KR100824748B1

KR100824748B1 - 기판 처리 장치의 구동 방법

Info

Publication number: KR100824748B1
Application number: KR1020060137845A
Authority: KR
Inventors: 김은정; 신미화
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-04-24

Abstract

기판 처리 장치의 구동 방법이 제공된다. 기판 처리 장치의 구동 방법은 기판을 지지하는 스테이지와, 상기 기판의 표면에 처리액을 도포하는 슬릿 노즐와, 상기 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 처리액 공급 기구와, 상기 슬릿 노즐을 상기 기판을 따라 이동시키는 이동 기구를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고, 도포 시간 동안 상기 슬릿 노즐은 h1 높이에서 상기 기판을 따라 상기 기판의 종단까지 처리액을 도포하고, 도포 종료 처리 시간 동안 상기 슬릿 노즐은 상기 처리액 도포를 종료하고, 상기 슬릿 노즐은 상기 h1 높이보다 높은 h2 높이로 상승시키고, 상기 기판의 종단에 쌓인 처리액을 흡입하는 것을 포함한다.

기판 처리 장치, 기판 종단, 처리액, 내부 음압

Description

기판 처리 장치의 구동 방법{Operation method of substrate processing apparatus}

도 1은 종래의 기판 처리 장치에서 사용되는 슬릿 노즐의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 구동 방법을 적용하기 위한 기판 처리 장치의 사시도이다.

도 3은 도 2의 기판 처리 장치에서의 도포 처리에 관한 주된 구성을 도시하는 측면도이다.

도 4는 도 3의 처리액 공급 기구의 구성을 도시하는 도면이다.

도 5는 슬릿 노즐의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 기판 처리 장치 2 : 본체

3 : 스테이지 5 : 주행 기구

6 : 레지스트 공급기구 7 : 노즐 초기화 기구

62 : 아웃 밸브 64 : 펌프

66 : 인밸브 68 : 처리액 버퍼

30 : 지지면 41 : 슬릿 노즐

43, 44 : 승강 기구 70 : 노즐 세정 기구

본 발명은 기판 처리 장치의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 종단에 도포되는 처리액의 두께를 미세 제어할 수 있는 기판 처리 장치의 구동 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. 지금까지는 디스플레이 장치로 브라운관(cathode ray tube) 모니터가 주로 사용되었으나, 최근에는 반도체 기술의 급속한 발전에 따라 가볍고 공간을 작게 차지하는 평판 디스플레이 장치의 사용이 급격히 증대하고 있다. 평판 디스플레이로는 다양한 종류가 있으며, 이들 중 전력 소모와 부피가 작으며 저전압 구동형인 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)가 널리 사용되고 있다.

이러한 액정 디스플레이를 제조하기 위해 패턴의 형성을 위해서는 기판 의 표면에 포토 레지스트와 같은 처리액을 도포하는 공정이 필요하다.

이러한 처리액을 도포하는 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 스테이지와, 기판을 따라 기판의 표면에 처리액을 도포하는 슬릿 노즐와, 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 처리액 공급 기구와, 슬릿 노즐을 상기 기판을 따라 이동시키는 이동 기 구를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, x축은 시간이고, y축은 슬릿노즐의 높이(Z)를 나타낸다.

0~tb는 처리액 도포 시간으로, 이 시간 동안에는 슬릿 노즐이 기판을 따라서 기판의 종단까지 처리액을 도포한다. 그런데, 0~ta 동안에는 펌프가 슬릿 노즐을 통해서 처리액을 제공하여 기판 상에 처리액을 도포하고, ta~tb 동안에는 펌프 동작은 멈추고 슬릿 노즐 끝에 남아있는 처리액을 이용하여 기판 상을 따라 이동하면서 처리액을 도포하게 된다. 그 후, tb~tc 동안에는 도포가 종료되었기 때문에 슬릿 노즐이 올라가게 된다.

