KR100863220B1 - 슬릿 노즐의 비드형성장치 및 비드형성방법 - Google Patents

슬릿 노즐의 비드형성장치 및 비드형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비드형성장치 및 방법을 제공한다. 상기 비드형성장치는 슬릿 노즐의 슬릿방향을 따라 접촉 주행하는 세정블록과, 상기 세정블록을 주행시키는 가동수단과, 상기 세정블록을 세정하는 세정수단을 포함하는 것을 구성의 요지로 하며, 슬릿 노즐의 토출구와 세정블록 사이에 미세한 틈새를 확보한 상태에서 슬릿 노즐을 따라 세정블록을 주행시켜 슬릿 노즐 토출구에 미세한 높이의 연속된 비드를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 슬릿 노즐에 대한 세정블록의 접촉 주행으로 의해서 슬릿 노즐의 립부에 대한 세정과 슬릿 노즐 토출구 대한 비드 형성이 동시에 수행된다. 즉, 하나의 장치로 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있다. 따라서 슬릿 코터 장비의 전체적인 소형화를 구현할 수 있다.
슬릿 코터, 슬릿 노즐, 감광액, 비드, 세정블록

Description

슬릿 노즐의 비드형성장치 및 비드형성방법{Apparatus and method for Bead of Slit Coater}
도 1은 본 발명에 따른 비드형성장치가 설치된 슬릿 코터의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 따른 요부 확대도.
도 3은 도 2에 도시된 세정블록의 일 실시예에 따른 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 세정블록의 다른 실시예에 따른 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10...기판 20...스테이지
30...슬릿 노즐 40...갠트리
50...구동유닛 60...비드형성장치
62...세정블록 64...가동수단
66...세정수단
본 발명은 슬릿 노즐의 비드형성장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 판 형상 피처리물 표면에 레지스트액이나 현상액, 컬러 필터 등의 도포액을 슬릿 형상 토출구로부터 유하시켜 도포하는 슬릿 코터(slit coater) 슬릿 노즐의 상기 토출구에 대한 양호한 비드를 형성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
액정표시소자 또는 반도체 소자 제조공정에는 다수의 포토리소그래피공정이 적용되고, 포토리소그래피공정을 위하여 노광공정이 진행되는데, 상기 노광공정을 위해 감광물질인 포토레지스트와 같은 감광액이 사용된다. 노광공정은 기판 또는 웨이퍼에 감광액을 도포하고 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 노광하는 순서로 진행된다. 그러므로, 상기 노광공정에서 감광액을 기판에 도포하는 장치가 필요하다.
포토레지스트와 같은 감광액을 기판에 도포하는 장치로는, 원심력을 이용한 스핀 코터와 분사노즐을 이용한 슬릿 코터가 있다. 스핀코터는 고속회전하는 기판 또는 웨이퍼 상에 감광액을 떨어뜨려 도포하는 방식으로 버려지는 감광액의 양이 많고 대면적 기판의 도포에는 부적합하다. 반면, 슬릿 코터는 감광액을 기판 상에 직접 분사하는 방식으로 소정 량의 감광액을 슬릿 노즐을 통해 분사시킴으로써 대화면 액정표시장치용 기판과 같은 대형 기판의 도포에 적합하다. 따라서 대형 기판의 경우 슬릿 코터를 이용한 감광액 도포가 일반적으로 행해지고 있다.
상기 슬릿 코터는 일반적으로 피처리대상인 기판이 로딩되는 스테이지와, 스 테이지 상에 로딩된 기판에 감광액을 도포하는 슬릿 노즐을 포함한다. 이중에서 슬릿 노즐은 기판의 너비와 대응하는 길이의 슬릿을 그 저단부에 갖는다. 이와 같은 슬릿 노즐은 스테이지 일측에서 대기하다가 감광액 도포시 기판측으로 이동하면서 상기 슬릿을 통해 감광액을 분사하여 기판 표면에 감광액을 도포하고, 감광액 도포작업이 완료되면 원위치로 복귀하여 대기모드를 취한다.
위와 같은 슬릿 코터를 이용하여 연속적으로 다수의 기판 표면에 감광액을 도포하는 경우, 도포 작업과 도포 작업 사이의 대기시간에 공기와의 접촉에 의해 토출 노즐 선단부의 감광액 일부의 농도가 상승한다. 이 상태로 다음 기판에 도포를 계속하면, 고농도화된 도포액에 의해 세로줄이 발생하거나, 막이 끊어지는 현상이 발생한다.
