KR102134437B1 - 기판처리방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판 상에 약액을 도포하는 방법 및 장치를 제공한다. 기판에 약액을 도포하는 방법은 노즐 내부에 제공된 버퍼공간에 잔존하는 기포를 제거하는 기포 제거 단계, 상기 버퍼공간에 압력을 조절하도록 약액을 토출하는 예비 토출 단계, 그리고 상기 노즐이 기판의 상부에서 일방향을 따라 이동하며 약액을 도포하는 도포 단계를 포함하되, 상기 기포 제거 단계 및 예비 토출 단계는 동시에 수행하므로, 기포제거공정에서 소모되는 약액을 줄일 수 있다.

Description

기판처리방법 및 장치{Method and Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 약액을 도포하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 정보 처리 기기는 다양한 형태의 기능과 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있다. 정보 처리 장치는 가동된 정보를 표시하기 위해 디스플레이 장치를 가진다. 지금까지는 디스플레이 장치로 브라운관(Cathode Ray Tube) 모니터가 주로 사용되었으나, 최근에는 반도체 기술의 급속한 발전에 따라 가볍고 공간을 작게 차지하는 평판 디스플레이의 사용이 급격히 증대하고 있다. 이러한 평판 디스플레이의 기판 제조 공정은 기판 상에 증착된 박막을 패터닝(Patterning)하기 위한 포토리소그래피(Photo lithography)에 따른 일련의 공정들, 즉 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정 등과 같은 단위 공정들이 필연적으로 이루어진다. 이 중 도포 공정에서 감광액(Photo-Resist; PR)을 기판 표면에 도포하는 공정으로, 감광액은 균일하게 도포되어야 한다.
도1은 일반적인 기판의 도포 처리 공정의 과정을 보여주는 블럭도이다. 도1을 참조하면, 일반적으로 도포 공정은 노즐이 일방향을 따라 이동하면서 기판 상에 약액을 도포한다. 약액의 도포가 완료되면, 노즐 내에 제공된 약액의 낙하를 방지하고자, 노즐의 내부공간을 석션한다. 이후 노즐을 노즐세정유닛으로 이동시키고, 노즐을 세정처리하면서 노즐 내부에 잔존하는 기포를 제거한다. 노즐 내부에 기포 제거 공정으로는, 일정량의 약액을 분사하면서 노즐 내부에 잔존된 기포를 배기한다.
그러나 이러한 기포 제거 공정은 기판의 도포공정이 매회 진행될 때마다 반복되어야 하며, 기판 상에 공급되지 않는 약액의 소모량은 증가된다.
본 발명은 기판의 약액 도포 공정에서 약액의 소모량을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 기판의 도포 처리하는 시간을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 약액을 도포하는 방법 및 장치를 제공한다. 기판에 약액을 도포하는 방법은 노즐 내부에 제공된 버퍼공간에 잔존하는 기포를 제거하는 기포 제거 단계, 상기 버퍼공간에 압력을 조절하도록 약액을 토출하는 예비 토출 단계, 그리고 상기 노즐이 기판의 상부에서 일방향을 따라 이동하며 약액을 도포하는 도포 단계를 포함하되, 상기 기포 제거 단계 및 예비 토출 단계는 동시에 수행된다.
상기 기포 제거 단계 및 예비 토출 단계에는,상기 버퍼공간에 약액을 공급하여 상기 버퍼공간과 통하는 토출구를 통해 약액을 토출하는 동시에 상기 버퍼공간에 음압을 제공하여 기포를 제거할 수 있다. 상기 기포 제거 단계 이전에 상기 노즐을 세정하는 노즐 세정 단계를 더 포함할 수 있다.
기판처리장치는 기판을 지지하는 지지유닛, 상기 지지유닛에 지지된 기판 상으로 약액을 공급하는 노즐을 가지는 분사유닛, 상기 지지유닛과 상기 노즐을 서로 상대 이동시키는 이동부재, 그리고 상기 노즐의 토출구에 약액을 액맺힘시키는 예비토출유닛을 포함하되, 상기 분사유닛은 상기 노즐에 약액을 공급하는 약액공급라인 및 상기 노즐에 발생된 기포를 제거하는 기포배기라인을 포함한다.
