KR101097519B1

KR101097519B1 - 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법

Info

Publication number: KR101097519B1
Application number: KR1020050055386A
Authority: KR
Inventors: 권오준; 조강일
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2005-06-25
Filing date: 2005-06-25
Publication date: 2011-12-22
Also published as: TWI313024B; TW200705516A; US9567555B2; JP2007000865A; JP4422701B2; CN1885165B; US20060292295A1; KR20060135428A; CN1885165A

Abstract

본 발명의 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법은 도포장치의 전단 및 후단에 도포 보조기구를 설치하고 상기 도포 보조기구에서 도포를 시작함으로써 기판 전면에 걸쳐 균일한 도포막을 형성하기 위한 것으로, 피처리물이 안착되는 테이블; 상기 테이블의 상부에 설치되어 상기 피처리물 표면에 면 형태로 도포액을 도포하는 바(bar)형의 슬릿노즐; 상기 테이블의 일 측면에 설치되어 도포액을 예비 토출하여 도포가 시작되는 제 1 도포 보조기구; 상기 테이블의 다른 일 측면에 설치되어 도포액의 토출이 정지되어 도포가 끝나는 제 2 도포 보조기구; 및 상기 슬릿노즐을 소정 방향으로 이동하기 위한 구동부를 포함한다.

슬릿코터, 감광액, 코팅, 노즐, 도포 보조기구

Description

도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법{COATING APPARATUS AND METHOD OF FORMING COATING LAYER}

도 1은 일반적인 스핀코터의 구조를 나타내는 단면도.

도 2a 및 도 2b는 슬릿코터의 기본적인 개념 및 상기 슬릿코터에 의해 감광물질이 도포되는 것을 나타내는 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬릿코터를 개략적으로 나타내는 정면도.

도 4는 도 3에 도시된 슬릿노즐의 단면을 개략적으로 나타내는 도면.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도포공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도포공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110,210,310 : 유리기판 120,220,320 : 테이블

140,240,340 : 슬릿노즐 200 : 슬릿노즐부

145,245,345 : 도포막 300 : 슬릿코터

400A,400B : 도포 보조기구

본 발명은 도포액 도포장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)의 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 피처리물 표면에 레지스트액이나 현상액, 컬러필터 등의 도포액을 슬릿 형상으로 도포하는 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법에 관한 것이다.

평판표시장치 또는 반도체 소자의 제조공정에는 박막 증착공정과 상기 박막 중 선택된 영역을 노출시키는 포토리소그래피공정 및 상기 선택된 영역의 박막을 제거하는 식각공정이 다수회 포함되어 있으며, 특히 상기 포토리소그래피공정은 기판 또는 웨이퍼 상에 감광성 물질의 포토레지스트막을 형성하는 코팅공정과 소정의 패턴이 형성된 마스크를 사용하여 이를 패터닝하는 노광 및 현상공정으로 이루어져 있다.

일반적으로 기판 또는 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성하는 상기 코팅공정에는 스프레이(spray) 코팅방법, 롤 코팅방법 또는 스핀(spin) 코팅방법 등이 사용된다.

상기 스프레이 코팅방법과 롤 코팅방법의 경우는 코팅막의 균일성과 막 두께 조정에서 고정밀도용으로는 적합하지 않아 고정밀 패턴 형성용으로는 스핀 코팅방법이 사용된다.

이하, 상기의 스핀 코팅방법에 사용되는 스핀코터(spin coater)를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 스핀코터의 구조를 나타내는 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 스핀코터는 회전축(6)에 연결되어 있는 스핀척(spin chuck)(5)과 상기 스핀척(5)을 외부에서 감싸고 있을 뿐만 아니라 개폐(開閉)가 가능한 커버(7) 및 상기 스핀척(5)의 상부에 위치하여 커버(70) 개방(開放)시 상기 커버(7)의 내부로 이동하는 노즐(4)로 구성된다.

상기 스핀척(5)에는 포토레지스트가 도포되는 피처리물(10)이 안착되고, 상기 커버(7)의 하부에는 하부로 낙하되는 포토레지스트를 외부로 배출시키는 드레인 밸브(미도시)가 설치된다.

이와 같이 구성되는 스핀코터는 소정 피처리물(10)에 코팅막을 형성하기 위해, 먼저노즐(4)이 하강하여 스핀척(5)에 안착되어 있는 피처리물(10) 표면에 포토레지스트를 분사하게 된다.

피처리물(10)에 포토레지스트가 분사되면, 커버(7)가 밀폐됨과 아울러 모터(M)가 회전하게 되고 이와 연결되어 있는 회전축(6)이 회전하여 피처리물(10)이 안착되어 있는 스핀척(5)을 소정 회전수로 회전시키게 된다.

