KR100874611B1 - 다층 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

하나의 단일 기판 상에 영역별로 코팅 두께가 다르게 형성될 수 있도록 하는 다층 코팅 방법을 제공한다. 상기 다층 코팅 방법은, 스테이지 상에 기판을 로딩하는 단계와, 갠트리에 지지된 슬릿 노즐이 상기 스테이지 상에 로딩된 기판 상을 스캔 하듯 이동하면서 기판 표면에 약액을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계 및, 약액이 코팅처리된 기판을 스테이지로부터 언로딩 하는 단계를 포함하며, 상기 코팅 단계에서 코팅 두께를 결정짓는 변수인 갠트리의 이동속도 또는 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 달리하도록 한 것을 요지로 한다.

Description

다층 코팅 방법{The meathod of multi layer coatings}

본 발명은 다층 코팅 방법에 관한 것으로, 상세하게는 포토레지스트(PR)와 같은 약액을 기판 상에 코팅함에 있어서 하나의 단일 기판 상에 영역별로 코팅 두께가 다르게 형성될 수 있도록 한 다층 코팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 디바이스 또는 평판 디스플레이(FPD; flat panel display)의 제조공정에서는 피 처리기판(실리콘 웨이퍼 또는 유리 기판) 상의 특정 기능을 수행하는 박막, 예를 들면, 산화 박막, 금속 박막, 반도체 박막 등이 원하는 형상으로 패터닝(patterning)되도록 광원과 반응하는 감광액(sensitive material)을 상기 박막상에 도포하는 공정이 수행된다.

이처럼, 피 처리기판의 박막에 소정의 회로패턴이 구현되도록 감광액을 도포하여 감광막을 코팅하고, 회로패턴에 대응하여 상기 감광막을 노광하며, 노광된 부위 또는 노광되지 않은 부위를 현상 처리하여 제거하는 일련의 과정을 사진공정 또는 포토리소그래피(Photolithography) 공정이라 한다.

사진공정에서는 감광막이 소정 두께로 균일하게 생성되어야 제조공정 중 불량이 발생되지 않는다. 예를 들어, 감광막이 기준치보다 두껍게 생성될 경우 박막 중 원하는 부분이 식각되지 않을 수 있고, 감광막이 기준치보다 얇게 생성될 경우 박막이 원하는 식각량보다 더 많이 식각될 수 있다. 이처럼 피처리기판에 균일한 두께의 감광막을 생성하려면, 우선 피처리기판에 감광액을 균일한 두께로 도포하는 것이 중요하다.

이에 유리 기판의 경우, 기판을 정반(surface plate)에 지지한 상태에서, 감광액을 배출을 위한 슬릿(slit)이 형성된 노즐을 기판을 따라 주행시키고, 상기 슬릿을 통해서는 기판 표면에 일정두께로 감광액을 도포하는 방식인 스핀리스 코팅(spinless coating 또는 '슬릿 코팅;slit coating'이라고도 함) 방법이 주로 사용된다.

도 1은 위와 같은 슬릿 코팅 방법에 의한 종래의 슬릿 코터를 통해 기판 상에 약액 코팅이 수행되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 종래 코터 장치를 이용한 슬릿 코팅 방법은, 슬릿 노즐(110)이 스테이지(미도시) 상에 로딩된 기판(GS)의 일측 단부에서 가속을 시작하여 일정한 속도를 가지고 기판 상을 스캔(scan) 하듯 이동하면서 약액 예컨대, 포토레지스트(PR)를 기판 상에 토출시켜 균일한 두께의 코팅층을 형성한다. 기판의 다른 일측 다다르면 감속을 시작하여 기판의 끝단에서 약액의 토출을 중지함으로써 도포가 종료되고, 이러한 공정을 거쳐 약액이 코팅된 기판은 로딩/언로딩 로봇에 의해 장치 외부로 언로딩 된다.

이와 같은 종래 기술에 따르면, 상기 슬릿 노즐이 가감속되는 기판의 양단의 소정영역을 제외하면 기판의 전면에 걸쳐 거의 동일한 두께로 약액의 도포가 이루어지는 장점을 가지지만, 슬릿 노즐의 이동속도 및 노즐을 통해 토출되는 약액의 토출량이 항상 일정한 관계로, 경우에 따라 하나의 단일 기판 상에 약액의 코팅 두께가 영역별로 달리 요구되는 경우에는 부적합하다.

