KR100513104B1 - 기판 건조장치 - Google Patents

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KR100513104B1
KR100513104B1 KR10-2002-0020722A KR20020020722A KR100513104B1 KR 100513104 B1 KR100513104 B1 KR 100513104B1 KR 20020020722 A KR20020020722 A KR 20020020722A KR 100513104 B1 KR100513104 B1 KR 100513104B1
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Abstract

본 발명에서는, 기판에 고온상태의 기체를 블로우(blow)하는 에어 나이프(air knife) 장치부와; 상기 에어 나이프 장치부에 고온상태의 기체를 공급하는 히터블럭(heater block)을 포함하는 에어 나이프 방식 건조장치 또는 기판을 고속회전시키는 회전모터와; 상기 기판을 지지하는 로터(rotor)와; 상기 기판 상에 고온상태의 기체를 블로우하는 노즐부(nozzle part)와; 상기 노즐부에 고온상태의 기체를 공급하는 히터블럭을 포함하는 스핀 드라이 방식 건조장치를 제공함으로써, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 안정적인 공정환경을 제공할 수 있어, 생산수율이 향상된 전자기기 장치를 제공할 수 있다.

Description

기판 건조장치{Dry Apparatus of Substrate}
본 발명은 기판 건조장치에 대한 것이며, 특히 습식 장비용 건조장치에 관한 것이다.
상기 습식 장비(wet equipment)는, DI 워터(Deionized water)를 이용한 세정(cleaning) 또는 습식식각용 화학용액인 에천트(etchant)를 이용한 습식식각(wet etching) 공정에 이용되는 장비를 일컫는다.
상기 습식 장비에는, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)와 같은 전자기기장치용 기판의 세정, 식각, 패터닝(patterning)을 위한 사진식각(photolithography) 공정용 PR(photo resist)물질의 스트립(strip) 단계 이후, 기판 상의 수분을 제거하기 위한 건조 장치가 구비되며, 대표적인 건조장치로는 스핀 드라이(spin dry) 방식 또는 에어 나이프(air knife)방식 건조장치를 들 수 있다.
상기 스핀 드라이 방식 건조장치는, 기판을 고속으로 회전시켜 기판 상에 존재하는 수분을 원심력에 의해 제거하는 장치이고, 에어 나이프 장치는 기판 상에 압축건조공기(compressed dry air ; 이하, CDA로 약칭함)를 블로우(blow)하는 방식으로, 기판 상의 수분을 기판외부로 쓸어내리는 장치이다.
도 1은 일반적인 세정장비에 대한 개략도이다.
도시한 바와 같이, 기판을 장비 내로 반송(搬送)하기 위한 로딩부(loading part)와, 기판을 얼라인(align)시키기 위한 로딩 버퍼부(loading buffer part)와, 기판 상의 이물 및 오염 물질을 제거하기 위한 세정부(cleaning part)와, 기판 상의 수분을 제거하기 위한 건조부(dry part)와, 기판을 후속 장비로 이송하기 전 얼라인을 위한 언로딩 버퍼부(loading buffer part)와, 기판을 다음 공정장비로 이송하기 위한 언로딩부(unloading part)가 연속적으로 연결되어 세정장비를 이루고 있다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 세정부는 오존수(ozone(03) water)를 이용하여 세정하는 제 1 세정부와, 회전 브러쉬(spin brush)로 세정하는 제 2 세정부와, 노즐(nozzle)을 이용하여 DI 워터로 세정하는 제 3 세정부를 포함한다.
도 2a, 2b는 상기 도 1의 건조부에 위치하는 에어 나이프 방식 건조장치에 대한 도면으로서, 도 2a는 단면도이고, 도 2b는 평면도이다.
도 2a에서는, 롤러(10)를 통해 건조부(12)로 반송된 기판(14)을 건조시키기 위한 에어 나이프 방식 건조장치(16)가 구비되어 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 상기 에어 나이프 방식 건조장치(16)는 기판(14)의 상부 및 하부에 CDA(compressed dry air)를 블로우하는 상부 및 하부 에어 나이프 방식 건조장치(16a, 16b)로 구성되며, 에어 나이프 방식 건조장치(16)는 CDA 블로우 효율을 높이기 위하여, 기판(14)에 대해서 일정각도 경사지게 위치한다.
도 2b는, 전술한 에어 나이프 방식 건조장치(16)의 배치구조를 나타낸 평면도로서, 설명이 편의상 상부 및 하부 에어 나이프 방식 건조장치(상기 도 2a의 16a, 16b)를 에어 나이프 방식 건조장치(16)로 통칭하여 설명한다.
