KR101656351B1 - 슬릿코터 - Google Patents

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KR101656351B1
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이준석
오상택
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주식회사 디엠에스
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Abstract

평판표시소자용 기판의 포토리소그라피(photolithography) 작업에 사용하는 슬릿코터를 개시한다.
그러한 슬릿코터는, 슬릿형의 토출구를 구비한 슬릿노즐과, 상기 슬릿노즐의 토출구와 대응하도록 배치되며 이 토출구의 안쪽으로 일측이 끼워질 수 있도록 형성된 막힘 해제구 그리고, 상기 막힘 해제구가 상기 슬릿노즐의 토출구 일측 단부와 타측 단부 사이로 이동할 수 있도록 동력을 발생 및 전달하는 이송부를 포함한다.
고형(固形) 이물질 제거, 작업성 및 도포 품질 향상

Description

슬릿코터{slit coater}
본 발명은 평판표시소자용 기판 측에 각종 약액을 슬릿코팅 방식으로 간편하게 도포할 수 있는 슬릿코터에 관한 것이다.
평판표시소자용 기판 측에 기능성 박막들을 형성하는 방법 중에는 포토리소그라피(photolithography) 작업이 널리 알려져 있다.
상기한 포토리소그라피 작업은 감광액과 같은 약액을 기판 측에 도포하는 공정을 포함하며, 이 도포 공정에는 슬릿노즐(slit nozzle)을 구비한 슬릿코터가 주로 사용된다.
즉, 약액을 도포하는 작업은 슬릿코터의 슬릿노즐로 기판을 향하여 약액을 토출하면서 기판의 일면에 도포하는 방식으로 진행된다.
이처럼, 슬릿노즐을 이용한 약액의 도포 방식에 의하면, 기판 측에 약액을 균일하게 도포하는 것이 매우 중요하지만, 도포 작업을 진행하다 보면 약액이 기판 측에 불균일하게 도포되는 현상(예: 물결무늬, 줄무늬, 끊김 현상)이 빈번하게 발생된다.
이와 같은 현상들은, 주로 슬릿노즐의 토출구 립 부분에 약액이 달라붙은 상태로 굳어서 발생한 고형(固形) 이물질들에 의한 간섭이 발생하면서 발생하는 것으로 알려져 있다.
그러므로, 대부분의 슬릿코터에는 슬릿노즐의 토출구 측에 달라붙은 고형 이물질들을 수시로 제거하기 위한 이물질 제거부가 제공된다.
상기 이물질 제거부는 슬릿노즐의 토출부를 세정액 중에 담궈서 고형 이물질을 제거하는 방식이거나, 로울러(예: 프라이밍 로울러)나 블록 등의 접촉력으로 고형 이물질을 제거하는 방식이 널리 알려져 있다.
하지만, 상기한 이물질 제거부들은 슬릿노즐의 토출구 외부면에 달라붙은 고형 이물질을 제거하는 구조에 한정되므로 슬릿노즐의 토출구 안쪽에 달라붙은 고형 이물질들을 원활하게 제거할 수 없다.
특히, 슬릿노즐의 토출구 측에 달라붙은 고형 이물질들에 의해 약액이 비정상으로 토출되는 직접적인 원인은 슬릿노즐의 토출구 안쪽에 발생한 고형 이물질들에 의한 토출구의 막힘 현상에 의해 주로 발생하는 것으로 알려져 있다.
그러므로, 상기한 종래의 이물질 제거부들과 같이 슬릿노즐의 토출구 외부면에 달라붙은 고형 이물질들만 제거가 가능한 구조로는 약액을 기판 측에 균일하게 도포할 수 있는 토출 환경을 제공하기 어렵다.
더욱이, 로울러나 블록의 접촉으로 고형 이물질을 제거하는 방식은, 토출구 외부면에 달라붙어 있던 고형 이물질이 접촉력에 의해 토출구 안쪽으로 밀려들어가서 약액의 토출 컨디션을 더욱 저하시키는 한 요인이 될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서,
본 발명의 목적은, 특히 약액이 토출되는 슬릿노즐의 토출구 안쪽에 발생한 고형 이물질들을 간편하게 제거할 수 있는 슬릿코터를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,
슬릿형의 토출구를 구비한 슬릿노즐;
상기 슬릿노즐의 토출구와 대응하도록 배치되며 이 토출구의 안쪽으로 일측이 끼워질 수 있도록 형성된 막힘 해제구;
상기 막힘 해제구가 상기 슬릿노즐의 토출구 일측 단부와 타측 단부 사이로 이동할 수 있도록 동력을 발생 및 전달하는 이송부;
를 포함하는 슬릿코터를 제공한다.
