KR20060059824A - 감압 건조 장치 - Google Patents

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KR20060059824A
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KR1020050114122A
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다카히로 우스이
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

기판면 상에 균일한 두께의 막을 형성할 수 있는 감압 건조 장치를 제공한다. 탑재대(12)와 상하로 이동 가능한 덮개(14)에 의해서, 기판(P)을 수용하여 기밀하게 폐쇄 가능한 챔버(10)를 형성한다. 탑재대(12)의 바닥부에는 배기관(24)을 마련하여, 챔버(10) 내를 감압 가능하게 한다. 또한, 탑재대(12)에는 기판(P)을 유지하는 스테이지(S)가 탑재되어 있고, 스테이지(S)의 주위에는 기판(P)의 표면 위치 근방으로서, 기판(P)의 표면 위치와 대략 동일한 높이 또는 기판(P)의 표면 위치보다 낮은 위치에, 기판(P)의 가장자리를 따라 연장되는 슬릿 형상의 개구부가 형성된 배기구(40a, 40b)가 형성되어 있다. 챔버(10) 내의 가스는, 각 배기구에 형성된 개구부 및 배기관(24)을 거쳐서 흡인 펌프(26)에 의해 흡인되어, 각 배기구에서 동일한 배기 속도로 배기된다.

Description

감압 건조 장치{REDUCED PRESSURE DRYING APPARATUS}
도 1은 실시예에 따른 감압 건조 장치의 구성도,
도 2는 실시예에 따른 감압 건조 장치의 배기구를 설명하기 위한 도면,
도 3은 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조 라인의 일례를 도시한 도면,
도 4는 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 설명하는 플로우차트,
도 5는 실시예에 따른 감압 건조 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6은 실시예에 따른 감압 건조 장치의 다른 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 감압 건조 장치 10 : 챔버 라인
112 : 세정 장치 114 : 토출 장치
116 : 소성 장치 118 : 연마 장치
120 : 제어 장치 122 : 구동 장치
P : 기판 S : 스테이지
본 발명은 표면에 소정의 용액 등이 도포되어 있는 기판에 감압 건조 처리를 실시하는 감압 건조 장치에 관한 것이다.
종래, 소정의 막, 예컨대, 액정 표시 장치의 배향막 등은, 기판 상에 배향막을 형성하는 재료(배향막 재료)를 균일하게 도포하고, 도포된 배향막 재료를 건조시키는 것에 의해 제조되고 있다. 예컨대, 스테이지에 기판을 유지하여 배향막 재료를 도포한 후, 기판을 유지한 채로의 스테이지에 건조용 커버를 씌우는 것에 의해 기밀한 공간을 형성하고, 해당 기밀 공간 내를 감압함으로써 기판의 건조 처리를 행하는 건조 장치가 존재한다(특허 문헌 1 참조).
또한, 기판을 세정하는 세정기, 기판의 친수성을 향상시키는 처리(예컨대, 기판에 자외선을 조사하는 처리)를 실시하는 UV 조사 장치, 기판에 배향막 재료를 도포하는 액적 토출 장치, 기판을 건조시키는 건조로(乾燥爐) 및 기판 상에 형성된 배향막을 연마하는 연마 장치를 하나의 제조 라인으로서 연속으로 배치하여, 건조로에서 짧은 시간에 용제를 증발시켜 배향막을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법이 존재한다(특허 문헌 2 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-262464호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2003-75795호 공보
그런데, 기판 상에는, 통상, 균일한 상태로 용액이 도포되지만, 특허 문헌 1 기재의 건조 장치와 같이, 챔버(기밀 공간)의 저면에 배기구를 마련하고, 진공 펌프(기압 양수기)에 의해 배기를 행하여 챔버 내를 감압하고 있는 경우, 기판의 배기구에 가까운 부분에 기포가 발생되거나, 도포된 용액이 국소적으로 솟아오르는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 형성되는 막의 막 두께가 불균일해져, 예컨대, 불균일한 막 두께의 배향막이 형성되어, 액정 표시 장치의 표시 불량의 원인이 되는 등의 문제가 있다. 또한, 상술한 바와 같이 기포의 발생이나, 국소적인 용액의 솟아오름 등의 문제는, 기판이 대형이 되면 더욱 현저하게 발생된다.