상기 에어 나이프 방식 건조장치(16)는 기판(14)에 대해서 대각선 방향으로 배치되어 상기 에어 나이프 방식 건조장치(16)에 형성된 미도시한 긴 슬릿(slit)을 통하여 기판(14) 상에 상온 상태의 CDA를 블로우하여, 기판(14) 상에 존재하는 수분을 외부로 쓸어내림에 따라 기판(14)을 건조시키게 된다.
그러나, 이러한 에어 나이프 방식 건조장치(16)을 이용하여 기판(14) 건조시에는, 건조 후에도 CDA 블로우 진행방향의 후방에 위치하는 기판(14)의 "I" 영역 상에 작은 물방울(20) 들이 잔류하기 쉽다.
이러한 작은 물방울(20)들은 항상 일정한 장소에 잔류하는 것이 아니라, 불규칙적으로 존재하게 된다.
한 예로 CVD(chemical vapor deposition) 장비 내에서는, 이러한 작은 물방울과 주 반응가스인 SiH4와의 반응에 의해 화재 위험이 야기될 수 있으며, 또한 기판 파손 등의 불량이 초래될 수 있다.
도 3은 기존의 스핀 드라이 방식 건조장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 상부에 동축(22)을 가지는 회전 모터(24)가 구비되어 있고, 동축(22) 상단에는 기판을 지지하기 위한 로터(26 ; rotor)가 위치하고, 로터(26) 영역 내에 기판(28)이 고정되어 있다. 그리고, 상기 로터(26) 외곽부에는 기판(28) 상에 CDA를 블로우하는 노즐부(30 ; nozzle part)가 구비되어 있다.
상기 스핀 드라이 방식 건조장치(40)의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
상기 회전 모터(24)를 가동하면, 기판(28)은 로터(26)에 의해 지지된 상태에서 일정한 방향으로 고속회전을 하게 되고, 기판(28)의 고속회전에 따른 원심력에 의해 기판(28) 상에 존재하는 수분들은 외부로 이탈하게 되며, 이 단계에서, 수분 제거를 촉진하기 위하여 기판(28)이 회전하는 동안 기판(28) 상부에 배치된 노즐부(30)를 통해 CDA를 기판(28) 상에 블로우하여, 기판(28)에 존재하는 물방울 등을 미세하게 분리시킨다.
이러한 스핀 드라이 방식 건조장치(40)는 고속 회전력에 의해 기판(28)을 건조시키기 때문에, 건조 공정중 기판이 파손될 위험이 존재하며, 생산수율을 높이기 위해 기판 단위 공정 시간(tact time)을 줄일 경우, 건조 능력이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 기판의 건조 능력을 향상시켜 공정 소요시간을 줄임에 따라 생산수율이 향상된 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 기판을 빠른 시간내에 건조 불량없이 건조시킬 수 있도록 고온의 CDA를 공급하는 히터블럭(heater block)을 포함하는 건조장치를 제작하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 기판에 고온상태의 기체를 블로우(blow)하는 에어 나이프(air knife) 장치부와; 상기 에어 나이프 장치부에 고온상태의 기체를 공급하는 히터블럭(heater block)을 포함하는 건조장치를 제공한다.
상기 에어 나이프 장치부는, 상기 기판의 상부 및 하부에 서로 대칭되게 배치되는 제 1, 2 에어 나이프 장치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 기판을 고속회전시키는 회전모터와; 상기 기판을 지지하는 로터(rotor)와; 상기 기판 상에 고온상태의 기체를 블로우하는 노즐부(nozzle part)와; 상기 노즐부에 고온상태의 기체를 공급하는 히터블럭을 포함하는 건조장치를 제공한다.
본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 히터블럭은, 히터블럭 본체와, 상기 히터블럭 본체 내에 서로 일정간격 이격되게 지그 재그 영역을 형성하는 다수 개의 카트리지 히터(cartridge heater)와, 상기 지그 재그 영역을 관통하며, 제 1, 2 끝단부를 각각 상온상태의 기체 유입부 및 고온상태의 기체 유출부로 하는 일체형의 히터 튜브(heater tube)를 포함하며, 상기 히터블럭 본체를 이루는 물질은 열전도율이 높은 물질에서 선택되고, 상기 히터블럭 본체를 이루는 물질은 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1, 2 특징에 따른 상기 기체는, CDA(compressed dry air), 질소 가스(N2 gas) 중 어느 하나에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 전술한 카트리지 히터는 막대형상으로, 상기 히터블럭 본체에 삽입된 구조로 이루어지고, 상기 고온상태의 CDA는 40 ℃ 이상의 고온 CDA인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<실시예 1>
실시예 1은 고온의 CDA를 공급할 수 있는 히터블럭(heater block)이 구비된 에어 나이프 방식 건조장치에 대한 실시예이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히터블럭을 가지는 에어 나이프 방식 건조 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도시한 바와 같이, 기판(110)에 고온의 CDA를 블로우하는 에어 나이프 장치부(114)와, 상기 에어 나이프 장치부(114)에 고온의 CDA를 공급하기 위해, 상온의 CDA를 일정온도로 가열시키는 히터블럭을 포함하는 에어 나이프 방식 건조 장치(112)가 구성되어 있다.