스핀척(5)이 회전하면 피처리물(10)의 상면에 분사되어 있는 포토레지스트가 원심력에 의해 외측으로 퍼지게 됨으로써 피처리물(10) 전면에 포토레지스트가 도포되게된다.

이와 같이 피처리물(10) 전면에 포토레지스트가 도포되면 이를 응고시킨 후 포토 마스크 등을 사용하여 노광, 현상함으로써 피처리물(10) 표면에 소정의 패턴을 형성하게 된다.

그러나, 상기 스핀코터를 이용한 스핀 코팅방법은 웨이퍼와 같이 크기가 작은 피처리물에 감광물질을 코팅하는데 적합하며, 피처리물의 크기가 크고 중량이 무거운 평판표시장치용 기판(예를 들면, 액정표시패널용 유리기판)에 감광물질을 코팅하는데는 적합하지 않다.

이는 감광물질이 코팅될 기판이 크고 중량이 무거울수록 기판을 고속으로 회전시키기 매우 어려우며, 고속 회전시 기판의 파손 및 에너지 소모가 매우 큰 문제점을 갖기 때문이다.

또한, 상기 스핀 코팅방법은 코팅에 사용되는 포토레지스트의 양에 비해 버려지는 양이 너무 많아 포토레지스터의 낭비가 심하다는 문제점이 있다. 즉, 기판 표면에 도포된 포토레지스트는 고속 회전시 상당량이 스핀척 밖으로 비산(飛散)되어 버려지게 된다. 실질적으로 감광을 위해 사용되는 포토레지스트보다 낭비되는 포토레지스트의 양이 훨씬 많을 뿐만 아니라, 상기 비산되는 포토레지스트 파편은 이후 박막 형성공정에서 이물로 작용되기가 쉽고, 환경 오염원이 되기도 한다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 대면적의 기판에 레지스트액이나 현상액, 컬러필터 등의 도포액을 균일하게 도포할 수 있는 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬릿노즐을 이용한 도포액의 도포에 있어서 도포의 시작점과 끝나는 지점에 관계없이 기판 전면에 걸쳐 균일한 도포막을 형성할 수 있는 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 노즐 상태의 변화에 관계없이 일정한 공정 조건을 유지할 수 있는 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 도포액 도포장치는 피처리물이 안착되는 테이블; 상기 테이블의 상부에 설치되어 상기 피처리물 표면에 면 형태로 도포액을 도포하는 바(bar)형의 슬릿노즐; 상기 테이블의 일 측면에 설치되어 도포액을 예비 토출하여 도포가 시작되는 제 1 도포 보조기구; 상기 테이블의 다른 일 측면에 설치되어 도포액의 토출이 정지되어 도포가 끝나는 제 2 도포 보조기구; 및 상기 슬릿노즐을 소정 방향으로 이동하기 위한 구동부를 포함한다.

또한, 본 발명의 도포막의 형성방법은 기판 표면에 면 형태로 도포액을 도포하는 바(bar)형의 슬릿노즐을 구비한 도포액 도포장치를 제공하는 단계; 상기 도포액 도포장치의 테이블 상에 기판을 안착하는 단계; 상기 테이블의 일 측면에 설치된 제 1 도포 보조기구 상에서 상기 슬릿노즐을 통해 도포액을 예비 토출하여 도포를 시작하는 단계; 상기 슬릿노즐을 기판의 일측에서 다른 일측으로 이동시키며 도포액을 토출하는 단계; 및 상기 테이블의 다른 일 측면에 설치된 제 2 도포 보조기구 상에서 도포액의 토출이 정지되어 도포를 끝내는 단계를 포함한다.

일반적으로 반도체 제조분야, 평판표시장치 제조분야에서는 특정 기능을 수행하는 박막, 예를 들면 산화 박막, 금속 박막, 반도체 박막 등을 원하는 형상으로 패터닝하기 위해서는 전술한 바와 같이 포토리소그래피공정이 필요하며, 상기 포토리소그래피공정에는 광과 화학 반응하는 포토레지스트와 같은 감광물질이 사용된다.

이때, 상기 감광물질은 박막이 형성된 기판에 매우 균일한 두께로 형성되어야 공정 중에 불량이 발생하지 않게 된다. 예를 들어, 감광물질이 지정된 두께보다 두껍게 형성될 경우 박막 중 원하는 부분이 식각되지 않게 되며, 상기 감광물질이 지정된 두께보다 얇게 형성될 경우 박막이 원하는 식각량보다 더 많이 식각되는 문제점이 발생하게 된다.

특히, 이와 같은 균일한 감광물질의 도포는 평판표시장치용 기판, 그 중에서도 액정표시패널이 대면적화 되어감에 따라 기판의 사이즈가 증가하는 현 추세에 있어서 매우 중요한 요인의 하나이다.

