KR100840730B1 - 도포장치 - Google Patents

Abstract

진동이 극히 적고, 균일한 두께의 도막(塗膜)을 형성할 수 있는 도포장치를 제공한다. 에어 베어링(10)의 개구(12)로부터 에어를 분출시켜 레일(8) (베이스(1))로부터 이동부재(9)를 부상시킨 상태에서 리니어 모터(14)의 코일(16)로 전기를 통하게 하고, 이동부재(9)를 레일(8)(베이스(1))에 대하여 비접촉 상태로 레일(8)(마그네트 레일(15))을 따라 이동시키면서 슬릿형 노즐 구멍으로부터 도포액을 공급한다.

Description

도포장치{A coating apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 도포장치의 정면도.

도 2는 상기 도포장치의 측면도.

도 3은 도 1의 A-A선에 따른 단면도.

도 4는 에어 베어링 부분의 확대단면도.

도 5는 도포 엘리먼트의 높이 센서의 작용을 설명한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 베이스 2 : 다리 3 : 테이블

4 : 실린더 유닛 5 : 수평 플레이트 6 : 핀

7 : 구멍 8 : 레일 9 : 이동부재

10 : 에어 베어링 11 : 중공부 12 : 개구

13 : 리니어 스케일 14 : 리니어 모터 15 : 마그네트 레일

16 : 코일 17 : 지주 18 : 가이드 레일

19 : 승강 프레임 20 : 서보 모터 21 : 도포 엘리먼트

23 : 송액 펌프 24a, 24b : 도포액 공급관 25a, 25b : 에어 벤트관

26 : 갭 센서 27 : 앰프 W : 피처리 기판

W1 : 피처리 기판의 상류단 W2 : 피처리 기판의 하류단

본 발명은 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 현상액, 세정액, SOG 용액, 레지스트액 등을 도포하는 장치에 관한 것이다.

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

종래의 도포장치로서는, 예를 들어, 일본 공개특허공고 평4-341367호 공보에 개시된 바와 같이, 기판의 중심에 노즐로부터 도포액을 적하(滴下)하고, 이어서 기판을 회전시켜, 원심력으로 도포액을 기판상에 균일하게 도포하는 회전도포 타입의 것, 또는 스프레이에 의해 기판상에 균일하게 도포하는 타입이 알려져 있다.

회전도포 타입이나 스프레이 타입에 있어서는, 기판상에 도포되는 유효한 도포액의 양이 적고 낭비가 많다. 도포액의 낭비가 없는 도포장치로서는 일본 공개특허공고 소63-246820호 공보에 개시된 롤 코터가 있다. 그러나, 균일한 도포가 어려운 문제가 있다.

그래서, 도포액의 낭비를 없애고, 또한 균일한 도포가 가능한 장치로서, 일본 공개특허공고 소61-65435호 공보나 소63-156320호 공보에 개시된 바와 같은 슬릿 노즐과 회전을 조합시킨 장치가 사용되고 있다. 이 장치는 슬릿 노즐에 의해 기판 표면에 어느 정도의 두께로 도포액을 도포하고, 이 후, 기판을 회전시킴으로 써 도포액의 두께의 균일화를 도모하는 것이다.

또, 액정표시장치에 포함되는 유리 기판에 대해 언급하자면, 생산성을 높이기 위해 큰 유리기판에 피막을 형성하고, 그 후에 각 액정 패널의 크기에 맞추어 절단하는 쪽이 유리하다. 이와 같은 이유에서, 최근에는 기판의 대형화(1변의 길이가 1 m를 넘는 직사각형)가 진행되고 있다.

기판 길이의 대형화가 진행되면, 기판을 회전시키는 것이 어려워진다. 즉, 1변이 1 m를 넘는 직사각 형상의 기판을 수 천 회전/분의 속도로 회전시키는 것은, 장치의 구조가 극히 복잡해지고, 또 기판의 파손 등의 사태를 고려하면, 대형 기판을 고속으로 회전시키기에 불리한 점이 많다.