이와 같은 본 발명은, 특히 슬릿노즐의 슬릿형 토출구 내측에 막힘 해제구를 끼운 상태로 이동시켜서 상기 토출구 안쪽에 달라붙어 있는 고형 이물질들을 걷어내는 방식으로 간편하게 제거할 수 있다.
이와 같은 작용에 의하면, 예를 들어 도포 작업 중에 약액이 비정상으로 토출 및 도포되는 현상의 주된 원인으로 알려진 슬릿노즐의 토출구 안쪽의 고형 이물질들을 간편하게 제거하여 한층 향상된 작업성 및 도포 품질을 확보할 수 있다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터의 전체 구조를 개략적 으로 나타낸 도면들로서, 도면 부호 2는 슬릿노즐을 지칭한다.
상기 슬릿노즐(2)은 슬릿형의 토출구(N)를 구비하고, 도 1에서와 같이 기판(G)이 놓여지는 스테이지(F1)를 구비한 작업대(F) 상에 배치될 수 있다.
상기 슬릿노즐(2)은 상기 토출구(N)가 하부면 일측에서 타측을 항하여 연장 형성된 통상의 구조로 이루어질 수 있다.
상기 슬릿노즐(2)은 예를 들어, 상기 작업대(F) 상에서 상기 토출구(N)가 상기 스테이지(F1)를 향하는 상태로 배치되어 도 1 및 도 2에서와 같은 통상의 겐트리장치(F2, gantry) 측에 고정 설치될 수 있다.
상기 겐트리장치(F2)는 통상의 방법(예; 모터, 볼 스크류, LM 가이드)으로 동력을 전달받아서 도 1을 기준으로 할 때 좌,우 방향으로 이동이 가능하도록 상기 작업대(F)상에 설치될 수 있다.
그리고, 상기 슬릿노즐(2)은 통상의 방법(예: 실린더, LM 가이드)으로 동력을 전달받아서 상기 겐트리장치(F2) 측에서 상,하 방향으로 이동이 가능하게 양단이 고정 설치된다. 이러한 구조들은 해당 분야에서 이미 널리 알려지고 사용하는 것이므로 더욱 상세한 설명은 생략한다.
그러므로, 상기한 슬릿노즐(2)은 상기 작업대(2) 상에서 상기 겐트리장치(F2)를 따라 움직이면서 상기 스테이지(F1)에 놓여진 기판(G)의 대향하는 변들을 통과하는 방향으로 이동될 수 있다.
도 3은 상기 슬릿노즐(2)의 바람직한 작용을 설명한 도면이다.
즉, 도 3을 참조하면, 상기 슬릿노즐(2)은 상기 겐트리장치(F2)에 의해 상기 스테이지(F1) 일측에서 타측으로 움직이면서 이동 중에 감광액과 같은 약액(W)을 토출하는 방식으로 기판(G) 측에 도포할 수 있다.
상기에서는 슬릿노즐(2)과 기판(G) 중에서 상기 슬릿노즐(2)의 이동 중에 약액(W)을 도포하는 타입을 일예로 설명하고 있지만 본 발명이 상기한 구조에 한정되는 것은 아니다.
이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 예를 들어, 기판(G)과 대응하도록 통상의 로울러 컨베이어를 상기 작업대(F) 상에 설치하여 상기 슬릿노즐(2)은 고정된 상태에서 기판(G)이 컨베이어를 따라 움직일 때 약액(W)의 도포가 이루어지는 타입으로 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터는, 막힘 해제구(4)와 이송부(6)를 포함하여 이루어진다.
도 4 및 도 5는 상기 막힘 해제구(4)와 이송부(6)의 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
상기 막힘 해제구(4)는 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 안쪽에 달라붙은 고형 이물질(W1)들을 제거하기 위한 것이다.
