KR100815521B1 - 기판건조장치 - Google Patents

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박정규
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 세정공정 후 챔버 내에서 롤러에 의해 이송되는 평판 디스플레이 기판 등을 에어 나이프로 건조하는 기판건조장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판 이송 라인을 따라 이송되는 기판의 건조가 이루어지는 챔버와, 상기 챔버 내에서 상기 기판 이송 라인의 상측에 위치하는 상부 에어 나이프 및 상기 기판 이송 라인의 하측에 위치하는 하부 에어 나이프와, 상기 상·하부 에어 나이프의 전·후방에서 상기 기판의 저면을 접촉 지지하게 되는 롤러들과, 상기 기판 이송 라인을 상대로 승강할 수 있도록 상기 챔버의 내부에 설치되며 상기 롤러들의 레벨이 상기 기판 이송 라인에 대해 동시에 동일 높이로 조정되도록 상기 롤러들과 하부 에어 나이프를 지지하면서 승강시키는 승강작동부를 포함하여 이루어진 기판건조장치를 개시한다.
기판, 건조, 에어 나이프, 이너 챔버, 프레임, 롤러, 레벨, 기류, 하중

Description

기판건조장치 {Apparatus for drying substrate}
본 발명은 세정공정 후 챔버 내에서 롤러에 의해 이송되는 평판 디스플레이 기판 등을 에어 나이프로 건조하는 기판건조장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이(Flat Panel Display : FPD)의 기판 등을 제조할 때에, 제반 공정을 거치는 과정에서 기판의 표면은 외부로부터 유입되는 이물질이나 기판 자체에서 발생하는 파티클 등의 오염물질에 의해 오염이 된다. 따라서, 기판 표면의 각종 오염물질을 제거하기 위하여 일부 제조공정의 전/후로 세정공정이 수행된다. 예를 들어, 세정공정은 약액처리공정과 린스공정으로 이루어지고, 이들 공정 후에 건조공정이 수행됨으로써 기판 표면의 잔류물이나 세정액이 제거된다.
일반적으로 건조공정에서는 기판의 표면에 건조공기(Clean Dry Air : CDA)를 가압 분사하는 에어 나이프가 이용되고 있다. 통상적인 에어 나이프는 기판의 상부와 하부 측에 각각 기판의 너비방향으로 설치되며, 특히 에어 나이프로부터 분사되는 압축공기의 분사방향이 기판의 이송방향과 반대쪽을 향하도록 경사지게 설치된 다.
첨부도면 도 1은 종래의 기판건조장치가 설치된 챔버의 내부를 개략적으로 나타낸 구성도로서, 그 구체적인 구성은
다음과 같이 이루어져 있다. 즉, 기판(S)이 이송되는 기판 이송 라인(L)의 상부와 하부 측을 향하도록 상하 한 쌍의 에어 나이프(11,12)가 설치되어 있고, 이 에어 나이프(11,12)의 전·후방에서 기판(S)의 하부면과 접하도록 기판(S)의 이송방향을 따라 단축롤러(21) 및 아이들 롤러(22)와 같은 롤러들이 설치되어 있다. 그리고, 챔버(30) 내부의 기류가 에어 나이프(11,12)의 후방에서 전방으로 흐르도록 하여 파티클 등의 이물질이 건조 완료된 기판(S)의 표면으로 비산되는 것을 방지하는 급기팬(41)과 배기팬(42)이 챔버(30)에 설치되어 있다.
그런데, 위와 같이 구성된 종래의 기판건조장치는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.
첫째, 단축롤러(21)와 아이들 롤러(22) 등 에어 나이프(11,12)의 전·후방에 위치하는 롤러들이 챔버(30)의 내부에 개별적으로 설치되기 때문에, 기판 이송 라인(L)에 대한 상기 롤러들의 레벨 세팅시 각각의 롤러들에 대해 작업자가 일일이 수작업으로 레벨 세팅을 하여야 한다. 따라서, 기판 이송 라인(L)에 대한 이들 롤러들의 간격이 불균일하게 되고, 정밀한 레벨 조정이 이루어지지 못하여, 기판(S)의 수평 상태 유지가 곤란해지는 문제가 있다. 또한, 레벨 세팅에 소요되는 시간도 많이 걸리고 작업성이 저하되는 문제가 있다.