이를 해소하기 위하여 기판이 로딩되는 스테이지 일측에 예비토출장치를 갖춘 슬릿 코터가 제안된바 있다. 예비토출장치는 슬릿 노즐을 통해 기판 상에 감광액을 도포하기 직전 상기 슬릿 노즐 토출구 측에 잔류되어 있는 도포액을 탈락시킴과 아울러 차후 양호한 도포를 위해 토출구를 따라 비드 층을 형성할 목적으로 설치된다.
예로서, 일본국 공개특허공보 2001-310147호에는 세정액을 보유하는 세정조 내에 프라이밍 롤러를 배치하고, 이 프라이밍 롤러의 상부를 세정액보다 상방으로 돌출시키며, 돌출된 프라이밍 롤러의 표면에 슬릿 코터의 토출 노즐을 근접시켜, 여분의 도포액을 토출 노즐로부터 끌어내어 프라이밍 롤러의 표면에 부착시켜 제거하는 예비토출장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
그리고 대한민국 공개특허 2006-0077876호에는 "예비토출부를 구비한 슬릿 코터 및 이를 이용한 코팅방법"이라는 제목으로 세정액을 보유하는 세정조 내에 롤러를 회전가능하게 배치함과 아울러 롤러 주변에 분사노즐 및 나이프를 포함한 복수의 세정모듈을 마련한 예비토출장치를 개시하고 있다.
그러나 상기 선행기술의 경우 예비토출을 통해 슬릿 노즐의 토출구에 대한 비드 형성만 가능할 뿐 그 토출구 주변 즉, 슬릿 노즐의 립 부위에 대한 세정기능은 갖지 못 한다. 따라서 슬립 노즐의 립 부위 세정을 위해서는 별도의 립 세정수단이 마련되어야만 했다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 슬릿 노즐의 토출구에 연속된 비드를 형성시킴은 물론 슬릿 노즐의 토출구 주변에 잔류한 감광액 및 이물에 대한 세정기능을 동시에 갖는 슬릿 노즐의 비드형성장치 및 비드형성방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 슬릿 노즐의 슬릿방향을 따라 접촉 주행하는 세정블록; 상기 세정블록을 주행시키는 가동수단; 및 상기 세정블록을 세정하는 세정수단;을 포함하는 슬릿 노즐의 비드형성장치를 제공한다.
또한 본 발명은 슬릿 노즐의 토출구와 세정블록 사이에 미세한 틈새를 확보 한 상태에서 슬릿 노즐을 따라 세정블록을 주행시켜 슬릿 노즐 토출구에 미세한 높이의 연속된 비드를 형성하는 슬릿 노즐의 비드형성방법을 제공한다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 비드형성장치가 설치된 슬릿 코터의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하여 슬릿 코터의 개략적인 구성을 먼저 살펴보면, 상기 슬릿 코터는 기판(10)이 로딩되는 스테이지(20)와, 기판(10) 상에 감광액을 도포하는 슬릿 노즐(30)을 포함한다. 슬릿 노즐(30)은 스테이지(20)를 사이에 두고 직립 배치되는 마주하는 한 쌍의 갠트리(미도시)에 견인되어 스테이지(20)에 로딩된 기판(10)과 이격되고, 갠트리는 미도시된 구동유닛을 통해 스테이지 측방을 따라 이동한다. 따라서 상기 갠트리의 이동에 의해 슬릿 노즐(30)은 스테이지 길이방향을 따라 일측에서 타측으로 이동하면서 스테이지(20) 상에 놓인 기판(10) 상에 감광액을 도포한다.
위와 같은 슬릿 코터를 이용하여 연속적으로 다수의 기판 표면에 감광액을 도포하는 경우, 도포 작업과 다음 도포 작업 사이의 대기시간에, 공기와의 접촉에 의해 토출을 위한 슬릿 노즐(30) 선단부의 감광액 일부의 농도가 상승하거나 고착된다. 이 상태로 다음 기판에 도포를 계속하면, 고농도화된 감광액에 의해 세로줄이 발생하거나, 막이 끊어지는 등의 문제로 인해 기판 상에 양호한 도포층을 형성할 수 없다.
