스트액 공급원(93, 도 13)으로부터 레지스트액 공급관(94)에 접속되고 있다. 노즐 이동 기구(75, 도 3, 도 13)는 도 3에 나타나는 바와 같이 레지스트 노즐(78)을 수평으로 지지하는 역 コ자형 또는 문형의 지지체(77)과, 이 지지체(77)을 X방향으로 쌍방향으로 직진 이동시키는 직진 구동부(79)를 가진다. 이 직진 구동부(79)는 예를 들어 가이드 첨부의 리니어 모터 기구 또는 볼 나사 기구로 구성되어도 좋다. 또 레지스트 노즐(78)의 높이 위치를 변경 또는 조정하기 위한 가이드 첨부의 노즐 승강 기구(81, 도 13)이 예를 들어 지지체(77)과 레지스트 노즐(78)을 접속하는 조인트부(83)에 설치되고 있다.
도 4, 도 7 및 도 8에 나타나는 바와 같이 기판반송부(84)는 스테이지(76)의 좌우 양사이드에 평행하게 배치된 한쌍의 가이드 레일(96)과, 각 가이드 레일(96)상에 축방향(X방향)으로 이동 가능하게 장착된 슬라이더(98)과, 각 가이드 레일(96)상에서 슬라이더(98)을 직진 이동시키는 반송 구동부(100)과, 각 슬라이더(98)로부터 스테이지(76)의 중심부로 향해 연장하여 기판(G)의 좌우 양측 테두리부를 탈착 가능하게 보유 지지하는 보유 지지부(102)를 각각 가지고 있다.
여기서 반송 구동부(100)은 직진형의 구동 기구 예를 들어 리니어 모터에 의해 구성되고 있다. 또 보유 지지부(102)는 기판(G)의 좌우 양측 테두리부의 하면에 진공 흡착력으로 결합하는 흡착 패드(104)와, 선단부에서 흡착 패드(104)를 지지하고 슬라이더(98)측의 기단부를 지점으로 하여 선단부의 높이 위치를 바꿀 수 있도록 탄성변형 가능한 판용수철형의 패드 지지부(106)을 각각 가지고 있다. 흡착 패드(104)는 일정한 피치로 일렬로 배치되고, 패드 지지부(106)은 각각의 흡착 패드(104)를 독립으로 지지하고 있다. 이것에 의해 개개의 흡착 패드(104) 및 패드 지지부(106)가 독립한 높이 위치에서(다른 높이 위치에서도) 기판(G)를 안정하게 보유 지지할 수 있게 되어 있다.
도 7 및 도 8에 나타나는 바와 같이, 이 실시 형태에 있어서의 패드 지지부(106)은 슬라이더(98)의 내측면에 승강 가능하게 장착된 판 모양의 패드 승강 부재(108)에 장착되고 있다. 슬라이더(98)에 탑재되고 있는 예를 들어 에어 실린더(도시하지 않음)로부터 이루어지는 패드 엑츄에이터(109, 도 13)가, 패드 승강 부재(108)을 기판(G)의 부상 높이 위치보다 낮은 원위치(퇴피 위치)와 기판(G)의 부상 높이 위치에 대응하는 주행위치(결합 위치)와의 사이에 승강 이동시키게 되어 있다.
도 9에 나타나는 바와 같이 각각의 흡착 패드(104)는 예를 들어 합성고무제로 직방체 형상의 패드 본체(110)의 상면에 복수의 흡인구(112)를 설치하고 있다. 이들의 흡인구(112)는 슬릿 형상의 긴 구멍이지만, 원이나 사각형의 작은 구멍이라도 좋다. 흡착 패드(104)에는 예를 들어 합성고무로부터 이루어지는 띠형상의 진공관(114)가 접속되고 있다. 이들의 진공관(114)의 관로(116)은 패드 흡착 제어부(115,도 13)의 진공원에 각각 통하고 있다.
