KR102292367B1 - 기판 코팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 기재의 기판 코팅 장치는 기판이 안착되는 지지 부재; 및 상기 지지 부재로부터 이격되어 상기 기판에 약액을 도포하는 약액 도포 유닛;를 포함하고, 상기 약액 도포 유닛은, 약액을 저장하고 있다가 다른 부분으로 공급하는 약액 공급 부재; 및 베이스부, 상기 베이스부의 내부를 관통하도록 이루어져서 약액을 기판으로 토출하는 토출부와, 상기 베이스부에서 토출부의 양측 각각에 인접한 부분으로부터 상기 기판을 향하여 돌출되어 상기 기판에 토출되는 약액의 이동을 제한하는 돌출부를 포함하는 노즐 부재;을 포함한다.

Description

기판 코팅 장치{Substrate coating apparatus}
본 발명은 기판 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 약액을 코팅하는데 사용될 수 있는 기판 코팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자나 디스플레이 패널을 제조하기 위한 기판 처리 장치들은 연속적으로 배치되어 기판에 대해 다양한 공정을 수행한다.
액정 표시장치(LCD: liquid crystal display)와 같은 평판 디스플레이 패널을 제조하는 공정에서는 유리 등으로 제작된 피처리 기판의 표면에 레지스트액 등의 약액을 도포하는 코팅 공정이 수반된다. 디스플레이 패널의 크기가 작았던 종래에는 피처리 기판의 중앙부에 약액을 도포하면서 피처리 기판을 회전시키는 것에 의하여 피처리 기판의 표면에 약액을 도포하는 스핀 코팅 방법이 사용된다.
그러나, 디스플레이 패널의 크기가 대형화됨에 따라 스핀 코팅 방식은 거의 사용되지 않으며, 피처리 기판의 폭에 대응하는 길이를 갖는 슬릿 형태의 슬릿 노즐과 피처리 기판을 상대 이동시키면서 슬릿 노즐로부터 약액을 피처리 기판의 표면에 도포하는 방식의 코팅 방법이 사용되고 있다.
한편, 종래의 기판 코팅 장치를 사용하여 약액을 기판에 코팅하는 경우, 다양한 원인에 의하여 기판 상에 코팅된 막의 두께가 균일하지 않을 수 있다. 특히, 약액마다 점성이 상이할 수 있으며, 기판 상의 가장자리에서 약액의 번짐이 발생되면서 기판의 가장자리에 적정량의 약액이 도포되지 않을 수 있다.
뿐만 아니라, 기판은 진공 흡착 방식으로 지지대 상에 흡착되는데, 기판에서 흘러 넘친 약액이 진공을 발생시키기 위한 흡착홀을 막으면서 공정 불량이 발생될 수 있다.
한편, 기판에서 약액이 코팅된 부분에 다른 부재를 부착하고 약액이 코팅되지 않은 부분에 재차 약액을 도포하는 과정을 실시할 수 있다. 그러나, 기판의 가장자리와 다른 부재와 접착이 되지 않은 부분에서 들뜸이 발생된 경우, 기판 코팅 장치에서 약액이 토출되는 노즐과 기판이 충돌하여 파손될 수 있다.
이와 같이 고가의 노즐 및 기판이 파손됨에 따라 주기적으로 유지보수를 해야 하고, 유지보수 기간동안 기판을 코팅할 수 없으므로, 생산성이 감소될 수 있다.
한국등록특허 제10-1154184호
본 발명의 목적은 약액을 고품질로 도포할 수 있는 기판 코팅 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판 코팅 장치는, 기판이 안착되는 지지 부재와; 상기 지지 부재로부터 이격되며 전후로 이동되면서 상기 지지 부재 상에 안착된 상기 기판에 약액을 도포하는 약액 도포 유닛을 포함하고, 상기 약액 도포 유닛은, 약액을 저장하고 있다가 다른 부분으로 공급하는 약액 공급 부재와; 베이스부, 상기 베이스부의 내부를 관통하도록 이루어져서 약액을 상기 기판으로 토출하는 토출부, 그리고 상기 베이스부에서 상기 토출부의 좌우 양측 각각에 인접한 부분으로부터 상기 기판을 향하여 돌출되어 상기 기판으로 토출되는 약액의 좌우 이동을 제한하는 돌출부를 포함하는 노즐 부재를 포함한다.