둘째, 에어 나이프(11,12)가 기판 이송 라인(L)에 대해 60°가량 경사지게 설치되는데다가 중량이 큰 스테인리스강과 같은 재질로 이루어져 있기 때문에, 장시간 경과시 에어 나이프가 아래쪽으로 처지는 문제가 발생한다. 더욱이, 상측 에어 나이프(11)가 아래쪽으로 처졌을 때 이송 중인 기판(S)의 표면에 부딪혀 기판(S)을 파손시키는 문제가 유발되며, 에어 나이프(11,12)의 처짐 현상으로 인해 기판(S)의 표면에 대한 에어의 압력차가 발생하여 기판(S)의 표면이 균일하게 건조되지 못하는 문제도 발생하고 있다.
셋째, 기판(S)의 건조시 챔버(30) 내부의 기류가 에어 나이프(11,12)의 후방에서 전방으로 흐름으로써 파티클 등의 이물질이 건조 완료된 기판(S)의 표면으로 비산되거나 안착되지 않아야 하는데, 그 효과가 미흡한 문제가 있다.
넷째, 기판(S)의 건조시 에어 나이프(11,12)로부터 분사되는 에어가 기판(S)의 표면에 대해 기판(S)의 유입방향으로 평행하게 직진하여야 하는데, 종래의 에어 나이프(11,12)는 분사되는 에어의 직진성이 구현되지 못하여 기판(S)의 표면이 균일하게 건조되지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 주된 목적은, 에어 나이프의 전·후방에 위치하는 롤러들의 레벨 세팅이 균일하고 정밀하게 이루어지며, 레벨 세팅에 소요되는 시간도 단축할 수 있는 기판건조장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 부수적인 목적은, 에어 나이프의 처짐 현상과 그로 인한 기판의 파손 및 기판의 불균일한 건조 문제를 해소할 수 있는 기판건조장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 부수적인 목적은, 기판 건조시 파티클 등의 이물질이 건조 완료된 기판의 표면으로 비산되거나 안착되는 현상을 방지할 수 있는 기판건조장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 부수적인 목적은, 기판 건조시 에어 나이프로부터 기판의 표면으로 분사되는 에어의 직진성을 구현함으로써, 기판을 균일하게 건조할 수 있는 기판건조장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 주된 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 기판 이송 라인을 따라 이송되는 기판의 건조가 이루어지는 챔버와, 상기 챔버 내에서 상기 기판 이송 라인의 상측에 위치하는 상부 에어 나이프 및 상기 기판 이송 라인의 하측에 위치하 는 하부 에어 나이프와, 상기 상·하부 에어 나이프의 전·후방에서 상기 기판의 저면을 접촉 지지하게 되는 롤러들과, 상기 기판 이송 라인을 상대로 승강할 수 있도록 상기 챔버의 내부에 설치되며 상기 롤러들의 레벨이 상기 기판 이송 라인에 대해 동시에 동일 높이로 조정되도록 상기 롤러들과 하부 에어 나이프를 지지하면서 승강시키는 승강작동부가 개시된다.
본 발명의 부수적인 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 상기 상부 에어 나이프와 하부 에어 나이프는 각각 경량 소재로 이루어진 본체부 및 이 본체부와 별개로 이루어져 본체부의 하부에 기밀하게 결합되며 건조하고자 하는 기판의 표면에 대해 에어를 경사지게 분사하는 에어 분사부로 이루어지고, 상기 상·하부 에어 나이프의 하중이 분산 지지되도록 상기 본체부가 복수 개소에서 결합되는 프레임이 상기 승강작동부 상에 구비될 수 있다. 특히, 상기 기판 이송 라인에 대하여, 상기 본체부는 수직으로 배치되고, 상기 에어 분사부는 경사지게 배치될 수 있다. 또는, 상기 기판 이송 라인에 대하여, 상기 본체부와 에어 분사부가 수직으로 배치되고, 상기 에어 분사부로부터 기판의 표면에 에어가 경사지게 분사되는 구성으로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 다른 부수적인 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 상기 상·하부 에어 나이프에는 상기 기판의 표면을 향해 분사된 에어가 기판의 표면과 평행하게 직진하도록 에어의 흐름을 유도하면서 이물질의 안착을 차단하는 에어 가이드부가 구비될 수 있다.
본 발명의 또다른 부수적인 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 상기 챔버의 내부에는 건조 완료된 기판의 표면으로 이물질이 비산 및 안착되지 않도록 급기와 배기가 이루어지는 이너 챔버가 설치될 수 있다. 특히, 상기 이너 챔버에서의 급기와 배기를 위해, 이너 챔버에는, 상기 상부 에어 나이프의 후방 상측에 위치하는 급기부와, 상기 상부 에어 나이프의 전방 상측에 위치하는 배기부가 구비될 수 있다.
