KR101009555B1

KR101009555B1 - 기판의 도포액 도포장치

Info

Publication number: KR101009555B1
Application number: KR1020040002608A
Authority: KR
Inventors: 오대식
Original assignee: 삼성모바일디스플레이주식회사
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2011-01-18
Also published as: KR20050074736A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 사용되는 유리기판에 도포액을 도포하는 장치에 관한 것으로 특히 밀폐된 공간에서 회전하는 유리기판의 상면에 도포액을 분사하여 도포박막을 형성하는 것이 가능하여 도포액의 사용량과 도포공정시간을 줄일 수 있는 도포액 도포장치에 관한 것이다.

본 발명의 도포액 도포장치에 의하면 외부와 차단된 공간 내에 안착된 유리기판을 회전시키면서 도포액을 분사하여 도포액에 포함된 솔벤트성분의 휘발을 최소화함으로써 유리기판에 분사된 도포액의 고형화를 방지하고 균일한 두께의 도포박막을 형성하는 효과가 있다.

LCD 기판, 스핀코팅법, 포토레지스트액, 분사노즐

Description

기판의 도포액 도포장치{Apparatus for Spin Coating On Substrate}

도 1은 종래의 도포액 도포장치의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 도포액 도포장치의 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 - 유리기판 120 - 회전척

130 - 내부회전컵 140 - 정류판

150 - 외부고정컵 160 - 도포액분사노즐

170 - 중공축

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD 이하에서는 "LCD"로 표시함)에 사용되는 유리기판에 도포액을 도포하는 장치에 관한 것으로, 특히 밀폐된 공간에서 회전하는 유리기판의 상면에 도포액을 분사하여 도포박막을 형성하는 것이 가능하여 도포액의 사용량과 도포공정시간을 줄일 수 있는 도포액 도포장치에 관한 것이다.

LCD 제조공정에서 LCD용 유리기판 등의 기판에 포토레지스트액 등 도포액를 도포하는 방법으로는 일반적으로 스핀코팅법이 사용된다. 종래의 스핀코팅법에서는 외부에 노출된 유리기판을 회전시킨 상태에서 기판의 중심부근에 도포액을 떨어뜨려 유리기판의 회전력과 원심력에 의하여 유리기판에 도포액을 도포하여 도포박막을 형성하게 된다.

종래의 스핀코팅법에는 스핀 코터(spin coater)로 불리는 회전형 도포액 도포장치가 사용되고 있다. 도 1은 기존의 도포액 도포장치의 단면도를 나타낸다.

도 1에 나타낸 바와 같이 종래의 도포액 도포장치는 회전척(20)과 내부회전컵(30)과 회전컵커버(35)와 정류판(40)과 외부고정컵(50)과 고정컵커버(55)와 도포액분사노즐(60)을 포함하여 형성된다. 상기 도포액분사노즐(60)은 상기 회전컵커버(35)와 고정컵커버(55)가 들어 올려진 상태에서 상기 회전척(20)에 안착되는 유리기판(10)의 상부로 이송되어 도포액을 분사하고 원위치로 이송되면 상기 회전컵커버(35)와 고정컵커버(55)가 다시 내려져 유리기판(10)이 안착된 공간이 밀폐된다. 상기 유리기판(10)이 회전척(20)의 회전에 의하여 회전되면 유리기판(10)에 분사된 도포액이 유리기판(10)의 표면에 도포되면서 도포박막을 형성하게된다.

상기 회전척(20)은 판상으로 별도의 회전수단에 결합되어 회전하는 회전축(22)의 상단에 결합되어 회전하게 되며, 상면에 유리기판(10)을 흡착하여 회전시키게 된다. 상기 회전척(20)은 상부에서 하부로 관통되는 다수의 흡착홀을 포함하여 형성되며, 흡착홀에 연결된 진공흡작장비의 진공흡착에 의하여 유리기판(10)을 흡착하여 고정하게 된다.

내부회전컵(30)은 상부가 개방되고 내부에 유리기판(10)이 수용되도록 형성 되며, 회전척(20)과 결합되어 회전하게 된다.

내부회전컵(30)의 상부는 회전컵커버(35)와 회전컵커버(35)의 하부에 지지되는 정류판(40)으로 덮여져 있다. 정류판(40)과 회전컵커버(35)는 내부회전컵(30)이 회전하는 때에는 내부회전컵(30)과 결합되어 회전되나 도포액이 적하되는 때에는 분리되도록 형성된다.

