KR101034695B1 - 스핀 코터 노즐 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 제조 공정에서 사용되는 포토레지스트(Photo-Resistor: 이하 PR이라함)의 점성에 따라 다양한 노즐(nozzle)을 사용할 수 있도록 하여 불량 PR 코팅을 방지할 수 있는 스핀 코터 노즐 시스템을 개시한다. 개시된 본 발명은 복수개의 노즐들을 구비하는 회전 노즐과; 상기 회전 노즐을 지지하는 고정부와; 상기 회전 노즐에 동력을 공급하는 모터부와; 상기 회전 노즐, 고정부 및 모터부를 지지하는 노즐바와; 상기 모터부에 컨트롤 신호를 인가하여 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 회전 노즐에 구비된 복수개의 노즐들의 PR을 디스펜싱하는 직경은 각각 서로 다른 크기의 직경을 갖고, 상기 회전 노즐에 구비된 다수개의 노즐은 PR의 점성에 따라 직경이 서로 다른 노즐을 선택하여 기판 상에 PR을 디스펜싱하는 것을 특징으로 한다.
스핀 코터, 노즐, 멀티, 제어, PR

Description

스핀 코터 노즐 시스템{SPIN COATER NOZZLE SYSTEM}
도 1은 일반적인 스핀 코터의 구조를 도시한 사시도.
도 2는 상기 도 1의 스핀 코터를 이용하여 포토레지스트를 도포하는 모습을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 스핀 코터 노즐을 이용하여 포토레지스틀 도포하는 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 스핀 코터 노즐 구조를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
203: 노즐바 205: 멀티 노즐(mult-nozzle)
205a: 회전 노즐 205b: 고정부
205c: 모터부 209: 기판
300: 제어부
본 발명은 스핀 코터(spin coater)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정표시장치 제조 공정에서 사용되는 포토레지스트(Photo-Resistor: 이하 PR이라함)의 점성에 따라 다양한 노즐(nozzle)을 사용하여 불량 PR 코팅을 방지할 수 있는 스핀 코터 노즐 시스템에 관한 것이다.
최근, 액정표시장치는 콘트라스트(contrast)비가 크고, 제조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 작다는 장점 때문에, CRT(Cathode Ray Tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로써 점차 그 사용 영역이 확대되고 있다.
일반적으로, 액정표시장치의 액정패널은 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 화소 영역에 박막트랜지스터와 화소전극을 구비한 박막트랜지스터 기판과, 컬러필터층과 공통전극을 구비한 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성된다.
이와 같이 구성된 액정표시장치의 제조공정은 기판 제작 공정, 셀 제조 공정 및 모듈 공정의 세가지 공정으로 나눌 수 있다.
먼저, 기판 제작공정은 세정된 유리 기판을 사용하여 각각 박막트랜지스터 제작과 칼라 필터 제작 공정으로 나눈다.
따라서, 상기 박막트랜지스터 제작 공정은 하부 기판 상에 복수의 박막트랜지스터와 화소 전극을 제작하는 공정을 말하는 것이며, 칼라필터 제조공정은 차광막이 형성된 상부 기판 상에 염료나 안료를 사용하여 R, G, B 색상의 칼라 필터층을 형성하여 공통전극(ITO)을 형성하는 공정을 일컫는다.
또한, 셀 공정은 박막트랜지스터 공정이 완료된 상기 하부 기판과 칼라 필터 공정이 완료된 상기 상부 기판의 두 기판 사이에 일정한 간격이 유지되도록 스페이서를 산포하고 합착한 후 액정을 주입하여 액정표시장치 셀을 제조하는 공정이며, 마지막으로 모듈 공정은 신호처리를 위한 회로부를 제작하고 박막트랜지스터 액정표시장치 패널과 신호처리회로부를 연결시켜 모듈을 제작하는 공정이다.
여기서, 상기 기판 제작공정은 실리콘 반도체 제조공정과 유사하여 기판 상에 증착된 박막을 패터닝(Patterning)하기 위해 사진(Photo-lithography), 식각(Etching), 세정(Cleaning)과 같은 단위 공정이 이루어지는데, 이와 같은 단위 공정은 상기 박막의 형성에 따라 다수의 반복 작업을 요한다.
이와 같은, 단위 공정은 상기 박막이 증착된 기판 상에 PR(Photo-Resistor)을 먼저 패터닝 시킨 다음 상기 박막을 식각한 후, 상기 PR을 제거하여 상기 박막을 패터닝 시키는 방법으로 이루어진다.
특히, 상기 PR의 패터닝은 상기 박막을 정확하게 패터닝하기 위한 기초작업으로 액정표시장치 제조공정에 없어서는 안될 중요한 공정 단계이다.
이러한 상기 PR 패터닝 공정은 기판 상에 상기 PR을 균일하게 코팅(Coating)한 후, 상기 PR 상에 이미 제작된 마스크(Mask)를 얼라인(Align)시켜 자외선을 노광시킨 다음, 상기 자외선에 의해 노광된 부분과 노광되지 않은 부분을 차이를 두어 현상시킴으로써 이루어진다.
