KR100566406B1 - 평판표시소자 제조에 사용되는 기판 건조 장치 및 방법 - Google Patents

평판표시소자 제조에 사용되는 기판 건조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판 표시 소자 제조에 사용되는 기판을 건조하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 기판 이송부에 의해 이송되는 기판에 건조용 유체를 분사하는 노즐을 가진다. 상기 건조용 유체는 기판에 부착된 탈이온수의 부착력을 약화시키기 위해 IPA 증기를 포함한다.
평판 표시 소자, 기판, 노즐, IPA, 슬릿노즐

Description

평판표시소자 제조에 사용되는 기판 건조 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR DRYING A SUBSTRATES USED IN MANUFACTURING FLAT PANEL DISPLAY DEVICES}
도 1은 본 발명의 건조장치에서 챔버 내부를 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 도 1의 기판이송부의 평면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조장치의 개략도; 그리고
도 4는 도 3의 건조장치의 변형된 예를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 공정챔버 200 : 기판이송부
300 : 제 1노즐 400 : 공급부
420 : 혼합부 430 : 건조용 유체 공급관
440 : 건조가스 공급관 450 : 알코올 증기 공급관
500 : IPA 증기 발생부 600 : 제 2노즐
본 발명은 건조 장치 및 건조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 평판 표시(flat panel display) 소자 제조에 사용되는 기판을 건조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 정보 처리 기기는 다양한 형태의 기능과 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있다. 이러한 정보 처리 장치는 가동된 정보를 표시하기 위해 디스플레이 장치를 가진다. 지금까지 디스플레이 장치로는 주로 브라운관(cathode ray tube) 모니터가 사용되었으나, 최근에는 반도체 기술의 급속한 발전에 따라 가볍고 공간을 작게 차지하는 평판 디스플레이 사용이 급격히 증대하고 있다. 평판 디스플레이는 다양한 종류가 있으며, 이들 중 전력 소모와 부피가 적고 저전압 구동형인 액정 표시 소자(liquid crystal display)가 널리 사용되고 있다.
평판 디스플레이의 소자 제조를 위해 기판의 세정 공정이 요구된다. 세정공정은 기판 위의 이물질 및 입자들을 제거하는 공정으로서 박막 트랜지스터 등의 소자 손실을 최소화하여 수율을 향상시키기 위한 것이다. 세정 공정에는 탈이온수와 같은 세정액을 기판의 표면에 공급하는 수세공정과, 수세 후에 기판의 표면으로부터 탈이온수를 제거하는 건조공정으로 이루어진다. 일반적인 설비에서는 기판 상에 고압의 공기를 분사하여 기판의 표면을 건조시키기 있으나 기판이 대형화됨에 따라 건조 효율이 감소되고 있다.
본 발명은 평판 표시 소자 제조에 사용되는 기판을 효과적으로 건조시킬 수 있는 기판 건조 장치 및 기판 건조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 건조 장치는 상기 기판을 지지하는 기판지지부와 상기 기판지지부 상에 놓여진 상기 기판에 건조용 유체를 분사하는 제 1노즐, 그리고 상기 제 1노즐로 건조용 유체를 공급하는 공급부를 포함한다. 상기 기판지지부는 구동부와 의해 회전하는 샤프트들과 상기 샤프트와 함께 회전되도록 상기 샤프트를 삽입하며, 상기 기판과 접촉되어 상기 기판을 이동시키는 롤러들을 포함한다.
상기 건조용 유체는 알코올 증기와 건조가스가 혼합되어 이루어지며, 상기 공급부는 상기 제 1노즐과 연결되는 건조용 유체 공급관, 상기 건조용 유체 공급관과 연결되며 상기 알코올 증기와 상기 건조가스가 혼합되는 혼합부, 상기 혼합부와 연결되어 상기 혼합부로 상기 건조가스를 공급하는 건조가스 공급관, 그리고 상기 혼합부와 연결되어 상기 혼합부로 상기 알코올 증기를 공급하는 알코올 증기 공급관을 포함한다.