위와 같이 구성된 본 발명에 따른 기판건조장치는 다음과 같은 효과를 나타낸다.
첫째, 본 발명에서는 에어 나이프 전·후방 롤러들의 레벨이 균일하고 정밀하게 세팅되므로 이송되는 기판의 수평상태를 평탄하게 유지할 수 있고, 에어 나이프의 처짐 현상이 방지되며, 에어 나이프로부터 기판의 표면으로 분사되는 에어의 직진성이 구현된다. 따라서, 본 발명에 따른 기판건조장치는 기판의 표면을 전체적으로 균일하게 건조할 수 있어 기판의 품질 향상에 기여하는 효과가 있다.
둘째, 본 발명에서는 에어 나이프 전·후방 롤러들의 레벨 세팅이 동시에 함께 이루어지므로 레벨 세팅에 소요되는 시간이 절감됨과 아울러 작업성이 향상되는 효과가 있다.
셋째, 본 발명에서는 에어 나이프의 처짐 현상이 방지됨으로써 에어 나이프의 처짐으로 인한 기판의 파손 문제가 해소되며, 기판 건조시 파티클 등의 이물질이 건조 완료된 기판의 표면으로 비산되거나 안착되는 현상이 방지된다. 따라서, 본 발명에 따른 기판건조장치에 의하면 기판 수율의 향상 효과를 볼 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
첨부도면 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판건조장치의 전체 구성도이다.
도 2에 도시된 실시예의 기판건조장치는, 챔버(110)와 그 내부의 이너 챔버(120), 승강작동부(130), 상·하부 에어 나이프(141,142), 그리고 이들 상·하부 에어 나이프(141,142)의 전·후방에 위치하는 단축롤러(151)와 아이들 롤러(152) 등의 롤러들을 구비하고 있으며, 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
챔버(110)는 기판(S)의 건조가 이루어지는 실내를 구성하는 구조물로서, 이 챔버(S)의 내부에 상기 구성 요소들이 설치되어 있다. 챔버(S)의 상부에는 챔버(S) 내부의 기류가 에어 나이프(141,142)의 후방에서 전방으로 흐르도록 하여 파티클 등의 이물질이 건조 완료된 기판(S)의 표면으로 비산되거나 안착되는 것을 최소화하는 급기부(111)와 배기부(112)가 설치되어 있다. 이들 급기부(111)와 배기부(112)는 예를 들어 팬(fan)으로 구성될 수 있다. 기판(S)은 챔버(110) 내에서 일정 높이로 형성된 기판 이송 라인(L)을 따라 이송되면서 건조가 된다. 이러한 챔버(110)의 내부에는 이너 챔버(120)가 설치되어 있는데, 이 이너 챔버(120)에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
승강작동부(130)는 챔버(110) 내측의 하부에 설치되어 있는데, 감속모터와 같은 구동수단(161)과 승강축(162)으로 결합되어 이 구동수단(161)에 의해 승강하게 되는 플레이트형태로 이루어져 있으며, 기판 이송 라인(L)의 높이로 승강하게 된다.
에어 나이프(141,142)는, 챔버(110) 내에서 기판 이송 라인(L)의 상측에 위치하는 상부 에어 나이프(141)와, 승강작동부(130) 상에서 기판 이송 라인(L)의 하측에 위치하는 하부 에어 나이프(142)로 구성되어 있다. 이들 상·하부 에어 나이프(141,142)는 각각, 알루미늄과 같은 경량 소재로 이루어진 본체부(141a,142a), 그리고 이 본체부(141a,142a)와는 별개로 이루어져 본체부(141a,142a)의 하부에 기밀하게 결합이 된 상태에서 기판(S)의 표면에 대해 에어를 경사지게 분사하는 스테인리스강과 같은 내식성 재질의 에어 분사부(141b,142b)로 구성되어 있다. 특히, 상기 본체부(141a,142a)는 각각 기판 이송 라인(L)에 대하여 수직으로 배치가 되고, 에어 분사부(142a,142b)는 경사지게 배치되는 구조로 구성될 수 있다. 또는, 본체부와 에어 분사부 모두 기판 이송 라인(L)에 대하여 수직으로 배치가 되고, 에어 분사부로부터 기판의 표면에 에어가 경사지게 분사되는 구조로 이루어져도 무방하다. 한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상·하부 에어 나이프(141,142)는 이너 챔버(120)의 내벽과 승강작동부(130)에 설치된 프레임(170)에 의해 지지가 되는데, 이 프레임(170)에 상·하부 에어 나이프(141,142)의 본체부(141a,142a)가 복수 개 소에서 브래킷(171)으로 결합이 됨으로써, 상·하부 에어 나이프(141,142)의 하중이 분산 지지된다. 다시 도 2를 참조하면, 상·하부 에어 나이프(141,142)에는 기판(S)의 표면을 향해 분사된 에어가 기판(S)의 표면과 평행하게 직진하도록 에어의 흐름을 유도하는 에어 가이드부(141c,142c)가 구비되어 있다. 이 에어 가이드부(141c,142c)는 에어의 직진성을 유도할 뿐만 아니라, 건조된 기판(S)으로부터 비산된 파티클 등의 이물질이 기판(S)에 안착하는 것을 차단하는 역할도 하게 된다.