상기 막힘 제거구(4)는 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 측에 일부가 끼워진 상태에서 고형 이물질(W1)들과 외부면이 접촉될 수 있도록 형성된다.
즉, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 막힘 해제구(4)는 예를 들어, 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 안쪽으로 삽입이 가능하도록 얇은 막판이나 필름 형태로 이루어질 수 있다.
상기 막힘 해제구(4)는 예를 들어, 상기 작업대(F) 상에서 도 3에서와 같이 이송블록(B) 상부에 일단이 끼워져서 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 측에 끼워질 수 있도록 세워진 상태로 배치될 수 있다.
상기 이송블록(B)은 후술하는 이송부(6)와 연결되어 상기 막힘 해제구(4)를 세워진 상태로 잡아주면서 움직이는 역할을 한다.
그리고, 상기 막힘 해제구(4)의 위쪽 단부는 예를 들어, 상기 겐트리장치(F2) 측에서 상기 슬릿노즐(2)이 아래로 이동할 때 토출구(N) 안쪽으로 일부가 끼워질 수 있도록 셋팅된다.
상기 막힘 해제구(4)의 재질은 합성수지 중에서 사용할 수 있으며, 특히 내화학성 및 내구성이 우수하고 약간의 연성을 갖는 것으로 알려진 베이클 라이트(bakelite)나 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용하면 좋다.
그러면, 상기 막힘 해제구(4)가 약액(W)과 접촉하여 화학 반응에 의해 부식되거나 변형되는 것을 방지할 수 있고, 상기 이송블록(B) 측에 탄력적으로 세워진 상태를 유지할 수 있다.
다시, 도 4를 참조하면, 상기 막힘 해제구(4)의 좌,우 방향 길이(L)는 예를 들어, 상기 슬릿노즐(2)의 좌,우측 길이(L1)를 100으로 기준할 때 5 이하로 형성하면 좋다.
만일, 상기한 길이보다 더 길면 상기 막힘 해제구(4)를 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 측에 끼울 때 상기 막힘 해제구(4)의 위쪽 단부와의 접촉에 의해 고형 이물질(W1)들이 토출구(N) 안쪽으로 과다하게 밀려들어가는 현상이 발생할 수 있 다.
또한, 상기 막힘 해제구(4)가 상기한 길이보다 더 길면, 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 측에 끼워진 상태로 이동할 때 이송 구간이 짧아지므로 상기 토출구(N) 안쪽 전체의 고형 이물질(W1)들을 이동 중에 원활하게 걷어내기 어렵다.
그리고, 다시 도 5를 참조하면, 상기 막힘 해제구(4)의 두께(T)는 예를 들어, 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 갭(T1, gap) 크기를 100으로 기준할 때 대략 90 내지 80 범위로 형성하면 좋다.
만일, 상기한 두께 범위보다 더 두꺼우면 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 측에 끼우기가 어렵고, 더 얇으면 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 측에 끼워진 상태에서 양쪽면에 틈새가 크게 발생하여 고형 이물질(W1)과 원활하게 접촉하지 않는 비정상인 상태가 될 수 있다.
상기 이송부(6)는 상기 작업대(F) 상에서 상기 막힘 해제구(4)를 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 일측에서 타측을 향하여 이동시킬 수 있도록 구성된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 이송부(6)는 예를 들어, 이송스크류(S1)와, 이 이송스크류(S1)와 동력 전달이 가능하게 연결되는 이송용 구동원(S2)으로 구성될 수 있다.
상기 이송스크류(S1)는 상기 막힘 해제구(4)의 이송블록(B) 일측을 나사 결합으로 관통되며, 상기 작업대(F) 상에서 상기 슬릿노즐(2)과 평행한 상태로 양단이 회전 가능하게 고정될 수 있다.
이때, 상기 이송스크류(S1)는 도 4에서와 같은 하우징(S3)으로 감싸여지도록 설치하면 좋다. 그러면, 상기 이송스크류(S1)의 작동 중에 발생하는 소음을 저감시키고, 특히 마모 등에 의해 상기 작업대(F)의 스테이지(F1) 상에 파티클(particle)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 이송용 구동원(S2)은 통상의 기어드 모터를 사용할 수 있으며, 상기 이송스크류(S1)의 일측 단부와 통상의 방법(예: 커플링)으로 연결되어 상기 이송스크류(S1)를 축선을 중심으로 회전시킬 수 있도록 셋팅된다.