패드 흡착 제어부(115,도 13)는 진공관(114)의 관로(116, 도 9)을 절환밸브(도시하지 않음)를 통해 압축 공기원(도시하지 않음)에도 접속하고 있고, 흡착 패드(104)를 기판(G)의 측테두리부로부터 분리시킬 때는 상기 절환밸브를 상기 압축 공기원 측으로 절환하여 흡착 패드(104)에 정압 또는 고압의 압축 공기를 공급 하도록 되어 있다.
보유 지지부(102)에 있어서는 도 4에 나타나는 바와 같이 편측 일렬의 진공 흡착 패드(104) 및 패드 지지부(106)이 1세트마다 분리하고 있는 분리형 또는 완전 독립형의 구성이 바람직하다. 그러나 도 10에 나타나는 바와 같이 노치 부분(118)을 설치한 한 장의 판용수철로 편측 일렬분의 패드 지지부(120)을 형성하여 그 위에 편측 일렬의 진공 흡착 패드(104)를 배치하는 일체형의 구성도 가능하다.
상기와 같이 스테이지(76)의 상면에는 다수의 분출구(88)이 설치되고 있다. 이 실시 형태에서는 스테이지(76)의 반입 영역(M1) 및 반출 영역(M5)에 속하는 각 분출구(88)에 대해서, 공기의 분출 유량을 기판(G)와의 상대적인 위치 관계로 개별적 또한 자동적으로 절환하는 분출 제어부(122)를 유량 전환 밸브의 형태로 스테이지(76)의 내부에 설치하고 있다.
도 11에 하나의 실시예에 의한 분출 제어부(122)의 구성을 나타낸다. 이 분출 제어부(122)는 스테이지(76)의 내부에 형성된 구면체형 형상의 벽면을 가지는 밸브실(124)와, 이 밸브실(124)안에서 이동 가능하게 설치된 구형상의 밸브 본체(126)을 가지고 있다. 밸브실(124)의 정상부 및 바닥부에는 수직 방향으로 서로 대향하는 출구(124a) 및 입구(124b)가 각각 형성되고 있다. 출구(124a)는 해당 분출 제어부(122)와 대응하는 분출구(88)에 연통하고 있다. 입구(124b)는 스테이지(76)의 하부에서 뻗어 있는 압축 공기 공급로(128)에 연통하고 있다.
도 12에 스테이지(76)내에 있어서의 압축 공기 공급로(128)의 배관 패턴의 일례를 나타낸다. 예를 들어 압력 등의 압축 공기원(도시하지 않음)으로부터의 압축 공기는 외부 배관(130)안을 흘러 와 스테이지(76)내의 압축 공기 도입부(132)에 도입된다. 압축 공기 도입부(132)에 도입된 압축 공기는 그곳에서 스테이지(76)내에 둘러싸고 있는 다수의 압축 공기 공급로(128)에 분배된다.
도 11에 있어서 밸브실(124)의 출구(124a)의 주위는 밸브 시트를 구성한다. 이 밸브 시트에는 출구(124a)로부터 방사 형상으로 연장하는 홈부(124c)가 주위 방향으로 소정의 간격(예를 들어 90˚간격)을 두고 복수개(4개) 형성되고 있다. 이것에 의해 밸브 본체(126)이 밸브 시트에 밀착 또는 착석하여 출구(124a)를 막아도 밸브실(124)로부터 압축 공기가 홈부(124c)를 통하여 분출구(88)측에 누출하도록 되어 있다. 밸브 본체(126)은 밸브실(124)의 내경보다 1회전 내지 2회전 작은 직경을 가지는 예를 들어 수지제의 구형체이고, 구면의 하반부에 입구(124b)측의 공기압에 따른 수직 상향의 힘(PU)을 받는 동시에, 구면의 상반부에 출구(124a)측의 공기압에 따른 수직 하향 힘(반작용, PD)를 받는다. 또 밸브 본체(126)에는 그 질량에 따른 중력(PG,일정값)가 상시 수직 하향에 작용한다. 밸브 본체(126)은 상기와 같은 수직 상향의 힘(PU)와 수직 하향 힘(PD+PG)와의 차이에 따라 밸브실(124)내에서 수직 방향의 위치(높이 위치)를 바꾼다.
