KR100893670B1 - 노즐 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐 세정장치 및 세정방법을 제공한다. 상기 노즐 세정장치는 슬릿 노즐의 폭방향 길이에 대응하는 길이를 가지면서 슬릿 노즐을 사이에 두고 대면 배치된 한 쌍의 세정블록과, 상호 접하거나 이격되는 방향으로 상기 대면 배치된 한 쌍의 세정블록을 수평이동시키는 이동기재를 포함하는 구성으로 이루어져, 기판 상에 약액을 토출하는 슬릿 노즐에 대한 세정기능은 물론, 슬릿 노즐이 장기간 사용되지 않는 경우에 슬릿 노즐의 토출구가 외기에 노출되는 것을 방지하는 씰링부재 역할을 동시에 수행한다.

Description

노즐 세정장치 및 세정방법{Nozzle Cleaning device and cleaning method}

본 발명은 노즐 세정장치에 관한 것으로, 상세하게는 슬릿 노즐의 세정액이 배출되는 립부위가 막히거나 오염되지 않도록 이를 세정하는 노즐 세정장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 디바이스 또는 평판 디스플레이(FPD; flat panel display)의 제조공정에서는 피처리기판(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, 피처리기판의 박막에 소정의 회로패턴이 구현되도록 감광액을 도포하여 감광막 코팅하고, 회로패턴에 대응하여 상기 감광막을 노광하며, 노광된 부위 또는 노광되지 않은 부위를 현상처리하여 제거하는 일련의 과정을 사진공정 또는 포토리소그래피(Photolithography)공정이라 한다.

상기 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, 기판을 가로지르는 방향으로 감광액을 배출하는 슬릿(slit)이 형성된 슬릿 노즐을 상기 슬릿이 형성된 방향과 직교하는 방향으로 기판상에서 주행시키는 동시에 상기 슬릿을 통하여 기판 표면에 감광액을 도포하는 스핀리스 코팅(spinless coating)법 또는 슬릿 코팅(slit coating)법이 주로 사용된다.

도 1은 스핀리스 코팅법에 의한 종래 슬릿 코터(slit coater)의 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래 감광액 도포를 위한 장치 즉, 슬릿 코터는 감광액 처리될 기판(S)이 로딩되어 지지되는 정반(1)과, 상기 정반(1)상에 로딩된 기판(S)에 감광액을 도포하는 슬릿 노즐(2)과, 정반(1)의 일측에는 상기 슬릿 노즐(2)이 대기하는 대기부(11)를 포함한다.

상기 슬릿 노즐(2)은 기판(S)의 너비(W)에 대응하는 길이의 슬릿형상 토출구를 가지며, 기판(S)에 감광액을 도포하는 경우에는 대기부(11)에서 기판(S)측으로 전진이동하며 슬릿(21)을 통하여 기판(S) 표면에 감광액을 토출하고, 감광액 도포 작업이 완료되면 대기부(11)측으로 복귀하여 대기모드를 취한다.

한편, 종래 슬릿 코터는 슬릿 노즐(2)을 통한 감광액 도포 후 토출구 주변에 유기절연물질 또는 감광액의 일부가 잔류되고, 이같은 상태로 소정시간 외기에 노출되면 잔류되어 있던 감광액이 경화되는 현상이 발생하여 차후 도포에 불량이 발생될 우려가 있다. 이를 방지하기 위해서는 상기 슬릿 노즐(2)의 립(lib)부위에 대한 주기적인 세정이 요구된다. 세정작업은 보통 도포작업과 다음의 도포작업 사이의 대기 시간에 행해진다. 따라서 상기 정반(1)의 대기부(11)에는 상기 슬릿 노즐(2) 세정하는 노즐 세정장치(3)가 구비된다.