이때, 상기 기판 상의 전면에 상기 PR을 균일하게 코팅시키는 것은 상기 PR을 상기 기판에 일정 위치에 디스펜싱(Dispensing)한 후, 상기 기판을 회전시키는 스핀 코터(Spin Coater)를 이용함으로써 가능하다.
이와 같은 상기 스핀 코터는 상기 기판을 평탄하게 지지하고, 진공으로 접착시키면서 고속으로 회전하면서 상기 기판 상에 디스펜싱(Dispensing)된 PR을 원심 력으로 상기 기판 전면에 균일하게 코팅시킨다.
도 1은 일반적인 스핀 코터의 구조를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치의 제조 공정 중 기판 상에 PR을 스핀 코팅하는 스핀 코터(spin coater: 100)를 개략적으로 도시하였다.
상기 스핀 코터(100)에는 기판(109) 상에 포토레지스트를 디스펜싱(Dispensing)하는 노즐(103a)과, 노즐바(103b)로 구성된 노즐부(103)와, 상기 노즐부(103)를 이동시키기 위한 이동수단(101)과, 상기 기판(109) 상에 PR이 디스펜싱되고 스핀 코팅할 때 PR이 외부로 나가지 않도록 하기 위한 캐치컵(105)으로 구성되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 스핀 코터(100)는 식각 공정을 진행하기 위하여 기판(109)이 로딩(LOADING)되면, 상기 이동수단(101)에 의하여 상기 노즐부(103)가 상기 기판(109) 상부로 이동한 다음, 소정량의 PR을 상기 기판(109) 상에 디스펜싱한다.
상기와 같이 기판(109) 상에 PR이 디스펜싱되면, 상기 노즐부(103)는 상기 이동수단(101)에 의해서 원위치로 이동하고, 상기 캐치컵(105)의 덮개(미도시)가 닫히면서 상기 기판(109)을 고속 회전시킨다.
상기 캐치컵(105)내에서 상기 기판(109)을 고속 회전시킴으로써, 디스펜싱된 PR이 상기 기판(109) 상에 소정의 두께로 코팅되게 된다.
상기 PR이 기판(109) 상에 코팅되는 두께는 상기 PR의 디스펜싱된 양, 고속회전에 의해서 조절한다.
도 2는 상기 도 1의 스핀 코터를 이용하여 포토레지스트를 도포하는 모습을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스핀 코터의 척(chuck:10) 상에 기판(109)이 안착되면, 이동수단에 의해서 노즐(103a)과 노즐바(103b)로 구성된 노즐부(103)가 상기 기판(109) 상부에 위치하게 된다.
상기 노즐바(103)의 노즐(103a)은 상기 기판(109)의 중심 영역 상부에서 소정량의 PR을 상기 기판(109) 상에 디스펜싱하게 된다.
상기 기판(109) 상에 PR이 디스펜싱되면, 상기 척(10)이 회전을 하여 상기 기판(109)의 전 영역 상에 PR을 스핀 코팅하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래 스핀 코터의 노즐부를 사용할 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생된다.
첫째, 상기와 같은 종래 스핀 코터에서 사용되는 노즐은 각각의 기판 상에 PR을 디스펜싱하기 위하여 노즐 입구로부터 2~3mm 내에서 PR이 존재하여야하는데, 디스펜싱될 PR의 점성에 따라 이와 같은 마진을 유지하기 어려운 문제가 있다.
둘째, 상기와 같이 노즐 입구로부터 2~3mm 내의 마진을 유지하지 못할 경우(suck back 불량)에는 디스펜싱될 PR의 양보다 적게 디스펜싱되어 기판 상에 PR이 코팅되지 않는 영역이 발생한다.
특히, 2~3mm 이상의 범위에서 PR이 노즐에 존재할 경우에는 디스펜싱되는 PR 상에 버블(BUBBLE)이 포함되어 스핀 코팅후 PR 표면 상에 스피드 보트(speed boat) 불량이 나타난다.
셋째, PR의 점성이 낮아 노즐 입구로부터 2~3mm를 유지해야할 PR이 상기 노즐을 통해 흘러내릴 경우에는 전체적인 PR 패턴으로 나타난다.