이 실시 형태에서는 도 11에 나타나는 바와 같이 각 분출구(88)의 윗쪽에 기판(G)가 있는지 아닌지에 따라, 해당 분출구(88) 바로 아래의 분출 제어부(122)에서는 밸브실(124)내의 밸브 본체(126)의 높이 위치가 출구(124a)측의 밸브 시트에 밀착하는 제 1의 위치, 혹은 상기 밸브 시트로부터 이격하여 밸브실(124)내에서 부상한 상태가 되는 제 2의 위치의 어느 한 쪽으로 절환하도록 되어 있다.
즉 각 분출구(88)의 윗쪽에[엄밀하게는 설정 부상 고도(Ha) 이하의 접근 거리에] 기판(G)가 있을 때는, 기판(G)로부터의 반작용으로 해당 분출구(88) 부근이나 그 바로 아래의 밸브실(124)의 출구(124a)부근의 공기압이 높아지고, 밸브 본체(126)에 작용하는 수직 하향 힘(특히 PD)가 수직 상향의 힘(PU)와 호각(互角)이나 그것을 조금 상회할 정도로 증대하고, 밸브 본체(126)이 출구(124a)측의 밸브 시트로부터 이격한다. 이것에 의해 출구(124a)가 열린 상태가 되고, 입구(124b)에서 밸브실(124)에 도입된 압축 공기는 큰 유량으로 출구(124a)를 빠져 나가 분출구(88)에서 분출한다.
상기와 같이 스테이지(76)의 상면에 형성된 다수의 분출구(88) 및 그들 부상력 발생용의 압축 공기를 공급하기 위한 압축 공급원, 외부 배관(130), 압축 공기 공급로(128), 분출 제어부(122), 또는 스테이지(76)의 영역(M2)(M3)(M4)내에 분출구(88)과 혼재하여 형성된 흡인구(90) 및 그들에 부압 흡인력을 주기 위한 진공 기구 등에 의해, 반입 영역(M1) 및 반출 영역(M5)에서는 기판(G)를 효율적으로 원하는 높이로 부상시키고, 도포 영역(M3)에서는 기판(G)를 높은 정밀도로 설정 높이 위치로 부상시키기 위한 스테이지 기판 부상부(134,도 13)가 구성되고 있다.
도 13에 이 실시 형태의 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에 있어서의 제어계의 구성을 나타낸다. 콘트롤러(136)은 마이크로 컴퓨터로부터 이루어지고, 유니트 내의 각부, 특히 레지스트액 공급원(93), 노즐 이동 기구(75), 노즐 승강 기구(81), 스테이지 기판 부상부(134), 반송 구동부(100), 패드 흡착 제어부(115), 패드 엑츄에이터(109), 반입용 리프트핀 승강부(85), 반출용 리프트핀 승강부(91) 등의 개개의 동작과 전체의 동작(순서)을 제어한다.
다음에 이 실시 형태의 레지스트 도포 유니트(CT, 40)에 있어서의 도포 처리 동작을 설명한다. 도 14~도 19에 도포 영역(M3) 주위에서의 도포 처리 동작의 각 단계를 나타낸다.
콘트롤러(136)은 예를 들어 광디스크 등의 기억 매체에 저장되고 있는 레지스트 도포 처리 프로그램을 주메모리에 넣어 실행하고, 프로그램된 일련의 도포 처리 동작을 제어한다.