상기 문제를 해결하고자 기존의 스핀척과 같은 스피너(spinner)를 사용하지 않고 소정의 감광물질을 슬릿노즐을 사용하여 분사하는 노즐방식이 제안되었다. 상기 노즐방식의 도포액 도포장치를 스피너를 이용하지 않기 때문에 스핀리스 코터(spinless coater) 또는 슬릿을 통해 감광물질이 분사되므로 슬릿코터(slit coater)라 부른다. 상기 슬릿코터는 폭보다 길이가 긴 슬릿 형상의 노즐을 통하여 감광물질을 공급하여 기판 표면에 면 형태로 감광물질을 도포함으로써, 대형의 액정표시패널에 감광물질을 도포하는데 적합하다.

도 2a 및 도 2b는 슬릿코터의 기본적인 개념 및 상기 슬릿코터에 의해 감광물질이 도포되는 것을 예를 들어 나타내는 예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 슬릿코터는 폭이 좁고 길이가 긴 슬릿 형태의 노즐(140)을 구비하여, 상기 슬릿노즐(140)을 통해 포토레지스트(145)를 공급함으로써 기판(110) 표면에 면 형태로 포토레지스트(145)를 도포하게 된다.

즉, 상기 슬릿코터는 소정량의 포토레지스트(145)를 바(bar)형의 긴 슬릿노즐(140)을 통해 기판(110) 등에 도포하는 장치로, 기판(110)의 일측에서 다른 일측으로 일정한 속도로 이동하면서 미세한 슬릿노즐(140)을 통해 일정량의 포토레지스트(145)를 도포함으로써 상기 기판(110) 표면에 균일한 포토레지스트막을 형성할 수 있게 된다.

또한, 상기 슬릿코터는 원하는 기판(110) 표면에만 포토레지스트(145)를 도포할 수 있어 전술한 스핀코터에 비해 도포액을 보다 낭비 없이 사용할 수 있는 장점이 있으며, 폭이 긴 면 형태로 도포액의 도포가 가능하여 대형의 기판이나 사각형의 기판에 적합하다.

참고로, 미설명부호 120은 기판(110)이 안착되는 테이블을 나타내며, 화살표는 슬릿노즐(140)이 이동하는 방향으로 상기 화살표 방향으로 포토레지스트(145)가 분사, 도포되게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬릿코터를 개략적으로 나타내는 정면도이다.

이때, 본 실시예의 슬릿코터는 액정표시장치의 화면패널을 제조하기 위한 사각형 유리기판을 피처리기판으로 하고 있으며, 기판의 표면에 형성된 전극층 등을 선택적으로 에칭하는 포토리소그래피공정에 있어서, 기판의 표면에 도포액을 도포하는 도포액 코팅공정에 이용된다. 또한, 상기 슬릿코터는 액정표시장치용의 유리 기판뿐만 아니라, 일반적으로 플랫패널 디스플레이용의 여러 가지 기판에 처리액(도포액)을 도포하는 장치로서 변형 이용할 수도 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 도포액 도포장치인 슬릿코터(300)는 기판(미도시)이 안착되는 테이블(220), 상기 기판에 도포액, 예를 들면 포토레지스트와 같은 감광물질을 도포하는 슬릿노즐부(200) 및 상기 슬릿노즐부(200)의 양단에 설치되어 상기 슬릿노즐부(200)를 일정한 속도로 이동시키는 구동부(260)를 구비한다. 또한, 상기 슬릿코터(300)는 기판에 코팅되는 감광물질을 공급하는 공급부(미도시)와 상기 공급부로부터 슬릿노즐부(200)에 감광물질을 공급하면서 일정한 압력을 가하여 감광물질이 분사되게 하는 펌핑(pumping)수단(미도시)을 포함한다.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공급부는 감광물질을 저장하는 저장탱크와 여기에 저장된 감광물질을 슬릿노즐부(200)로 공급하는 공급배관 및 유량 조절장치로 구성된다.

상기 저장탱크는 슬릿노즐부(200)에 공급되는 포토레지스트와 같은 감광액이나 현상액, 컬러필터 등의 도포액이 저장되며 상기 구동부(260)에 부착되어 있을 수 있다.

상기 펌핑수단은 일정한 압력을 슬릿노즐부(200)에 가하고 그 압력에 의해 슬릿노즐부(200)에 저장된 감광물질이 분사되게 한다. 이때, 상기 펌핑수단은 저장탱크에 설치되어 있을 수 있으며, 저장탱크의 내부를 가압(加壓)하여 상기 저장탱크에 저장된 도포액을 슬릿노즐부(200)로 공급하는 역할을 한다.

상기 테이블(220) 상부에는 유리기판과 같은 피처리물이 안착되며, 상기 기 판을 테이블(220)로부터 들어올리기 위한 핀(미도시)이 테이블 표면에 다수개 설치되어 있다.