상기 에어 나이프 장치부(114)는, 상기 기판(110)의 상부 및 하부에 위치하며, 서로 대칭되게 배치되는 상부 및 하부 에어 나이프 장치부(114a, 114b)로 구성되고, 상기 상부 및 하부 에어 나이프 장치부(114a, 114b)와 기판(110)이 이루는 경사각은 조절가능하며, 한 예로 기판(110)과 이루는 경사각을 각각 35 °로 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상온의 CDA를 히터블럭을 통해 고온으로 가열시킨 후, 상부 및 하부 에어 나이프 장치부(114a, 114b)에 공급하여, 고온의 CDA를 기판(110) 상에 블로우하기 때문에, 기판(110)의 빠른 건조를 유도할 수 있어, 건조 단계 후 기판(110) 상에 물방울이 잔재하는 것을 방지할 수 있다.
도 5a, 5b는 상기 도 4의 히터블럭에 대한 상세도면으로서, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 단면도이다.
도 5a에서와 같이, 히터블럭 본체(118)와, 히터블럭 본체(118) 내에 서로 엇갈리는 방향으로 일정간격 이격되게 형성되어, 지그재그 영역을 형성하는 다수 개의 카트리지 히터(120)와, 카트리지 히터(120)들 간의 이격구간을 지그 재그 형상으로 관통하며, 제 1, 2 끝단부를 상온 CDA 유입부 및 고온 CDA 유출부로 하는 히터 튜브(122)로 히터블럭이 구성된다.
도 5b에서와 같이, 본 발명에 따른 히터블럭(116)의 단면 구조를 살펴보면, 서로 일정간격 이격되게 다수 개의 막대 형상의 카트리지 히터(120)가 히터블럭 본체(118) 내에 배치되어 있고, 도면 상에서 히터 튜브(122)는 짝수 번째 카트리지 히터(120)를 경유하도록 형성되어 있다.
상기 히터블럭 본체(118)는 카트리지 히터(120)를 삽입할 수 있는 블럭으로써, 상기 히터블럭 본체(118)는 열전도율이 높은 물질에서 선택되며, 바람직하기로는 알루미늄(Al)으로 하는 것이다.
상기 카트리지 히터(120)는, 히터블럭(116)의 온도를 높이기 위해 사용하는 것으로 히터블럭(116)에 카트리지 히터(120)의 굵기와 길이에 대응되는 홀을 형성하여 삽입하는 방식으로 구성할 수 있다. 이때, 열전도율을 향상시키기 위해 홀 마진을 별도로 두지 않을 수도 있다.
본 발명에서는, 상기 CDA외에 질소 가스(N2 gas)를 이용할 수 있으며, 상기 히터튜브(122)의 내경은 빠른 유속으로 유입 및 유출되는 기체의 흐름을 원활히 하는 범위 내에서, 열효율을 높이기 위하여, 좁게 형성하는 것이 바람직하며, 한 예로 10 mm 이내로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기판(110)의 건조능력을 효과적으로 향상시키기 위하여, 상기 히터튜브(122)의 고온상태 기체의 유출부는 대략 40 ℃ 이상을 유지하도록 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히터튜브(122)의 내경은 일예로 대략 10 mm로 제작할 수 있으며, 본 발명에서는 CDA 또는 특정 가스의 유입 및 유출을 원활히 할 수 있는 범위 내에서, 짧은 시간 내에 고온상태의 기체를 제공할 수 있도록 내경을 좁게하는 것이 바람직하다.
<실시예 2>
실시예 2는 스핀 드라이 방식 건조장치에 고온의 CDA를 공급할 수 있도록 히터블럭을 구비하는 실시예이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히터블럭이 구비된 스핀 드라이 방식 건조장치에 대한 개략적인 도면이다.