종래의 기판 처리 장치는 기판의 종단에 도포되는 처리액의 두께를 조절하기가 어려웠다. 구체적으로 설명하면, ta~tb 시간이 짧으면, 슬릿 노즐이 올라갈 때, 표면장력에 의해 슬릿 노즐에서 기판으로 끌려오는 처리액의 양이 많아지므로 기판의 종단에 쌓인 처리액의 두께가 두꺼워진다. 반면, ta~tb 시간이 길면, 기판의 종단에 쌓인 처리액의 두께가 얇아지기는 하나, 펌프 동작이 종료된 시점(즉, ta)부터 처리액의 두께가 줄어드는 현상이 나타난다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판 종단에 도포되는 처리액의 두께를 미세 제어할 수 있는 기판 처리 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으 며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 기판 처리 장치의 구동 방법은 기판을 지지하는 스테이지와, 상기 기판의 표면에 처리액을 도포하는 슬릿 노즐과, 상기 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 처리액 공급 기구와, 상기 슬릿 노즐을 상기 기판을 따라 이동시키는 이동 기구를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고, 도포 시간 동안 상기 슬릿 노즐은 h1 높이에서 상기 기판을 따라 상기 기판의 종단까지 처리액을 도포하고, 도포 종료 처리 시간 동안 상기 슬릿 노즐은 상기 처리액 도포를 종료하고, 상기 슬릿 노즐은 상기 h1 높이보다 높은 h2 높이로 상승시키고, 상기 기판의 종단에 쌓인 처리액을 흡입하는 것을 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명에서 기판은 액정용 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 필름 액정용 플렉서 블 기판, 포토 마스크용 기판, 컬러 필터용 기판 등을 모두 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 구동 방법을 적용하기 위한 기판 처리 장치의 사시도이다. 도 3은 도 2의 기판 처리 장치에서의 도포 처리에 관한 주된 구성을 도시하는 측면도이다. 도 4는 도 3의 처리액 공급 기구의 구성을 도시하는 도면이다. 도 5는 슬릿 노즐의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서, Z방향이 연직 방향을 나타내고, XY 평면이 수평면을 나타내는 것으로 정의하는데, 이들은 위치 관계를 파악하기 위해서 편의상 정의하는 것으로, 이하에 설명하는 각 방향을 한정하는 것은 아니다. 이하의 도면에 대해서도 동일하다.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 본체(2)와 제어부(8)로 크게 나뉘어지고, 액정 표시 장치의 화면 패널을 제조하기 위한 유리 기판을 피처리 기판(이하, "기판"이라 함)(90)으로 하고, 기판(90)의 표면에 형성된 전극층 등을 선택적으로 에칭하기 위한 포토리소그래피 공정에 있어서 기판(90)의 표면에 처리액으로서의 레지스트액을 도포하는 도포 처리 장치로 구성되어 있다. 또한, 기판 처리 장치(1)는 액정 표시 장치용의 유리 기판뿐만 아니라, 일반적으로, 플랫 패널 디스플레이용의 다양한 기판에 처리액을 도포하는 장치로서 변형 이용할 수 있다.

본체(2)는 기판(90)을 얹어 지지하기 위한 지지대로서 기능함과 동시에, 부속하는 각 기구의 기대(基臺)로서도 기능하는 스테이지(3)를 구비한다. 스테이지(3)는 직방체 형상을 갖는, 예를 들면 일체의 석(石)제이고, 그 상면(지지 면(30)) 및 측면은 평탄면으로 가공되어 있다.

스테이지(3)의 상면은 수평면으로 되어 있고, 기판(90)의 지지면(30)으로 되어 있다. 지지면(30)에는 도시하지 않은 다수의 진공 흡착구가 분포하여 형성되어 있고, 진공 흡착구는 기판 처리 장치(1)에서 기판(90)을 처리하는 동안, 기판(90)을 흡착함으로써 기판(90)을 소정의 수평 위치로 지지한다. 또한, 지지면(30)에는 도시하지 않은 구동 수단에 의해서 상하로 승강 자유로운 복수의 리프트 핀(LP)이 적절한 간격을 두고 설치된다. 리프트 핀(LP)은 기판(90)을 제거할 때에 기판(90)을 밀어 올리기 위해서 이용된다.