이때, 상기 테이블(220)은 직사각형 형상의 석제(石製)로 이루어지며, 그 상면 및 측면은 평탄하게 가공되어 있다.

상기 테이블(220)의 상면은 수평면으로 되어 있어 기판이 안착되게 되는데, 상기 상면에는 다수의 진공흡착구(미도시)가 형성되어 있어, 슬릿코터(300)에서 기판을 처리하는 동안 기판의 흡착을 통해 상기 기판을 소정의 수평 위치로 유지하게 한다.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 테이블(220)의 전, 후단에는 도포 보조기구가 설치되어 있어 상기 전단 도포 보조기구에서 도포액의 도포가 시작되고 상기 후단 도포 보조기구에서 도포를 마무리하도록 함으로써 기판의 전면에 걸쳐 균일한 도포막의 형성을 가능하게 할 수 있다.

상기 도포 보조기구는 기판 전단에만 설치할 수도 있고, 기판 전단 및 기판 후단에 모두 설치할 수도 있다.

상기 구동부(260)는 슬릿노즐부(200)의 양단에 설치되어 상기 슬릿노즐부(200)를 수직방향(Z축 방향)으로 이동시키는 한 쌍의 Z축 구동장치(261)와 상기 슬릿노즐부(200)를 전후방향(X축 방향)으로 일정한 속도로 이동시켜 기판 표면에 감광물질을 균일하게 분사하도록 하는 한 쌍의 X축 구동장치(262)를 포함한다.

이때, 상기 X축 구동장치(262)는 모터(미도시)와 이동레일, 가이드 레일과 같은 이동수단(270)으로 구성될 수 있으며, 상기 모터로 비접촉 타입의 리니어 (linear) 모터를 사용할 수 있다.

상기 이동수단(270)은 테이블(220)의 양단부에 고정, 설치되는 지지블록(290)과 함께 슬릿노즐부(200)의 이동을 안내한다. 즉, 상기 이동수단(270)은 슬릿노즐부(200)를 통해 기판에 도포액을 도포하기 위해 상기 슬릿노즐부(200)를 테이블(220)면의 수평 X축 방향으로 이동시키는 가이드 역할을 한다.

상기 테이블(220)의 상부에는 상기 테이블(220)의 양측부분에서 거의 수평으로 놓여진 슬릿노즐부(200)가 설치되어 있으며, 상기 슬릿노즐부(200)는 기판 상부에서 이를 가로지르며 상기 기판의 폭에 대응되는 길이를 가지는 슬릿 형태의 노즐(240)과 상기 노즐(240)이 장착되는 헤드(250)로 구성된다. 또한, 상기 슬릿노즐부(200)는 상기 노즐(240) 사이의 갭을 측정하기 위한 갭 센서(255)를 포함한다.

이때, 상기 노즐(240)은 노즐몸체(241), 유입구 및 토출구(242)로 구성되며, 상기 노즐몸체(241) 내부에 감광물질을 저장하기 위한 수납 공간을 갖고, 유입구는 노즐몸체(241)에 형성되며 토출구(242)는 노즐몸체(241) 중 기판과 마주보는 면에 형성된다. 이때, 상기 토출구(242)는 폭보다 길이가 긴 슬릿 형상을 갖는다.

또한, 상기 노즐(240)은 상기 X축 구동장치(262)를 통해 상기 기판 일측으로부터 타측 방향으로 이동하면서 감광물질을 분사함으로써 기판 표면에 감광물질을 균일하게 도포하게 된다. 이와 달리 노즐(240)을 고정시킨 상태로 기판(100)을 슬라이딩시켜 동일한 감광물질 도포공정을 진행할 수도 있다.

상기 헤드(250)와 노즐(240)은 다수개의 볼트(미도시)로 고정되며, 상기 볼트를 조절하여 상기 노즐(240) 양단의 수직방향으로의 높낮이 편차를 조정하게 된 다.

이하, 이와 같이 구성되는 슬릿코터(300)의 슬릿노즐(240)의 구성을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 도 3에 도시된 슬릿노즐의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 노즐(240)은 크게 제 1 노즐몸체(241a), 제 2 노즐몸체(241b)와 유입구(246) 및 토출구(242)로 이루어져 있다.

이와 같이 노즐(240)은 두 부분의 노즐몸체(241)가 결합된 구조를 가지며, 상기 제 1 노즐몸체(241a)와 제 2 노즐몸체(241b) 사이에는 펌핑수단에 의해 가압(加壓)되는 감광물질을 균일하게 분사시키기 위해 소정량이 일시 저장되는 수납공간(244)이 형성되어 있다.