본 발명의 과제는, 표면에 소정의 용액 등이 도포되어 있는 기판에서, 국소적인 기포의 발생이나 국소적인 용액의 솟아오름 등을 방지하여 균일한 두께의 막을 형성할 수 있는 감압 건조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 감압 건조 장치는, 기밀한 처리실을 형성하는 챔버와, 상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 스테이지와, 상기 스테이지 상에 유지되어 있는 기판의 표면 위치 근방으로서 해당 기판의 표면 위치와 대략 동일한 높이의 위치 또는 해당 기판의 표면 위치보다 낮은 위치에 형성된 개구부를 갖는 배기구와, 상기 배기구를 거쳐서 상기 처리실 내의 가스를 상기 챔버로부터 배기하여 상기 처리실 내를 감압하는 배기부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 감압 건조 장치는, 상기 배기구가 상기 스테이지의 주위로서, 해당 스테이지의 측면에 대향하는 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
이들 감압 건조 장치에 의하면, 스테이지 상에 유지되어 있는 기판의 표면 위치 근방으로서, 기판의 표면 위치와 대략 동일한 높이의 위치 또는 기판의 표면 위치보다 낮은 위치에 형성된 개구부를 갖는 배기구가 마련되어 있고, 이 배기구의 개구부를 거쳐서 배기가 행하여진다. 즉, 예컨대, 스테이지의 형상이 4변을 갖는 사각 형상인 경우에는, 스테이지 상에 유지되어 있는 기판 표면의 각 변에 대향하는 위치에 마련된 배기구의 개구부를 거쳐서 배기가 행하여진다. 따라서, 스테이지에 유지되어 있는 기판 표면 근방으로서, 기판의 표면 위치와 대략 동일한 높이 또는 기판의 표면 위치보다 낮은 위치에 형성되어 있는 개구부를 거쳐서 배기가 행하여지기 때문에, 챔버의 저면에 배기구가 형성되어 있는 경우와 달리, 국소적인 기포의 발생 등을 방지할 수 있다. 그 때문, 기판 상에 도포된 용액을 균일하게 건조시킬 수 있어, 높은 정밀도로 균일한 막 두께를 갖는 막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 감압 건조 장치는, 상기 개구부가 상기 기판의 가장자리를 따라 연장되는 슬릿 형상인 것을 특징으로 한다. 이 감압 건조 장치에 의하면, 기판 표면의 가스를 균일하게 배기할 수 있어, 확실히 균일한 막 두께를 갖는 막을 형성할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 감압 건조 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 감압 건조 장치의 구성도이다. 감압 건조 장치(2)는 기판(P)을 수용하여 기밀하게 폐쇄 가능한 처리실을 형성하는 챔버(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는, 기판(P)을 유지하는 스테이지(S)를 얹어 놓은 직사각형의 탑재대 (12)와, 탑재대(12)의 윗쪽에 위치하고, 하측 면에 직사각형 형상의 개구를 갖는 덮개(14)로 구성되어 있다. 또, 스테이지(S)는, 흡착 유지 수단 등의 공지의 수단에 의해 기판(P)을 유지하는 기구를 갖추고 있다. 또한, 탑재대(12)에는, 후술하는 도 2에 도시하는 바와 같이 스테이지(S) 주위에 기판(P)의 가장자리를 따라 연장되는 슬릿 형상의 개구를 갖는 복수의 배기구(도 1에서는, 배기구(40a, 40b)만을 나타내고 있음)가 마련되어 있다.
덮개(14)에는, 덮개(14)를 상하로 이동시키는 승강 기구(18)가 마련되어 있다. 승강 기구(18)는, 예컨대, 모터에 의해서 덮개(14)를 승강시키는 구동부(20)와, 해당 구동부(20)를 제어하는 제어부(22)를 갖고 있다. 이것에 의해서, 덮개(14)가 상하 방향으로 이동 가능해져, 덮개(14)를 하강시켜 탑재대(12)와 일체로 되어 처리실을 형성한다.
챔버(10)의 탑재대(12)에는 처리실 내의 가스를 배기하는 배기부로서의 배기관(24)이 마련되어 있다. 배기관(24)은 처리실 내의 가스를 소정의 압력으로 흡인하는 흡인 펌프(26)에 연통되어 있고, 해당 흡인 펌프(26)는 펌프 제어부(28)에 의해서 그 흡인력이 제어되고 있다. 이러한 구성에 의해서, 흡인 펌프(26)가 작동되어, 배기관(24)으로부터 챔버(10) 내의 가스를 배기해서 흡인하여, 챔버(10) 내를 감압할 수 있다. 또한, 덮개(14)의 하단 면에는, 처리실의 기밀성을 확보하기 위한 O 링(30)이 마련되어 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 배기구에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따른 감압 건조 장치(2)에서는, 도 2(a)에 도시하는 바와 같이 탑재대(12) 에 탑재되어 있는 스테이지(S)의 주위에, 즉, 사각 형상의 스테이지(S)가 갖는 각 변의 각각에 대향하는 위치에 배기구(40a∼40d)가 마련되어 있다. 구체적으로는, 도 2(a)에 도시하는 바와 같이 도 2(a)중, 스테이지(S)의 좌측 변에 대향하는 위치에 배기구(40a)가, 스테이지(S)의 우측 변에 대향하는 위치에 배기구(40b)가 마련되어 있다. 또한, 도 2(a)중, 스테이지(S)의 하측 변에 대향하는 위치에 배기구(40c)가, 스테이지(S)의 상측 변에 대향하는 위치에 배기구(40d)가 마련되어 있다.