상기 분사유닛은 상기 약액공급라인에 설치되는 제1밸브, 상기 기포배기라인에 설치되는 제2밸브, 그리고 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 약액공급라인 및 상기 기포배기라인이 개방되도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어할 수 있다. 상기 예비토출유닛은 내부에 상기 노즐이 수용 가능한 공간을 제공하는 배스 및 상기 노즐과 평행한 길이방향을 가지며, 상기 배스 내에 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 제공되는 롤러를 포함하되, 상기 제어기는 상기 노즐이 상기 롤러와 인접하게 위치되면, 상기 약액공급라인 및 상기 기포배기라인을 개방시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 노즐은 약액토출유닛에서 기포제거공정을 수행하므로, 기포제거공정에서 소모되는 약액을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐은 약액토출유닛에서 기포제거공정을 수행하므로, 약액의 액맺힘 공정 및 기포제거공정을 함께 수행함에 따라 기판의 도포 처리 공정의 시간을 줄일 수 있다.
도1은 일반적인 기판의 도포 처리 공정의 과정을 보여주는 블럭도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 사시도이다.
도3은 도2의 노즐을 보여주는 단면도이다.
도4는 도2의 세정유닛을 보여주는 단면도이다.
도5는 도2의 예비토출유닛을 보여주는 단면도이다.
도6는 도1의 기판처리장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 블럭도이다.
도7은 도5의 예비토출유닛에서 노즐 내부에 기포를 제거하는 과정을 보여주는 단면도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
이하, 도2 내지 도7을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 사시도이다. 도2를 참조하면, 기판처리장치는 베이스(100), 지지플레이트(200), 분사유닛(400), 노즐세정유닛(500), 예비토출유닛(300), 그리고 파티클 제거부재(600)를 포함한다.
베이스(100)는 사각의 판 형상으로 제공되며, 상면은 평평하게 제공된다. 베이스(100)는 노즐세정유닛(500), 예비토출유닛(300), 분사유닛(400), 그리고 지지플레이트(200)를 지지한다. 노즐세정유닛(500), 예비토출유닛(300), 그리고 지지플레이트(200)는 일방향을 따라 베이스(100)의 상면에 순차적으로 배치된다.
이하 제1방향(12)을 상기 일방향과 평행한 방향으로 정의하고, 제2방향(14)을 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향으로 정의하며, 제3방향(16)을 제1방향과 제2방향(14)에 대해 수직한 방향으로 정의한다.
지지플레이트(200)는 기판(S)을 지지한다. 지지플레이트(200)는 직사각의 판 형상을 가지도록 제공된다. 지지플레이트(200)의 상면은 평평하게 제공된다. 지지플레이트(200)의 상면에는 복수의 흡착홀들(미도시)이 형성된다. 각각의 흡착홀은 진공부재(미도시)에 연결된다. 진공부재로부터 제공된 진공압은 흡착홀에 음압을 형성한다.
분사유닛(400)은 기판(S) 상으로 약액을 공급한다. 분사유닛(400)은 노즐(410), 약액공급라인(431), 기포배기라인(435), 노즐구동부(480), 그리고 제어기를 포함한다.
노즐(410)은 기판(S) 상으로 약액을 공급한다. 도3은 도2의 노즐을 보여주는 단면도이다. 도3을 참조하면, 노즐(410)은 그 길이방향이 제2방향(14)을 향하는 바 형상을 가지도록 제공된다. 노즐(410)의 하단부에는 토출구(412)가 형성된다. 토출구(412)는 노즐(410)의 길이방향과 평행한 방향을 향하는 슬릿 형상을 가지도록 제공된다. 토출구(412)는 기판(S)의 폭에 대응되거나 이보다 긴 길이를 가진다. 노즐 내부에는 버퍼공간(414)에 제공된다. 버퍼공간(414)은 토출구(412)와 통하도록 제공된다.
약액공급라인(431)은 버퍼공간(414)에 약액을 공급한다. 약액공급라인(431)은 버퍼공간(414)에 연결된다. 약액공급라인(431)에는 제1밸브(433) 및 석션밸브(432)가 설치된다. 제1밸브(433)는 온/오프(On/Off)되어 약액공급라인(431)을 개폐할 수 있다. 석션밸브(432)는 버퍼공간(414)에 제공된 약액을 석션한다. 예컨대, 약액은 포토레지스트와 같은 감광액일 수 있다.