이때, 상기 유입구(246)는 상기 제 2 노즐몸체(241b)의 상부에 형성되어 상기 수납공간(244)에 감광물질을 공급하게 되며, 상기 토출구(242)는 폭보다 길이가 긴 슬릿 형상으로 기판과 마주보는 면에 형성되어 상기 기판 표면에 면 형태의 감광물질을 도포하게 된다.

그리고, 상기 제 1 노즐몸체(241a)와 제 2 노즐몸체(241b)사이의 갭은 스테인리스 스틸재질의 매우 얇은 쐐기(shim)(243)에 의해 결정되고 유지되게 된다.

이와 같이 구성되는 노즐(240)은 노즐몸체(241) 하단부에 설치된 다수개의 볼트(248)의 조임과 풀림에 의해 상기 좌우 노즐몸체(241a, 241b) 사이의 간격을 조절하게 된다.

이하, 본 발명의 도포액 도포장치를 이용한 도포막의 형성방법을 도면을 참 조하여 상세히 설명한다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도포공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 본 발명의 도포 보조기구를 사용하지 않은 상태에서의 도포액 도포공정을 예를 들어 나타내고 있다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 도포 시작 구간에서는 도포 시작시 도포 불량을 방지하고 균일한 도포막(245)의 형성을 위해 슬릿노즐(240)과 기판(210)과의 간격(D1)을 약 35㎛ 정도로 하여 정지된 상태에서 도포액의 토출을 시작한다.

상기 도포 시작 구간에서는 도포액의 도포시 도포 불량이 생기지 않고 도포막(245)의 균일도가 도포 정상 구간과 거의 동일하게 되도록 여러 공정 변수를 제어하여 도포를 시작하게 된다.

여기서 상기 기판(210)과 노즐(240) 사이의 간격(D1)을 좁게 하는 이유는 도포 시작점에서의 도포 불량 방지 및 막 균일도 때문이다.

이후, 적당한 비드(막 균일도가 좋고 도포 불량이 생기지 않는 상태)가 형성되면 기판(210)과의 정상적인 도포 간격(D2)이 유지되도록 노즐(240)이 상승하면서 수평방향(도면에 화살표로 도시된 방향)으로 이동한다. 이때, 수평 이동가속도 및 수직 이동가속도, 이동속도, 도포액 토출속도, 이동수단의 동기화 등이 막 균일도에 영향을 주게 된다.

다음으로, 도 5b는 정상 도포 시작 구간으로 도면에 도시된 바와 같이, 상기 도포 시작 구간이 수평 및 수직 이동속도가 변화하는 구간이라면, 이 구간은 수평이동속도는 일정하게 유지되면서 수직 이동속도는 0인 상태이다. 따라서, 도포액 토출이 균일하게 진행된다면 균일한 도포막(245)을 얻을 수 있다.

이때, 상기 노즐(240)과 기판(210) 사이의 간격(D2)은 약 150㎛ 정도로 유지하게 된다.

도 5c 및 도 5d는 각각 정상 도포 구간 및 정상 도포 마지막 구간으로 상기 도 5b와 동일한 상태에서 기판(210)의 마지막 지점까지 도포액의 토출공정이 진행되게 된다.

이와 같이 기판의 마지막 지점까지 도포가 진행되게 되면, 도 5e에 도시된 바와 같이 도포액 토출을 위한 펌프(미도시)의 동작을 멈추면서 상기 도포 시작 구간에서와 같이 막 균일도를 향상시키기 위해 기판(210)과 슬릿(240)과의 간격(D1)을 좁게 한다.

이때, 도포액 펌프의 동작은 멈추어도 일정거리 동안은 도포액이 기판(210)에 토출되게 되며, 기판(210)과의 간격(D1)이 크게 되면 도포막(245)이 두껍게 쌓이고 도포 불량이 발생할 가능성이 높다.

참고로, 미설명부호 220은 기판이 로딩되는 테이블을 나타낸다.

이와 같이 제 1 실시예에 따른 도포막(245) 도포방법은 기판(210) 전체의 막 균일도 중에서 기판(210)의 도포 시작점과 끝나는 지점에서의 막 균일도가 좋지 않을 가능성이 있으며, 이때 상기 도포 시작점과 끝나는 지점에서의 막 균일도를 좋게 하기 위해서는 많은 기구물과 제어수단, 그리고 이 제어 수단을 이용하여 고정 조건을 맞추기 위해 많은 시간이 소요된다.