또한, 상기 제 1노즐은 상기 지지부 상부에 배치되며 상기 기판의 상부면으로 유체를 분사하는 상부노즐과 상기 지지부 하부에 배치되며 상기 기판의 하부면으로 유체를 분사하는 하부노즐을 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 상기 제 1노즐에 의해 1차적으로 건조된 상기 기판을 건조가스에 의해 2차적으로 건조하는 제 2노즐을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 건조가스로는 공기가 사용되고, 상기 알코올로는 이소프로필 알코올이 사용된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 실시예에서 기판은 평판 디스플레이(flat panel display) 소자를 제조하기 위한 것으로, 평판 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(FieldEmission Display), ELD(Electro Luminescence Display) 일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 건조 장치(1)에서 챔버 내부의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 건조 장치(1)는 공정 챔버(100), 기판 이송부(또는, 기판 지지부)(200), 노즐(300), 공급관(400 : 도 3에 도시됨), 그리고 알콜 증기 발생부(500 : 도 3에 도시됨)를 가진다. 공정 챔버(100)는 기판(10)을 건조하는 공정이 진행되는 부분으로, 공정 챔버(100)의 내부에는 기판(10)을 이송하는 기판 이송부(200)와 기판(10)에 건조용 유체를 분사하여 기판(10)의 표면에 부착된 탈이온수(deionized water)를 제거하는 노즐(300)이 배치된다.
공정챔버(100)의 일측 벽에는 세정 공정이 진행된 기판(10)이 공정챔버(100) 내로 반입되는 통로인 입구(122)가 형성되고, 이와 마주보는 타측 벽에는 공정챔버(100) 외부로 기판(10)이 반출되는 출구(124)가 형성된다. 또한, 공정챔버(100)의 상부와 하부에는 각각 배기구(132, 134)가 형성되고, 하부에는 배출구(136)가 형성된다. 배기구(132, 134)들은 기판(10)의 표면으로부터 이탈된 미세한 물입자를 외부로 배기되는 통로이고, 배출구(136)는 공기에 의해 기판(10)으로부터 공정챔버(100) 바닥으로 떨어진 탈이온수가 외부로 배출되는 통로이다.
도 2는 도 1의 기판이송부(200)를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 이송부(200)는 복수의 샤프트들(shafts)(220), 롤러들(rollers)(240), 그리고 구동부(driving part)(260)를 가진다. 복수의 샤프트들(220)은 공정챔버(100) 내에 나란히 배치되며 샤프트들(220)은 구동부(260)에 의해 회전된다. 구동부(260)는 각각의 샤프트(220)의 양단에 결합된 풀리(262)와 인접하는 풀리들(262)을 연결하는 벨트(264), 그리고 풀리(262)와 벨트(264)를 회전시키는 모터(266)를 가진다. 이와 달리 각각의 샤프트(220)에 모터가 연결됨으로써, 샤프트들(220)이 각각 회전될 수 있다. 각각의 샤프트(220)에는 길이방향으로 샤프트(220)를 삽입하는 롤러들(240)이 결합된다. 기판(10)은 롤러들(240)의 상부에 놓여지고, 샤프트(220)와 롤러(240)가 회전됨에 따라 일방향으로 이송된다. 샤프트들(220)은 일측이 타측에 비해 높게 위치되도록 경사진 상태로 배치될 수 있다. 이는 기판(10)을 경사진 상태로 이송하여, 기판(10) 상부의 탈이온수들이 아래로 용이하게 흐르도록 한다.
