KR101204065B1 - 회전컵식 도포장치 - Google Patents

Abstract

도포액의 비산을 효율적으로 방지할 수 있는 회전컵식 도포장치를 제공한다. 이너 컵(3) 상에는 트레이(7)를 고정하고, 이 트레이(7)의 각 구석 부분으로부터는 드레인 유도관(10)이 도출되어 있다. 드레인 유도관(10)은 선단부(11)가 상기 드레인 회수 통로(3a)의 바닥부를 향하도록 외측을 향하여 비스듬하게 하방으로 경사져 있다. 그리고, 선단부(11)의 하단(11a)은 이너 컵(3)의 바닥면(3b)보다도 낮게 되어 있다. 따라서, 이너 컵(3)과 트레이(7)를 일체적으로 회전함으로써, 판 형상 피처리물(W)의 표면에 공급된 도포액은 원심력으로, 차양 형상 벽부(9)에 형성한 구멍, 드레인 유도관(10) 내의 유로 및 드레인 유도관(10)의 선단부(11)를 통하여 배출될 때에, 이너 컵(3)의 내주벽에 직접 충돌하는 일이 없다.

Description

회전컵식 도포장치{Spin-cup coating apparatus}

도 1은 본 발명에 관한 회전컵식 도포장치의 대기 상태의 단면도.

도 2는 상기 회전컵식 도포장치의 이너 컵을 뚜껑체로 덮은 상태의 확대 단면도.

도 3은 트레이의 전체 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 회전컵식 도포장치 2 : 아우터 컵

3 : 이너 컵 3a : 드레인 회수 통로

3b : 이너 컵의 바닥면 4 : 스피너

5 : 진공 척 7 : 트레이

7a : 트레이 의 변(邊) 8 : 개구

9 : 차양 형상 벽부 10, 10a : 드레인 유도관

11 : 드레인 유도관의 선단부 11a : 드레인 유도관의 선단부의 하단

12 : 커버 13 : 암(arm)

14 : 축 15 : 보스부

16 : 이너 컵용 뚜껑체 17 : 정류판

18 : 클로(claw) 부재 19 : 클로받이 부재

20 : 지지 블록 21 : 가이드 로드(guide rod)

22 : 아우터 컵용 뚜껑체 23 : 흡인 파이프

본 발명은 SOG(Spin-On-Glass : 규소 화합물을 유기 용매에 용해한 용액, 및 이 용액을 도포, 소성함으로써 형성되는 산화규소막)나 레지스트액 등의 도포액으로 이루어지는 막을 유리 기판 등의 판 형상 피처리물의 표면에 형성하는 회전컵식 도포장치에 관한 것이다.

아우터 컵 내에 스피너에 의해 회전시킬 수 있는 이너 컵을 배치한 회전컵식 도포장치는 종래로부터 알려져 있고, 이 회전컵식 도포장치에서는 판 형상 피처리물(유리 기판이나 반도체 웨이퍼)과 이너 컵 내주면(內周面)과의 간격이 너무 크고, 난류가 밸생하기 쉬우며, 또한 압력 변동도 일어나기 때문에 도포액의 비산을 충분히 방지할 수 없다.

따라서, 본 출원인은 일본국 공개특허공고 평09-122561호 공보에서 이너 컵 내에 판 형상 피처리물의 형상에 맞춘 형상의 트레이를 설치하고, 이 트레이 내에 판 형상 피처리물을 세트하고 회전시켜 도포함과 동시에, 트레이의 네 구석으로부터 드레인 유도관을 도출하고, 이 드레인 유도관을 통하여 이너 컵의 내저부(內底部) 주변에 형성한 저류부(貯留部)에 판 형상 피처리물로부터 비산한 도포액을 배출하는 것을 제안하고 있다.

일본국 공개특허공고 평09-122561호 공보에서는, 드레인 유도관이 수평으로 도출되어 있기 때문에, 드레인 유도관으로부터 배출되는 도포액은 이너 컵의 내주벽에 수직으로 충돌하고, 그 일부는 비스듬하게 상방으로 튀어올라 다시 이너 컵의 내측으로 복귀되는 일이 있다. 복귀된 도포액은 미세한 파티클이 되어 판 형상 피처리물의 표면에 부착되어, 수율 저하의 원인이 된다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 아우터 컵 내에 스피너에 의해 회전시킬 수 있는 이너 컵이 마련되고, 상기 이너 컵 내에는 이너 컵과 일체적으로 회전하는 트레이가 마련되고, 이 트레이의 중앙부에는 판 형상 피처리물을 보유하는 수단이 배치되고, 트레이로부터는 드레인 유도관이 도출된 회전컵식 도포장치에 있어서, 상기 드레인 유도관의 선단부를 이너 컵의 내저부 주변에 형성한 저류부로 향하도록 함과 동시에, 이 선단부는 외측을 향하여 비스듬하게 하방으로 경사진 형상으로 하였다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 드레인 유도관으로부터 배출되는 도포액은 이너 컵 내주벽에 대하여 비스듬하게 하향이 되어, 이너 컵의 내측으로 복귀되는 도포액이 거의 없어진다.