한편, 상기 돌출부가 돌출된 높이는 150㎛ 내지 250㎛ 범위에 포함될 수 있다.
한편, 상기 돌출부는 상기 토출부에서 멀어질수록 상향 경사질 수 있다.
한편, 상기 토출부에서 약액이 토출되는 부분의 형상은 좌우로 긴 슬릿(slit) 형상이고, 상기 슬릿 형상의 토출부의 길이는 상기 기판의 좌우 폭보다 짧을 수 있다.
한편, 상기 돌출부는 한 변이 상기 토출부의 내측벽과 동일선상인 사다리꼴 형상일 수 있다.
한편, 상기 돌출부는 상기 토출부를 통하여 상기 기판에 토출되는 약액의 좌우 이동을 제한하여 약액이 상기 기판의 가장자리를 따라서 일정한 범위만큼 도포되지 않게 할 수 있다.
한편, 상기 기판 코팅 장치는, 상기 노즐 부재에 결합되고 약액이 상기 약액 도포 유닛에 의하여 상기 기판에 도포되는 상태에서 상기 기판의 가장자리 영역으로 공기를 분사하는 공기 분사 유닛을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 공기 분사 유닛은 공기를 상기 기판의 가장자리 영역으로 바깥쪽에서 좌우 방향으로 분사하는 하나 이상의 공기 분사 노즐을 포함할 수 있다.
한편, 상기 공기 분사 유닛은 상기 기판으로 가열된 공기를 분사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅 장치는 노즐 부재를 포함하는 약액 도포 유닛을 포함한다. 노즐 부재는 돌출부를 포함하고, 돌출부는 약액의 번짐을 방지하여 기판의 도포 영역에 약액이 균일하게 도포되도록 할 수 있다.
이에 따라, 기판 상에 코팅된 약액의 두께 균일성이 종래의 기판 코팅 장치로 약액을 코팅하는 경우보다 현저하게 향상될 수 있다. 또한, 약액이 기판 외부로 흘러넘치는 현상을 억제함으로써, 기판의 가장자리에 약액이 도포되지 비도포 영역을 발생시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅 장치는 약액이 기판으로부터 흘러넘치지 않으므로, 약액이 기판이 안착되는 지지 부재의 진공 흡착홀을 막지 않게하여 공정 불량을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는, 도 1의 기판 코팅 장치에서 Ⅱ-Ⅱ'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 3은, 도 1의 기판 코팅 장치에서 Ⅲ-Ⅲ'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 비교예에 따른 기판 코팅 장치로 기판에 약액을 토출한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 코팅 장치로 기판에 약액을 토출한 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 코팅 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅 장치(100)는 지지 부재(110)와 약액 도포 유닛(120)을 포함한다.
지지 부재(110)에 기판(S)이 안착된다. 지지 부재(110)는 기판(S)을 지지하는 스테이지(110)일 수 있다. 스테이지(110)는 기판(S)과 대응되는 크기로 이루어지고, 기판(S)의 안정된 지지를 위하여 중량이 무거운 돌 소재나 금속 소재로 제조될 수 있다.
지지 부재(110)가 기판(S)을 흡착하는 방식은 일례로 진공홀을 사용한 진공 흡착방식일 수 있으나, 정전기를 이용한 방식도 사용이 가능할 수 있으며, 특정 방식으로 한정하지는 않는다. 지지 부재(110)는 일반적인 기판 코팅 장치에 포함된 것일 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
약액 도포 유닛(120)은 상기 지지 부재(110)로부터 이격되어 상기 기판(S)에 약액(PR)을 도포한다. 약액 도포 유닛(120)은 기판(S)의 표면에 약액(PR)을 일정한 두께로 도포한다.