따라서, 기판(10) 상에 양호한 도포층 형성을 위해서는 슬릿 형상의 토출구를 단부에 갖는 상기 슬릿 노즐(30)의 립부(300)를 주기적으로 세정함과 동시에 감광액에 의한 연속된 비드를 형성시켜야 한다. 이를 위해 스테이지 일측에는 본 발명에 따른 비드형성장치(60)가 적용된다.
본 발명에 적용된 상기 비드형성장치의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 따른 요부 확대도로서, 슬릿 코터에 적용된 비드형성장치를 확대 도시하고 있으며, 도 3은 본 발명인 비드형성장치에 적용된 세정블록의 일 실시예에 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명인 비드형성장치에 적용된 세정블록의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 상기 비드형성장치(60)는 슬릿 노즐(30)에 대한 세정을 수행함과 동시에 토출구에 감광액 비드를 형성시키는 세정블록(62)과, 세정블록(62)의 이동을 제어 및 가이드 하는 가동수단(64), 그리고 세정블록(62)을 세정하는 세정수단(66)을 포함한다.
세정블록(62)은 슬릿 노즐(30)의 립부(300)를 접촉 주행하면서 그 선단 토출구 주변의 이물 및 감광액을 제거하며, 가동수단(64)은 상기 세정블록(62)이 슬릿 노즐(30)을 따라 이동할 수 있도록 그 이동을 안내/견인한다. 그리고 세정수단(66)은 슬릿 노즐(30)의 립부(300)를 따라 1회 왕복된 상기 세정블록(62)에 대한 세정을 수행한다.
구체적으로, 상기 세정블록(62)은 스테이지 일측 상에 위치한 상기 가동수단(64)에 견인되어 슬릿 노즐(30)의 립부(300)를 따라 주행한다. 이러한 세정블 록(62)은 그 주행에 따른 양호한 세정능력 확보를 위해 상기 슬릿 노즐(30) 립부(300)와 형합되는 V-홈(620)을 그 일면에 갖는 V-블록이 적용될 수 있다. 이처럼 V-블록이 적용된 경우, 슬릿 노즐의 립부(300)에 상기 V-홈(620)이 형합된 형태로 접촉 주행하며, 따라서 립부(300) 선단의 토출구 주변에 잔존한 감광액 및 이물에 대한 보다 효과적인 세정이 행해질 수 있다.
이때, 상기 V-홈(620) 첨단부(尖端部, 622)와 슬릿 노즐 토출구 사이에는 미세한 틈새(C)를 가진다(도 3 내지 도 4 참조). 미세한 틈새(C)는 세정블록(62) 주행 시 슬릿 노즐(30)의 토출구에 미세하면서 연속된 비드를 형성시키는 데에 있어 매우 중요한 요소이다.
미세한 틈새(C)를 확보함에 있어서는, 도 3의 일 실시예에 따른 V-블록의 예시에서와 같이, 첨단부(622)를 기준으로 점차 확대되는 V-홈(620) 각도(θ2)가 슬릿 노즐의 립(lip, 300)부 각도(θ1)보다 좁은 각도를 가지도록 함에 의해서 확보될 수 있다.
이와는 다르게, 도 4의 다른 실시예에서와 같이, 상기 V-블록의 V-홈(620)이 슬릿 노즐(30)의 립부(300) 각도(θ3)와 동일한 각도를 갖도록 한 상태에서 상기 V-홈(620) 첨단부(622)에 미세한 깊이의 요홈(624)을 함몰 형성함으로써 확보될 수 있다.
이처럼, 슬릿 노즐(30)과 V-블록 사이에 틈새(C)가 확보되는 경우, 상기 미세한 틈새(C) 및 토출구에 잔류하는 감광액의 점성에 의해서 슬릿 노즐(30)의 립부(300)를 따라 세정블록(62)이 왕복운동 했을 때, 상기 토출구에는 미세한 높이의 연속된 감광액 비드(도면상 미도시)가 형성될 수 있다. 비드는 기판 상에 감광액 도포를 시작하는 위치에서 상기 기판과 접촉하여 연속된 감광액 토출을 유도하고 막이 끊기는 것을 방지하여 양호한 도포층 형성을 유도한다.
