KR100830394B1 - 스핀 코팅 장치 - Google Patents

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Abstract

코팅 과정에서 발생되는 비산물에 의한 기판의 불량을 방지할 수 있는 스핀 코팅 장치가 개시되어 있다. 내부 용기는 기판 고정부를 수용하며 기판의 코팅시 발생되는 폐액을 일시적으로 모아서 외부로 배출한다. 내부 용기는 바닥부와 집진부로 이루어지고, 집진부에는 폐액을 외부로 배출하기 위한 다수의 드레인 홀이 형성된다. 커버부는 내부 용기에 결합되어 기판 주위의 기류 순환을 차단하여 비산물이 기판 위로 떨어지는 것을 방지한다. 외부 용기는 내부 용기를 수용하고, 바닥면 단부에는 내부 용기로부터 배출된 폐액을 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성된다. 이에 따라, 기판의 코팅 과정에 있어서 내부 용기 내의 비산물의 잔류를 억제하여 비산물에 의한 기판의 불량을 최소화할 수 있다.
Figure R1020010079147
포토 레지스트, 폐액, 비산, 스핀 코팅, 트레이, 오-링, 드레인 홀.

Description

스핀 코팅 장치{SPIN COATING APPARATUS}
도 1은 종래의 스핀 코팅 장치를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스핀 코팅 장치의 구조를 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 도 2의 내부 용기에 형성된 집진부의 구조를 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 4는 도 2의 외부 용기에 장착된 용액 분사 수단의 구조를 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 작용을 설명하는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 기판 300 : 기판 고정부
400 : 구동부 500 : 내부 용기
520 : 바닥부 540 : 집진부
542 : 드레인 홀 544 : 드레인 파이프
600 : 외부 용기 610 : 배출구
620 : 용액 주입구 640 : 용액 분사 수단
650 : 노즐부 700 : 커버부
710 : 오-링 1000 : 스핀 코팅 장치
본 발명은 스핀 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 코팅 과정에서 발생되는 미세 비산물에 의한 기판의 불량을 최소화할 수 있는 스핀 코팅 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 전기 및 전자 산업이 눈부시게 발전됨에 따라 마이크로 단위 정도의 매우 작은 크기를 가지면서 전기적인 시그널을 처리하거나 저장하는 마이크로 소자 제조 기술 또한 급속하게 발전하고 있다.
이와 같은 마이크로 소자 제조 기술을 구현하기 위해서는 첫째로 박막을 증착하는 기술, 둘째로 증착된 박막 중 원하는 부분만을 남겨두고 나머지 부분을 제거하는 기술, 세 번째로 박막의 특성을 변화시키는 기술 등이 요구되고 있다.
특히, 박막의 원하는 부분만을 남겨두고 나머지 부분을 제거하는 기술은 박막을 증착하는 기술 및 박막의 특성을 변화시키는 기술들에 비하여 보다 높은 정밀도가 요구된다.
이와 같이, 증착된 박막을 선택적으로 제거하는 기술은 이른 바 "사진-식각"공정에 의해 구현된다. 이러한 사진-식각 공정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
사진-식각 공정은, 크게 증착된 박막의 상면에 감광성이 있는 보호 필름(이 하, 포토레지스트 필름이라 칭한다)을 형성하는 공정, 포토레지스트 필름 중 제거할 부분에 광을 노광 하는 공정, 노광 된 부분만이 현상액으로 제거되도록 하여 증착된 박막 중 제거될 부분을 외부에 대하여 노출시키는 공정, 노출된 부분을 식각액 또는 식각 가스로 제거하는 공정으로 이루어진다.
이러한 사진-식각 공정 중, 특히 포토레지스트 필름을 형성하는 공정은 나머지 공정을 진행함에 있어 보다 높은 정밀도가 요구된다.
포토레지스트 필름을 증착된 박막의 상면에 형성하기 위하여 일반적으로 스핀 코팅 방식이 사용된다.
이와 같은 스핀 코팅 방식은 박막이 형성된 기판을 고속 회전시킨 상태에서 기판 중앙부에 포토레지스트 용액을 드롭 시켜 포토레지스트 물질이 원심력에 의하여 기판의 표면에 매우 균일한 두께로 도포되도록 하는 방식이다.