상기한 이송부(6)의 구조에 의하면, 상기 이송용 구동원(S2)으로 상기 이송스크류(S2)를 정,역 회전시켜서 상기 슬릿노즐(2)의 일측 단부와 타측 단부 사이로 상기 이송블록(B)을 따라 상기 막힘 해제구(4)가 움직이도록 구동할 수 있다.
그리고, 다시 도 5를 참조하면, 상기 막힘 해제구(4)의 돌출 단부는 예를 들어, 쐐기 모양으로 경사지게 형성하면 좋다. 그러면, 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 안쪽에 상기 막힘 해제구(4)를 끼울 때 접촉에 의한 간섭을 줄일 수 있다.
따라서, 상기한 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터는 도 3에서와 같이 상기 작업대(F)의 스테이지(F1) 상에 기판(G)을 올려놓은 상태에서 상기 슬릿노즐(2)의 이동 중에 슬릿 코팅 방식으로 약액(W)을 토출하면서 기판(G)의 일면에 균일하게 도포할 수 있다.
특히, 본 발명은 상기와 같은 도포 작업 중에 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 안쪽에 약액(W)이 달라붙은 상태로 굳어서 발생한 고형 이물질(W1)들을 상기 막힘 해제구(4)와 이송부(6)를 이용하여 간편하게 제거할 수 있다.
도 6 및 도 7은 상기 막힘 해제구(4)와 이송부(6)의 바람직한 작용을 설명하 기 위한 도면들이다.
즉, 도 6에서와 같이 상기 막힘 해제구(4)의 돌출 단부를 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 일측에 끼운 다음, 상기 이송부(6)를 구동한다.
그러면, 상기 막힘 해제구(4)가 도 7에서와 같은 방향으로 이동하면서 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 안쪽의 고형 이물질(W1)들을 접촉력으로 밀어서 걷어낼 수 있다.
이처럼, 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 안쪽의 고형 이물질(W1)들을 걷어내는 작업을 도포 작업 중에 주기적으로 실시하면 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N)로 약액(W)을 균일하게 토출할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
그러므로, 예를 들어, 고형 이물질(W1)들에 의해 토출구(N) 일부가 막히면서 기판(G) 측에 약액(W)이 비정상으로 도포되는 현상(예: 줄무늬, 물결무늬, 끊김 현상)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기한 막힘 해제구(4)는 예를 들어, 도 4를 기준으로 할 때 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 일측 단부 또는 타측 단부와 대응하는 좌,우측 가장자리 변들이 위쪽에서 아래쪽을 향하여 진행하면서 점차 안쪽으로 경사지게 형성하면 좋다.
그러면, 상기 막힘 해제구(4)로 고형 이물질(W1)들을 걷어낼 때, 상기 막힘 해제구(4)의 좌측 또는 우측 가장자리 경사면에 의해 고형 이물질(W1)들이 토출구(N) 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 배출되는 상태로 걷어낼 수 있다.
상기한 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터는, 세정수단(8)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
도 8 및 도 9는 상기 세정수단(8)의 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
상기 세정수단(8)은, 상기 작업대(2) 상에서 상기 막힘 해제구(4)의 외부면을 세정할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 세정수단(8)은, 상기 막힘 해제구(4)의 아래쪽에 배치되며 세정액(V)이 담겨지는 세정조(H1)와, 이 세정조(H1)의 세정액(V) 중에 상기 막힘 해제구(4)가 잠겨질 수 있도록 구동하는 세정용 구동원(H2)으로 구성될 수 있다.
상기 세정조(H1)는 윗면이 개방되고 상기 막힘 해제구(4)가 수용될 수 있는 크기의 박스 형태로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 세정조(H1)는 상기 막힘 해제구(4)와 이송블록(B)이 안쪽에 각각 위치하고, 하부는 상기 이송부(6)의 이송스크류(S1)가 나사 결합으로 관통된 상태로 상기 작업대 상에 배치될 수 있다.
그러면, 상기 이송부(6)의 이송스크류(S1)가 정,역회전될 때 상기 세정조(H1)는 물론이거니와 상기 막힘 해제구(4)와 이송블록(B)이 함께 움직일 수 있다.