다음으로, 상·하부 에어 나이프(141,142)의 전·후방에는 단축롤러(151) 및 아이들 롤러(152)와 같은 롤러들이 위치하고 있는데, 단축롤러(151)는 승강작동부(130) 상에 설치되어 있고, 아이들 롤러(152)는 승강작동부(130) 상의 하부 에어 나이프(142)에 설치되어 있다. 따라서, 승강작동부(130)가 승강함에 따라서 단축롤러(151)와 아이들 롤러(152) 모두가 기판 이송 라인(L)에 대해 동시에 동일 높이로 승강하게 된다.
앞서 언급한 이너 챔버(120)는 챔버(110)의 내부에 설치되어 있는데, 이너 챔버(120)는 상·하부 에어 나이프()와 이 상·하부 에어 나이프()의 전·후방에 위치하는 단축롤러(151) 및 아이들 롤러(152)들 그리고 승강작동부(130)를 모두 수용하고 있다. 이너 챔버(120)에는 상부 에어 나이프(141)의 후방 상측에 위치하는 급기부(121)와 상부 에어 나이프(141)의 전방 상측에 위치하는 배기부(122)가 설치되어 있어서, 급기부(121)로부터 에어 나이프(141,142)의 후방으로 에어가 공급되어 에어 나이프(141,142)의 전방으로 흐른 뒤, 배기부(122)를 통해 배출된다. 따라 서, 에어 나이프(141,142)에 의해 건조된 기판(S)으로부터 발생하는 파티클과 같은 이물질이 아직 건조되지 않은 기판(S) 측에서 건조 완료된 기판(S)의 표면으로 비산되거나 안착되지 않고 배기부(122)로 배출이 된다.
위와 같이 구성된 본 발명의 기판건조장치에서 각 구성 요소별 기능과 작용은 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 에어 나이프(141,142)의 전·후방에 위치하는 단축롤러(151)와 아이들 롤러(152) 등의 롤러들을 기판 이송 라인(L)을 상대로 레벨 조정을 할 경우에는 승강작동부(130)를 작동시킨다. 즉, 승강작동부(130)와 승강축(162)으로 결합되어 있는 구동수단(161)을 구동하면 승강축(162)의 승강에 따라 승강작동부(130)가 승강하게 된다. 승강축(162)의 승강 높이는 구동수단(161)의 제어를 통해 조절할 수 있으며, 승강축(162)의 승강 높이에 따라 단축롤러(151)와 아이들 롤러(152) 등의 레벨이 기판 이송 라인(L)을 상대로 조정된다. 특히, 단축롤러(151)와 아이들 롤러(152) 등 에어 나이프(141,142)의 전·후방에 위치하는 롤러들이 승강작동부(130) 상에서 동시에 함께 승강하므로, 이들 롤러의 레벨 세팅이 균일하고 정밀하게 이루어지며, 레벨 세팅에 소요되는 시간 또한 롤러들을 수작업에 의해 개별적으로 세팅하는 종래에 비해 크게 단축된다.
본 발명의 상·하부 에어 나이프(141,142)는 각각 본체부(141a,142a)와 에어 분사부(141b,142b)가 별개로 이루어짐에 따라 본체부(141a,142a)를 알루미늄과 같이 중량이 가벼운 경량 소재로 구성할 수 있다. 또한, 상·하부 에어 나이프(141,142)를 지지하는 프레임(170)에 상·하부 에어 나이프(141,142)의 본체부(141a,142a)가 복수 개소에서 브래킷(171)으로 결합이 되기 때문에, 상·하부 에어 나이프(141,142)의 하중이 프레임(170)에 의해 분산 지지된다. 따라서, 상·하부 에어 나이프(141,142)의 하중으로 인한 처짐 현상이 방지되며, 에어 나이프의 처짐에 따른 기판(S)의 파손 및 불균일 건조를 예방할 수가 있다.