이에 따라, 전술한 바와 같이 테이블의 전, 후단에 도포 보조기구를 설치하 여 상기 도포 보조기구에서부터 도포를 실시하고 도포 보조기구에서 도포를 마무리함으로써 기판의 도포 시작점과 끝나는 지점에서의 도포 균일도를 향상시키며, 공정 조건의 조작을 단순화하여 사용자가 공정 조건을 쉽게 맞출 수 있도록 하며, 또한 도포 조건에 따른 노즐 상태의 민감성을 둔감하게 하여 상기 노즐 상태가 조금 변화하더라도 공정 조건에는 이상이 없도록 할 수 있게 되는데, 이를 다음의 제 2 실시예를 통해 상세히 설명한다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도포공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 본 발명의 도포 보조기구를 사용한 상태에서의 도포액 도포공정을 예를 들어 나타내고 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 도포 시작 구간에서는 기판(310) 전단에 제 1 도포 보조기구(400A)를 설치하여 상기 제 1 도포 보조기구(400A)에서부터 도포를 시작한다.

이때, 슬릿노즐(340)은 도포액을 토출하여 상기 제 1 도포 보조기구(400A) 상에서 비드를 형성시키고 도시된 화살표 방향으로 기판(310)을 향해 일정한 속도로 이동한다.

상기 제 1 도포 보조기구(400A)의 상단부는 기판(310) 상부에 일정부분 중첩되도록 얹혀지며 그 폭(W1)은 10mm 이상으로 하여 충분한 비드를 형성시키고, 슬릿노즐(340)이 기판(310)에 도달하였을 때는 도 6b에 도시된 바와 같이, 도포액 토출 속도, 노즐(340) 이동속도를 일정하게 유지되도록 하고 노즐(340)과 기판(310) 사이의 간격(D4)을 일정하게 한 상태에서 기판(310) 표면에 도포액을 토출한다.

이때, 도포액이 처음 도포되는 기판(310) 전단의 제 1 도포 보조기구(400A)는 그 상단부가 기판(310)에 대해 약간의 경사각을 갖도록 구성할 수 있다.

이때, 슬릿노즐(340)이 제 1 도포 보조기구(400A)에 처음 대기시에는 상기 제 1 도포 보조기구(400A)의 상단부와 약 20~150㎛ 정도의 간격(D3)을 갖으며, 노즐(340)이 기판(310)으로 이동시 수직방향으로는 이동하기 않아도 상기 제 1 도포 보조기구(400A) 상단부의 경사면에 의해 기판(310)에 도달하였을 때는 사용자가 설정한 간격(D4)을 이루게 된다. 상기 사용자가 설정한 간격(D4)은 상기 제 1 도포 보조기구(400A)에서의 기판(310)과 노즐(340)과의 간격(D1)과 같거나 크게 할 수 있다.

이와 같이 기판(310) 전단의 제 1 도포 보조기구(400A)에서 예비 토출 행위를 실시하여 도포하기 충분한 도포액을 토출한 상태에서 노즐(340)이 기판(310)으로 이동하고, 노즐(340)이 기판(310)에 도달할 때는 이동속도 및 도포액 토출 속도를 일정하게 유지하는 동시에 상기 노즐(340)과 기판(310)과의 간격(D4)도 일정하게 유지한 상태에서 도포액을 토출한다.

다음으로, 도 6c 및 도 6d는 전술한 제 1 실시에서와 같이 각각 정상 도포 구간 및 정상 도포 마지막 구간으로 상기 도 6b와 동일한 상태에서 기판(310)의 마지막 지점까지 도포액의 토출이 진행되게 된다.

이때, 수평 이동속도는 일정하게 유지되면서 도포액 토출이 균일하게 진행된다면 기판(310) 전면에 걸쳐 균일한 도포막(345)을 얻을 수 있다.

이때, 상기 노즐(340)과 기판(310) 사이의 간격(D4)은 약 150㎛ 정도로 유지 하게 된다.

이와 같이 노즐(340)이 기판(310)의 마지막 지점까지 도포를 끝내게 되더라도, 도 6e에 도시된 바와 같이 기판(310) 후단에 위치한 제 2 도포 보조기구(400B)에 도달하기까지는 도포액의 토출을 계속 진행한다.

이때, 본 실시예는 기판(310) 후단에 제 2 도포 보조기구(400B)를 설치한 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 기판 후단에는 도포 보조기구를 설치하지 않을 수도 있다. 그 이유는 기판(310)의 마지막 지점에서는 시작부와 비교하여 도포막(345) 균일성의 제어가 편리하기 때문이다.

다만, 기판(310) 후단에 제 2 도포 보조기구(400B)를 설치한 경우에는 복수의 노즐(340) 사용시 상기 제 2 도포 보조기구(400B)를 기판(310) 전단의 도포 보조기구로서의 활용이 가능하고, 특히 노즐(340)을 기판(310) 내에서는 상기 기판(310)과 일정한 간격을 유지한 채 일정한 속도로 이동시키고 기판(310) 후단에서는 도포액 토출을 정지시키도록 하면, 기판(310) 마지막 지점에서의 도포막(345) 균일성을 향상시킬 수 있는 동시에 공정조건을 단순화 할 수 있다. 즉, 기판(310) 상에서 도포액 토출이 정지되는 것이 아니라, 도포막(345)의 품질과는 상관이 없는 후단의 제 2 도포 보조기구(400B) 상에서 정지되기 때문이다.

