KR100796425B1

KR100796425B1 - 도포장치

Info

Publication number: KR100796425B1
Application number: KR1020060079210A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 마스; 히로쯔구 구마자와; 가즈노부 야마구치
Original assignee: 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-01-21
Also published as: KR20070023542A

Abstract

도포액의 정량공급을 확보하고, 또한, 슬릿노즐의 이동시에 발생하는 진동을 저감시킨 도포장치를 제공한다.

도포 방향을 기준으로 하여 앞쪽의 연결 빔(7)의 폭 방향의 중앙부에는, 도포액 송액 펌프로서, 비압축 유체에 의해 튜브의 바깥 주위부에 균일한 압력을 가하여 작동시키는 튜브 프램 펌프(12)를 배치하고 있다. 이 튜브 프램 펌프(12)는 연결 빔(7) 윗면에 장착한 설부재(13)에 출구가 위가 되고 입구가 아래가 되도록 비스듬히 고정되어 있다. 이와 같이, 비스듬히 배치함으로써, 공기의 들어감을 방지할 수 있다. 또한, 출구와 입구에는 액고임(液溜)이 없는 구조로 해두는 것이 떨어짐 등을 방지하는데 바람직하다.

도포장치, 슬릿노즐, 튜브 프램 펌프

Description

도포장치{Coating apparatus}

도 1은 본 발명의 도포장치의 일부를 확대한 하나의 실시형태를 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1의 A 방향 화살표로부터 본 도면이다.

도 3은 도 1의 B 방향 화살표로부터 본 도면이다.

도 4는 슬릿노즐의 장착상태를 설명한 확대 측면도이다.

[부호의 설명]

1…베이스, 2…레일, 3…문형(門型) 이동기구, 4…기판 재치 스테이지, 5…겐트리 프레임(gantry frame), 6…에어패드, 7…연결 빔, 8…노즐 승강기구, 9…노즐 베이스 플레이트, 10…슬릿노즐, 11…레이저 센서, 12…튜브 프램 펌프, 13…설부재(楔部材), 14, 15…플렉시블 튜브(flexible tube), W…피처리기판

본 발명은 유리기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여, 현상액, 세정액, SOG 용액, 레지스트액 등을 도포하는 도포장치에 관한 것이다.

액정(LCD), PDP(플라즈마 디스플레이), 반도체 소자 등의 제조 프로세스에 있어서는, 기판 위에 각종 피막을 형성하거나, 세정액이나 현상액을 도포하기 위해 도포장치가 사용된다.

종래의 도포장치로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 기판의 중심에 노즐로부터 도포액을 적하하고, 이어서 기판을 회전시켜 원심력으로 도포액을 기판 위에 균일하게 도포하는 회전 도포 타입의 것, 또는 스프레이에 의해 기판 위에 균일하게 도포하는 타입이 알려져 있다.

이와 같은, 회전 도포 타입이나 스프레이 타입에 있어서는, 기판 위에 도포되는 유효한 도포액의 양이 적어 낭비가 많다.

한편, 도포액의 낭비가 없는 도포장치로서는 특허문헌 2에 개시되는 롤 코터가 있다. 그러나 롤 코터에 있어서는, 균일한 도포가 곤란하다고 하는 문제가 있다.

따라서, 도포액의 낭비를 적게 하고, 또한 균일 도포가 가능한 장치로서, 특허문헌 3이나 4에 개시되어 있는 바와 같은, 슬릿노즐과 회전을 조합시킨 장치가 사용되고 있다. 이 장치는, 슬릿노즐에 의해 기판 표면에 어느 정도의 두께로 도포액을 도포하고, 그 다음 기판을 회전시킴으로써 도포액의 두께의 균일화를 도모한다고 하는 것이다.

또한, 액정표시장치에 삽입하는 유리기판에 대해서 기술하면, 생산성을 높이는 데에, 큰 유리기판에 피막을 형성하고, 그 다음에 각 액정 패널의 크기에 맞추어 절단한 쪽이 유리하다.

이러한 이유로부터 최근에는 기판의 대형화(한 변의 길이가 1 m를 초과하는 직사각형)가 진행되고 있지만, 기판 치수의 대형화가 진행되면, 기판을 회전시키는 것이 곤란해진다.

즉, 한 변이 1 m를 초과하는 직사각형상 기판을 수천 회전/분의 속도로 회전시키는 것은 장치의 구조가 극히 복잡해지고, 또한 기판의 파손 등의 사태를 고려하면, 대형 기판을 고속으로 회전시키는 것에는 불리한 점이 많다.