도 1은 이와 같은 종래의 스핀 코팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 1을 참조하면, 스핀 코팅 장치(100)는 크게 기판(10)을 고정하는 기판 고정부(20), 기판 고정부(20)를 회전 시키는 구동부(30), 기판 고정부(20)를 수용하는 내부 용기(40) 및 내부 용기(40)를 수용하는 외부 용기(50)를 포함한다.
여기서, 내부 용기(40)는 기판(10)과 평행하도록 형성된 바닥부(42)와 바닥부(42)의 단부에 연장되어 코팅시 기판(10)으로부터 튀겨져 나가는 포토레지스트 폐액을 회수하기 위한 집진부(44)로 이루어져 있다.
또한, 바닥부(42) 위에는 기판(10)의 단부를 지지하며 바닥부를 보호하는 트 레이(60)가 구비되고, 트레이(60) 상측에는 원심력에 외측으로 튀겨져 나가는 폐액을 집진부(44)상으로 안내하기 위한 트레이 커버(62)가 설치된다.
한편, 내부 용기(40)와 외부 용기(50)는 각각 내부 커버(70)와 외부 커버(80)에 의해 폐쇄되며, 외부 커버(80)에는 외부로부터 공기가 유입되는 급기부(82)가 형성되고, 내부 커버(70)의 하부에는 정류판(64)이 설치된다.
또한, 외부 용기(50)의 바닥면 일측에는 내부에서 순환하는 공기를 외부로 배출하기 위한 배출구(52)가 형성되어 있다.
상술한 구성을 갖는 스핀 코팅 장치(100)의 작동 모드를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(10)을 기판 고정부(20)의 상면에 진공 흡착시키고, 전원을 인가하여 구동부(30)의 모터(도시 안됨)를 구동시켜 기판 고정부(20)를 회전 시키게 된다.
이후, 기판(10)의 회전 속도가 증가하여 일정하게 되면, 회전하는 기판(10)의 상면 중앙부에 포토레지스트 용액을 소정의 양 만큼 드롭(Drop)시킨다.
이때, 기판(10) 위로 드롭된 포토레지스트 용액은 원심력에 의해 기판(10)의 상부면 중앙으로부터 가장자리로 순식간에 퍼져 나가면서 일정한 두께로 코팅된다.
동시에, 기판(10)의 가장자리 외측 공간으로 흩어지는 포토레지스트 폐액은 내부 용기(40)의 내측 벽면에 부딪혀서 이 하부에 있는 집진부(44)에 모아지게 된다.
한편, 기판 고정부(20)의 고속 회전에 의해 내부 용기(40) 및 외부 용기(50) 내에서 유동하는 공기는 배출구(52)를 통해 외부로 배출된다.
기판(10)의 코팅 작업이 완료된 후, 내부 용기(40)의 집진부(44)에 모아진 포토 레지스트 폐액은 스핀 코팅 장치(100) 외부에 장착된 석션 파이프(Suction Pipe)에 의해 회수되어 외부 폐기통으로 폐액 처리된다.
그러나, 이와 같은 종래의 스핀 코팅 장치(100)는 기판(10)의 코팅 과정에서 집진부(44) 및 그 주변부에 잔류하는 포토레지스트 폐액이 내부에서 순환하는 기류에 의해 미세 입자 형태로 비산 역류되어 다시 기판(10) 위로 떨어질 확률이 높아지게 된다.
또한, 코팅 작업이 완료된 후 집진부(44)에 잔류하는 폐액을 회수하기 위해 석션 파이프를 사용하는 과정에서 이의 끝단에 묻어있는 폐액이 미세 입자 형태로 파이프에서 분리되어 기판(10) 또는 내부 용기(40) 및 외부 용기(50)로 다시 떨어져 잠재적인 불량 발생의 한 원인으로 작용하게 되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 기판(10)에 불순 입자들이 포함된 상태에서 후속 제조 공정으로 넘어가기 때문에 제품의 품질에 치명적인 영향을 미칠 수 있다.