위와 같은 시스템을 운용하여 단일 기판 상에 약액의 코팅 두께를 달리 형성하려면, 코팅 두께를 달리하는 일측 영역과 다른 영역 사이에서 다른 영역 진입 직전에 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액의 토출을 일정 시간 동안 정지해야 하므로 작업이 지연되는 것은 물론, 일측 영역과 다른 영역 사이에 위와 같은 토출 정지에 따른 미코팅 영역이 필히 발생될 수 밖에 없어서 코팅 영역이 불연속적으로 분산될 수 밖에 없었으며, 이 경우에는 상기 미코팅된 기판의 상당부분을 활용하지 못하므로 고가의 기판이 효율적으로 활용되지 못하게 되는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은, 슬릿 노즐 이동에 따른 단 한번의 코팅공정을 통해 하나의 단일 기판 상에 코팅되는 약액의 두께를 영역별로 서로 다르게 하면서 연속적인 코팅이 가능하도록 하는 다층 코팅 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, a) 스테이지 상에 기판을 로딩하는 단계; b) 갠트리에 지지된 슬릿 노즐이 상기 스테이지 상에 로딩된 기판 상을 스캔 하듯 이동하면서 기판 표면에 약액을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 c) 약액이 코팅처리된 기판을 스테이지로부터 언로딩 하는 단계; 를 포함하되, 상기 b) 단계에서는 코팅 두께를 결정짓는 갠트리의 이동속도 또는 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 달리하여 하나의 단일 기판 상에 상기 구간에 해당하는 영역별로 코팅 두께가 서로 다르면서 연속적인 코팅이 이루어질 수 있도록 한 다층 코팅 방법을 제공한다.

삭제

상기 b)단계에서 갠트리 이동속도가 구간에 상관없이 일정하면, 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 달리하여 코팅 두께가 달리 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량이 구간에 상관없이 일정한 경우에는, 갠트리의 이동속도를 구간별로 증감시켜 영역별로 코팅 두께가 달리 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 의하면, 슬릿 노즐 이동에 따른 단 한번의 코팅공정을 통해 하나의 단일 기판 상에 코팅되는 약액의 두께를 영역별로 서로 다르게 하면서 코팅 영역이 불연속적으로 분산됨이 없이 연속적인 코팅이 가능하다. 이에 따라, 하나의 단일 기판 상에 영역별로 코팅두께를 다르게 형성함에 있어 코팅에 소요되는 작업시간을 현저히 단축시킬 수 있음은 물론, 미코팅 영역을 최소화할 수 있어 고가의 기판을 보다 효율적으로 활용할 수 있게 되는 이점을 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다층 코팅 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 코팅 방법을 통해 코팅 수행된 기판의 측면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명은 하나의 단일한 기판(GS)을 가상적으로 나누고, 그 나누어진 구간에 상응하는 영역별로 기판 상에 코팅되는 약액(PR)의 두께를 서 로 다르게 하면서 연속적인 코팅이 수행될 수 있도록 한 방법을 제시하기 위한 것으로, 이러한 방법을 수행하기 위해 요구되는 장치는 앞서 종래 기술에서 설명된 일반적인 슬릿 코터(slit-coater)가 이용된다. 따라서, 이하에서는 그러한 슬릿 코터에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 본 발명의 핵심인 다층 코팅 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 코팅 방법은 도 3의 블록 구성도에 나타낸 일련의 과정을 포함한다.

도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 상기 코팅 방법은 a) 스테이지 상에 기판을 로딩하는 단계와, b) 스테이지 상에 로딩된 기판 상을 슬릿 노즐이 스캔 하듯 이동하면서 기판 표면에 약액을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계 및, c) 약액이 코팅 처리된 기판을 스테이지로부터 언로딩 하는 단계를 포함한다. a), c) 단계에서는 로딩-언로딩 로봇을 스테이지 상에 기판이 로딩되거나 스테이지로부터 언로딩 되며, b) 단계에서의 슬릿 노즐은 스테이지 측부를 따라 이동하는 갠트리에 지지된 채 스테이지 상에 로딩된 기판 상을 이동한다.

상기한 일련의 과정을 통해 기판 표면에 대한 코팅이 수행되는 과정에서, 하나의 단일한 기판 상에 코팅되는 약액 예컨대, 포토레지스트(PR)의 두께는 기판에 대한 슬릿 노즐의 이동속도 즉, 슬릿 노즐을 견인하는 갠트리의 이동속도 또는 슬릿 노즐을 통한 약액의 토출량을 통해 결정된다. 그러므로, 상기 코팅층을 형성하는 단계에서 상기 변수 즉, 갠트리 이동속도와 약액 토출량을 구간별로 달리하면, 하나의 단일한 기판 상에 그 구간에 해당하는 영역별로 코팅되는 약액의 두께를 달리할 수 있다.

구체적으로, 갠트리 이동속도가 구간에 상관없이 일정한 경우에는, 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 달리하여 코팅 두께가 달리 형성되도록 하며, 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량이 구간에 상관없이 일정한 경우에는, 갠트리의 이동속도를 구간별로 증감시켜 영역별로 코팅 두께가 달리 형성되도록 한다.

이를 도 4에 도시된 흐름도를 통해 구체적으로 설명하면, 갠트리의 이동거리를 기준으로 스테이지 상에 로딩된 기판을 가상 분할하여 구간을 설정하고, 갠트리 이동속도 또는 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량 중 어느 하나의 변수가 분할된 구간과 구간사이의 경계영역을 통과하면서 증감되도록 설정한다.