또한, 드레인 유도관의 선단부의 최외측 부분의 하단을 이너 컵의 바닥면보다 낮게 설정함으로써, 드레인 유도관의 선단부로부터 수평 방향으로 튀어나오는 도포액이 없어지고, 확실하게 저류부로 배출할 수 있게 된다.

본 발명에 관한 회전컵식 도포장치에 의하면, 회전 중의 난류 및 압력 변동에 의한 도포액의 비산은 물론, 트레이의 드레인 유도관으로부터 배출되는 도포액의 거의 전량(全量)을 비산시키는 일 없이, 이너 컵의 내저부 주변에 형성한 저류부로 회수할 수 있다.

[실시형태]

아래에 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 따라 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 회전컵식 도포장치의 대기 상태의 도면, 도 2는 상기 회전컵식 도포장치의 이너컵을 뚜껑체로 닫은 상태의 확대 단면도, 도 3은 트레이의 전체 평면도이다.

회전컵식 도포장치(1)는 베이스 등으로 고정된 아우터 컵(2) 내에 이너 컵(3)을 배치하고, 이 이너 컵(3)을 아우터 컵(2)을 관통하는 스피너(4)로 회전시키도록 되어 있다.

이너 컵(3)에는 내저부 주변에 환상(環狀)의 드레인 회수 통로(3a)가 형성되고, 중앙부에는 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 판 형상 피처리물(W)을 보유하는 보유 수단으로서 진공 척(5)이 배치되어 있다. 또한, 그 보유 수단은 이것에 한정되는 것은 아니고, 메커니컬 척이나 정전(靜電) 척 등 판 형상 피처리물(W)을 고정할 수 있는 보유 수단이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

또한, 이너 컵(3) 상에는 트레이(7)가 고정되어 있다. 이 트레이(7)는 외형이 평면으로 보았을 때 대략 사각형상을 이루고, 중앙에는 상기 진공 척(5)이 면하는 개구(8)가 형성되고, 주변부에는 내측으로 접혀 구부러진 차양 형상 벽부(9)가 마련되고, 또한 트레이(7)의 각 구석 부분으로부터는 드레인 유도관(10)이 도출되어 있다.

드레인 유도관(10)의 도출 방향은 트레이의 회전 방향을 기준으로 하여 선행하는 변과 평행하게 되어 있다. 일례로서, 드레인 유도관(10a)의 도출 방향과, 트레이(7)의 변(邊)(7a)이 평행하게 되어 있다.

드레인 유도관(10)은 선단부(11)가 상기 드레인 회수 통로(3a)의 바닥부로 향하도록 외측을 향하여 비스듬하게 하방으로 경사져 있다. 그리고, 선단부(11)의 하단(11a)은 이너 컵(3)의 바닥면(3b)보다 낮게 되어 있다. 따라서, 이너 컵(3)과 트레이(7)를 일체적으로 회전함으로써, 판 형상 피처리물(W)의 표면에 공급된 도포액은 원심력으로 차양 형상 벽부(9)에 형성한 구멍, 드레인 유도관(10) 내의 유로 및 드레인 유도관(10)의 선단부(11)를 통하여 배출될 때에, 이너 컵(3)의 내주벽에 직접 충돌하는 일이 없다.

또한, 상기 트레이(7)의 상면에는 커버(12)가 착탈할 수 있도록 되어 있다. 이 커버(12)는 나사나 다른 고정구로 트레이(7)에 고정되고, 중앙부에는 판 형상 피처리물(W)보다 약간 큰 개구가 형성되어 있다. 이 커버(12)는 드레인 유도관(10)의 회전에 의해 발생하는 난류를 저감하는 효과가 있다.

한편, 이너 컵(3) 및 아우터 컵(2)의 상방에는 직선 운동, 회전 운동, 상하 운동 혹은 이들을 조합한 운동이 가능한 암(13)이 마련되고, 이 암(13)의 선단(先端)에는 하방으로 연장하는 축(14)이 부착되어 있다. 이 축(14)을 통하여 질소 가스 등을 공급하는 구성으로 할 수도 있다. 예를 들면, 도포 후 이너 컵 내는 감압 상태에 있으므로, 갑자기 뚜껑체를 제거하면 외부의 먼지 등을 끌어올 우려가 있 다. 따라서, 질소 가스 등을 공급하여 이너 컵 내의 감압을 해소하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 축(14)에는 베어링 및 자기(磁氣) 시일을 통하여 보스부(15)를 회전할 수 있도록 끼워 맞추고, 이 보스부(15)에 이너 컵(3)의 상면 개구를 개폐하기 위한 원판 형상의 뚜껑체(16)를 부착하고, 이 뚜껑체(16)의 하면에 이너 컵(3) 내의 난류를 방지하는 정류판(17)이 부착되어 있다. 이 정류판(17)은 유리 기판(W)보다 약간 큰 치수이고 유리 기판과 상사(相似)형 혹은 원형을 하고 있다.