반송 장치(54, 도 1)에서 미처리의 새로운 기판(G)가 스테이지(76)의 반입 영역(M1)에 반입되면, 리프트핀(86)이 주행위치에서 상기 기판(G)를 받는다. 반송 장치(54)가 퇴출한 후, 리프트핀(86)이 하강하여 기판(G)를 반송용의 높이 위치 즉 부상 고도(Ha, 도 5)까지 하강시킨다. 그 다음에 얼라인먼트부(도시하지 않음)가 작동해 부상 상태의 기판(G)에 사방으로부터 누름 부재(도시하지 않음)를 밀어붙여 기판(G)를 스테이지(76)상에서 위치 맞춤한다. 얼라인먼트 동작이 완료하면, 그 직후에 기판 반송부(84)에 있어서 패드 엑츄에이터(109)가 작동해 흡착 패드(104)를 원위치(퇴피 위치)로부터 주행위치(결합 위치)로 상승(UP)시킨다. 흡착 패드(104)는 그 전부터 진공이 온(ON)으로 되어 있고, 부상 상태의 기판(G)의 측테두리부에 접촉하거나 안하거나 진공 흡착력으로 결합한다. 흡착 패드(104)가 기판(G)의 측테두리부에 결합한 직후에, 얼라인먼트부는 누름 부재를 소정 위치로 퇴피시킨다.
다음에 기판 반송부(84)는 보유 지지부(102)에서 기판(G)의 측테두리부를 보유 지지한 채로 슬라이더(98)을 반송 시점 위치로부터 반송 방향(X방향)에 비교적 고속의 일정 속도(Va)로 직진 이동시킨다. 이 제1 단계(도포 처리 전)의 기판 반송에 있어서, 기판(G)의 전방부가 반입 영역(M1)으로부터 천이 영역(M2)를 통해 도포 영역(M3)으로 들어가면, 도 14에 나타난 바와 같이 기판(G)의 부상 고도가 점차적으로 내려간다. 이것은, 도포 영역(M3) 내의 흡인구(90)으로부터의 흡인력이 기판(G)에 작용하고, 기판(G)가 도포 영역(M3)에 진입하는데 수반하여 기판 전체에 작용하는 흡인력이 증대하기 때문이다. 이러한 기판(G)의 부상 고도의 변화는 도포 처리 전의 경우이므로, 도포 처리에 영향을 미치는 것은 아니다.
이렇게 해 반송 방향에 있어서 기판(G)의 전단이 도포 영역(M3)의 하류측의 단부 부근의 설정 위치에 도착한 지점에서, 도포 영역(M3)내에 있어서의 기판(G)의 부상 고도가 최소치 즉 도포용의 설정 부상 고도(Hb)(예를 들어 50μm)에 도달하고, 여기서 기판 반송부(84)가 제 1 단계의 기판 반송을 정지한다(도 15). 이 때 레지스트 노즐(78)은 도포 영역(M3)의 하류측 단부의 바로 위에서 대기하고 있다.
기판(G)가 멈추면 즉시 노즐 승강 기구(81)이 작동하여 레지스트 노즐(78)을 수직 아래쪽으로 하강시키고, 노즐의 토출구와 기판(G)의 거리 간격 또는 갭(S)가 설정값(예를 들어 1OOμm)에 도달한 지점에서 노즐 하강 동작을 멈춘다. 그 다음에 레지스트액 공급부에 있어서 레지스트 노즐(78)에서 기판(G)의 상면을 향해 레지스트액의 토출을 개시시킨다. 이 때 최초로 미량의 레지스트액을 내 보내 노즐 토출구와 기판(G)의 갭(S)를 완전하게 막고 나서, 정규의 유량으로 토출을 개시하는 것이 바람직하다. 한편 노즐 이동 기구(75)에 있어서 레지스트 노즐(78)의 주사도 개시된다. 이 노즐 주사는 반송 방향과는 반대의 방향으로 일정 속도(Vn)로 행해진다. 또한 기판 반송부(84)가 제 2 단계의 기판 반송을 개시한다. 이 제 2 단계 즉 도포시의 기판 반송은 비교적 저속의 일정 속도(Vb)로 행해진다.