이때, 갠트리의 이동속도가 그 이동거리와 상관없이 일정한 속도를 유지하도록 설정할 경우에는, 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 증감시키는 조절을 통해 구간에 해당하는 영역별로 코팅 두께가 달리 형성되도록 하며, 이와는 다르게, 슬릿 노즐을 통한 약액 토출량이 갠트리의 이동거리와 상관없이 일정한 토출량을 유지하도록 설정한 경우에는, 갠트리의 이동속도를 구간별로 증감시키는 조절을 통해 나뉘어진 구간에 해당하는 영역별로 코팅 두께가 달리 형성되도록 한다.
만약, 갠트리 속도 및 슬릿 노즐을 통한 약액 토출량 모두가 일정하게 설정된 경우에는, 기판 전면에 걸쳐 동일한 두께로 약액의 도포가 이루어지며, 이에 따라 기판 표면에 영역의 구분없이 전반에 걸쳐 일정한 두께의 도포층이 형성될 수 있다.

삭제

상기 흐름도를 포함, 전술한 일련의 과정을 통해 기판 상에 다양하게 코팅이 구현된 몇 가지 실시 예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴본다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 코팅 방법에 의해 하나의 단일한 기판 상에 다층 코팅이 구현된 기판의 여러 가지 실시 예를 보여주는 도면으로서, 도 5의 경우에는 슬릿 노즐의 이동을 견인하는 갠트리의 이동속도가 일정하며 슬릿 노즐을 통한 약액 토출량이 갠트리 이동거리에 따라 변화하는 경우에 기판 상에 약액이 코팅된 모습 및 이를 도형화 한 그래프를 도시하고 있으며, 도 6은 반대로, 슬릿 노즐을 통한 약액 토출량이 일정하며 갠트리의 이동속도가 그 이동거리에 따라 변화하는 경우에 기판 상에 약액이 코팅된 모습 및 이를 도형화 한 그래프를 도시하고 있다.

도시된 도면을 통해 알 수 있듯이, 갠트리 이동속도가 그 이동거리에 상관없이 일정한 경우에는(도 5), 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 증감토록 함으로써 하나의 단일한 기판 상에 영역별로 코팅 두께를 달리할 수 있으며, 반대로, 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량이 갠트리의 이동거리에 상관없이 일정한 경우에는(도 6), 갠트리의 이동속도를 구간별로 증감시킴으로써 기판 상에 영역별로 코팅 두께를 달리할 수 있다.

도면상 미설명 부호 BA는 연속 코팅 시 하나의 코팅 영역에서 다른 코팅 영역으로 천이되는 경우의 약액 토출량 또는 갠트리 이동속도가 증감되는 경계영 역(Boundary Area)으로서, 이러한 경계영역(BA)은 코팅공정 후 코팅 두께가 다른 영역별 기판 재단과정에서 제거된다.

상기한 본 발명에 따르면, 기판 상에 코팅되는 약액의 코팅 두께를 결정짓는 두 개의 변수 조절을 통해 연속적이면서 하나의 단일한 기판 상에 영역별로 코팅 두께가 다른 기판 구현이 가능하다. 즉, 단일 기판 상에 다른 코팅층을 형성하는 경우에도 연속적인 코팅이 가능해짐에 따라 작업시간 단축은 물론, 미코팅 영역이 발생되지 않는 관계로 코팅 후 코팅 두께가 다른 영역별로 기판을 재단할 경우 버려지는 면적을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 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.

도 1은 슬릿 코팅 방법에 의한 종래의 슬릿 코터를 통해 기판 상에 약액 코팅이 수행되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 코팅 방법을 통해 코팅이 수행된 기판의 측면도.

도 3은 본 발명인 다층 코팅 방법에 대한 공정을 개략적으로 보인 블록도.

도 4는 도 3에 있어서의 코팅층 형성단계를 설명하기 위한 본 발명의 흐름도.

도 5 및 도 6은 본 발명의 코팅 방법에 의해 하나의 단일한 기판 상에 다층 코팅이 구현된 기판의 다양한 실시 예를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

GS...기판 PR...약액

Claims (4)

1. a) 스테이지 상에 기판을 로딩하는 단계;

   b) 갠트리에 지지된 슬릿 노즐이 상기 스테이지 상에 로딩된 기판 상을 스캔

   하듯 이동하면서 기판 표면에 약액을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및

   c) 약액이 코팅처리된 기판을 스테이지로부터 언로딩 하는 단계; 를 포함하며,

   상기 b) 단계에서는 코팅 두께를 결정짓는 갠트리의 이동속도 또는 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 달리하여 하나의 단일 기판 상에 상기 구간에 해당하는 영역별로 코팅 두께가 서로 다르면서 연속적인 코팅이 이루어질 수 있도록 한 다층 코팅 방법.
2. 삭제
3. 제 1 에 있어서,

   갠트리 이동속도가 구간에 상관없이 일정하면, 슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량을 구간별로 증감시켜 코팅 두께가 영역별로 달리 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 다층 코팅 방법.
4. 제 1 에 있어서,

   슬릿 노즐을 통해 토출되는 약액 토출량이 구간에 상관없이 일정하면, 갠트리의 이동속도를 구간별로 증감시켜 코팅 두께가 영역별로 달리 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 다층 코팅 방법.

Images