이와 같은 약액 도포 유닛(120)이 기판(S)과 상대적으로 이동되면서 기판(S) 상에 약액(PR)의 도포가 실시될 수 있다. 예를 들어, 약액 도포 유닛(120)에서 약액(PR)이 배출되는 부분의 위치는 고정된 상태에서 기판(S)이 이동될 수 있다. 이와 다르게, 기판(S)은 이동되지 않고, 약액 도포 유닛(120)에서 약액(PR)이 배출되는 부분이 기판(S)의 길이방향을 따라 이동될 수도 있다. 이를 위하여 약액 도포 유닛(120)은 별도의 겐트리(140)에 결합될 수 있다. 겐트리(140)는 기판(S)을 따라 약액 도포 유닛(120)을 일방향(X방향)으로 이동시킨다.
이와 같은 약액 도포 유닛(120)은 내부의 임의의 공간에 하나의 기판(S)에 도포되는 1회의 약액(PR)의 양을 저장하였다가, 약액(PR)을 기판(S)에 도포할 수 있다.
이를 위한 약액 도포 유닛(120)에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 약액 도포 유닛(120)은 일례로 약액 공급 부재(121) 및 노즐 부재(122)를 포함할 수 있다.
약액 공급 부재(121)는 약액(PR)을 저장하고 있다가 다른 부분으로 공급할 수 있다. 이를 위한 약액 공급 부재(121)는 일례로 저장 탱크(미도시), 버퍼(121a) 및 펌프(121b)를 포함할 수 있다.
저장 탱크(미도시)는 약액(PR)을 저장할 수 있다. 버퍼(121a)는 저장 탱크(미도시)의 약액(PR)이 일정량 충전될 수 있다. 펌프(121b)는 버퍼(121a)로부터 펌프(121b) 내부의 챔버(미도시)에 1회의 기판(S) 코팅 공정에 사용될 양의 약액(PR)을 내부에 채운 후, 후술할 노즐 부재(122)로 약액(PR)을 공급할 수 있다.
노즐 부재(122)는 약액 공급 부재(121)에서 공급되는 약액(PR)을 기판(S)에 균일한 두께로 도포할 수 있다. 노즐 부재(122)는 일례로 베이스부(123), 토출부(124) 및 돌출부(125)를 포함할 수 있다.
베이스부(123)는 노즐 부재(122)의 몸체가 될 수 있다. 약액 공급 부재(121)와 베이스부(123)는 배관(121c)에 의해 연결될 수 있다. 약액 공급 부재(121)로부터 공급되는 약액(PR)이 배관(121c)을 통하여 베이스부(123)의 상측에 유입될 수 있다. 이를 위하여 베이스부(123)의 상측이 배관(121c)과 연결될 수 있다.
한편, 노즐 부재(122)는 토출되는 약액의 두께가 자유롭게 조절될 수 있다. 이를 위한 베이스부(123)는 제1 몸체(123a)와 제2 몸체(123b)를 포함할 수 있다. 약액 도포 유닛(120)이 기판(S)에 약액(PR)을 도포하기 위하여 이동되는 방향(X방향)을 기준으로 앞부분에는 제1 몸체(123a)가 위치되고, 뒷부분에는 제2 몸체(123b)가 위치될 수 있다.
제1 몸체(123a)와 제2 몸체(123b)는 서로 멀어지거나 가까워지도록 결합될 수 있다. 제1 몸체(123a)와 제2 몸체(123b) 사이의 거리에 따라서 토출되는 약액(PR)의 두께가 설정될 수 있다.
토출부(124)는 상기 베이스부(123)의 내부를 관통하도록 이루어져서 약액(PR)을 기판(S)으로 토출할 수 있다. 토출부(124)는 베이스부(123)의 내부에 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 토출부(124)는 베이스부(123)의 상부에서 하부로 갈수록 내부폭이 점차 증가되는 형상일 수 있다. 그리고, 토출부(124)의 일부분은 일정량의 약액(PR)이 일시적으로 저장되는 공간(a)이 있을 수 있다.