탈이온수에 의해 수세공정이 이루어진 후 공정챔버(100) 내로 유입된 기판(10)은 노즐(300)에 의해 건조된다. 도 1에서 보는 바와 같이 노즐(300)은 기 판 이송부(200)의 상부에 배치되는 상부노즐(300a)과, 기판 이송부(200)의 하부에 배치되는 하부노즐(300b)을 포함한다. 상부노즐(300a)과 하부노즐(300b)은 기판(10)까지의 거리가 동일하도록 서로 상하로 대응되도록 배치된다. 기판 이송부(200)의 의해 기판(10)은 공정챔버의 입구(122)로부터 출구(124)를 향해 이송되며, 이송도중에 상부노즐(300a)은 기판(10)의 상부면을 향해 건조용 유체를 분사하고, 하부노즐(300b)은 기판(10)의 하부면을 향해 건조용 유체를 분사한다. 본 발명에 의하면 노즐(300)은 알코올 증기와 건조가스가 혼합된 건조용 유체를 분사한다. 기판(10) 상으로 분사된 알코올 증기는 기판(10)과 탈이온수간의 부착력을 약화시켜, 기판(10)으로부터 탈이온수가 용이하게 제거되도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 건조 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3에는 상부노즐만이 도시되었으며, 하부노즐은 생략되었다. 공급부(400)는 건조용 유체 공급관(430), 건조 가스 공급관(440), 알코올 증기 공급관(450), 그리고 혼합부(420)를 가진다. 노즐(300)과 혼합부(420)는 건조용 유체 공급관(430)을 통해 연결되며, 혼합부(420)에는 건조가스 공급관(440)과 알코올 증기 공급관(450)이 각각 연결된다. 각각의 공급관에는 그 통로를 개폐하는 개폐밸브(432, 442, 456)가 설치된다. 건조가스로는 공기가 사용되고, 알코올로는 이소프로필 알콜(isoprophyl alcohol, 이하 IPA)이 사용되며, 이 외에도 에틸글리콜(ethylglycol), 일 프로판올(1-propanol), 이 프로판올(2-propanol), 테트라 하이드로 퓨레인(tetrahydrofurane), 사 하이드록시 사 메틸 이 펜탄올(4-hydroxy-4-methyl-2-pentamone), 일 부탄올(1-butanol), 이 부탄올(2-butanol), 메탄올(methanol), 에탄올(ehtanol), 아세톤(acetone), n-프로필 알코올(n-propl alcohol) 또는 디메틸에테르(dimethylether)이 사용될 수 있다.
알코올 증기 발생부(500)는 IPA 액을 기화하여 IPA 증기를 발생하는 부분으로 외부로부터 밀폐되며, 내부에 일정량의 IPA 액이 채워지는 몸체(520)를 가진다. 몸체(520) 내에 채워진 IPA 액 내에는 IPA 공급관(540)과 캐리어 가스 공급관(560)이 잠긴 상태로 배치된다. IPA 공급관(540)은 IPA 액 저장부(544)로부터 몸체(520) 내로 IPA 액을 공급하고, 캐리어 가스 공급관(560)은 IPA 액으로부터 IPA 증기를 발생하기 위해 캐리어 가스 저장부(564)로부터 몸체(520)에 채워진 IPA 액 내부로 캐리어 가스를 공급한다. 캐리어 가스로는 불활성 가스인 질소가 사용될 수 있다. IPA 공급관(540)과 캐리어 가스 공급관(560)에는 그 내부 통로를 개폐하는 개폐밸브(542, 562)가 설치된다. 몸체(520)에는 IPA 액으로부터 발생된 IPA 증기와 이를 운반하는 캐리어 가스의 이동로인 알코올 증기 공급관(450)이 연결된다. 알코올 증기 공급관(450)에는 이물질이나 응축된 IPA 증기 입자를 제거하는 필터(filter)(452)와 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(454)가 설치된다. 알코올증기 발생부(500)에서 기화된 IPA 증기는 혼합부(420)로 유입되며, 이 내에서 혼합부(420)로 공급된 건조가스와 혼합되어 노즐(300)로 공급된다. 공급부(400)는 상부노즐(300a)과 하부노즐(300b)에 각각 연결되거나, 상부노즐(300a)과 연결된 건조용 유체 공급관(430)으로부터 분기된 관이 하부노즐(300b)과 연결되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판(10) 상으로 분사되는 건조용 유체는 IPA 증기를 포 함하며, IPA 증기는 기판(10)과 탈이온수의 부착력을 약화시키며 이로 인해 기판(10)의 건조효율이 증대된다.