본 발명의 기판건조장치는 외부의 챔버(110) 안쪽에 이너 챔버(120)를 가진 이중 챔버 구조를 가지고 있다. 즉, 상·하부 에어 나이프(141,142)와 그 전·후방의 단축롤러(151) 및 아이들 롤러(152)들, 승강작동부(130)가 이너 챔버(120) 내에 수용되어 있다.그리고, 이너 챔버(120)에는 에어 나이프(141,142)의 후방으로부터 전방으로 에어의 기류를 형성하는 급기부(121)와 배기부(122)가 설치되어 있다. 따라서, 에어 나이프(141,142)에 의해 건조된 기판(S)으로부터 발생하는 파티클과 같은 이물질이 배기부(122)를 통해 외부로 배출됨으로써, 아직 건조되지 않은 기판(S)의 표면 측에서 건조 완료된 기판(S)의 표면으로 이물질이 비산되거나 안착되지 않게 된다.
한편, 상·하부 에어 나이프(141,142)의 에어 분사부(141b,142b)에 구비된 에어 가이드(141c,142c)는 기판 이송 라인(L)으로 이송되는 기판(S)과 평행하게 설치되어 있기 때문에, 에어 분사부(141b,142b)로부터 기판(S)의 표면을 향해 분사된 에어는 기판(S)의 표면과 평행하게 직진하게 된다. 따라서, 기판(S)의 표면이 균일하게 건조될 뿐만 아니라, 건조된 기판(S)으로부터 비산된 파티클 등의 이물질이 기판(S)의 표면에 다시 안착되는 현상이 미연에 방지된다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 종래의 기판건조장치가 설치된 챔버의 내부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판건조장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 개시되는 에어 나이프와 프레임의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 챔버 111,121 : 급기팬
112,122 : 배기팬 120 : 이너 챔버
130 : 승강작동부 141 : 상부 에어 나이프
141a,142a : 본체부 141b,142b : 에어 분사부
141c,142c : 에어 가이드 142 : 하부 에어 나이프
151 : 단축롤러 152 : 아이들 롤러
161 : 구동수단 162 : 승강축
170 : 프레임 171 : 브래킷
L : 기판 이송 라인 S : 기판

Claims (7)

  1. 기판 이송 라인을 따라 이송되는 기판의 건조가 이루어지는 챔버;
    상기 챔버 내에서 상기 기판 이송 라인의 상측에 위치하는 상부 에어 나이프와, 상기 기판 이송 라인의 하측에 위치하는 하부 에어 나이프;
    상기 상·하부 에어 나이프의 전·후방에서 상기 기판의 저면을 접촉 지지하게 되는 롤러들; 및
    상기 기판 이송 라인을 상대로 승강할 수 있도록 상기 챔버의 내부에 설치되며, 상기 롤러들의 레벨이 상기 기판 이송 라인에 대해 동시에 동일 높이로 조정되도록 상기 롤러들과 하부 에어 나이프를 지지하면서 승강시키는 승강작동부를 포함하여 이루어진 기판건조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 에어 나이프와 하부 에어 나이프는 각각 경량 소재로 이루어진 본체부 및 이 본체부와 별개로 이루어져 본체부의 하부에 기밀하게 결합되며 건조하고자 하는 기판의 표면에 대해 에어를 경사지게 분사하는 에어 분사부로 이루어지고,
    상기 상·하부 에어 나이프의 하중이 분산 지지되도록 상기 본체부가 복수 개소에서 결합되는 프레임이 상기 승강작동부 상에 구비된 것을 특징으로 하는 기 판건조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판 이송 라인에 대하여, 상기 본체부는 수직으로 배치되고, 상기 에어 분사부는 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기판 이송 라인에 대하여, 상기 본체부와 에어 분사부가 수직으로 배치되고, 상기 에어 분사부로부터 기판의 표면에 에어가 경사지게 분사되는 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상·하부 에어 나이프에는 상기 기판의 표면을 향해 분사된 에어가 기판의 표면과 평행하게 직진하도록 에어의 흐름을 유도하면서 이물질의 안착을 차단하는 에어 가이드부가 구비된 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 내부에는 건조 완료된 기판의 표면으로 이물질이 비산 및 안착되지 않도록 급기와 배기가 이루어지는 이너 챔버가 설치된 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이너 챔버에서의 급기와 배기를 위해, 이너 챔버에는, 상부 에어 나이프의 후방 상측에 위치하는 급기부와, 상부 에어 나이프의 전방 상측에 위치하는 배기부가 구비된 것을 특징으로 하는 기판건조장치.
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