상기 내부회전컵(30)과 회전컵커버(35) 및 정류판(40)은 외부고정컵(50)과 고정컵커버(55)로 형성되는 공간 내부에 위치하게 된다. 정류판(40)과 회전컵커버(35)는 고정컵커버(55)의 하부에 회전가능하게 결합된다.

상기의 종래 도포액 도포장치에서 유리기판(10)에 도포액을 도포하는 과정은 고정컵커버(55)와 회전컵커버(35)를 들어 올려 유리기판(10)의 상부를 개방시키고 유리기판(10)을 회전시킨 상태에서 용제를 떨어뜨려 유리기판(10) 표면전체를 적시고, 다음에 도포액을 유리기판(10)의 중심부근에 떨어뜨려서 원심력으로 유리기판(10) 전체로 도포액을 확산시킨다. 도포액은 별도의 위치에 위치한 도포액분사노즐(60)을 유리기판(10) 상부로 이송시켜 분사하게 된다. 다음으로 도포액분사노즐(60)을 원위치로 이송시키고 고정컵커버(55)와 회전컵커버(35)를 내려 내부회전컵(30)을 밀폐시키고, 유리기판(10)을 고속으로 회전시켜 불필요한 용제 및 도포액을 원심력으로 떨어뜨려 제거하여 유리기판(10) 표면에 도포박막을 형성시킨다. 박막을 형성하는 과정에서 정류판(40)은 회전척(20) 및 유리기판(10)과 함께 회전하게되므로 장방형의 유리기판(10)을 회전시켜도 내부회전컵(30)과 회전컵커버(35)로 밀폐된 공간 내에는 난기류가 형성되지 않는다. 따라서 유리기판(10)에는 회전시에 유리기판(10) 윗면의 중심으로부터 외주둘레로 향하는 원심력만이 작용된다.

한편, 내부회전컵(30) 주위에는 별도의 관통구(도시생략)가 설치되어 있어, 도포액 도포장치 본체에서 공급되는 부압과 더불어 내부회전컵(30)의 내측에서 외측으로 흘러가는 기류가 형성되도록 되어 있다. 따라서, 유리기판(10)이 고속으로 회전되어 원심력에 의해 떨어뜨려진 용제 및 도포액의 대부분은, 내부회전컵(30)의 내측에서 외측으로 흘러가는 기류에 의해 운반되어 내부회전컵(30)의 외측으로 배출된다.

상기 종래의 도포액 도포장치에서는 유리기판(10)에 도포액을 분사하는 동안에는 고정컵커버(55)를 닫을 수 없게되므로 사용되는 도포액에 솔벤트 등 휘발성분이 많이 포함된 경우에는 도포액이 분사되는 중앙부위는 일부 도포액의 고형화가 발생되어 유리기판(10)에 형성되는 도포박막의 두께가 부분적으로 불균일해지고, 도포액분사노즐(60)의 이동과 도포액의 과다분사에 의하여 공정시간이 길어지는 문제가 발생한다.

따라서 종래의 도포액 도포장치에서는 유리기판(10)에 분사되는 도포액 중에서 통상 도포액 총량의 10% 정도만이 도포박막을 형성하는데 기여하고 나머지는 유리기판(10)의 외부로 퍼지게 되므로 도포액이 낭비되는 문제가 발생된다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 밀폐된 공간에서 회전하는 유리기판의 상면에 도포액을 분사시켜 도포박막을 형성하는 것이 가능하여 도포액의 사용량과 도포공정시간을 줄일 수 있는 도포액 도포장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 도포액 도포장치는 회전축과 내부회전컵과 회전컵커버와 회전척과 정류판과 외부고정컵과 고정컵커버 및 도포액분사노즐을 포함하여 형성되는 도포액 도포장치에 있어서, 상기 고정컵커버와 회전컵커버와 정류판에는 각각의 중심을 수직으로 관통하는 고정홀과 회전홀과 정류판홀이 형성되고 상기 도포액분사노즐은 상기 고정홀과 상기 회전홀과 상기 정류판홀을 관통하여 상기 유리기판 상면의 소정높이에 설치되며 상기 고정컵커버와 회전컵커버가 닫힌 상태에서 상기 유리기판에 도포액이 분사되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 도포액 도포장치에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 도포액 도포장치의 단면도를 나타낸다.

본 발명에 따른 도포액 도포장치는 도 2를 참조하여 보면 내부회전컵(130)과 회전척(120)과 회전컵커버(135)와 정류판(140)과 중공축(170)과 도포액분사노즐(160)과 외부고정컵(150)과 고정컵커버(155)를 포함하여 구성된다.