도 4는 도 3의 건조 장치(1)의 변형된 예를 보여주는 도면이다. 도 4에서 화살표는 기판(10)이 이송되는 방향이다. 도 4를 참조하면, 건조 장치(1)는 알코올 증기와 건조가스가 혼합된 건조용 유체를 분사하는 노즐(이하, 제 1노즐)(300) 외에 건조가스만을 분사하는 노즐(이하, 제 2노즐)(600)을 더 포함한다. 제 2노즐(600)은 제 1노즐(300)로부터 일정거리 이격되어 제 1노즐(300)과 평행하게 배치된다. 비록 도면에는 제 2노즐(600)이 기판이송부(200)의 상부에만 배치되는 것으로 도시하였으나, 제 2노즐(600)은 제 1노즐(300)처럼 기판이송부(200)의 상부에 배치되는 상부노즐과 기판이송부의 하부에 배치되는 하부노즐로 구성된다. 기판(10)이 기판이송부(200)에 의해 이송되는 도중에, 제 1노즐(300)로부터 IPA 증기와 건조가스가 혼합된 건조용 유체가 분사되어 기판(10)을 건조시키고, 이후에 제 2노즐(600)로부터 건조가스가 분사되어 일차적으로 건조된 기판(10) 영역을 최종적으로 건조시킨다.
비록 본 실시예에서는 제 1노즐(300)로부터 분사되는 건조용 유체에는 IPA 증기(이를 운반하는 캐리어가스 포함)와 건조가스가 혼합되어 분사되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 제 1노즐(300)은 IPA 증기와 이를 운반하는 캐리어가스를 분사하고, 제 2노즐(600)은 건조가스를 분사하여 기판(10)을 건조시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판이송부에 의해 이송되는 평판 표시 소자 제조용 기판 상으로 슬릿노즐로부터 분사되는 건조용 유체에는 건조가스인 공기 이외에 기판과 탈이온수의 부착력을 약화시키는 IPA 증기가 분사되므로, 기판의 건조효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 평판 표시 소자 제조에 사용되는 기판을 건조하는 장치에 있어서,
    상기 기판을 지지하는 기판지지부와;
    상기 기판지지부 상에 놓여진 상기 기판에 건조용 유체를 분사하는 제 1노즐과; 그리고
    상기 제 1노즐로 건조용 유체를 공급하는 공급부를 포함하되;
    상기 기판 지지부는,
    구동부와;
    상기 구동부에 의해 회전되는 샤프트들과; 그리고
    상기 샤프트와 함께 회전되도록 상기 샤프트를 삽입하며, 상기 기판과 접촉되어 상기 기판을 이동시키는 롤러들을 포함하고,
    상기 샤프트는 일측이 타측에 비해 높게 위치되도록 경사진 상태로 배치되어상기 기판은 경사진 상태로 이송되며,
    상기 건조용 유체는 기판 상에 부착된 탈이온수의 부착력을 약화시키는 알코올 증기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 건조용 유체는 상기 알코올 증기와 혼합되는 건조가스를 더 포함하고,
    상기 공급부는,
    상기 제 1노즐과 연결되는 건조용 유체 공급관과;
    상기 건조용 유체 공급관과 연결되며 상기 알코올 증기와 상기 건조가스가 혼합되는 혼합부와;
    상기 혼합부와 연결되어 상기 혼합부로 상기 건조가스를 공급하는 건조가스 공급관과; 그리고
    상기 혼합부와 연결되어 상기 혼합부로 상기 알코올 증기를 공급하는 알코올 증기 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1노즐은,
    상기 지지부 상부에 배치되며, 상기 기판의 상부면으로 유체를 분사하는 상부노즐과;
    상기 지지부 하부에 배치되며, 상기 기판의 하부면으로 유체를 분사하는 하부노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 제 1노즐에 의해 1차적으로 건조된 상기 기판을 건조가스에 의해 2차적으로 건조하는 제 2노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 건조가스는 공기이고,
    상기 알코올은 이소프로필 알코올인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
  8. 삭제
  9. 평판 표시 소자 제조에 사용되는 기판을 건조하는 방법에 있어서,
    경사지게 배치된 샤프트들 상에 경사진 상태로 놓여진 기판 상으로 알코올 증기를 포함한 건조용 유체를 분사하여 상기 기판과 탈이온수의 부착력을 약화시킴으로써 상기 기판으로부터 탈이온수를 제거하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 알코올은 이소프로필 알코올인 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.
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