기포배기라인(435)은 버퍼공간(414)에 발생된 기포를 제거한다. 기포배기라인(435)은 버퍼공간(414)의 상부에 연결된다. 기포배기라인(435)에는 제2밸브(436) 및 감압부재(437)가 설치된다. 제2밸브(436)는 온/오프(On/Off)되어 기포배기라인(435)을 개폐할 수 있다. 감압부재(437)는 기포배기라인(435)에 음압을 제공한다, 기포배기라인(435)에 제공된 음압은 노즐(410)의 버퍼공간(414)에 전달될 수 있다.
다시 도2를 참조하면, 노즐구동부(480)는 노즐(410)을 제1방향(12)으로 이동시킨다. 또한 노즐구동부(480)는 노즐(410)을 제3방향(16)으로 이동시킨다. 노즐구동부(480)는 수평지지대(422), 지지축(426), 수직구동기(440), 그리고 수평구동기(460)를 포함한다. 수평지지대(422)는 그 길이방향이 제2방향(14)을 향하도록 지지플레이트(200)의 상부에 위치된다. 수평지지대(422)는 그 양단의 저면에 지지축(426)이 설치된다. 지지축(426)은 수평지지대(422)를 지지한다.
수직구동기(440)는 노즐(410)을 제3방향(16)으로 이동시킨다. 수직구동기(440)는 수직가이드레일(446), 브라켓(442), 그리고 구동기(448)를 포함한다. 수직가이드레일(446)은 수평지지대(422)의 일측면에 설치된다. 수직가이드레일(446)은 그 길이방향이 제3방향(16)으로 제공된다. 브라켓(442)은 노즐(410)을 지지한다. 브라켓(442)의 일측면에는 노즐(410)이 고정설치된다. 브라켓(442)은 그 양단이 수직가이드레일(446)에서 제3방향(16)으로 이동 가능하게 설치된다. 구동기(448)는 브라켓(442)을 제3방향(16)으로 이동 가능하도록 동력을 제공한다. 예컨대, 구동기(448)는 모터일 수 있다.
수평구동기(460)는 노즐(410)을 제1방향(12)으로 이동시킨다. 수평구동기(460)는 수평가이드레일(462), 브라켓(466), 그리고 구동기(미도시)를 포함한다. 수평가이드레일(462)은 그 길이방향이 제1방향(12)을 향하도록 제공된다. 수평가이드레일(462)은 지지플레이트(200)를 중심으로 베이스(100)의 상면 양측 가장자리에 각각 설치된다. 브라켓(466)은 지지축(426)을 지지한 채로 수평가이드레일(462)에 각각 설치된다. 구동기(미도시)는 브라켓(466)이 제1방향(12)으로 이동 가능하도록 동력을 제공한다. 예컨대, 구동기(미도시)는 모터일 수 있다.
제어기는 노즐구동부(480), 제1밸브(433), 그리고 제2밸브(436)를 제어한다. 제어기는 노즐(410)이 예비토출유닛(300)에 위치되면, 약액공급라인(431) 및 기포배기라인(435)이 개방되도록 제1밸브(433) 및 제2밸브(436)를 제어한다. 제어기는 노즐(410)이 지지플레이트(200)에 놓여진 기판(S)의 상부에 위치되면, 노즐(410)이 제1방향(12)으로 이동되도록 노즐구동부(480)를 제어하고, 약액공급라인(431)이 개방되도록 제1밸브(433)를 제어한다.
노즐세정유닛(500)은 분사유닛(400)의 노즐(410)의 토출구(412)에 잔류하는 약액이 경화되거나 고착되는 것을 방지한다. 도4는 도2의 노즐세정유닛을 보여주는 단면도이다. 도4를을 참조하면, 노즐세정유닛(500)은 제1세정액(540)을 분사하여 노즐(410)을 세정한다. 노즐세정유닛(500)은 제1배스(520) 및 세정노즐(530)을 포함한다. 제1배스(520)는 상부가 개방된 직사각의 컵 형상으로 제공된다. 제1배스(520)는 그 길이방향이 제2방향(14)을 향하도록 베이스(100)의 상면에 설치된다. 제1배스(520)의 내부는 노즐(410)이 삽입 가능할 정도의 충분한 공간이 제공된다. 세정노즐(530)은 제1배스(520)의 내측벽에 설치된다. 세정노즐(530)은 제1배스(520)의 내부에 위치된 노즐(410)의 토출구로 제1세정액(540)을 분사한다. 노즐(410)의 토출단에 잔류된 약액은 제1세정액(540)과 반응하여 제1세정액(540)과 함께 제거된다. 예컨대, 제1세정액(540)은 신나(Thinner)일 수 있다.