도 2는 도 1에 도시된 감광액 도포장치에 구비된 노즐 세정장치의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 노즐 세정장치(3)는 슬릿 노즐(2)의 슬릿 길이방향을 따라 주행하는 메인블록(30)을 구비한다. 상기 메인블록(30)에는 슬릿 노즐(2)의 립부위에 세정액을 분사하는 제1 슬릿(32)과, 상기 제1 슬릿(32)의 상측에서 슬릿 노즐(2)의 립부위에 건조공기(CDA; Clean Dry Air)를 분사하는 제2 슬릿(33)이 구비된다. 메인블록(30) 상에는 슬릿 노즐(2)의 립부위를 접촉주행하며 이물질을 제거하는 러버블록(31; Rubber block)이 구비되며, 상기 러버블록(31)은 그 일면에 V-홈(31a)을 가지며 압축스프링(34)을 통해 메인블록(3) 상에 탄성지지되어 슬릿 노즐(2)의 립부위에 긴밀히 접촉한다. 이처럼 러버블록(31)은 슬릿 노즐(2)의 립부에 긴밀히 접촉된 상태에서 슬릿 노즐(2)의 립부를 가로 질러 100 ~ 300mm/s의 속도로 이동하면서 상기 립부에 대한 세정을 수행한다.

하지만 상기한 종래 노즐 세정장치의 경우, 감광액 도포 후 토출구 주변에 잔류한 약액의 경화 방지를 위해 슬릿 코터가 가동되는 시간에만 주기적인 세정을 수행할 뿐 작업 종료 후 대기모드에 있는 슬릿 노즐이 외기에 노출되는 것을 원천적으로 차단하지는 못한다. 이에 따라, 그 대기 시간이 장기화될 경우 슬릿 노즐의 토출구가 외기에 노출되는 시간이 당연히 길어지므로 그 토출구 주변의 약액이 경화되어 차후 도포 작업 시 양호한 도포가 불가능해지는 문제가 있다.

또한, 대면적을 가지는 기판의 경우에는 슬릿 노즐 역시 그 기판에 비례하는 크기를 가져야 하지만, 슬릿 노즐의 크기 구체적으로는, 폭이 전반에 걸쳐 커지면 립부 세정을 위한 러버블록의 주행에 상당한 시간이 소요될 수 밖에 없으므로 세정에 소요되는 시간이 전반적으로 길어지는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은, 기판 상에 약액을 토출하는 슬릿 노즐에 대한 세정기능은 물론, 슬릿 노즐이 장기간 사용되지 않는 경우에 슬릿 노즐의 토출구가 외기에 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 립부 전체에 걸쳐 동시에 세정을 실시하므로 세정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 노즐 세정장치 및 세정방법을 제공하는 데에 그 목적 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 양태로서 본 발명은, 슬릿 노즐의 폭방향 길이에 대응하는 길이를 가지면서 슬릿 노즐을 사이에 두고 대면 배치된 한 쌍의 세정블록과, 상호 접하거나 이격되는 방향으로 상기 대면 배치된 한 쌍의 세정블록을 수평이동시키는 이동기재를 포함하는 노즐 세정장치 및 방법를 제공한다.

상기 세정블록은 외력에 대해 탄성을 갖는 러버(Rubber)재질로 이루어지며, 원형 또는 정방형의 다각형 단면을 갖는다.

바람직하게는, 마주하는 한 쌍의 세정블록은 서로 마주하여 접촉했을 때 그 접촉부 상부에 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 V형 요홈이 형성되도록 상호 대면하는 일면 상부가 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명에 적용된 상기 이동기재는 세정블록을 수평이동시키는 액츄에이터와, 세정블록과 액츄에이터를 탄력적으로 연결하는 탄성부재를 포함한다.

상기 세정블록을 세정하기 위한 세정기재를 더 포함하며, 세정기재는 바람직하게, 상기 세정기재는, 세정블록에 대해 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐과, 세정블록에 대해 건조공기를 분사하는 건조공기 분사노즐을 포함하는 구성으로 이루어지며, 가동부재에 의해 세정블록의 길이방향을 따라 이동하면서 세정블록에 대한 세정을 수행한다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 양태로서 본 발명은, 기판상에 약액을 토출한 슬릿 노즐이 대기부로 이송되고 그 위치에서 하강하여 한 쌍의 세정블록 사이에 위치하는 단계; 대면하는 한 쌍의 세정블록이 이동기재에 의해 하향이동된 상기 슬릿 노즐을 사이에 두고 서로 밀착하는 단계; 상호 밀착된 한 쌍의 세정블록 사이에 위치된 상기 슬릿 노즐이 상승하면서 세정블록의 탄성 가압에 의해 슬릿 노즐의 토출구 주변에 잔존한 이물 및 약액에 대한 세정을 행하는 단계; 및 슬릿 노즐 상승 후 밀착되어 있던 한 쌍의 세정블록이 이동기재에 의해 서로 이격되는 단계를 포함하는 노즐 세정방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 노즐 세정방법에 있어서 서로 이격된 세정블록 사이로 세정기재가 진입하여 서로 마주하는 세정블록 일면에 대한 세정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 세정블록에 대한 세정은, 가동부재에 의해 상기 세정기재가 세정블록의 길이방향을 따라 이동하면서 세정블록에 대해 세정액을 분사하는 과정과, 세정블록에 대해 건조공기를 분사하는 과정이 연이어 수행되도록 함이 바람직하다.