또한, 토출부(124)에서 기판(S)과 인접하게 위치되는 베이스부(123)의 하측의 부분은 슬릿 형상으로 이루어질 수 있다. 토출부(124)의 형상은 기판 코팅 장치(100)의 설계에 따라 다양할 수 있으므로, 특정 형상으로 한정하지는 않는다.
돌출부(125)는 상기 베이스부(123)에서 토출부(124)의 양측 각각에 인접한 부분으로부터 상기 기판(S)을 향하여 돌출될 수 있다. 약액(PR)이 토출부(124)로부터 기판(S)에 토출되는 경우, 돌출부(125)는 상기 기판(S)에 토출되는 약액(PR)의 이동을 제한할 수 있다. 즉, 토출부(124)로부터 토출되어 돌출부(125)를 타고 바깥쪽으로 흘러나가는 약액(PR)의 흐름이 돌출부(125)의 돌출된 형상에 의하여 제한될 수 있다.
이를 위하여 돌출부(125)가 돌출된 높이는 150㎛ 내지 250㎛ 범위에 포함될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(125)가 돌출된 높이는 대략 200㎛일 수 있다. 돌출부(125)가 돌출된 높이는 150㎛ 미만이면, 약액(PR)의 이동을 제한하기 어려울 수 있다. 그리고, 돌출부(125)가 돌출된 높이가 250㎛을 초과하면, 기판(S)과 돌출부(125)가 서로 접촉될 위험성이 발생될 수도 있다.
상기 돌출부(125)의 형상을 일례로 상기 토출부(124)에서 멀어질수록 상향 경사질 수 있다. 또한, 상기 돌출부(125)는 한 변이 상기 토출부(124)의 내측벽과 동일선상인 사다리꼴 형상일 수 있다.
한편, 상기 토출부(124)에서 약액(PR)이 토출되는 부분의 형상은 슬릿(slit) 형상이고, 상기 슬릿 형상의 토출부(124)의 길이(H)는 기판(S)의 폭보다 짧을 수 있다. 즉, 토출부(124)의 양측 각각에 돌출부(125)가 위치되어 있으므로, 두 개의 돌출부(125) 사이의 간격(H)도 기판(S)의 폭보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 돌출부(125)는 상기 토출부(124)를 통하여 기판(S)에 토출되는 약액(PR)의 이동을 제한하여 약액(PR)이 기판(S)의 가장자리를 따라서 일정한 범위만큼 도포되지 않게 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 기판 코팅 장치로 기판(S)에 약액을 도포하는 경우, 약액이 기판(S)에서 흘러넘침에 따라 약액이 기판(S)의 양측 영역(N영역)에 불균일하게 도포될 수 있다.
그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅 장치(100)는 기판(S)의 도포 영역(A영역)에만 약액(PR)이 균일하게 도포될 수 있게 하여, 약액(PR)이 기판(S) 외부로 넘쳐 흐르는 것을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 코팅 장치(200)는 공기 분사 유닛(130)을 더 포함할 수 있다.
공기 분사 유닛(130)은 상기 노즐 부재(122)에 결합되고, 약액(PR)이 기판(S)에 도포되는 상태에서 기판(S)의 가장자리 영역으로 공기를 분사할 수 있다. 상기 공기 분사 유닛(130)은 기판(S)으로 공기를 분사하는 하나 이상의 공기 분사 노즐(131)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기 분사 유닛(130)은 공기 분사 노즐(131)로 공기를 공급하는 공기 생성부(미도시)를 포함할 수 있다. 공기 생성부는 전술한 베이스부(123) 내부에 설치될 수도 있고, 약액 도포 유닛(120)의 외부에 위치될 수도 있다. 공기 생성부는 일례로 압축기일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
기판(S)에 약액(PR)이 도포되는 경우, 공기 분사 노즐(131)은 기판(S)의 가장자리 영역으로 공기를 분사할 수 있다. 분사된 공기는 약액(PR)의 이동을 제한함과 아울러 약액(PR)의 표면을 약간 경화시킬 수 있다. 이에 따라, 약액(PR)이 기판(S)의 가장자리로부터 흘러 넘치는 것이 방지될 수 있다.