한편, 종래의 슬릿 노즐과 회전을 조합시킨 장치로부터, 기판을 회전시키는 기구를 생략하고, 슬릿 노즐만으로 하는 것도 생각되어질 수 있다. 그러나, 도포시에는 슬릿 노즐이 기판의 위쪽에서 이동하면서 도포액을 기판 표면에 공급하게 되는데, 슬릿 노즐이 이동할 때 반드시 진동이 발생한다. 이 진동에 의해, 기판 표면에 공급되는 도포액의 양에 변동이 발생하고, 이것이 원인이 되어 막 두께의 불균일이 발생한다.

그래서, 도포 엘리먼트(슬릿 노즐)의 진동에 기인하는 막 두께의 불균일을 해소하기 위해, 리니어 모터를 사용하여, 도포 엘리먼트를 지지하는 부분을 베이스에 대해 비접촉 상태로 하는 시도가 이루어지고 있다.

도포 엘리먼트를 설치하는 부재를 베이스에 대해 비접촉으로 이동 가능하게 하여, 진동에 기인하는 도포의 불균일을 해소할 수 있으나, 이것만으로는 충분하다고 말할 수 없다.

즉, 종래에는 도포 엘리먼트에 도포액을 공급하는 송액(送液) 펌프는 베이스 등의 이동하지 않는 곳에 고정되고, 이 송액 펌프와 도포 엘리먼트 사이를 플렉시블 튜브로 연결하고 있다. 그렇기 때문에, 도포 엘리먼트가 이동하면 플렉시블 튜브도 그것에 따라 변형하여, 배관내 용적이 변화하고, 도포 엘리먼트로부터 토출되는 도포액의 양이 미묘하게 변화한다. 그리고, 이것이 막 두께 불균일의 원인이 된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 도포장치는, 기판을 수평상태로 얹어 놓는 테이블을 구비한 베이스와, 이 베이스에 대해 리니어 모터를 통해 이동 가능하게 된 이동부재와, 이 이동부재를 베이스에 대해 부상(浮上)시키는 부상수단과, 상기 이동부재에 대해 승강 가능하도록 지지된 승강 프레임과, 이 승강 프레임에 수평상태로 부착되어 슬릿형 토출구가 테이블 위쪽으로 향하는 도포 엘리먼트를 구비한 도포장치에 있어서, 상기 이동부재 또는 승강 프레임에 도포액 송액 펌프를 설치했다.

승강 프레임에 도포액 송액 펌프를 설치하는 것으로, 송액 펌프와 도포 엘리먼트와의 상대 위치에 변화가 없고, 송액 펌프와 도포 엘리먼트 사이를 연결하는 플렉시블 튜브의 배관내 용적이 변동하지 않는다. 그 결과, 도포 엘리먼트로부터의 토출량도 일정하게 되고, 막 두께가 균일하게 된다.

상기 리니어 모터 및 부상수단은 이동부재의 이동방향을 따라 각각 한 쌍씩 평행하게 배치하는 것이 바람직하다. 리니어 모터 및 부상수단을 예를 들어 베이스의 중앙에 1개만 배치한 경우에는 이동부재의 주행에 안정성이 결핍될 우려가 있다.

또, 부상수단으로서는, 에어 베어링 또는 자석이 고려되고, 에어 베어링의 경우에는 슬라이드 부재의 내부에 공동(空洞)을 설치하고, 이 공동에 가압 공기를 공급하여 슬라이드 부재의 내면(레일에 대향하는 면)에 형성한 구멍으로부터 공기를 분출하는 구성이 고려된다.

[실시형태]

이하에 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 도포장치의 정면도, 도 2는 그 도포장치의 측면도, 도 3은 도 1의 A-A선에 따른 단면도, 도 4는 에어 베어링 부분의 확대단면도, 도 5는 도포 엘리먼트의 높이 센서의 작용을 설명한 도면이다.