이렇게 해 도포 영역(M3)내에서는 도 17에 나타나는 바와 같이 기판(G)가 수평 자세로 반송 방향(X방향)으로 일정 속도(Vb)로 이동하는 동시에, 그것과 역방향으로 긴형 레지스트 노즐(78)이 레지스트액(R)를 일정한 유량으로 띠형상으로 토출하면서 일정 속도(Vn)으로 이동함으로써, 기판(G)의 전단측으로부터 후단 측에 향해 레지스트액의 도포막(RM)이 형성되어 간다. 이 도포 처리중 기판(G)는 도포 영역(M3)의 전역을 덮은 상태로 X방향으로 이동하므로, 분출구(88)로부터의 수직 상향의 양력(揚力)과 흡인구(90)으로부터의 수직 하향의 흡인력이 균형을 이루어 일정한 부상력을 영역 내의 각 위치에서 균일하게 받고, 도포 영역(M3) 및 그 부근에서는 상하로 흔들리거나 하지 않고 설정 부상 고도(Hb)에서의 수평 자세를 안정되게 유지한다. 이것에 의해 레지스트 노즐(78)의 토출구와 기판(G)의 갭(S)가 높은 정밀도에서 설정값(100μm)으로 언제나 유지된 상태 아래에서 기판(G)상으로의 레지스트액의 도포가 실행된다.
이 실시 형태에서는 도포 처리중의 기판 반송 속도(Vb)와 노즐 이동 속도(Vn)는 일정한 관계, 즉 도 18에 나타나는 바와 같이 기판(G)의 후단이 도포 영역(M3)의 상류단 부근의 소정 위치에 도착하는 동시에 레지스트 노즐(78)도 같은 소정위치에 도착하도록 설정된다. 즉 도포 개시(도 16)의 상태로부터 기판(G)의 후단이 상기 소정 위치에 도달하기까지 필요로 하는 시간(TG)와 레지스트 노즐(T78)이 동일한 소정위치까지 도달하는데 필요로 하는 시간(78)이 동일해지도록 양속도(Vb, Vn)이 설정된다. 여기서 반송 방향에 있어서의 기판(G) 및 도포 영역(M3)의 사이즈를 각각 LG, LM3으로 하면, 다음의 식(1)을 만족하도록 Vb와 Vn의 비를 선정하면 좋다.
TG = (LG - LM3) / Vb, T78 = LM3 / Vn
TG = T78 ∴ (LG-LM3) / Vb = LM3 / Vn
∴ Vn = Vb * LM3 / (LG-LM3)……………(1)
이렇게 해 기판(G)의 후단과 레지스트 노즐(78)이 동시에 도포 영역(M3)의 상류단 부근의 소정 위치에 도착하면, 레지스트액 공급부측에서는 노즐 이동 기구(75)가 레지스트 노즐(78)의 주사를 정지하고, 레지스트액 공급원(93)이 레지스트 노즐(78)로부터의 레지스트액(R)의 토출을 종료시킨다. 그 다음에 도 19에 나타나는 바와 같이 노즐 승강 기구(81)이 레지스트 노즐(78)을 수직 윗쪽으로 들어 올려 기판(G)로부터 퇴피시킨다.
한편 기판 반송부(84)는 기판(G)의 후단이 상기 소정 위치에 도달한 후는 제 2 단계의 기판 반송으로부터 제 3 단계(도포 후)의 기판 반송으로 이행하고, 기판 반송 속도를 지금까지의 저속도(Vb)로부터 고속도(Vc)로 절환한다. 이 제 3 단계의 기판 반송에서 기판(G)는 반출부(M5)까지 단번에 반송된다. 이 때 도 19에 나타나는 바와 같이 기판(G)의 후단부가 도포 영역(M3)내를 상기 소정 위치(도포 종점 위치)로부터 반송 방향(X방향)으로 이동 또는 통과할 때로 부상 고도가(Hb)로부터(Ha)로 향해 점차적으로 상승한다. 이것은 도포 영역(M3)내에서 흡인구(90)으로부터 기판(G)에 작용하는 수직 하향 흡인력이 기판(G)의 이동에 따라 점차 감소하기 때문이다. 이러한 기판(G)의 부상 고도의 변화는 도포 처리 후의 경우이므로 도포 처리에 영향을 미치는 것은 아니다.