지지면(30) 중 기판(90)의 지지 영역(기판(90)이 지지되는 영역)을 사이에 두고 양단부에는, 대략 수평 방향으로 평행하게 뻗는 한 쌍의 주행 레일(31)이 고정된다. 주행 레일(31)은 가교 구조(4)의 양단부의 최하방에 고정되는 도시하지 않은 지지 블록과 함께, 가교 구조(4)의 이동을 안내하고, 가교 구조(4)를 지지면(30)의 윗쪽에 지지하는 리니어 가이드를 구성한다.

스테이지(3)의 윗쪽에는 스테이지(3)의 양측 부분으로부터 대략 수평으로 걸쳐진 가교 구조(4)가 형성되어 있다. 가교 구조(4)는 예를 들어, 탄소 섬유(carbon fiber) 보강 수지를 골재(骨材)로 하는 노즐 지지부(40)와, 그 양단을 지지하는 승강 기구(43, 44)로 주로 구성된다.

노즐 지지부(40)에는 슬릿 노즐(41)이 부착되어 있다. 도 1에서 슬릿 노즐(41)은 Y축 방향으로 길이 방향을 갖고, 슬릿 노즐(41)에 레지스트액을 공급하는 배관이나 레지스트용 펌프 등을 포함하는 레지스트 공급 기구(도 3의 6 참조)가 접 속되어 있다. 슬릿 노즐(41)은 레지스트용 펌프에 의해 공급된 레지스트액을 기판(90) 표면의 소정 영역(이하, "레지스트 도포 영역"이라 함)에 공급하여 레지스트액을 도포하게 된다. 여기서, 레지스트 도포 영역이란, 기판(90)의 표면 중에 레지스트액을 도포하고자 하는 영역으로, 통상, 기판(90)의 전체 면적에서 가장자리로부터 소정 폭의 영역을 제외한 영역이다.

여기서, 도 4를 참조하여 처리액 공급 기구(6)를 자세히 설명하면, 처리액 공급 기구(6)는 처리액을 저장하는 처리액 버퍼(68)와, 처리액을 슬릿 노즐(41)로 제공하는 펌프(64)와, 처리액 버퍼(68)와 펌프(64) 사이에 설치된 인밸브(66)와, 펌프(64)와 슬릿 노즐(41) 사이에 설치된 아웃밸브(662)를 포함한다. 여기서, 펌프(64)는 벨로오즈 형태의 CT 펌프일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 슬릿 노즐(41)을 이동시키기 위한 승강 기구(43, 44)와 주행 기구(5)가 슬릿 노즐(41)에 연결되어 있다.

구체적으로 설명하면, 승강 기구(43, 44)는 슬릿 노즐(41)의 양측으로 나뉘어지고, 노즐 지지부(40)에 의해 슬릿 노즐(41)과 연결되어 있다. 승강 기구(43, 44)는 주로 AC 서보 모터(43a, 44a) 및 도시하지 않은 볼 나사(Ball Screw)로 이루어지고, 제어부(8)로부터의 제어 신호에 따라 가교 구조(4)의 승강 구동력을 생성한다. 이에 따라, 승강 기구(43, 44)는 슬릿 노즐(41)을 병진적으로 승강시킨다. 또한, 승강 기구(43, 44)는 슬릿 노즐(41)의 YZ 평면 내에서의 자세를 조정하기 위해서도 이용된다.