본 발명은, 액정표시장치의 제조 공정에서 사용되는 PR의 점성에 따라 다양한 크기를 갖는 노즐들을 구비한 멀티 노즐을 사용함으로써, 기판의 상태, PR의 디스펜싱량, 노즐 입구로부터의 마진 변화에 대응할 수 있어, PR 코팅 불량을 방지할 수 있는 스핀 코터 노즐 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 스핀 코터 노즐 시스템은,
복수개의 노즐들을 구비하는 회전 노즐과;
상기 회전 노즐을 지지하는 고정부와;
상기 회전 노즐에 동력을 공급하는 모터부와;
상기 회전 노즐, 고정부 및 모터부를 지지하는 노즐바와;
상기 모터부에 컨트롤 신호를 인가하여 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 모터부는 상기 고정부에 배치되어 상기 제어부의 컨트롤 신호에 따라 상기 회전 노즐을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 회전 노즐에 구비된 복수개의 노즐들의 PR을 디스펜싱하는 직경은 각각 서로 다른 크기의 직경을 갖고, 상기 회전 노즐에 구비된 다수개의 노즐은 PR의 점성에 따라 직경이 서로 다른 노즐을 선택하여 기판 상에 PR을 디스펜싱하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전 노즐에 구비된 다수개의 노즐은 PR의 점성에 따라 디스펜싱할 노 들을 선택하여 기판 상에 PR을 디스펜싱하고, 상기 회전 노즐에 구비된 복수개의 노즐들의 PR을 디스펜싱하는 직경은 각각 서로 다른 크기의 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액정표시장치의 제조 공정에서 사용되는 PR의 점성에 따라 다양한 크기를 갖는 노즐들 구비한 멀티 노즐을 사용함으로써, 기판의 상태, PR의 디스펜싱량, 노즐 입구로부터의 마진 변화에 대응할 수 있어, PR 코팅 불량을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 스핀 코터 노즐을 이용하여 포토레지스틀 도포하는 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 스핀 코터 노즐 구조를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(209) 상에 PR을 스핀 코팅하기 위하여 멀티 노즐(205), 노즐바(203), 제어부(300)으로 구성된 노즐부가 위치하고 있다.
상기 기판(209)은 척(chuck: 220) 상에 안착되어 있고, 상기 멀티 노즐(205)이 상부에 위치하여 PR을 디스펜싱(dispensing)한다.
상기 멀티 노즐(205)은 회전 가능한 회전 노즐(205a)과, 상기 회전 노즐(205a)을 지지하는 고정부(205b)와, 상기 회전 노즐(205a)에 회전력을 공급하는 모터부(205c)로 구성되어 있다.
상기 회전 노즐(205a)은 각각의 디스펜싱할 양을 조절할 수 있도록 다양한 직경을 갖는 노즐들로 구성되어 있다.
상기 모터부(205c)는 도 3의 제어부(300)의 컨트롤 신호에 의해서 컨트롤된다. 즉, 상기 모터부(205c)는 멀티 노즐(205)의 고정부(205b)에 배치되어 상기 회전 노즐(205a)을 회전시키는 기능을 한다.
따라서, 상기 기판(209) 상에 디스펜싱될 PR 점성이 각각 다른 경우에는 상기 회전 노즐(205a)에 형성되어 있는 노즐들에서 노즐 입구로부터 2~3mm 마진을 PR을 고정시킬 수 있는 노즐을 사용하여 PR을 디스펜싱한다.
그러므로 종래 기술에서 발생되었던, 노즐의 PR 마진 불량에 따른 PR 언코팅 또는 버블 유입에 따른 스피드 보트(speed boat) 불량을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에서는 기판 상에 코팅될 PR의 점성, 디스펜싱될 PR 양에 따라 노즐 입구에서 PR이 흘러 내지지 않고, PR이 2~3mm 정도의 마진으로 노즐 내에 고정될 수 있는 노즐들을 선택하여 사용할 수 있다.
상기와 같이 회전 노즐(205a)에서 각각의 노즐들을 선택하기 위하여 제어부(300)에서 컨트롤 신호를 상기 모터부(205c)에 인가하면, 상기 모터부(205c)에서는 상기 회전 노즐(205a)을 회전시켜 적합한 노즐을 선택한다.
이와 같이, PR의 특성에 따라 디스펜싱할 노즐을 선택하고, 이를 사용하여 기판 상에 PR을 코팅하기 때문에 PR 코팅 불량을 최소화할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치의 제조 공정에서 사용되는 PR의 점성에 따라 다양한 크기를 갖는 노즐들 구비한 멀티 노즐을 사 용함으로써, 기판의 상태, PR의 디스펜싱량, 노즐 입구로부터의 마진 변화에 대응할 수 있어, PR 코팅 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 복수개의 노즐들을 구비하는 회전 노즐과;
    상기 회전 노즐을 지지하는 고정부와;
    상기 회전 노즐에 동력을 공급하는 모터부와;
    상기 회전 노즐, 고정부 및 모터부를 지지하는 노즐바와;
    상기 모터부에 컨트롤 신호를 인가하여 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 모터부는 상기 고정부에 배치되어 상기 제어부의 컨트롤 신호에 따라 상기 회전 노즐을 회전시키는 것을 특징으로 하는 스핀 코터 노즐 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 노즐에 구비된 복수개의 노즐들의 PR을 디스펜싱하는 직경은 각각 서로 다른 크기의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 스핀 코터 노즐 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 노즐에 구비된 다수개의 노즐은 PR의 점성에 따라 직경이 서로 다른 노즐을 선택하여 기판 상에 PR을 디스펜싱하는 것을 특징으로 하는 스핀 코터 노즐 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH081065A (ja) * 1994-06-23 1996-01-09 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 表面処理装置
KR960042161A (ko) * 1995-05-31 1996-12-21 엄길용 액정기판의 코팅용액 도포방법
JP2002066393A (ja) 2000-08-25 2002-03-05 Freunt Ind Co Ltd 多頭型スプレーガン及びそれを用いたコーティング装置、並びにコーティング方法

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