따라서 종래의 슬릿노즐과 회전을 조합시킨 장치로부터, 기판을 회전시키는 기구를 생각하여, 특허문헌 5~7에 기재되어 있는 바와 같이, 최근에는 슬릿노즐만(비스핀법)으로 이행되고 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 제(평)4-341367호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 제(소)63-246820호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특허공개 제(소)61-65435호 공보

[특허문헌 4] 일본국 특허공개 제(소)63-156320호 공보

[특허문헌 5] 일본국 특허공개 제2001-904호 공보

[특허문헌 6] 일본국 특허공개 제2001-310152호 공보

[특허문헌 7] 일본국 특허공표 제2002-500099호 공보

그런데, 슬릿노즐을 사용한 비스핀법에서는, 슬릿노즐이 기판의 위쪽을 이동하면서 도포액을 기판 표면에 공급하게 되지만, 슬릿노즐이 이동할 때에 진동이 발생한다. 이 진동에 의해 기판 표면에 공급되는 도포액의 양에 변동이 생기고, 이것이 원인으로 막 두께의 불균일이 발생한다.

따라서, 도포 엘리먼트(element)(슬릿노즐)의 진동에 기인하는 막 두께의 불균일을 해소하기 위해, 리니어 모터를 사용하여 도포 엘리먼트를 지지하는 부분을 베이스에 대하여 비접촉 상태로 하는 시도가 이루어지고 있다.

이와 같이 도포 엘리먼트를 장착하는 부재를 베이스에 대하여 비접촉으로 이동 가능하게 함으로써, 진동에 기인하는 도포 불균일을 해소하는 것은 가능하지만, 이것 만으로는 충분하다고는 할 수 없다.

즉, 종래에 있어서는 도포 엘리먼트(슬릿노즐)로 도포액을 공급하는 송액 펌프는 베이스 등의 이동하지 않는 개소에 고정되고, 이 송액 펌프와 도포 엘리먼트 사이를 플렉시블 튜브로 연결하고 있다. 이 때문에, 도포 엘리먼트가 이동하면, 송액 펌프와 도포 엘리먼트 사이의 플렉시블 튜브도 그에 따라 변형되고, 배관내용적이 변화되어, 도포 엘리먼트로부터 토출되는 도포액량이 미묘하게 변화한다. 그리고, 이것이 막 두께 불균일의 원인이 된다.

최근 들어서, 특허문헌 5 및 6에 기재되어 있는 바와 같이, 도포 엘리먼트의 이동부재에 송액 펌프를 장착하여, 도포 엘리먼트의 이동에 따라 송액 펌프도 이동하는 기술이 개발되고 있다. 그러나, 송액 펌프로부터 슬릿노즐까지의 배관(튜브)이 길기 때문에, 튜브의 신축(伸縮) 등이 원인이 되어 도포량의 정량성의 확보가 곤란해지고 있다.

또한, 특허문헌 7에는, 슬릿노즐과 일체적으로 송액 펌프를 설치하는 발명이 기재되어 있지만, 이로써는 슬릿노즐 교환시에 송액 펌프도 떼어내야만 한다. 이 때문에 작업 정밀도를 높일 필요가 생기고, 작업 부담이 증가하여 도포 재개까지의 시간이 걸린다.

전술한 점에 비추어, 본 발명은, 도포액의 정량 공급을 확보하고, 또한 슬릿노즐의 이동시에 발생하는 진동을 저감시킨 도포장치를 제공한다.

본 발명의 도포장치는, 한쌍의 평행한 레일 사이에 기판 재치 스테이지가 배치되고, 이 기판 재치 스테이지를 걸치도록 슬릿노즐을 구비한 문형 이동기구가 레일 사이에 주행 가능하게 걸쳐져 있으며, 문형 이동기구는 한쌍의 평행한 레일의 각각에 상호 맞물리는 주행체와, 이들 주행체 사이를 연결하는 연결 빔을 구비하여, 연결 빔의 대략 중앙부에 도포액 송액 펌프가 장착된 구성으로 하였다.

본 발명의 도포장치에 의하면, 연결 빔의 대략 중앙부에 도포액 송액 펌프가 장착된 구성으로 했기 때문에, 예를 들면, 도포 중에 송액 펌프와 도포 엘리먼트의 거리가 항상 일정하게 유지된다. 또한 그 거리가 짧기 때문에, 송액 펌프와 도포 엘리먼트를 연결하는 플렉시블 튜브의 배관내용적이 변동되지 않는다. 이에 따라, 도포 엘리먼트에 구비된 슬릿노즐로부터의 토출량도 일정해져, 균일한 막 두께의 도막을 얻을 수 있다.

또한, 연결 빔의 대략 중앙부에 송액 펌프가 장착되어 있기 때문에, 좌우 문주(門柱)의 균형의 조정이 용이하다. 이에 따라, 이동시에 발생하는 진동이나 피칭을 저감시킬 수 있다.