또한, 상기 도포 보조기구(400A, 400B)는 전술한 바와 같이 그 상단부가 기판(310) 상부로 연장되어 0.1~5mm정도의 폭(W2)으로 중첩되며, 기판(310)의 끝단이 도포액으로 오염되는 것을 방지하기 위해 기판(310)과의 수직간격(D5)을 0~1000㎛ 정도 유지한 채 덮고 있다. 이렇게 하면 기판(310) 끝단에 도포액이 묻어서 기판 (310)이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도포액이 토출되어 도포막이 형성된 상기 도포 보조기구(400A, 400B)는 다음 기판(310)에 대한 도포액 토출이 실시되기 전에 세정을 실시하게 된다. 이때, 세정시 테이블(320)이 오염되지 않도록 상기 도포 보조기구(400A, 400B)를 수평 또는 회전하여 세정 위치로 이동한 후 세정을 실시한다. 이때, 세정은 브러시, 초음파, 롤러 등 여러 가지 방식을 사용할 수 있다.

상기 도포 보조기구(400A, 400B)는 세정시 기판(310)을 지지해주는 테이블에 오염을 방지하기 위해 상기와 같이 회전을 하거나 직선 이동을 할 수 있는 장치 또는 커버를 추가로 포함할 수 있다.

그리고, 도포 보조기구(400A, 400B)의 세정 후 상기 도포 보조기구(400A, 400B)를 건조해 주는 과정을 진행할 수 있다.

이하, 본 발명의 도포막의 형성방법을 이용한 액정표시장치의 제조방법을 상세히 설명한다.

액정표시장치의 제조방법은 크게 어레이 기판을 형성하는 어레이공정과 컬러필터 기판을 형성하는 컬러필터공정 및 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판을 합착하여 단위 액정표시패널을 형성하는 셀공정으로 이루어지며, 이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 유리와 같은 투명한 절연기판 위에 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인과 데이터라인을 형성하고, 상기 각 화소영역에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 스위칭소자인 박막 트랜지스터를 형 성한다. 또한, 상기 어레이공정을 통해 박막 트랜지스터에 접속되며 상기 박막 트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다. 한편, 횡전계 모드의 경우에는 상기 어레이공정을 통해 액정층에 수평전계를 형성하는 화소전극 및 공통전극을 함께 형성하게 된다.

또한, 컬러필터 기판에는 컬러필터공정에 의해 적, 녹, 청색의 컬러를 구현하는 서브컬러필터로 이루어진 컬러필터와 상기 서브컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스를 형성한다.

상기 블랙매트릭스는 수지 재질의 유기막이 적용될 수 있는데, 예를 들면 카본 블랙(carbon black)이나 흑색 안료 중 어느 하나를 포함한 아크릴(acryl), 에폭시(epoxy) 또는 폴리이미드(polyimide) 수지 등의 착색된 유기계 수지 등을 적용할 수 있다.

다음으로, 상기 기판 전면에 투명한 절연물질로 이루어진 오버코트층을 형성한다.

상기 오버코트층은 컬러필터가 형성된 기판을 평탄화하고 안료 이온의 용출을 막기 위해 절연특성을 가지는 투명한 수지로 형성할 수 있으며, 특히 아크릴계 수지 또는 에폭시계 수지로 형성할 수 있다.

이와 같이 상기 어레이공정 및 컬러필터공정에는 박막 트랜지스터 및 컬러필터 등의 패턴 형성에 다수회의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.

상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공 정 등 다수의 공정으로 이루어져 있다.

이때, 상기 감광액의 도포에 전술한 본 발명의 도포액 도포장치 및 도포막의 형성방법을 이용할 수 있으며, 이때에는 테이블의 전, 후단에 도포 보조기구를 설치하여 상기 도포 보조기구에서부터 감광액의 도포를 실시하고 도포 보조기구에서 도포를 마무리하게 된다. 그 결과 기판의 도포 시작점과 끝나는 지점에서의 도포 균일도를 향상시킬 수 있으며, 공정 조건의 조작을 단순화하여 사용자가 공정 조건을 쉽게 맞출 수 있도록 할 수 있다. 또한, 도포 조건에 따른 노즐 상태의 민감성을 둔감하게 하여 상기 노즐 상태가 조금 변화하더라도 공정 조건에는 이상이 없도록 할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판 위에 유기막으로 스페이서를 형성한다.