상기 세정조(H1)의 재질은 내부식성 및 내구성이 우수한 합성수지나 금속 중에서 사용할 수 있다.
상기 세정액(V)은 감광액과 같은 약액(W)을 원활하게 용해할 수 있는 것으로 알려진 신너와 같은 솔벤트를 사용할 수 있다.
그리고, 상기 세정용 구동원(H2)은 회전력으로 상기 막힘 해제구(4)를 세운 상태 또는 눕힌 상태로 회동시킬 수 있도록 셋팅된다.
즉, 상기 세정용 구동원(H2)은 예를 들어, 통상의 로터리 실린더(또는 스탭핑 모터)를 사용할 수 있으며, 도 8에서와 같이 상기 세정조(H1)의 측면 상에 설치되어 상기 막힘 해제구(4)의 이송블록(B)과 동력 전달이 가능하게 연결될 수 있다.
상기한 세정수단(8)의 구조에 의하면, 상기 세정용 구동원(H2)의 회전력으로 상기 이송블록(B)을 회동시켜서 상기 막힘 해제구(4)가 도 9에서와 같이 세정액(V) 중에 잠기도록 할 수 있다.
즉, 상기 세정수단(8)은, 상기 슬릿노즐(2)의 토출구(N) 안쪽의 고형 이물질(W1)들을 걷어낸 상태의 막힘 해제구(4)를 세정조(H1) 내측에 디핑 방식으로 담궈서 상기 막힘 해제구(4)의 외부면을 간편하게 세척할 수 있다.
이와 같은 작용에 의하면, 상기 막힘 해제구(4)의 외부면을 세척한 상태로 상기 슬릿노즐(2)의 고형 이물질(W1)들을 걷어내는 작업을 진행할 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 상기 막힘 해제구(4)의 외부면이 오염된 상태로 토출구(N) 안쪽의 고형 이물질(W1)들을 걷어낼 때 발생할 수 있는 2차 오염을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터의 슬릿노즐의 바람직한 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터의 막힘 해제구 및 이송부의 세부 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터의 막힘 해제구 및 이송부의 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 슬릿코터의 세정수단의 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
2: 슬릿노즐 4: 막힘 해제구 6: 이송부
8: 세정수단 G: 기판 W: 약액
W1: 고형 이물질 N: 토출구

Claims (8)

  1. 슬릿형의 토출구를 구비한 슬릿노즐;
    상기 슬릿노즐의 토출구와 대응하도록 배치되며 이 토출구의 안쪽으로 일측이 끼워질 수 있도록 형성된 막힘 해제구;
    상기 막힘 해제구가 상기 슬릿노즐의 토출구 일측 단부와 타측 단부 사이로 이동할 수 있도록 동력을 발생 및 전달하는 이송부; 그리고,
    상기 막힘 해제구의 아래쪽에 배치되며 세정액이 담겨지는 세정조와, 상기 세정조의 세정액 중에 상기 막힘 해제구가 잠겨질 수 있도록 구동하는 세정용 구동원을 갖는 세정수단을 포함하는 슬릿코터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 막힘 해제구는,
    박막형의 합성수지판 또는 필름 중에서 사용하고,
    상기 슬릿노즐의 토출구와 대응하도록 세워진 상태로 배치되는 슬릿코터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 막힘 해제구의 재질은,
    베이클 라이트(bakelite) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중에서 사용하는 것을 특징으로 하는 슬릿코터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 막힘 해제구는,
    상기 슬릿노즐의 토출구 일측 단부 또는 타측 단부와 대응하는 가장자리 변이 위쪽에서 아래쪽으로 진행하면서 안쪽을 향하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 슬릿코터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송부는,
    모터의 회전력을 전달받아서 정,역 회전하는 이송스크류로 구성되며,
    상기 이송스크류의 정,역 회전시 나사 결합력에 의해 상기 막힘 해제구가 상기 슬릿노즐의 토출구 일측 단부와 타측 단부 사이로 이동될 수 있도록 셋팅되는 슬릿코터.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정액은,
    신너를 사용하는 슬릿코터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정용 구동원은,
    로터리 실린더 또는 스탭핑 모터 중에서 사용하고,
    상기 막힘 해제구를 회동시켜서 세정액 중에 잠길 수 있도록 셋팅되는 슬릿코터.
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