이렇게 해 기판(G)가 도포 영역(M3)로부터 천이 영역(M4)를 통하여 반출 영역(M5)내에 반송되고 반송 종점 위치에 도착하면, 기판 반송부(84)는 제 3 단계의 기판 반송을 정지한다. 이 직후에 패드 흡착 제어부(115)가 흡착 패드(104)에 대한 진공의 공급을 멈추고, 이것과 동시에 패드 엑츄에이터(109)가 흡착 패드(104)를 주행 위치(결합 위치)에서 원위치(퇴피 위치)로 내리고, 기판(G)의 양측 단부로부터 흡착 패드(104)를 분리시킨다. 이 때 패드 흡착 제어부(115)는 흡착 패드(104)에 정압(압축 공기)을 공급해 기판(G)로부터의 분리를 신속하게 한다. 그 대신해 리프트핀(92)가 기판(G)를 언로딩 하기 위해서 스테이지 아래쪽의 원위치에서 스테이지 윗쪽의 주행위치로 상승한다.
그 후 반출 영역(M5)에 반출기 즉 반송 아암(74)가 액세스 해 리프트핀(92)로부터 기판(G)를 받아 스테이지(76)의 밖으로 반출한다. 기판 반송부(84)는 기판(G)를 리프트핀(92)에 건네주었다면 즉시 반입 영역(M1)으로 고속도로 되돌린다. 반출 영역(M5)에서 상기와 같이 처리완료된 기판(G)가 반출되는 무렵에, 반입 영역(M1)에서는 다음에 도포 처리를 받아야 할 새로운 기판(G)에 대해서 반입, 얼라인먼트 내지 반송 개시가 행해진다.
상기와 같이 이 실시 형태에 있어서는 스테이지(76)상에 반입 영역(M1), 도포 영역(M3), 반출 영역(M5)를 따로 따로 설치하고, 그러한 각 영역에 기판을 차례로 전송하여 기판 반입 동작, 레지스트액 공급 동작, 기판 반출 동작을 각 영역에서 독립 또는 병렬적으로 실시하도록 하고 있어, 이것에 의해 1매의 기판(G)에 대해서 스테이지(76)상에 반입하는 동작에 필요로 하는 시간(TIN)과, 스테이지(76)상에서 반입 영역(M1)로부터 반출 영역(M5)까지 반송하는데 필요로 하는 시간(TC)과 반출 영역(M5)로부터 반출하는데 필요로 하는 시간(TOUT)를 서로 더한 도포 처리 1 사이클의 소요 시간(TC+TIN+TOUT)보다도 택트 타임을 단축할 수가 있다.
또한 스테이지(76)의 상면에 설치한 분출구(88)에서 분출하는 기체의 압력을 이용해 기판(G)를 공중에 부상시키고, 부상하고 있는 기판(G)를 스테이지(76)상에서 반송하면서 긴형 레지스트 노즐(78)에서 기판(G)상에 레지스트액을 공급해 도포하도록 했으므로, 도포 처리시에 긴형 레지스트 노즐(78)을 주사시키는 거리를 기판(G)의 전체 길이보다 큰폭으로 짧게 할 수가 있다. 또한 레지스트 노즐(78)의 주사는 기판(G)의 반송과 역방향으로 행해지므로 낮은 주사 속도로 설정할 수가 있다. 이것은 기판이 대형화하는 만큼, 즉 긴형 레지스트 노즐이 무겁고 두껍고 길고 클수록 유리하게 된다.