예비토출유닛(300)은 노즐(410)이 기판(S)으로 약액을 공급하기 전, 약액을 미리 토출하여 노즐(410)의 약액 토출 압력을 균일하도록 유지시킨다. 또한 노즐(410)은 약액을 토출하여 그 토출단에 약액을 균일하게 액맺힘시킨다. 도5는 도2의 예비토출유닛을 보여주는 단면도이다. 도5를 참조하면, 예비토출유닛(300)은 제2배스(320), 롤러(340), 그리고 블래이드(380)를 포함한다. 제2배스(320)는 상부가 개방된 직사각의 컵 형상으로 제공된다. 제2배스(320)는 그 길이방향이 제2방향(14)을 향하도록 베이스(100)의 상면에 설치된다. 제2배스(320)는 제1배스(520)와 지지플레이트(200) 사이에 배치된다. 제2배스(320)는 그 내부에 노즐(410)이 삽입 가능할 정도의 공간이 제공된다. 제2배스(320)의 내부에는 제2세정액(360)이 수용된다. 예컨대, 제2세정액(360)은 감광액을 제거하기 위한 솔벤트일 수 있다. 롤러(340)는 제2배스(320)의 내부에서 제2방향(14)과 평행한 방향을 축으로, 회전 가능하도록 설치된다. 롤러(340)의 상단은 제2세정액(360)의 수면 위로 돌출되게 배치된다. 롤러(340)는 노즐(410)로부터 약액이 예비토출되는 동안 회전된다. 롤러(340)의 상단에 부착되는 약액은 그 회전에 의해 제2세정액(360)으로 잠겨 세정된다. 제2배스(320)의 내측벽에는 블래이드(380)가 고정 설치된다. 블래이드(380)는 롤러(340)의 측부와 접촉되도록 위치된다. 블래이드(380)는 제2세정액(360)에 의해 1차 세정된 롤러(340)를 물리적 접촉을 통해 2차 세정한다.
다음은 상술한 기판처리장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 대해 설명한다. 도6는 도1의 기판처리장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 블럭도이고, 도7은 도5의 예비토출유닛에서 노즐 내부에 기포를 제거하는 과정을 보여주는 단면도이다. 도6 및 도7을 참조하며, 제1기판(S1)이 지지플레이트(200)에 놓여지면, 노즐(410)은 노즐세정유닛(500)에서 예비토출유닛(300)으로 이동된다. 노즐(410)은 제2배스(320) 내에 수용되고, 토출구(412)가 롤러(340)의 상단과 인접하게 위치된다. 제1밸브(433) 및 제2밸브(436)는 약액공급라인(431) 및 기포배기라인(435)이 개방되도록 제어된다. 노즐(410)은 약액을 토출하여 버퍼공간(414)의 압력을 조절하는 동시에 버퍼공간(414)에 잔존하는 기포를 제거한다. 예비토출공정이 완료되면, 약액공급라인(431) 및 기포배기라인(435)을 차단하고, 노즐(410)은 지지플레이트(200)의 상부로 이동된다. 노즐(410)은 제1방향(12)으로 이동되면서 약액을 제1기판(S1) 상에 공급한다. 제1기판(S1)의 도포공정이 완료되면, 석션밸브(432)는 버퍼공간(414)에 잔존하는 약액을 석션한다. 노즐(410)은 노즐세정유닛(500)으로 이동되어 제1배스(520) 내에 수용되고, 제1세정액에 의해 세정된다. 이후 제2기판(S2)이 지지플레이트(200)에 놓여지면, 노즐(410)은 예비토출유닛(300)으로 이동되고, 약액공급라인(431) 및 기포배기라인(435)은 개방된다. 노즐(410)은 제2기판(S2)에 약액을 공급하기 전, 토출구(412)에 약액을 액맺힘하고, 버퍼공간(414)에 잔존하는 기포를 제거한다. 예비토출공정이 완료되면, 노즐(410)은 지지플레이트(200)의 상부로 이동되어 제2기판(S2) 상에 약액을 공급한다.