상기한 구성에 의하여 본 발명은, 기판 상에 약액을 토출하는 슬릿 노즐에 대한 세정기능은 물론, 슬릿 노즐이 장기간 사용되지 않는 경우에 슬릿 노즐의 토출구가 외기에 노출되는 것을 방지하는 씰링부재 역할을 동시에 수행한다. 이에 따라, 슬릿 노즐이 장기간 사용되지 않더라도 토출구 막힘과 같은 하자가 발생되지 않고, 그 결과 슬릿 노즐의 성능은 물론 수명을 연장시키는 효과가 발현된다.

또한, 슬릿 노즐의 폭방향 길이에 대응하는 길이를 가지면서 슬릿 노즐을 사이에 두고 대면 배치된 한 쌍의 세정 블록을 통해 립부 전체에 걸쳐 동시에 세정이 실시되므로, 세정에 소요되는 작업시간 및 그에 따른 전반적인 공정시간을 단축시키는 효과 또한 있다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노즐 세정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 측면 구성도 및 사시도이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 노즐 세정장치는 슬릿 노즐(20)의 폭방향 길이에 대응하는 길이를 갖는 대면하는 한 쌍의 세정블록(50)과, 한 쌍의 세정블록(50)을 수평이동시키는 이동기재(60)를 포함하는 구성으로 이루어져, 상기 이동기재(60)의 가동으로 상기 한 쌍의 세정블록(50)이 슬릿 노즐(20)을 사이에 두고 서로 긴밀히 탄성 밀착되어 슬릿 노즐(20)에 대한 접촉식 세정을 수행한다.

구체적으로, 상기 세정블록(50)은 슬릿 노즐(20)을 사이에 두고 한 쌍이 대면 배치된다. 이러한 한 쌍의 세정블록(50)은 외력에 대해 탄성을 가지면서 씰링성이 우수한 러버(Rubber)재질, 예로서, Perflour와 발포성 고무인 EPDM을 단독 또는 혼합한 합성소재가 이용되고, 슬릿 노즐(20)과의 양호한 접촉특성 확보를 위해 원형 또는 정방형의 다각형 단면을 지닌다.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 세정블록(50)은 서로 대면하는 일면 상부에 경사면(50a)을 갖는다. 따라서 슬릿 노즐(20)을 사이에 두고 한 쌍의 세정블록(50)이 서로 마주하여 접촉했을 때 그 접촉 경계면 상부에 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 V형 요홈이 제공된다. 상기 요홈은 한 쌍의 세정블록(50)이 서로 접촉했을 때 슬릿 노즐(20)의 립부위에 과도한 탄성 가압력 작용하는 것을 방지하고, 슬릿 노즐(20)이 세정블록(50) 사이에 용이하게 위치할 수 있도록 가이드 한다.

이동기재(60)는 대면하는 상호 접촉하거나 이격되는 방향으로 상기 한 쌍의 세정블록(50)을 수평이동시킨다. 이러한 이동기재(60)는 세정블록(50)을 수평이동시키는 액츄에이터(62)와, 세정블록(50)과 액츄에이터(62)를 탄력적으로 연결하는 탄성부재(64) 예컨대, 압축 스프링을 포함한다. 압축 스프링을 적용시킨 경우에는 적절한 스프링 상수를 갖는 압축 스프링을 적용함으로써 슬릿 노즐에 대한 세정블록의 가압력을 최적으로 조정함이 바람직하다.