그리고 기판(G)가 스테이지(76)의 도포 영역(M3)을 통과하는 도중에 그 영역의 거의 전역을 덮고 있는 동안에, 기판(G)의 상면(피처리면)에 레지스트액을 공급하는 처리(도포 처리)를 도포 영역(M3)내에서 실행하도록 했으므로, 도포 처리의 개시부터 종료까지의 전처리 시간을 통해서 반송중의 기판(G)의 부상 고도(Hb)를 도포 영역(M3)내에서 설정값으로 유지하고[거기에 따라 레지스트 노즐(78)의 토출구와 기판(G)의 갭(S)를 설정값으로 유지하고], 기판(G)상에 도포 얼룩짐이 없는 일정 막두께의 레지스트 도포막을 형성할 수가 있다.
이상 본 발명의 매우 적합한 실시 형태를 설명했지만 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고 그 기술적 사상의 범위내에서 여러 가지의 변형이 가능하다.
예를 들어 상기한 실시 형태에 있어서의 기판 반송부(84)의 보유 지지부(102)는 진공 흡착식의 패드(104)를 가지는 것이었지만, 기판(G)의 측테두리부를 기계적으로(예를 들어 협착하여) 보유 지지하는 패드 등도 가능하다. 또 패드(104)를 기판(G)의 측테두리부에 탈착 자유롭게 결합하기 위한 기구[패드 지지부(106), 패드 승강부(108), 패드 엑츄에이터(109)]에도 여러 가지의 방식 구성을 채용할 수가 있다. 또 상기 실시 형태에 있어서의 기판 반송부(84)는 기판(G)의 좌우 양측 테두리부를 보유 지지해 반송했지만, 기판(G)의 편측의 측테두리부만을 보유 지지하여 기판 반송을 실시하는 것도 가능하다. 상기 실시 형태는 1개의 긴형 레지스트 노즐(78)을 주사 해 기판(G)의 상면 전체에 레지스트액을 균일하게 공급(도포)했다. 그러나 기판(G)상의 피처리면을 복수의 에어리어로 분할해 각 에어리어에 개별의 노즐을 충당하거나, 각 에어리어마다 처리액이나 막두께를 독립적으로 설정하는 등의 변형도 가능하다.
상기한 실시 형태는 LCD 제조의 도포 현상 처리 시스템에 있어서의 레지스트 도포 장치에 관한 것이었지만, 본 발명은 피처리 기판상에 처리액을 공급하는 임의의 처리 장치나 어플리케이션에 적용 가능하다. 따라서 본 발명에 있어서의 처리액으로서는 레지스트액 이외에도, 예를 들어 층간 절연 재료, 유전체 재료, 배선 재료 등의 도포액도 가능하고, 현상액이나 린스액 등도 가능하다. 본 발명에 있어서의 피처리 기판은 LCD 기판에 한정하지 않고, 다른 플랫 패널 디스플레이용 기판, 반도체 웨이퍼, CD기판, 유리 기판, 포토마스크, 프린트 기판 등도 가능하다.