상술한 실시예는 종래와 달리, 노즐세정유닛(500)에서 기포제거공정을 위한 약액의 토출이 수행되지 않는다. 본 실시예에는 노즐(410)의 예비 토출 공정을 수행하는 동시에 버퍼공간(414)에 잔존하는 기포를 제거할 수 있다. 이로 인해 기포 제거 공정을 위한 약액의 소모량이 감소되었고, 기포 제거 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
상술한 실시예에는 약액공급라인(431) 및 기포배기라인(435)이 동시에 개폐되도록 제1밸브(433) 및 제2밸브(436)를 조절하는 것으로 설명하였다. 그러나 본 실시예는 기포배기라인(431) 및 약액공급라인(435) 중 어느 라인이 다른 라인에 비해 빨리 개방되거나 차단될 수 있다. 일 예에 의하면, 제어기는 약액공급라인(431)이 기포배기라인(435)에 비해 늦게 차단되도록 제1밸브(433) 및 제2밸브(436)를 조절할 수 있다.
410: 노즐 412: 토출구
414: 버퍼공간 431: 약액공급라인
433: 제1밸브 435: 기포배기라인
436: 제2밸브

Claims (6)

  1. 기판에 약액을 도포하는 방법에 있어서,
    노즐 내부에 제공된 버퍼공간에 잔존하는 기포를 제거하는 기포 제거 단계와;
    상기 버퍼공간에 압력을 조절하도록 약액을 토출하는 예비 토출 단계와;
    상기 노즐이 기판의 상부에서 일방향을 따라 이동하며 약액을 도포하는 도포 단계를 포함하되,
    상기 기포 제거 단계 및 예비 토출 단계는 동시에 수행되고,
    상기 기포를 제거하는 것은 상기 노즐의 상부 영역에 연결된 배기 라인을 통해 이루어지고,
    상기 약액을 토출하는 것은 상기 노즐의 하부 영역에 제공된 토출구를 통해 이루어지는 기판처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기포 제거 단계 및 예비 토출 단계에는,
    상기 버퍼공간에 약액을 공급하여 상기 버퍼공간과 통하는 상기 토출구를 통해 약액을 토출하는 동시에 상기 버퍼공간에 음압을 제공하여 기포를 제거하는 기판처리방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기포 제거 단계 이전에 상기 노즐을 세정하는 노즐 세정 단계를 더 포함하는 기판처리방법.
  4. 기판을 지지하는 지지유닛과;
    상기 지지유닛에 지지된 기판 상으로 약액을 공급하는 노즐을 가지는 분사유닛과;
    상기 지지유닛과 상기 노즐을 서로 상대 이동시키는 이동부재와;
    상기 노즐의 토출구에 약액을 액맺힘시키는 예비토출유닛과;
    상기 분사유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 분사유닛은,
    상기 노즐에 약액을 공급하며 제1밸브가 설치되는 약액공급라인과;
    상기 노즐에 발생된 기포를 제거하며 제2밸브가 설치되는 기포배기라인을 포함하되,
    상기 토출구가 형성되는 영역과 상기 기포배기라인이 연결되는 영역은 서로 마주하는 반대면으로 제공되고,
    상기 토출구는 상기 노즐의 하부 영역에 제공되고 상기 기포배기라인은 상기 노즐의 상부 영역에 연결되며,
    상기 제어기는 상기 약액공급라인 및 상기 기포배기라인이 함께 개방되도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하는 기판처리장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 예비토출유닛은
    내부에 상기 노즐이 수용 가능한 공간을 제공하는 배스와;
    상기 노즐과 평행한 길이방향을 가지며, 상기 배스 내에 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 제공되는 롤러를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 노즐이 상기 롤러와 인접하게 위치되면, 상기 약액공급라인 및 상기 기포배기라인을 개방시키는 기판처리장치.
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