이에 따르면, 상기 액츄에이터(62)의 가동으로 상기 한 쌍의 세정블록(50)이 슬릿 노즐(20) 립부위(200)를 사이에 두고 상호 긴밀히 탄성 밀착된다. 이 상태에서 슬릿 노즐(20)이 상승하면 슬릿 노즐(20)에 대한 접촉식 세정이 행해지며, 장기 대기시에는 슬릿 노즐(20)에 대한 세정블록(50)의 밀착상태를 유지시킴으로써 슬릿 노즐(20)의 립부위(200)가 외기에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 노즐 세정장치는 상기 세정블록(50)을 세정하는 세정기재(70)를 더 포함한다. 세정기재(70)는 슬릿 노즐(20)의 상승을 통한 접촉식 세정과정에서 그 세정블록(50) 일면에 붙은 이물 및 약액에 대한 세정을 수행한다. 이러한 세정기재(70)는 세정블록(50)에 대해 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐(72)과, 세정블록에 대해 건조공기를 분사하는 건조공기 분사노즐(도면상 미도시)을 포함한다. 세정액 분사노즐(72)과 건조공기 분사노즐은 슬릿 노즐의 진입 방향에 대해 순차형성됨과 아울러 가동부재(74)에 의해 세정블록(50)의 길이방향을 따라 이동하면서 세정블록(50)에 대한 세정을 수행한다.

상기에서 세정블록(50)의 세정을 위해 사용되는 세정액은, 접촉식 세정과정에서 마주하는 세정블록 일면에 잔류한 약액 및 이물을 용해 또는 제거하여야 하므로 시너(thinner)와 같은 솔벤트(solvent)를 사용하는 것이 바람직하다.

위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 세정장치를 통해 수행되는 슬릿 노즐에 대한 세정과정을 본 발명의 동작과 연계하여 설명한다.

도 5는 본 발명인 노즐 세정장치에 의해 수행되는 슬릿 노즐에 대한 세정과정을 보여주고 있다.

도 5를 참조하면, 기판 상에 약액 예컨대, 감광액을 도포하는 슬릿 노즐(20)은 연속되는 다음 도포에서의 양호한 코팅층 형성을 위해 중간 중간에 슬릿 노즐 토출구에 대한 세정이 요구된다. 세정은 통상적으로 코팅 후 다음 코팅을 위한 대 기시간에 행해진다. 이러한 세정을 위해 상기 대기시간에 슬릿 노즐(20)은 본 발명인 세정장치 측으로 이동하고, 따라서 슬릿 노즐(20)에 대한 본격적인 세정작업이 진행된다.

세정작업은 대기부로 이송된 슬릿 노즐(20)이 그 위치에서 하향으로 이동하여 대면하는 한 쌍의 세정블록(50) 사이에 위치하는 것으로부터 시작된다(도 5의 (a)참조).

대면하는 한 쌍의 세정블록(50) 사이에 슬릿 노즐(20)이 위치하면, 이동기재(60)에 의해 상기 한 쌍의 세정블록(50)이 슬릿 노즐, 구체적으로는 슬릿 노즐(20)의 립부위(200)를 사이에 두고 밀착되는 방향으로 이동하여 서로 접촉한다. 세정블록(50)은 자체 탄성을 구비함과 동시에 탄성부재(64)를 통해 액츄에이터(62)에 탄성 지지되어 있다. 이에 따라, 상기 세정블록(50)은 슬릿 노즐(20) 립부위(200)에 그 탄성에 의해 긴밀히 접한다(도 5의 (b)참조).

위와 같은 상태에서 상호 밀착된 한 쌍의 세정블록(50) 사이에 위치되어 있던 슬릿 노즐(20)이 상승한다. 이 과정에서 세정블록(50)의 탄성 가압에 의해 슬릿 노즐(20)의 립 선단 토출구 주변에 잔존한 이물 및 약액에 대한 세정이 행해질 수 있다(도 5의 (c)참조).

슬릿 노즐(20)이 상승된 후에는 밀착되어 있던 한 쌍의 세정블록(50)이 이동기재(60)에 의해 서로 이격되고, 서로 이격된 세정블록(50) 사이로 세정기재(70)가 진입하여 세정블록(50)을 따라 이동하면서 서로 마주하는 세정블록(50) 일면에 잔류한 약액 및 이물에 대한 세정을 실시함으로써 슬릿 노즐(20)에 대한 세정을 마무 리한다(도 5의 (d)참조).