도포장치는 베이스(1)의 상면에 높이 조정기구를 구비한 다리(2)를 통해 테이블(3)을 설치하고 있다. 이 테이블(3)의 상면에 얹어 놓은 유리기판 등의 피처리기판(W)의 수평도를 정확하게 내기 위해, 다리(2)에 설치한 너트를 돌려서 테이블(3)의 각 부분의 높이의 미세한 조정을 행한다.

또, 베이스(1)의 상면에는 상하방향의 실린더 유닛(4)을 설치하고, 이 실린더 유닛(4)의 로드에 수평 플레이트(5)를 설치하고, 이 수평 플레이트(5)에 피처리기판(W)을 테이블(3)로부터 들어올리기 위한 핀(6)을 설치하고 있다. 또한, 테이 블(3)에는 핀(6)이 관통하는 구멍(7)을 형성하고 있다.

한편, 베이스(1)의 상면에는 좌우방향으로 연장하는 레일(8, 8)을 평행하게 2개 설치하고, 이 레일(8)을 따라 이동부재(9)를 이동 가능하게 배치하고 있다.

즉, 이동부재(9)의 하면에는 레일(8)을 가로지르는 부상수단으로서의 에어 베어링(10)을 고착하고 있다. 에어 베어링(10)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 내부를 압축공기원에 연통하는 중공부(中空部)(11)로 하고, 또한, 레일(8)의 상면 및 측면에 대향하는 개구(12)가 형성되어 있다. 그리고, 압축공기원으로부터 중공부(11)에 에어를 공급하면, 개구(12)로부터 레일(8)의 상면 및 측면을 향해 에어가 분출하고, 이동부재(9)가 레일(8)(베이스(1))로부터 부상한다. 또한, 에어 베어링(10)의 양쪽 하단에는 리니어 스케일(13)을 설치하고 있다.

또, 각 레일(8)의 외측에는 리니어 모터(14)를 배치하고 있다. 리니어 모터(14)는 상기 레일(8)과 평행한 마그네트 레일(15)과, 이 마그네트 레일(15)이 형성하는 스페이스 내에 들어가 있는 판형 코일(16)로 이루어지고, 이 코일(16)에 전류를 흘러보내면, 코일(16)은 전자석이 되어 자계를 발생한다. 한편, 이 자계의 작용에 의해 유전체도 자계를 발생한다. 그리고, 코일(16)에 흐르는 전류의 방향을 극히 짧은 주기로 연속적으로 교체하면, 자계의 작용으로 수평방향의 힘이 발생한다. 이 수평방향의 힘으로 이동부재(9)는 레일(8) 및 마그네트 레일(15)을 따라 이동한다. 또한, 리니어 모터의 동작원리는 상기에 한정되지 않고, 본 발명에 있어서는 다른 동작원리의 리니어 모터를 채용해도 좋다. 또, 이동부재(9)의 이동량은 상기 리니어 스케일(13)에 의해 계측된다.

한편, 각 이동부재(9)에는 지주(17)를 설치하고, 이 지주(17)에 상하방향의 가이드 레일(18)을 설치하고, 전후의 가이드 레일(18) 사이에 문형(門型)을 이루는 승강 프레임(19)을 걸어맞추고, 지주(17)의 안쪽에 설치한 서보 모터(20)를 구동하는 것으로 승강 프레임(19)이 승강하는 구조로 되어 있다. 또한, 승강 프레임(19)을 승강시키는 부재는 서보 모터(20)에 한정되지 않고, 예를 들어, 캠과 그것을 구동하는 모터 등이어도 좋다.

승강 프레임(19)의 하면에는 도포 엘리먼트(21)가 설치되어 있다. 이 도포 엘리먼트(21)에는 테이블(3)상에 얹어 놓은 피처리기판(W)의 표면을 향해 개구하는 슬릿형 노즐 구멍이 폭 방향(도 2의 좌우방향)으로 형성되어 있다.