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기판의 스핀 코팅시 비산물에 의한 기판의 불량을 최소화할 수 있는 스핀 코팅 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀 코팅 장치는 기판을 고정 하기 위한 기판 고정부; 상기 기판 고정부를 일정 속도로 회전시키기 위한 구동부; 상기 기판 고정부를 수용하며 상기 기판의 코팅 과정에서 모아진 포토 레지스트 폐액을 외부로 배출하기 위한 내부 용기; 상기 내부 용기 내에서 유동하는 기류의 순환을 차단하여 상기 기류에 의해 상기 폐액이 비산되는 것을 방지하기 위한 커버부; 및 상기 내부 용기를 수용하고, 바닥면 일측에는 상기 기류와 상기 내부 용기로부터 배출된 오염물을 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성된 외부 용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 내부 용기는 상기 기판 고정부를 지지하는 바닥부 및 상기 바닥부의 단부로부터 연장하여 상기 폐액을 집진하는 집진부로 이루어져 있으며, 상기 집진부에는 상기 집진된 폐액을 상기 내부용기의 외부로 배출하기 위한 다수의 드레인 홀이 형성된다.
상기 드레인 홀에는 상기 드레인 홀을 통해 상기 집진부로부터 외부로 배출되는 폐액의 흐름을 안내하기 위한 드레인 파이프가 장착되고, 상기 드레인 파이프는 상기 드레인 홀과 나사 체결 방식에 의해 결합된다.
상기 외부 용기의 내벽에는 상기 드레인 파이프로부터 배출되는 폐액에 외부로부터 제공되는 경화 방지용 용액을 분사하여 상기 폐액이 경화되는 것을 방지하기 위한 노즐부를 갖는 다수의 용액 분사 수단이 구비된다.
또한, 상기 외부 용기에는 외부로부터 상기 노즐부에 경화 방지용 용액을 공급하기 위한 다수의 용액 주입구가 형성된다.
상기 커버부는 상기 집진부와 소정의 체결 수단에 의해 결합되며, 상기 결합 부위에는 상기 폐액의 누출을 방지하기 위한 오-링이 구비된다.
이에 따라, 기판의 스핀 코팅 과정시 내부 용기에 고여 있는 폐액을 드레인 파이프를 통해 외부 용기 밖으로 자연 드레인 시킬 수 있으므로 폐액 회수가 용이하고, 동시에 용기 내에 폐액이 잔류되지 않아 잠재적인 폐액의 비산에 의한 기판의 불량원인을 제거할 수 있다.
또한, 상기 커버부에 의해 내부 용기 내의 기류 순환을 차단할 수 있기 때문에 상기 집진부에 고여진 폐액이 입자 형태로 비산 역류하여 기판상에 떨어지는 것을 방지할 수 있기 때문에 기판 불량을 최소화시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 액정표시장치를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스핀 코팅 장치를 의 단면 구조를 도시한 부분 단면도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 따른 스핀 코팅 장치(1000)는 기본적으로 기판(200)을 고정하는 기판 고정부(300), 기판 고정부(300)를 회전 시키는 구동부(400), 기판 고정부(300)를 수용하는 내부 용기(500) 및 이 내부 용기(500)를 수용하는 외부 용기(600)를 포함한다.
상기 기판 고정부(300)의 상면에는 포토 레지스트가 도포될 기판(200)이 진공 흡착에 의해 고정된다.
또한, 상기 기판 고정부(300)의 중심부에는 회전축(도시 안됨)이 결합되고, 이 회전축은 상기 구동부(400)와 연결된다.
상기 구동부(400)에는 구동 모터(도시 안됨)가 구비되어, 상기 모터의 작동에 의해 상기 기판 고정부(300)를 일정 속도로 회전시키게 된다.
한편, 상기 기판 고정부(300)는 내부 용기(500)의 중심부에 수용된다.
상기 내부 용기(500)는 상기 기판 고정부(300)의 외측으로 상기 기판(200)과 평행하게 형성된 바닥부(520)와, 상기 바닥부(520)의 단부에 연장되어 코팅 과정시 기판(200)으로부터 튀겨져 나가는 포토 레지스트 폐액을 회수하기 위한 집진부(540)로 이루어져 있다.
도 3은 도 2의 내부 용기(500)에 형성된 집진부(540)의 구조를 보다 상세하게 도시한 확대 단면도이다.
도 3를 참조하면, 상기 집진부(540)에는 기판(200)의 코팅 과정시 상기 집진부(540) 내에 모아지는 포토 레지스트 폐액을 상기 내부 용기(500) 밖으로 배출시키기 위한 다수의 드레인 홀(542)이 형성되어 있다.
상기 드레인 홀(542)은 상기 집진부(540)에 모아진 폐액이 상기 내부 용기(500) 밖으로 용이하게 자연 배출될 수 있도록 상기 집진부(540) 내의 바닥면과 소정의 경사각을 이루며 형성된다.