40 레지스트 도포 유니트(CT)
75 노즐 이동 기구
76 스테이지
78 레지스트 노즐
81 노즐 승강 기구
84 기판 반송부
85 반입용 리프트핀 승강부
86 반입용 리프트핀
87 얼라인먼트부
88 분출구
90 흡인구
91 반출용 리프트핀 승강부
92 반출용 리프트핀
93 레지스트액 공급원
100 반송 구동부
102 보유 지지부
104 흡착 패드
134 스테이지 기판 부상부
136 콘트롤러
M1 반입 영역
M3 도포 영역
M5 반출 영역

Claims (11)

  1. 소정의 반송 방향에 따라서, 피처리 기판보다도 사이즈가 큰 반입 영역과, 상기 기판보다 사이즈가 작은 도포 영역과, 상기 기판보다도 사이즈가 큰 반출 영역을 이 순서로 일렬로 설정하고, 상기 반입 영역, 상기 도포 영역 및 상기 반출 영역의 각 영역에서 상기 기판을 공기압의 힘으로 공중에 부상시키는 스테이지와,
    상기 스테이지상에서 부상하고 있는 상기 기판을 탈착 가능하게 보유 지지해 상기 반입 영역으로부터 상기 도포 영역을 지나 상기 반출 영역까지 반송하는 기판 반송부와,
    상기 스테이지의 도포 영역을 통과하는 상기 기판의 피처리면을 향해서 도포용의 처리액을 띠형상으로 토출하는 긴형의 노즐을 갖는 처리액 공급부를 구비하고,
    상기 스테이지의 반입 영역 및 반출 영역에는, 상기 기판에 수직 상향의 압력을 주기 위한 기체를 분출하는 분출구를 일정한 밀도로 다수 설치하고,
    상기 스테이지의 도포 영역에는, 상기 기판에 수직 상향의 압력을 주기 위한 기체를 분출하는 분출구와 상기 기판에 수직 하향의 압력을 주기 위한 기체를 흡인하는 흡인구를 일정한 밀도로 혼재시켜 다수 설치하여 이루어지는,
    기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도포 영역을 통과하는 상기 기판에 대해서 상기 분출구에서 가해지는 수직 상향의 압력과 상기 흡인구에서 가해지는 수직 하향의 압력과의 밸런스를 제어하는 부양 제어부를 갖는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반입 영역 내에서, 상기 스테이지에 반입되는 상기 기판을 핀선단으로 지지하기 위한 복수개의 제 1의 리프트핀과,
    상기 제 1의 리프트핀을 상기 스테이지 하부의 원위치와 상기 스테이지 윗쪽의 주행 위치와의 사이에서 승강 이동시키는 제 1의 리프트핀 승강부를 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판의 상기 반입 영역에 있어서의 부상 고도가 상기 도포 영역에 있어서의 부상 고도보다 높은, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스테이지가, 상기 반입 영역과 상기 도포 영역과의 사이에 상기 기판의 부상 고도를 바꾸기 위한 제 1의 천이 영역을 갖는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제 1의 천이 영역 내에, 기체를 흡입하는 흡인구를 상기 반송 방향을 향해 점차 증대하는 밀도로 다수 배치하고 있는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반출 영역내에서, 상기 스테이지에서 반출하는 상기 기판을 핀선단으로 지지하기 위한 복수개의 제 2의 리프트핀과,
    상기 제 2의 리프트핀을 상기 스테이지 하부의 원위치와 전기 스테이지 윗쪽의 주행 위치와의 사이에서 승강 이동시키는 제 2의 리프트핀 승강부를 갖는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판의 상기 반출 영역에 있어서의 부상 고도가 상기 도포 영역에 있어서의 부상 고도보다 높은, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스테이지가, 상기 도포 영역과 상기 반출 영역과의 사이에 상기 기판의 부상 고도를 바꾸기 위한 제 2의 천이 영역을 갖는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제 2의 천이 영역 내에, 기체를 흡입하는 흡인구를 상기 반송 방향을 향해 점차 감소하는 밀도로 다수 배치하고 있는, 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판 반송부가,
    상기 기판의 이동하는 방향과 평행에 연장하도록 상기 스테이지의 편측 또는 양측으로 배치되는 가이드 레일과,
    상기 가이드 레일에 따라 이동 가능한 슬라이더와,
    상기 슬라이더를 상기 가이드 레일에 따라 이동하도록 구동하는 반송 구동부와,
    상기 슬라이더로부터 상기 스테이지의 중심부를 향해 연장하고, 상기 기판의 측테두리부를 탈착 가능하게 보유 지지하는 보유 지지부를 갖는, 기판 처리 장치.
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