또, 승강 프레임(19)의 일단측 상면에는 송액 펌프(23)를 고착하고, 이 송액 펌프(23)에 도포액 탱크로부터 공급관(24a)을 통해 도포액을 공급하고, 도포 엘리멘트(21)에 송액 펌프(23)로부터 공급관(24b)을 통해 도포액을 공급하도록 하고 있다. 또, 폐액 탱크와 송액 펌프(23) 및 도포 엘리먼트(21)를 각각 에어 벤트관(25a, 25b)으로 연결하고, 펌프(23)내 및 도포 엘리먼트(21)내에 도포액을 충전시키기 위한 에어 빼기를 행하도록 하고 있다. 또한, 공급관(24a, 24b) 및 에어 벤트관(25a, 25b)의 재료로서는 금속제를 사용해도 좋으나, 플렉시블 파이프를 사용해도 좋다.

또한, 도포 엘리먼트(21)의 측면에는 갭 센서(26)가 설치되어, 이 갭 센서(26)와 앰프(27)를 신호선으로 연결시키고 있다.

이상에 있어서, 피처리기판(W)의 표면에 도포액을 공급하려면, 에어 베어링(10)의 개구(12)로부터 에어를 분출시켜 레일(8)(베이스(1))로부터 이동부재(9)를 부상시킨 상태에서 리니어 모터(14)의 코일(16)에 전기를 통하게 하고, 이동부재(9)를 레일(8)(베이스(1))에 대해 비접촉 상태로 레일(8)(마그네트 레일(15))을 따라 이동시키면서, 송액 펌프(23)를 구동하여 도포 엘리먼트(21) 하단의 슬릿형 노즐 구멍으로부터 도포액을 피처리기판(W)의 표면을 향해 공급한다.

또한, 도포공정에 있어서의 도포 개시 위치와 도포 종료 위치는 도 5에 나타낸 바와 같이, 도포 엘리먼트(21)가 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 사이에, 갭 센서(26)가 피처리기판(W)의 상류단(W1)을 검출하고나서 소정 시간이 경과한 후에 도포액의 토출을 개시하고, 갭 센서(26)가 피처리기판(W)의 하류단(W2)을 검출하고나서 소정 시간이 경과한 후에 도포액의 토출을 정지하도록 한다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도포장치에 의하면, 승강 프레임에 도포액 송액 펌프를 설치하여, 송액 펌프와 도포 엘리먼트와의 상대위치에 변화는 없고, 송액 펌프와 도포 엘리먼트 사이를 연결하는 플렉시블 튜브의 배관내 용적도 일정하게 되고, 그 결과, 극히 균일한 두께의 도막을 형성할 수 있다. 또, 진동 외에 소음의 발생도 적어 작업환경의 개선에 도움이 된다.

또한, 제동시 이외에 부재 끼리의 접촉이 없으으로, 마찰에 의한 먼지의 발생을 억제할 수 있어 제조수율의 향상에 연결되고, 또한 부재 끼리의 접촉이 없어, LM 가이드나 볼 나사를 사용한 이동기구와 비교했을 때, 경시적 변화가 없고 반영구적으로 안정된 도포를 행할 수 있다.

또, 도포 엘리먼트를 승강 가능하게 함과 동시에, 높이 검출 센서를 구비함으로써, 정확하게 평행도를 낼 수 있으며, 기판의 두께가 변경된 경우에도 신속하게 대응할 수 있다.

Claims (2)

1. 기판을 수평상태로 얹어 놓는 테이블을 구비한 베이스와, 이 베이스에 대해 리니어 모터를 통해 이동 가능하게 된 이동부재와, 이 이동부재를 베이스에 대해 부상(浮上)시키는 부상수단과, 상기 이동부재에 대해 승강 가능하게 지지된 문형(門型)을 이루는 승강 프레임과, 이 문형을 이루는 승강 프레임에 수평상태로 설치되고 슬릿형 토출구가 테이블 위쪽으로 향하는 도포 엘리먼트를 구비한 도포장치에 있어서,

   상기 문형을 이루는 승강 프레임의 일단측 상면에 도포액 송액 펌프를 설치한 것을 특징으로 하는 도포장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 리니어 모터 및 부상수단은 이동부재의 이동방향을 따라 각각 한쌍씩 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 도포장치.

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