상기 내부회전컵(130)은 상부가 개방되는 용기로 형성되며, 하부에 결합되는 회전축(122)에 의하여 회전된다. 내부회전컵(130)의 외측부에는 유리기판(10)에서 떨어지는 여분의 도포액이 배출되는 배출구(도면에 표시하지 않음)가 다수 형성된 다. 상기 내부회전컵(130)은 종래의 도포액 도포장치와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다.

상기 회전척(120)은 원판이고 상부에서 하부로 관통되는 다수의 흡착홀(도면에 표시하지 않음)이 포함되도록 형성되며, 상기 내부회전컵(130)의 상면에 결합되어 회전하게 된다. 회전척(120)은 상면에 유리기판(10)이 안착되며 흡착홀에 연결된 진공흡작장비(도면에 표시하지 않음)의 진공흡착에 의하여 유리기판(10)을 고정하게 된다. 상기 회전척(120)은 종래의 도포액 도포장치와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다.

상기 회전컵커버(135)는 내부회전컵(130)의 상부와 접촉되어 내부에 유리기판(10)이 안착되는 일정한 공간을 형성하도록 형성된다. 회전컵커버(135)는 도포액이 분사되는 과정에서는 내부회전컵(130)의 상부에 결합되어 회전하며, 유리기판(10)이 장착되는 과정에서는 내부회전컵(130)에서 분리될 수 있도록 형성된다. 회전컵커버(135)의 중심에는 소정크기의 회전홀(137)이 형성되며 회전홀(137) 내부로 상기 도포액분사노즐(160)이 삽입된다.

상기 정류판(140)은 회전컵커버(135)의 하면에 결합되며 회전척(120)에 안착되는 유리기판(10)의 상면과 소정거리 이격되도록 설치된다. 정류판(140)의 중앙에는 회전컵커버(135)의 중앙에 형성된 회전홀(137)의 중심축과 동축상에 중심축이 위치하는 정류판홀(142)이 형성되며 정류판홀(142)의 내부로 상기 도포액분사노즐(160)이 삽입된다.

상기 중공축(170)은 소정길이의 축으로 상부에서 하부로 관통되는 중공축홀(172)을 포함하여 형성되며, 하부는 회전컵커버(135)에 고정되고 상부는 상기 고정컵커버(155)에 회전가능하게 결합된다. 중공축(170)은 중공축홀(172)의 중심축이 상기 회전홀(137)과 정류판홀(142)의 중심축과 동축상에 위치하도록 회전컵커버(135)에 결합된다.

상기 중공축(170)은 회전컵커버(135)의 상부에서 돌출되어 회전컵커버(135)와 일체로 형성되고 회전컵커버(135)가 고정컵커버(155)에 회전가능하게 결합되도록 중공축(170)이 구성될 수 있음은 물론이다.

상기 외부고정컵(150)은 내부회전컵(130)의 하부에 위치하여 내부회전컵(130)과 소정거리 이격되어 내부회전컵(130)을 감싸도록 형성되며, 별도의 지지수단에 의하여 장비의 본체에 고정되어 회전하지는 않는다. 외부고정컵(150)의 중심으로는 내부회전컵(130)을 회전시키는 회전축(122)이 관통하게 된다. 상기 외부고정컵(150)은 종래의 도포액 도포장치와 동일 또는 유사하게 형성된다.

상기 고정컵커버(155)는 외부고정컵(150)의 상부에 결합하여 내부에 소정의 공간이 형성되도록 형성된다. 고정컵커버(155)의 중앙에는 상기 도포액분사노즐(160)이 삽입되어 고정되는 고정홀(157)이 형성되며, 고정홀(157)의 중심축은 회전홀(137)의 중심축과 동일축상에 위치하게 된다.

외부고정컵(150)과 고정컵커버(155)에 의하여 형성되는 소정의 공간에는 내부회전컵(130)과 회전컵커버(135)가 위치한다. 따라서 고정컵커버(155)는 유리기판(10)을 회전척(120)에 안착시킬 때 외부고정컵(150)에서 분리되어 회전컵 커버(135)와 함께 들어 올려지게 된다.