상기 스페이서로는 액정표시패널이 점차 대형화되어 감에 따라 어레이 기판이나 컬러필터 기판에 고정되는 형태의 컬럼 스페이서(또는, 패턴화된 스페이서)를 사용하고 있다.

이어서, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판에 각각 배향막을 도포한 후, 상기 두 기판 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 배향 처리한다. 이때, 상기 배향 처리방법으로 러빙 또는 광배향의 방법을 적용할 수 있다.

다음으로, 상기 컬러필터 기판에 실런트로 소정의 실 패턴을 형성하는 동시에 상기 어레이 기판에 액정층을 형성한다.

이후, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판에 압력을 가하여 합착하여 단위 액정표시패널을 이루게 된다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법은 도포 보조기구 상에서 도포액 토출이 시작되고 끝남으로 인해 기판의 도포 시작점과 끝나는 지점에서의 도포 균일도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법은 기판 시작점 및 끝나는 지점에서의 도포 조건을 기판 전체와 동일하게 할 수 있어 공정 조건의 단순화로 사용자가 공정 조건을 쉽게 맞출 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 도포액 도포장치 및 이를 이용한 도포막의 형성방법은 도포 조건에 따른 노즐 상태의 민감성을 둔감하게 하여 상기 노즐 상태가 조금 변화하더라도 공정 조건에는 이상이 없도록 할 수 있게 된다.

Claims

피처리물이 안착되는 테이블;

상기 테이블의 상부에 설치되어 상기 피처리물 표면에 면 형태로 도포액을 도포하는 바(bar)형의 슬릿노즐;

상기 테이블의 일 측면에 설치되어 도포액을 예비 토출하여 도포가 시작되는 제 1 도포 보조기구;

상기 테이블의 다른 일 측면에 설치되어 도포액의 토출이 정지되어 도포가 끝나는 제 2 도포 보조기구; 및

상기 슬릿노즐을 소정 방향으로 이동하기 위한 구동부를 포함하는 도포액 도포장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피처리물은 유리기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
제 1 항에 있어서, 상기 도포액은 포토레지스트와 같은 감광액, 현상액 또는 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구의 상단부는 피처리물 상부로 연장되어 상기 피처리물과 중첩되는 제 1 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1 영역은 0.1mm ~ 5mm의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1 영역은 피처리물과 수직한 방향으로 0㎛ ~ 1000㎛의 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구의 상단부는 피처리물에 대해 소정 각도의 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 도포액 도포장치.
기판 표면에 면 형태로 도포액을 도포하는 바(bar)형의 슬릿노즐을 구비한 도포액 도포장치를 제공하는 단계;

상기 도포액 도포장치의 테이블 상에 기판을 안착하는 단계;

상기 테이블의 일 측면에 설치된 제 1 도포 보조기구 상에서 상기 슬릿노즐을 통해 도포액을 예비 토출하여 도포를 시작하는 단계;

상기 슬릿노즐을 기판의 일측에서 다른 일측으로 이동시키며 도포액을 토출하는 단계; 및

상기 테이블의 다른 일 측면에 설치된 제 2 도포 보조기구 상에서 도포액의 토출이 정지되어 도포를 끝내는 단계를 포함하는 도포막의 형성방법.
제 10 항에 있어서, 상기 슬릿노즐을 통해 포토레지스트와 같은 감광액, 현상액 또는 컬러필터를 토출하는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.
삭제
제 10 항에 있어서, 상기 제 1 도포 보조기구의 상단부는 기판 상부로 연장되어 있어 도포 시작시 상기 제 1 도포 보조기구에서 기판으로 슬릿노즐이 이동하면서 도포액을 토출하는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.
제 10 항에 있어서, 상기 제 1 도포 보조기구의 상단부는 기판에 대해 소정 각도의 경사를 가져서 슬릿노즐이 상기 제 1 도포 보조기구에서 기판으로 이동시 상기 슬릿노즐과 기판과의 간격이 설정한 간격으로 조정되는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.
제 10 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구는 도포의 시작점과 끝나는 지점에서 상기 슬릿노즐과 제 1, 제 2 도포 보조기구간에 20㎛ ~ 150㎛의 제 1 간격을 유지한 상태에서 도포액을 도포하는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.
제 15 항에 있어서, 상기 슬릿노즐은 도포 정상 구간에서 상기 슬릿노즐과 기판간에 상기 제 1 간격과 같거나 큰 제 2 간격을 유지한 상태에서 도포액을 도포하는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.
제 10 항에 있어서, 상기 도포액의 도포가 끝난 후에는 다음 기판의 도포를 위해 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구를 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.
제 17 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구를 세정한 후에 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구를 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.
제 10 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구의 세정시 또는 기판의 이동시에는 상기 제 1, 제 2 도포 보조기구를 수평 또는 회전 이동하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도포막의 형성방법.