한편, 상기 공기 분사 유닛(130)은 기판(S)으로 가열된 공기를 분사할 수 있다. 이에 따라, 기판(S)에 다른 부재를 부착하기 전에 약액(PR)이 과도하게 경화되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 가열된 공기의 온도는 약액(PR)의 종류에 따라 다양하게 설정될 수 있으므로, 가열된 공기의 온도를 특정 온도로 한정하지는 않는다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅 장치(100)는 노즐 부재(122)를 포함하는 약액 도포 유닛(120)을 포함한다. 노즐 부재(122)는 돌출부(125)를 포함하고, 돌출부(125)는 약액(PR)의 번짐을 방지하여 기판(S)의 도포 영역(A영역)에 약액(PR)이 균일하게 도포되도록 할 수 있다.
이에 따라, 기판(S) 상에 코팅된 약액(PR)의 두께 균일성이 종래의 기판 코팅 장치로 약액(PR)을 코팅하는 경우보다 현저하게 향상될 수 있다. 또한, 약액(PR)이 기판(S) 외부로 흘러 넘치는 현상을 억제함으로써, 기판(S)의 가장자리에 약액(PR)이 도포되지 비도포 영역(B영역, Edge Margin)을 발생시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 코팅 장치(100)는 약액(PR)이 기판(S)으로부터 흘러넘치지 않으므로, 약액(PR)이 기판(S)이 안착되는 지지 부재(110)의 진공 흡착홀(미도시)을 막지 않게하여 공정 불량을 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 기판 코팅 장치 110: 지지 부재
120: 약액 도포 유닛 121: 약액 공급 부재
122: 노즐 부재 123: 베이스부
124: 토출부 125: 돌출부
130: 공기 분사 유닛 131: 공기 분사 노즐

Claims (9)

  1. 기판이 안착되는 지지 부재와; 전후로 이동되면서 상기 지지 부재 상에 안착된 상기 기판에 약액을 도포하는 약액 도포 유닛과; 약액이 상기 약액 도포 유닛에 의하여 상기 기판에 도포되는 상태에서 상기 기판에 공기를 분사하는 공기 분사 유닛을 포함하고,
    상기 약액 도포 유닛은,
    약액을 저장하고 있다가 다른 부분으로 공급하는 약액 공급 부재와;
    베이스부, 상기 베이스부의 내부를 관통하도록 이루어져서 약액을 상기 기판으로 토출하는 토출부, 그리고 상기 베이스부에서 상기 토출부의 좌우 양측 각각에 인접한 부분으로부터 상기 기판을 향하여 돌출되어 상기 기판으로 토출되는 약액의 좌우 이동을 제한하는 돌출부를 가진 노즐 부재를 포함하며,
    상기 공기 분사 유닛은 상기 노즐 부재에 결합되고 공기를 상기 기판의 가장자리 영역으로 바깥쪽에서 좌우 방향으로 분사하는 하나 이상의 공기 분사 노즐을 포함하는 기판 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부가 돌출된 높이는 150㎛ 내지 250㎛ 범위에 포함되는 기판 코팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 토출부에서 멀어질수록 상향 경사진 기판 코팅 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토출부에서 약액이 토출되는 부분의 형상은 좌우로 긴 슬릿(slit) 형상이고, 상기 슬릿 형상의 토출부의 길이는 상기 기판의 좌우 폭보다 짧은 기판 코팅 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 한 변이 상기 토출부의 내측벽과 동일선상인 사다리꼴 형상인 기판 코팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 토출부를 통하여 상기 기판에 토출되는 약액의 좌우 이동을 제한하여 약액이 상기 기판의 가장자리를 따라서 일정한 범위만큼 도포되지 않게 하는 기판 코팅 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공기 분사 유닛은 상기 기판의 가장자리 영역으로 가열된 공기를 분사하는 기판 코팅 장치.
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