또한, 이너 컵용의 뚜껑체(16)의 상면에는 앵글 형상을 이루는 클로(claw) 부재(18)가 고착되고, 한편, 이너 컵의 외주면에서 상기 클로 부재(18)에 대응하는 개소에는 클로 받이 부재(19)가 부착되어, 뚜껑체(16)로 이너 컵을 닫을 때에 정해진 위치에 고정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 클로 받이 부재(19)의 부착 위치를 조정함으로써, 뚜껑체(16)로 이너 컵(3)의 상면 개구를 닫은 상태로, 이너 컵의 상면 개구와 이너 컵용 뚜껑체와의 사이에, 10mm 이하, 바람직하게는 0.5 ～ 2 mm의 간격을 형성하도록 되어 있다. 이와 같이 약간의 간격을 형성함으로써, 압력 변동을 억제하면서 외부로부터의 미스트(mist)의 유입을 방지하여, 양호한 막을 형성할 수 있다.

또한, 암(13)의 선단에는 지지 블록(20)을 마련하고, 이 지지 블록(20)에는 상하 방향의 가이드 로드(21)를 부착하고, 이 가이드 로드(21)에 아우터 컵(2)의 상면 개구를 폐쇄하는 뚜껑체(22)를 상하 방향으로 자유로운 상태로 지지되어 있다. 이와 같이, 아우터 컵용의 뚜껑체(22)를 상하 방향으로 자유로운 상태로 함으로써, 이너 컵용의 뚜껑체(16)로 이너 컵(3) 상면을 닫았을 때에, 아우터 컵용의 뚜껑체(22)로 아우터 컵(2) 상면을 간격 없이 확실하게 닫을 수 있다.

이상에서, 유리 기판 등의 판 형상 피처리물(W) 표면에 레지스트액 등을 균일하게 도포하기 위해서는 아우터 컵(2) 및 이너 컵(3)의 상면을 개방하여 진공 척(5) 상에 판 형상 피처리물(W)을 놓고, 흡인 고착하고, 이어서 판 형상 피처리물(W)의 표면에 노즐로부터 레지스트액 등의 도포액을 적하하고, 이후, 아우터 컵(2) 및 이너 컵(3) 상으로 암(13)을 회동시켜 뚜껑체(16, 22)가 향하게 한다.

그리고, 암(13)을 하강시킴으로써, 뚜껑체(16)에 의해 이너 컵(3)의 상면을 폐쇄하고, 뚜껑체(22)에 의해 아우터 컵(2)의 상면 개구를 폐쇄한 후, 스피너에 의해 척(5)과 이너 컵(3)을 일체적으로 회전시켜, 원심력에 의해 도포액을 판 형상 피처리물(W)의 표면에 균일하게 확산 도포한다.

판 형상 피처리물(W)의 표면으로부터 비산한 레지스트액 등은 원심력으로 트레이(7)의 벽부 내측에 모여, 벽부 내측에서 회전 방향을 따라 이동하여, 유도관(10)으로부터 이너컵의 드레인 회수 통로(3a)로 배출된다. 그리고, 이 배출된 드레인은 뚜껑을 연 후에, 흡인 파이프(23)에 의해 회수된다.

본 발명에 관한 회전컵식 도포장치에 의하면, 회전 중의 난류 및 압력 변동에 의한 도포액의 비산은 물론, 트레이의 드레인 유도관으로부터 배출되는 도포액의 거의 전량(全量)을 비산시키는 일 없이, 이너 컵의 내저부 주변에 형성한 저류부로 회수할 수 있다.

본 발명에 관한 회전컵식 도포장치는 반도체칩이나 액정 표시 장치의 제조 공정에 이용할 수 있다.

Claims (2)

1. 아우터 컵(2) 내에 스피너(4)에 의해 회전시킬 수 있는 이너 컵(3)이 마련되고, 상기 이너 컵(3) 내에는 이너 컵(3)과 일체적으로 회전하는 트레이(7)가 마련되고, 상기 트레이(7)의 중앙부에는 판 형상 피처리물을 보유하는 수단이 배치되고, 상기 트레이(7)로부터 드레인 유도관(10, 10a)이 도출되고, 상기 이너 컵(3)의 내저부(內底部) 주변에 형성한 저류부(貯留部)로 향하는, 상기 드레인 유도관(10, 10a)의 선단부(11)는 외측을 향하여 비스듬하게 하방으로 경사져 있고, 상기 드레인 유도관(10, 10a)의 선부의 최외측 부분의 하단은 상기 이너 컵(3)의 바닥면보다 낮게 설정되어 있고, 저류부로 향하는 선단부(11)는 상기 드레인 회수 통로(3a)의 바닥부를 향하도록 외측을 향하여 비스듬하게 설치된 것을 특징으로 하는 회전컵식 도포장치.
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