도시한 바와 같이, 동축(210)이 구비된 회전모터(212)와, 동축(210) 상단에 위치하며, 기판(220)을 지지하는 로터(214)와, 로터(214)에 의해 고정된 기판(220)과, 로터(220)의 외곽부에서 기판(220) 상에 고온의 CDA를 블로우하는 노즐부(216)와, 상기 노즐부(216)에 고온의 CDA를 공급하는 히터블럭을 포함하는 스핀 드라이 방식 건조장치(200)가 구비되어 있다.
상기 스핀 드라이 방식 건조장치(200)의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
상기 회전모터(212)를 가동하여, 로터(214)에 고정된 기판(220)을 고속으로 회전을 하는 단계에서, 상온의 CDA를 히터블럭을 거쳐 고온의 CDA로 변환시킨 다음 전술한 노즐부(216)에 공급하여, 노즐부(216)를 통해 고속 회전하는 기판(220) 상에 블로우하게 되면, 기판(220) 상의 수분을 미세하게 분리함과 동시에, 기판(220)의 빠른 건조를 유도할 수 있어, 기존보다 건조 시간을 줄이면서도 기판(220)의 건조 능력을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 히터블럭의 내부구조는 상기 실시예 1에 따른 히터블럭(상기 도 5a, 5b) 구조를 적용할 수 있다.
도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 노즐부(216)는 기판 회전시에만 기판 상에 위치하도록 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 기판은, 투명 기판을 이루는 유리 기판 또는 세정, 식각, 스트립 단계 등을 거친 상태의 기판에 해당될 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 히터블럭을 포함하는 건조 장치를 이용하여 기판을 건조하게 되면, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 안정적인 공정을 수행할 수 있어, 생산수율이 향상된 전자기기 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 세정장비에 대한 개략도.
도 2a, 2b는 상기 도 1의 건조부에 위치하는 에어 나이프 방식 건조장치에 대한 도면으로서, 도 2a는 단면도이고, 도 2b는 평면도.
도 3은 기존의 스핀 드라이 방식 건조장치에 대한 개략적인 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히터블럭을 가지는 에어 나이프 방식 건조 장치에 대한 개략적인 도면.
도 5a, 5b는 상기 도 4의 히터블럭에 대한 상세 도면으로서, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히터블럭이 구비된 스핀 드라이 방식 건조장치에 대한 개략적인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 기판 112 : 에어 나이프 방식 건조장치
114a : 상부 에어 나이프 장치부 114b : 하부 에어 나이프 장치부
114 : 에어 나이프 장치

Claims (11)

  1. 히터블럭 본체와, 상기 히터블럭 본체 내부에 입설되어 발열하는 다수개의 카트리지 히터와, 기체유입부와 기체 유출부를 구비하고 일부 또는 전체가 상기 히터블럭 본체를 관통하는 히터 튜브를 포함하는 히터블록과;
    상기 히터블록으로부터 고온상태의 기체를 공급받아 이송되는 기판에 블로우(blow)하는 에어 나이프(air knife) 장치부
    를 포함하는 건조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 나이프 장치부는, 상기 기판의 상부 및 하부에 각각 배치되는 제 1 및 2 에어 나이프 장치부로 구성되는 건조장치.
  3. 기판이 안착되는 로터(rotor)와;
    상기 로터를 고속회전시키는 회전모터와;
    히터블럭 본체와, 상기 히터블럭 본체 내부에 입설되어 발열하는 다수개의 카트리지 히터와, 기체유입부와 기체 유출부를 구비하고 일부 또는 전체가 상기 히터블럭 본체를 관통하는 히터 튜브를 포함하는 히터블록과;
    상기 히터블록으로부터 고온상태의 기체를 공급받아 상기 기판 상에 상기 고온상태의 기체를 블로우하는 노즐부(nozzle part)
    를 포함하는 건조장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 히터블럭 본체를 이루는 물질은 열전도율이 높은 물질에서 선택되는 건조 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 히터블럭 본체를 이루는 물질은 알루미늄(Al)인 건조장치.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 기체는, CDA(compressed dry air), 질소 가스(N2 gas) 중 어느 하나에서 선택되는 건조 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 카트리지 히터는 막대형상으로, 상기 히터블럭 본체에 삽입된 구조로 이루어진 건조장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 CDA는 40 ℃ 이상의 고온 CDA인 건조장치.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 다수개의 카트리지 히터는, 상기 히터블럭 본체 내부의 서로 마주보는 두개의 내면에 순차 교번 입설되는 것을 특징으로 하는 건조장치
  11. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 히터 튜브는, 상기 카트리지 히터와 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 건조장치
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