가교 구조(4)의 양단부에는 스테이지(3)의 양측의 가장자리측에 따라, 각각 고정자(스테이터)(50a)와 이동자(50b) 및 고정자(51a)와 이동자(51b)를 구비하는 한쌍의 AC 코어리스 리니어 모터(이하, "리니어 모터"라 함)(50,51)가, 각각 고정된다. 또한, 가교 구조(4)의 양단부에는 각각 스케일부와 검출자를 구비한 리니어 인코더(52, 53)가 각각 고정된다. 리니어 인코더(52, 53)는 리니어 모터(50, 51)의 위치를 검출한다. 이들 리니어 모터(50, 51)와 리니어 인코더(52, 53)는 가교 구조(4)를 스테이지(3) 상으로 이동시키기 위한 주행 기구(5)를 구성한다. 제어부(8)는 리니어 인코더(52, 53)로부터의 검출 결과에 따라서 리니어 모터(50)의 동작을 제어하고, 스테이지(3) 상의 가교 구조(4)의 이동, 즉 슬릿 노즐(41)에 의한 기판(90)의 주사를 제어한다.

본체(2)의 지지면(30)에서 -X축 방향에는 개구(32)가 형성된다. 개구(32)는 슬릿 노즐(41)과 마찬가지로 Y축 방향으로 길이 방향을 가지고, 상기 길이 방향의 길이는 슬릿 노즐(41)의 길이 방향의 길이와 거의 같다. 또한, 개구(32) 아래쪽의 본체(2)의 내부에는 노즐 초기화 기구(7)가 설치되어 있다. 노즐 초기화 기구(7)는, 기판(90)으로의 레지스트액의 도포(이하, "도포 처리"라 함)에 앞서 행해지는, 예비 처리시에 이용된다.

개구(32) 내에 설치된 노즐 초기화 기구(7)는 예비 도포 기구(73)를 구비한다. 예비 도포 기구(73)는 회전 구동력을 생성하는 회전 기구(730), 회전 기구(730)에 의해 회전하는 롤러(731), 롤러(731)를 내부에 수용하는 대략 상자 형상의 통체(732) 및 롤러(731)의 부착물을 긁어내는 탈액(용제를 빼내는 것) 블레이드(733)를 구비한다.

롤러(731)는 통체(732)의 상면 개구부로부터 일부가 노출하도록 배치되고, 그 원통 측면은 레지스트액이 도포되는 도포면으로 되어 있다. 기판 처리 장치(1)에서는, 예비 도포 처리에 있어서 슬릿 노즐(41)로부터 롤러(731)에 대해 레지스트액이 공급된다. 또한, 예비 도포 처리란, 본 도포 처리 전에, 롤러(731)의 윗쪽으로 이동한 슬릿 노즐(41)로부터 소량의 레지스트액을 공급함으로써, 롤러(731)에 레지스트액을 예비적으로 도포하는 처리이다. 본 실시의 형태에 있어서의 기판 처리 장치(1)는, 예비 도포 처리에 의해, 슬릿 노즐(41)의 상태를 Y축 방향으로 균일화시킨다.

롤러(731)의 도포면은, 통체(732) 내부의 아래쪽에서 저류된 세정액에 침지되게 되어 있다. 즉, 예비 도포 처리에서 레지스트액이 도포된 도포면은, 회전 기구(730)에 의해 아래쪽으로 이동하고, 세정액에 의해서 세정된다. 또한, 세정 후 세정액으로부터 끌어올려진 도포면에 부착해 있는 오염물은, 탈액 블레이드(733)에 의해서 긁어진다. 이렇게 하여 도포면은 롤러(731)가 1회전하는 동안에 청정한 상태로 회복되어, 슬릿 노즐(41)에 의해서 예비 도포 처리가 행해질 때, 슬릿 노즐(41)을 오염시키지 않도록 되어 있다.

또한, 노즐 초기화 기구(7)는 노즐 세정 기구(70)를 구비한다. 노즐 세정 기구(70)는 슬릿 노즐(41)의 길이 방향을 따라 진행하면서 슬릿 노즐(41)의 팁(tip)을 세정한다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 구동 방법을 설명한다.

도 5의 x축은 시간이고, y축은 슬릿노즐의 높이(Z)를 나타낸다.