한편, 슬릿 노즐(20)에 대한 주기적 세정이 아닌 장기 대기시에는 도 5의 (b)와 같은 상태, 즉, 슬릿 노즐(20)에 대한 세정블록(50)의 밀착상태를 유지시킨다. 이 경우, 슬릿 노즐(20)의 립부위(200) 주변이 상기 한 쌍의 세정블록(50)에 의해 밀폐될 수 있다. 이에 따라, 슬릿 노즐(20)의 립부위(200)가 외기에 노출되는 것이 방지되고, 결과적으로 립부위(200) 선단에 형성된 토출구가 외기에 장기간 노출됨에 따른 막힘을 방지할 수 있다.

상기한 본 발명의 실시예에 따르면, 슬릿 노즐(20)을 사이에 두고 대면 배치되는 한 쌍의 세정블록(50)에 의해 슬릿 노즐(20)에 대한 접촉식 세정이 수행된다. 아울러, 장기 대기를 요구하는 경우에는 상기 한 쌍의 세정블록(50)이 자체 탄성에 의해 긴밀히 접한 상태를 유지하면서 슬릿 노즐(20)의 토출구가 외기에 노출되는 것을 원천 차단한다. 즉, 슬릿 코터 가동중에는 양호한 약액 도포를 위해 주기적인 세정을 수행하며, 필요에 따라서는 슬릿 노즐(20) 토출구의 장기간 외기 노출에 따른 토출구 막힘을 방지하는 장기 대기 기능을 갖는 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.

도 1은 스핀리스 코팅법에 의한 종래 슬릿 코터의 개략적인 사시도.

도 2는 도 1의 슬릿 코터에 구비된 종래 노즐 세정장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 노즐 세정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 측면 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 노즐 세정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명인 노즐 세정장치에 의해 수행되는 슬릿 노즐에 대한 세정과정을 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

20...슬릿 노즐 50...세정블록

60...이동기재 62...액츄에이터

64...탄성부재 70...세정기재

Claims (10)

1. 노즐을 세정하는 세정장치에 있어서,

   슬릿 노즐의 폭방향 길이에 대응하는 길이를 가지면서 슬릿 노즐을 사이에 두고 대면 배치된 한 쌍의 세정블록;

   상호 접하거나 이격되는 방향으로 상기 대면 배치된 한 쌍의 세정블록을 수평이동시키는 액츄에이터와, 세정블록과 액츄에이터를 탄력적으로 연결하는 탄성부재로 이루어진 이동기재; 및

   상기 세정블록을 세정하는 세정기재;를 포함하는 노즐 세정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세정블록은 외력에 대해 탄성을 갖는 러버(Rubber)재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 노즐 세정장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 세정블록은 원형 또는 정방형의 다각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 세정장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   마주하는 한 쌍의 세정블록은 서로 마주하여 접촉했을 때 그 접촉부 상부에 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 V형 요홈이 형성되도록 상호 대면하는 일면 상부가 경사진 것을 특징으로 하는 노즐 세정장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 세정기재는,

   세정블록에 대해 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐과,

   세정블록에 대해 건조공기를 분사하는 건조공기 분사노즐을 포함하며,

   가동부재에 의해 세정블록의 길이방향을 따라 이동하면서 세정블록에 대한 세정을 수행하는 것을 특징으로 하는 노즐 세정장치.
8. 기판상에 약액을 토출한 슬릿 노즐이 대기부로 이송되고 그 위치에서 하향이동하여 한 쌍의 세정블록 사이에 위치하는 단계;

   대면하는 한 쌍의 세정블록이 이동기재에 의해 하향이동된 상기 슬릿 노즐을 사이에 두고 서로 밀착하는 단계;

   상호 밀착된 한 쌍의 세정블록 사이에 위치된 상기 슬릿 노즐이 상승하면서 세정블록의 탄성 가압에 의해 슬릿 노즐의 토출구 주변에 잔존한 이물 및 약액에 대한 세정을 행하는 단계;

   슬릿 노즐 상승 후 밀착되어 있던 한 쌍의 세정블록이 이동기재에 의해 서로 이격되는 단계; 및

   서로 이격된 세정블록 사이로 세정기재가 진입하여 서로 마주하는 세정블록 일면에 대한 세정을 수행하는 단계;

   를 포함하는 노즐 세정방법.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,

    세정블록에 대한 세정은,

    가동부재에 의해 상기 세정기재가 세정블록의 길이방향을 따라 이동하면서 세정블록에 대해 세정액을 분사하는 과정과,

    세정블록에 대해 건조공기를 분사하는 과정이 연이어 수행되도록 함을 특징으로 하는 노즐 세정방법.

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