도포액 송액 펌프로서는, 비압축 유체(流體)에 의해 튜브의 바깥 주위부에 균일한 압력을 가하여 작동시키는 튜브 프램 펌프인 것이 바람직하다. 또한, 상기 도포액 송액 펌프로부터 상기 도포 엘리먼트까지의 배관은, 튜브의 신축의 영향을 피하기 위해 최장으로 1 m까지인 것이 바람직하다.

또한, 도포액 송액 펌프로서는, 중심을 낮게 유지하여 이동부재의 진동을 감소시키기 위해, 상기 승강 프레임 중앙부 근방의 측면에 가로로 비스듬한 방향으로 장착되는 것이 바람직하다.

이 때, 가로로 비스듬한 방향으로 장착하면 튜브 프램 내의 출입구 부근의 접합부에 액 고임이 발생하기 쉽기 때문에, 이것을 해소하는 구조로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 토대로 설명한다.

도 1은 본 발명의 도포장치의 일부를 확대한 하나의 실시형태를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 2는 도 1의 A 방향 화살표로부터 본 도면, 도 3은 도 1의 B 방향 화살표로부터 본 도면, 도 4는 슬릿노즐의 장착상태를 설명한 확대 측면도이다.

본 실시형태의 도포장치는, 도 1~도 3에 나타내는 바와 같이, 베이스 프레임(1)을 매개로 하여 지지되어 있다.

베이스 프레임(1) 상에는 한쌍의 레일(2, 2)가 수평 방향으로 또한 평행하게 설치되고, 이들 한쌍의 레일(2)에는 문형 이동기구(3)이 상호 맞물리며, 베이스 프레임(1) 상에는 유리기판(W) 등을 올려놓는 기판 재치 스테이지(4)가 설치되어 있다.

문형 이동기구(3)은 레일(2)를 포지(抱持)하는 형상의 주행체로서의 겐트리 프레임(5)를 가지고 있고, 이 겐트리 프레임(5)의 내측면에는 레일(2)와의 사이에 극간을 형성하는 에어패드(6)이 구비되어 있다.

좌우의 겐트리 프레임(5, 5)는 2개의 연결 빔(7, 7)으로 연결하여 일체화되고, 평면에서 봤을 때 패널형상을 이루고 있다. 이와 같이 패널형상을 이룸으로써 주행 중의 비뚤어짐을 적게 할 수 있다.

또한, 연결 빔(7, 7)에 대해서는 1개만의 구성으로 하는 것도 가능하다.

또한, 좌우의 겐트리 프레임(5)는 각각 도시하지 않는 리니어 모터의 가동부(코어부)에 연결되어 있다. 그리고, 좌우의 리니어 모터를 동기(同期)하여 구동함으로써, 문형 이동기구(3)은 레일(2)를 따라 진동 없이 이동한다.

따라서, 연결 빔(7, 7)은 겐트리 프레임(5)의 윗면에 장착되어 있지만, 이 위치는 주행시에 연결 빔(7, 7)이 기판(기판 재치 스테이지(4))에 간섭하지 않는 범위에서 가장 낮은 위치이다.

이와 같이 연결 빔(7, 7)의 높이를 낮게 함으로써, 주행시의 피칭을 억제할 수 있다.

또한, 좌우의 겐트리 프레임(5)의 윗면에는 실린더 유닛 등으로 구성되는 노즐 승강기구(8)이 고정 설치되고, 좌우의 노즐 승강기구(8, 8) 사이에 노즐 베이스 플레이트(9)가 수평으로 또한 승강 자유자재로 가설(架設)되며, 이 노즐 베이스 플레이트(9)에 슬릿노즐(10)이 장착되어 있다.

이렇게 하여, 승강기구(8, 8)을 구동함으로써 노즐 베이스 플레이트(9)와 슬릿노즐(10)은 일체적으로 승강 움직임 한다.

노즐 베이스 플레이트(9)의 일부에는 슬릿노즐(10)의 하단과 기판(W)의 간격 을 측정하는 레이저 센서(11)이 장착되어 있다.

그리고, 본 실시형태의 도포장치에 있어서는 특히, 도포 방향을 기준으로 하여 앞쪽의 연결 빔(7)의 폭 방향의 중앙부에, 도포액 송액 펌프로서, 비압축 유체에 의해 튜브의 바깥 주위부에 균일한 압력을 가하여 작동시키는 튜브 프램 펌프(12)가 배치되어 있다.

이 튜브 프램 펌프(12)는 연결 빔(7) 윗면에 장착한 설부재(楔部材)(13)에 고정되어 있다.