0~t1는 처리액 도포 시간이다. 이 시간 동안에는 슬릿 노즐(41)이 h1높이에서 기판(90)을 따라서(도2의 X방향을 따라서) 기판(90)의 종단까지 처리액을 도포한다. 이 기간동안 펌프(64)가 슬릿 노즐(41)을 통해서 처리액을 제공한다. 구체적으로, 처리액 도포 시간 이전에 인밸브(66)가 열려서 펌프(64) 내에 처리액을 채우고, 처리액 도포 시간 동안에는 인밸브(66)는 닫히고 아웃밸브(62)만 열려 있는 상태에서 처리액을 도포한다.

t1~t3은 처리액 도포 종료 처리 시간이다. 이 시간 동안에는 기판(90) 상에 처리액을 도포하지 않고, 기판(90)의 종단에 쌓인 처리액의 두께를 조절하는 시간이다. 통상적으로, 슬릿 코팅 방식으로 처리액을 도포할 경우, 기판(90)의 종단에 처리액이 두껍게 쌓이기 때문이다. 이 시간 동안에는 슬릿 노즐(41)은 도2의 X방향으로는 움직이지 않고 Z방향으로만 움직이게 된다.

구체적으로 설명하면, t1이 되면 펌프(64)는 동작하지 않는다. t1~t2에서 슬릿 노즐(41)을 h1 높이보다 높은 h2 높이로 상승시킨다. t2~t3에서 슬릿 노즐(41)을 h2 높이에서 잠시 유지한다. 다만, 처리액을 도포하지 않더라도 인밸브(66)는 닫히고 아웃밸브(62)만 열려 있는 상태를 그대로 유지한다. t3~t4 동안에는 도포가 종료되었기 때문에 슬릿 노즐이 올라가게 된다. 여기서, 인밸브(66)는 열리고, 아웃밸브(62)는 닫힌다.

본 발명에서는 t1~t3에서, 슬릿 노즐(41)을 h1 높이에서 h2 높이로 끌어올리는 동안 기판(90)의 종단에 쌓인 처리액이 일부 흡입된다. 이와 같이 되는 이유는 슬릿 노즐(41)의 내부 음압에 의한 것이다. 종래에 비해 기판(90)의 종단에 쌓이는 처리액의 양을 조절하는 방법이 간단하고, 처리액이 양을 미세 제어할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 기판 처리 장치의 구동 방법은 기판 종단에 도포되는 처리액의 두께를 미세 제어할 수 있다.

Claims

기판을 지지하는 스테이지와, 상기 기판의 표면에 처리액을 도포하는 슬릿 노즐과, 상기 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 처리액 공급 기구와, 상기 슬릿 노즐을 상기 기판을 따라 이동시키는 이동 기구를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 단계;

도포 시간 동안 상기 슬릿 노즐은 h1 높이에서 상기 기판을 따라 상기 기판의 종단까지 처리액을 도포하는 단계; 및

도포 종료 처리 시간 동안 상기 슬릿 노즐은 상기 처리액 도포를 종료하고, 상기 슬릿 노즐은 상기 h1 높이보다 높은 h2 높이로 상승시키고, 상기 기판의 종단에 쌓인 처리액을 흡입하여 기판 종단에 도포되는 처리액의 두께를 미세 제어하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치의 구동 방법.
제 1항에 있어서,

상기 도포 종료 처리 시간에 상기 기판의 종단에 쌓인 처리액을 흡입하는 것은 상기 슬릿 노즐의 내부 음압을 이용하는 기판 처리 장치의 구동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 처리액 공급 기구는

처리액을 저장하는 처리액 버퍼와, 상기 처리액을 상기 슬릿 노즐로 제공하는 펌프와, 상기 처리액 버퍼와 상기 펌프 사이에 설치된 인밸브와, 상기 펌프와 상기 슬릿 노즐 사이에 설치된 아웃밸브를 포함하는 기판 처리 장치의 구동 방법.
제 3항에 있어서,

상기 펌프는 벨로오즈 형태의 펌프인 기판 처리 장치의 구동 방법.
제 4항에 있어서,

상기 도포 시간 및 상기 도포 종료 시간 동안 상기 아웃밸브는 열려있고, 상기 인밸브는 닫혀있는 기판 처리 장치의 구동 방법.