또한, 상기 드레인 홀(542)에는 사기 드레인 홀(542)로 유입되는 폐액의 흐름을 상기 내부 용기(500)의 밖으로 안내하기 위한 드레인 파이프(544)가 장착된다.
이를 위해, 상기 드레인 홀(542)의 내면 일부와 상기 드레인 파이프(544)의 외면 일부에는 소정의 나사산이 가공되어 상호 나사 체결 방식에 의해 체결 또는 분리될 수 있도록 되어있다.
또한, 상기 내부 용기(500)의 측벽부 (일측)상단에는 기판(200)의 코팅 과정시 상기 집진부(540)에 잔류하는 포토 레지스트 폐액이 미세 입자 형태로 비산되는 것을 억제할 수 있도록 기판(200) 주위의 기류 순환을 차단하기 위한 커버부(700)가 구비된다.
이를 위해, 상기 커버부(700)의 단부는 상기 내부 용기(500)의 측벽부 일측과 소정의 결합 수단에 의해 체결 또는 분리될 수 있도록 연결되어 있다.
이때, 상기 커버부(700)와 상기 내부 용기(500)의 결합 부위에는 집진부(540) 내의 폐액이 상기 결합 부위의 틈새로 누출되는 것을 방지하기 위하여 고무재의 오-링(O-Ring;710)과 같은 밀폐 수단이 구비된다.
한편, 상기 내부 용기(500)의 외측에는 상기 내부 용기(500)를 둘러싸는 외부 용기(600)가 구비된다.
상기 외부 용기(600)는 상기 내부 용기(500)를 수용하고, 상기 외부 용기(600)의 바닥면 단부에는 내부에서 순환하는 공기 및 상기 내부 용기(500)의 드레인 파이프(544)를 통해 배출되는 포토 레지스트 폐액을 외부로 배출할 수 있도록 배출구(610)가 형성되어 있다.
또한, 상기 내부 용기(500)의 측벽부와 근접된 상기 외부 용기(600)의 내벽에는 외부로부터 경화 방지용 용액을 제공 받아 상기 드레인 파이프(544)를 통해 배출되는 폐액에 분사하여 상기 폐액이 경화되는 것을 방지하기 위한 다수의 용액 분사 수단(640)이 설치된다.
이와는 별도로, 상기 외부 용기(600)의 측벽에는 상기 용액 분사 수단(640)에 대응하며, 외부로부터 제공되는 경화 방지용 용액을 상기 용액 분사 수단(640)으로 공급하기 위한 다수의 용액 주입구(620)가 형성되어 있다.
한편, 도 4는 도 2의 외부 용기에 장착된 용액 분사 수단(640)의 구조를 보다 상세하게 도시한 확대 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 용액 분사 수단(640)에는 상기 용액 주입구(620)로부터 경화 방지용 용액을 제공 받아 상기 드레인 파이프(544)측으로 분사시키기 위한 노즐부(650)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 노즐부(650)는 상기 드레인 파이프(544)를 통해 배출되는 폐액에 직접 용액을 분사하여 경화 방지 성능을 높일 수 있도록 상기 용액 주입구(620)와 소정의 경사각을 이루며 상기 드레인 파이프(544)측으로 기울어지도록 설치된다.
또한, 상기 내부 용기(500) 및 상기 외부 용기(600)는 각각 내부 커버(800)와 외부 커버(900)에 의해 외부로부터 폐쇄되며, 상기 외부 커버(900)에는 외부로부터 공기를 공급할 수 있는 급기부(920)가 형성되고, 상기 내부 커버(800)의 하부에는 정류판(720)이 설치된다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 스핀 코팅 장치(1000)의 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 스핀 코팅 장치(1000)의 작용을 설명하는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 세척된 기판(200)을 기판 고정부(300)의 상 면에 진공 흡착시키고, 전원을 인가하여 구동부(400)의 모터(도시 안됨)를 구동시켜 기판 고정부(300)를 회전 시키게 된다.
이후, 기판(200)의 회전 속도가 증가하여 일정하게 되면, 회전하는 기판(200)의 상면 중앙부에 포토레지스트 용액을 소정의 양 만큼 드롭(Drop)시킨다.
이때, 기판(200) 위로 드롭된 포토레지스트 용액은 원심력에 의해 기판(200)의 상부면 중앙으로부터 가장자리로 순식간에 퍼져 나가면서 일정한 두께로 코팅된다.