이와 같은 비드는 500㎛ 이하로 그 높이를 한정하는 것이 바람직하다. 그 높이가 500㎛를 초과하는 경우 감광액 자중에 의해 토출구에 균일한 높이의 감광액 비드가 형성되지 못하며, 노출된 감광액의 표면장력이 커져 감광액이 연속된 비드 형태로 존재하지 못한다. 결과적으로, 도포불량이 야기될 수 있기 때문이다.
이를 위해 상기 V-블록에 대한 실시예 중 일 실시예에서는 상기 V-블록의 V-홈(620) 각도(θ2)가 립부 각도(θ1)보다 0.1°~ 3°좁은 각도를 가진다. 이처럼 V-홈(620)이 립부에 비해 0.1°~ 3° 이내의 좁을 각도를 갖는 경우 슬릿 노즐(30)의 토출구와 V-홈 첨단부(622) 사이에 형성되는 틈새(C) 높이가 500㎛ 이하로 한정될 수 있고, 따라서 토출구에 형성되는 비드의 높이를 500㎛ 이하로 한정시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 V-블록의 다른 실시예에서는 V-홈 첨단부(622)에 함몰 형성된 요홈이 10㎛ ~ 500㎛ 깊이를 가진다. 이 경우에는, 요홈의 깊이를 단순 한정하는 것에 의해 토출구에 형성되는 비드 높이를 500㎛ 이하로 한정시킬 수 있다.
한편, 가동수단(64)은 대기모드를 취하는 슬릿 노즐과 대응하는 위치의 스테이지 상에 구비된다. 따라서 스테이지(20) 상의 대기영역(미도시) 상에 슬릿 노즐(30)이 위치했을 때 상기 가동수단(24)은 슬릿 노즐(30)에 대한 세정블록(62)의 접촉 주행을 안내/견인하여 슬릿 노즐(30)의 립부(300) 대한 세정 및 토출구에 연 속된 비드의 형성을 유도한다.
구체적으로, 상기 가동수단(64)은 상기 세정블록(62)의 이동을 가이드 하는 가이드레일(640)과, 가이드레일 상에서의 세정블록 이동을 견인하는 액츄에이터 예컨대, 모터 또는 유/공압 실린더를 포함한다. 이 경우, 액츄에이터의 가동으로 상기 세정블록(62)이 가이드레일(640)을 따라 이동하면서 슬릿 노즐(30)의 립부(300)에 대한 세정을 수행하며 동시에 토출구에는 미세하면서 연속된 감광액 비드를 형성시킨다.
상기 가이드레일(640)로는 바람직하게 LM 가이드가 적용될 수 있으며, 이와는 다르게, 볼스크큐와 볼너트로 이루어진 볼 스크류 타입이 적용될 수도 있다. 물론, 상기 예에만 국한되지 않고 그 외에도 다양한 종류의 수평이동장치가 적용될 수도 있다.
다른 한편, 상기 세정수단(66)은 세정블록(62)을 세정할 목적으로 마련된다. 구체적으로, 상기 세정수단(66)은 전술한 가이드수단(64) 한 쪽 끝단에 배치되어 슬릿 노즐(30)에 대한 접촉식 세정을 수행한 뒤 원위치로 복귀한 세정블록(62)에 대한 세정을 수행한다.