본 실시형태에서는, 이 설부재(13)이 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 한쪽으로 경사진 형상이기 때문에(지면(紙面) 수직 방향으로부터 봐서), 튜브 프램 펌프(12)는 비스듬히 배치되어 있다. 이 경우, 튜브 프램 펌프(12)는, 출구측(아웃)이 위쪽으로, 입구측(인)이 아래쪽이 되도록 고정되어 있다.

이와 같이, 튜브 프램 펌프(12)가 비스듬히 배치됨으로써, 공기의 들어감을 방지할 수 있다.

또한, 튜브 프램 펌프(12)에 있어서, 출구측과 입구측의 구성은, 액 고임이 없는 구조로 하는 것이 떨어짐 등을 방지하는데 바람직하다.

또한 출구와 슬릿노즐(10)은 플렉시블 튜브(14)로 연결되고, 입구와 도시하지 않는 탱크는 플렉시블 튜브(15)로 연결되어 있다.

여기서, 튜브 프램 펌프(12)는 슬릿노즐(10)과 일체적으로 이동하는 연결 빔(7)에 장착되어 있고, 슬릿노즐(10)의 승강 움직임 분량 만큼 플렉시블 튜브(14)에 여유가 있으면 된다.

따라서, 본 실시형태의 경우에서는, 플렉시블 튜브(14)의 길이를 1 m 이하로 짧게 하고, 튜브의 신축에 의한 도포액 공급량의 미묘한 증감을 피하고 있다.

이어서, 튜브 프램 펌프(12)를 겐트리 프레임(5)에 장착한 경우(A)와, 연결 빔(7)에 장착한 경우(B)에 대해서, 문형 이동기구(3)의 진폭(振幅) 안정성의 비교를 행한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

[표 중, 이동속도는 레일(2)를 따라 문형 이동기구(3)이 이동하는 속도를, 정정(整定)거리는 겐트리의 진폭이 안정될 때까지의 거리를 나타낸다.]

표 1에 나타낸 바와 같이, 튜브 프램 펌프(12)를 연결 빔(7)의 중앙부 근방에 장착한 B의 경우는, 겐트리 프레임에 장착한 A의 경우에 비교하여 20 ㎜ 이상이나 빨리 겐트리가 안정되는 것을 알 수 있다.

본 실시형태의 도포장치에 의하면, 전술한 바와 같이, 연결 빔의 중앙부에 튜브 프램 펌프가 장착된 구성으로 했기 때문에, 도포 중에 송액 펌프와 도포 엘리먼트와의 거리가 항상 일정하게 유지된다. 또한 이 거리가 짧기 때문에, 송액 펌프와 도포 엘리먼트를 연결하는 플렉시블 튜브의 배관내용적이 변동되지 않는다. 이에 따라, 도포 엘리먼트에 구비된 슬릿노즐로부터의 토출량도 일정해져, 균일한 도막 두께를 얻을 수 있다.

또한, 연결 빔의 중앙부에 송액 펌프가 장착되어 있기 때문에, 좌우 문주의 균형의 조정이 용이하고, 이동시에 발생하는 진동이나 피칭을 저감할 수 있다.

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

본 발명의 도포장치에 의하면, 예를 들면, 도포 엘리먼트에 구비된 슬릿노즐로부터의 토출량을 일정하게 할 수 있어, 균일한 두께의 도막을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 좌우 문주의 균형의 조정이 용이하고, 이동시에 발생하는 진동이나 피칭을 저감시키는 것이 가능해진다.

따라서, 고성능이며 신뢰성이 향상된 도포장치를 실현할 수 있다.

Claims

한쌍의 평행한 레일(2) 사이에 기판 재치 스테이지(4)가 배치되고, 상기 기판 재치 스테이지(4)를 걸치도록 슬릿노즐(10)을 구비한 문형 이동기구(3)가 상기 레일(2) 사이에 주행 가능하게 걸쳐진 도포장치에 있어서,

상기 문형 이동기구(3)는, 상기 한쌍의 평행한 레일(2)의 각각에 상호 맞물리는 주행체(5)와, 이들 주행체(5) 사이를 연결하는 연결 빔(7)과, 상기 슬릿노즐(10)을 장착하기 위해, 상기 주행체(5) 사이에 승강 가능하게 가설되는 노즐 베이스 플레이트(9)를 구비하고, 상기 연결 빔(7)은 주행시에 기판에 간섭하지 않는 범위에서 주행체(5) 사이의 가장 낮은 위치에 장착되어 있으며, 상기 연결 빔(7)에 도포액 송액 펌프가 장착되어 있고, 이 도포액 송액 펌프는 튜브 프램 펌프(12)이며 또한 도포액의 출구측이 위쪽이 되도록 비스듬히 장착되어 있고, 도포액의 출구측과 슬릿노즐(10)은 플랙시블 튜브(14)로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 도포장치.
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