상기 도포액분사노즐(160)은 내부가 중공인 관형상으로 끝단에 형성된 분사구(도면에 표시하지 않음)를 포함하여 형성되며, 상기 고정홀(157)과 회전홀(137)과 정류판홀(142)을 관통하여 유리기판(10) 상면의 소정 높이에 설치되어 유리기판(10)에 도포액이 분사하게 된다. 도포액분사노즐(160)이 상기 각 홀을 관통할 때 도포액분사노즐(160)의 외면이 회전홀(137)과 정류판홀(142)의 내면에 접촉되지 않도록 관통된다. 도포액분사노즐(160)은 본 장치의 별도의 위치에 설치되는 도포액저장탱크로부터 도포액을 공급받아 유리기판(10)에 도포액을 분사하게 된다.

다음은 본 발명에 따른 도포액 도포장치의 작용에 대하여 설명한다.

먼저 고정컵커버(155)와 회전컵커버(135)를 들어 올리고 회전척(120)에 유리기판(10)을 흡착시켜 고정한다. 고정컵커버(155)와 회전컵커버(135)를 다시 외부고정컵(150)과 내부회전컵(130)에 각각 결합시킨다. 회전축(122)의 작동에 의하여 내부회전컵(130)과 유리기판(10)을 일정속도로 회전시키면서 도포액분사노즐(160)을 통하여 일정량의 도포액을 분사하게 된다. 따라서 고정컵커버(155)와 회전컵커버(135)를 닫은 상태에서 도포액을 분사하게 되므로 도포액에 함유되어 있는 솔벤트 성분 등의 증발이 최대한 억제되며 도포액이 고형화되는 것이 방지되어 적정량의 도포액의 사용이 가능하게 된다.

일정량의 도포액이 분사되면 요구되는 두께의 도포박막을 형성하는데 필요한 속도로 유리기판(10)을 고속으로 회전시키게 된다. 유리기판(10)이 회전될 때는 유 리기판(10) 주위의 공기가 내부회전컵(130)과 회전컵커버(135)에 의하여 형성된 밀폐된 공간 내에 유지되어 유리기판(10)주위에는 도포박막의 형성에 악영향을 끼치는 기류는 발생하기 않게 되므로 도포박막의 두께가 균일하게 형성된다.

유리기판(10)에 도포액의 박막이 형성되면 회전축(122)의 작동을 중지시켜 유리기판(10)의 회전을 멈추게 한다. 고정컵커버(155)와 회전컵커버(135)를 들어올리고 유리기판(10)을 취출하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명의 도포액 도포장치에 의하면 외부와 차단된 공간 내에 안착된 유리기판을 회전시키면서 도포액을 분사하여 도포액에 포함된 솔벤트성분의 휘발을 최소화되므로 유리기판에 분사된 도포액의 고형화를 방지하고 균일한 두께의 도포박막을 형성하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면 유리기판에 분사된 도포액의 고형화가 최소화되므로 도포액의 사용량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면 도포액분사노즐이 외부고정컵에 고정되어 이동되므로 도포액을 분사하기 위하여 도포액분사노즐을 별도로 이동하는 것이 불필요하므로 도포액 분사에 소요되는 공정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims

회전축과 내부회전컵과 회전컵커버와 회전척과 정류판과 외부고정컵과 고정컵커버 및 도포액분사노즐을 포함하여 형성되며 유리기판에 도포액을 도포하는 도포액 도포장치에 있어서,

상기 고정컵커버와 상기 회전컵커버와 상기 정류판에는 각각의 중심을 수직으로 관통하는 고정홀과 회전홀과 정류판홀이 형성되고

상기 도포액분사노즐은 상기 고정홀과 상기 회전홀과 상기 정류판홀을 관통하여 상기 유리기판 상면의 소정높이에 설치되어 상기 고정컵커버와 상기 회전컵커버가 닫힌 상태에서 상기 유리기판에 상기 도포액을 분사하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
제 1항에 있어서,

상기 내부회전컵은 상기 회전척의 상부에 결합되어 회전하도록 형성되며,

상기 회전척은 상면에 상기 유리기판이 안착되고 하부가 상기 내부회전컵에 결합되도록 형성되며,

상기 회전컵커버는 상기 내부회전컵의 상부에 분리가능하게 결합되도록 형성되며,

상기 정류판은 상기 회전컵커버의 하부에 결합되도록 형성되며,

상기 외부고정컵과 상기 고정컵커버는 상기 내부회전컵과 상기 회전컵커버를 소정거리 이격되어 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상부에서 하부로 관통되는 중공축홀이 형성되며 하부가 상기 회전컵커버의 상부에 고정되고 상부가 상기 고정컵커버에 회전가능하게 결합되는 중공축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.