위와 같은 세정수단(66)은 세정블록(62)에 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐(미도시)과, 상기 세정블록(62)에 건조공기를 분사하는 공기 분사노즐(미도시)을 포함한다. 상기 세정액 분사노즐과 공기 분사노즐은 슬릿 노즐(30)에 대한 립 세정을 마친 후 원위치로 복귀되는 세정블록(62)의 진입방향에 대해 순차적으로 배치됨이 바람직하다. 즉, 세정블록이 립부 세정 후 세정수단으로 진입할 때 세정액 및 건조공기가 순차적으로 분사될 수 있도록 배치됨이 좋을 것이다. 이 경우, 상기 세정블록(62)이 립부(300)에 대한 세정을 마친 후 세정수단으로 진입할 때 세정액에 의한 습식 세정과 건조공기에 의한 건조가 연이어 수행되므로 세정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예에 따르면, 세정블록(62)이 슬릿 노즐(30)을 따라 접촉 주행이 가능하게 배치되어 있다. 따라서 상기 세정블록(62)은 감광액 토출전 대기모드를 취하는 슬릿 노즐(30)을 접촉 주행하면서 슬릿 노즐(30) 립부(300) 즉, 토출구 주변에 잔류한 이물 및 감광액에 대한 세정을 수행함과 동시에 토출구에 슬릿형성 방향을 따라 미세한 높이의 연속된 비드를 형성시킨다. 즉, 본 발명은 세정블록(62)의 접촉 주행으로 슬릿 노즐(30)의 립부에 대한 세정과 토출구에 연속된 비드 형성이 동시에 수행될 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 슬릿 노즐에 대한 세정블록의 접촉 주행으로 의해서 슬릿 노즐의 립부에 대한 세정과 슬릿 노즐 토출구 대한 비드 형 성이 동시에 수행된다. 즉, 하나의 장치로 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있다. 따라서 슬릿 코터 장비의 전체적인 소형화를 구현할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 슬릿 노즐의 슬릿방향을 따라 접촉 주행하는 세정블록;
    상기 세정블록을 주행시키는 가동수단; 및
    상기 세정블록을 세정하는 세정수단;을 포함하여 구성되며,
    상기 세정블록은 상기 슬릿 노즐의 선단 립부와 형합되는 V-홈을 일면에 갖는 V-블록이고,
    상기 V-블록에 형성된 V-홈은 슬릿 노즐의 립부 각도보다 0.1°~ 3°좁은 각도로 형성됨을 특징으로 하는 슬릿 노즐의 비드형성장치.
  4. 슬릿 노즐의 슬릿방향을 따라 접촉 주행하는 세정블록;
    상기 세정블록을 주행시키는 가동수단; 및
    상기 세정블록을 세정하는 세정수단;을 포함하여 구성되며,
    상기 세정블록은 상기 슬릿 노즐의 선단 립부와 형합되는 V-홈을 일면에 갖는 V-블록이고,
    상기 V-블록에 형성된 V-홈은 슬릿 노즐의 립부 각도와 동일한 각도를 가지며, 상기 V-홈을 구현을 위한 상호 경사지게 대면하는 경사면이 서로 만나는 그 첨단부에 미세한 깊이로 요홈이 함몰됨을 특징으로 하는 슬릿 노즐의 비드형성장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 요홈은 10㎛ ~ 500㎛ 깊이로 함몰된 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐의 비드형성장치.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 가동수단은,
    스테이지 일측에 배치되고 세정블록 이동을 안내하는 가이드레일과;
    가이드레일을 따라 세정블록의 이동을 견인하는 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐의 비드형성장치.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 세정수단은,
    상기 세정블록에 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐; 및
    상기 세정블록에 건조공기를 분사하는 공기 분사노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐의 비드형성장치.
  8. 슬릿 노즐의 립부 각도보다 0.1°~ 3°좁은 각도의 V-홈을 일면에 가진 V-블록을 상기 슬릿 노즐의 립부 선단에 형합시켜 상기 V-홈 첨단(尖端)부와 슬릿 노즐의 토출구 사이에 비드형성을 위한 미세한 틈새를 확보하고, 상기 슬릿 노즐의 슬릿방향을 따라 상기 V-블록을 접촉 주행시켜, 상기 미세한 틈새로 인하여 슬릿 노즐 토출구에 미세한 높이의 연속된 비드가 형성되도록 하는 슬릿 노즐의 비드형성방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 슬릿 노즐의 립부 각도와 동일 각도의 V-홈을 일면에 가진 V-블록을 상기 슬릿 노즐의 립부 선단에 형합시키되, 상기 V-홈 첨단(尖端)부에는 미세한 깊이로 요홈을 함몰 형성하여 상기 요홈과 슬릿 노즐의 토출구 사이에 비드형성을 위한 미세한 틈새를 확보하고, 상기 슬릿 노즐의 슬릿방향을 따라 상기 V-블록을 접촉 주행시켜, 상기 미세한 틈새로 인하여 슬릿 노즐 토출구에 미세한 높이의 연속된 비드가 형성되도록 하는 슬릿 노즐의 비드형성방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 요홈은, 10㎛ ~ 500㎛ 깊이로 함몰 시킴을 특징으로 하는 슬릿 노즐의 비드형성방법.
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