동시에, 기판(200)의 가장자리 외측 공간으로 흩어지는 포토레지스트 폐액은 내부 용기(500)의 내측 벽면에 부딪혀서 이 하부에 있는 집진부(540)에 모아지게 된다.
이와 같이, 상기 집진부(540)상에 잔류하는 포토 레지스트 잔여물(폐액)은 드레인 홀(542)에 연결된 드레인 파이프(544)를 통해 내부 용기(500) 밖으로 계속적으로 배출된다.
이때, 상기 배출되는 폐액은 상기 용액 분사 수단(640)으로부터 분사되는 경화 방지용 용액에 의해 상기 외부 용기(600)의 바닥면상에 경화되지 않고서 내부에서 순환하는 공기와 함께 상기 배출구(610)를 통해 외부로 계속적으로 배출되며 폐액 처리된다.
이와 같이, 기판(200)의 스핀 코팅 과정시 상기 집진부(540) 내에 모아지는 폐액을 상기 드레인 파이프(544)를 통해 외부 용기(600) 밖으로 자연 배출시킬 수 있으므로 폐액 회수가 용이하고, 동시에 용기 내에 폐액이 잔류되지 않아 잠재적인 폐액의 비산에 의한 기판의 불량원인을 제거할 수 있다.
또한, 상기 커버부(700)에 의해 상기 기판(200) 주위의 기류 순환을 차단시킬 수 있기 때문에, 상기 집진부(540)에 고여진 폐액이 입자 형태로 비산 역류하여 기판(200)상에 떨어지는 것이 방지되고, 기판(200) 불량을 최소화시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 스핀 코팅 장치에 의하면, 기판의 코팅 과정에서 내부 용기 일측에 잔류하는 포토 레지스트 폐액을 내부 순환 기류와 함께 외부 용기의 배출구로 자연 드레인 되도록 함으로써 폐액 회수 공정을 간소화 할 수 있다.
또한, 기판의 코팅 과정 중에 기판 주위의 기류의 순환을 차단하여 내부 용기 내에 고여진 폐액이 입자 형태로 비산 역류하여 기판상에 떨어지는 것을 방지할 수 있기 때문에 비산물에 의한 기판의 불량을 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 기판을 고정하기 위한 기판 고정부;
    상기 기판 고정부를 일정 속도로 회전시키기 위한 구동부;
    상기 기판 고정부를 수용하며, 상기 기판의 코팅 과정시 발생되는 포토 레지스트 폐액을 일시적으로 모아 외부로 배출하기 위한 내부 용기;
    상기 내부 용기 내에서 유동하는 기류의 순환을 차단하여 상기 기류에 의해 상기 폐액이 비산되는 것을 방지하기 위한 커버부; 및
    상기 내부 용기를 수용하고, 바닥면 일측에는 상기 기류와 상기 내부 용기로부터 배출된 폐액을 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성된 외부 용기를 포함하고,
    상기 내부 용기는 상기 기판 고정부를 지지하는 바닥부 및 상기 바닥부의 단부로부터 연장하여 형성되어 상기 폐액을 집진하고, 상기 집진된 폐액을 상기 내부용기의 밖으로 배출하기 위한 다수의 드레인 홀이 형성된 집진부로 이루어지고,
    상기 커버부는 상기 집진부의 상부에 배치되어 상기 집진부 내의 상기 폐액이 상기 기류에 의해 상기 기판 상에 떨어지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 드레인 홀에는 상기 드레인 홀을 통해 상기 집진부로부터 배출되는 폐액의 흐름을 외부로 안내하기 위한 드레인 파이프가 장착되고, 상기 드레인 파이프는 상기 드레인 홀과 나사 체결 방식에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 외부 용기의 내벽에는 상기 드레인 파이프를 통해 배출되는 폐액에 외부로부터 제공되는 경화 방지용 용액을 분사하여 상기 폐액이 상기 외부 용기 내에서 경화되는 것을 방지하기 위한 노즐부가 형성된 다수의 용액 분사 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 외부 용기에는 상기 용액 분사 수단에 대응하며 외부로부터 제공되는 경화 방지용 용액을 상기 노즐부로 공급하기 위한 다수의 용액 주입구가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커버부는 상기 내부 용기와 소정의 체결 수단에 의해 결합되며, 상기 결합 부위에는 상기 폐액의 누출을 방지하기 위한 오-링이 구비된 것을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
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