또한, 배기구(40a)에는, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이 슬릿 형상의 개구부(42a)가 형성되어 있다. 개구부(42a)는, 스테이지(S)에 유지되어 있는 기판(P)의 표면 위치 근방으로서, 기판(P)의 표면 위치와 대략 동일한 높이, 또는, 기판(P)의 표면 위치보다 낮은 위치, 예컨대, 기판(P)의 표면 위치보다 1∼5㎜ 정도 낮은 위치에, 기판(P)의 가장자리를 따라 연장하도록 형성되어 있다. 또, 배기구(40b∼40d)에서도, 배기구(40a)에 형성되어 있는 개구부(42a)와 동일한 형상의 개구부가 각각 동일한 위치에 형성되어 있다. 또한, 각 배기구(40a∼40d)에는, 각각 배기관(24)이 접속되어 있고, 각 배기구에 형성되어 있는 개구부 및 배기관(24)을 거쳐서, 흡인 펌프(26)에 의해 흡인되는 것에 의해, 챔버(10) 내의 가스가 배기된다.
다음에, 감압 건조 장치(2)에서의 건조 처리에 대하여 설명한다. 또, 이하에 있어서는, 액정 표시 장치를 제조하는 액정 표시 장치 제조 라인(100)에 감압 건조 장치(2)가 내장되어 있는 경우를 예로서 설명한다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 감압 건조 장치(2)를 포함하는 액정 표시 장치 제조 라인의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이 액정 표시 장치 제조 라인(100)은, 각 공정에서 각각 이용되는 세정 장치(112), 토출 장치(액적 토출 장치)(114), 감압 건조 장치(2), 소성 장치(116), 연마 장치(118), 각 장치를 접속하는 벨트 컨베이어(BC), 벨트 컨베이어(BC)를 구동시키는 구동 장치(122) 및 액정 표시 장치 제조 라인(100) 전체를 제어하는 제어 장치(120)에 의해 구성되어 있다. 또한, 세정 장치(112), 토출 장치(114), 감압 건조 장치(2), 소성 장치(116) 및 연마 장치(118)는, 벨트 컨베이어(BC)에 따라 소정의 간격으로 일렬로 배치되어 있다.
제어 장치(120)는, 세정 장치(112), 토출 장치(114), 감압 건조 장치(2), 소성 장치(116), 연마 장치(118) 및 구동 장치(122)에 접속되어 있다. 구동 장치(122)는, 제어 장치(120)로부터의 제어 신호에 근거하여 벨트 컨베이어(BC)를 구동시켜, 액정 표시 장치의 기판(이하, 간단히 "기판"이라 함)을 세정 장치(112), 토출 장치(114), 감압 건조 장치(2), 소성 장치(116) 및 연마 장치(118)에 반송한다. 세정 장치(112)에서는 기판을 세정하는 처리가 행해지고, 토출 장치(114)에서는 기판 상에 배향막 재료를 도포하는 처리, 즉, 기판 상에 배향막 재료를 포함하는 액적을 토출하는 처리가 행해지고, 감압 건조 장치(2)에서는 배향막 재료를 가건조시키는 처리가 행하여진다. 또한, 소성 장치(116)에서는 가건조시킨 배향막 재료를 소성시키는 처리가 행하여지고, 연마 장치(118)에서는 배향막의 연마 처리가 행하여진다.
다음에, 도 4의 플로우차트를 참조하여, 실시예에 따른 감압 건조 장치를 이용한 액정 표시 장치 제조 라인에서의 액정 표시 장치의 제조 처리에 대하여 설명 한다.
우선, 배향막을 형성하는 기판(기판(P))을 세정한다(단계 S10). 예컨대, 세그먼트 전극이 형성된 기판(P)을 벨트 컨베이어(BC)에 의해 세정 장치(112)까지 반송한다. 벨트 컨베이어(BC)에 의해 반송된 기판(P)이 세정 장치(112) 내에 취입되어, 알칼리계 세제, 순수한 물 등을 이용하여 기판(P)이 세정된 후, 소정의 온도 및 시간, 예컨대, 80∼90℃에서 5∼10분간 건조시키는 처리가 행하여진다. 또, 세정 및 건조가 행하여진 기판(P)은 벨트 컨베이어(BC)에 의해 토출 장치(114)까지 반송된다.
다음에, 단계 S10에서 세정된 기판(P) 상에 배향막 재료를 도포한다(단계 S11). 즉, 우선, 벨트 컨베이어(BC)에 의해 토출 장치(114)까지 반송된 기판(P)을 토출 장치(114) 내에 취입한다. 토출 장치(114) 내에서는, 탱크내에 수용되어 있는 배향막 재료를 노즐을 거쳐서 토출하여, 기판(P) 상에 배향막 재료를 도포한다. 배향막 재료로서는, 예컨대, 고형분의 폴리이미드를 γ-부틸락톤, 부틸셀로솔부 및 N-메틸피롤리돈 등의 용제에 용해시킨 것이 이용된다. 다음에, 기판(P)은, 토출 장치(114)에서, 수평으로 유지된 상태에서, 예컨대, 1분간 방치되어, 레벨링이 행하여진다. 그 후, 토출 장치(114)로부터 벨트 컨베이어(BC)로 옮겨지고, 벨트 컨베이어(BC)에 의해 감압 건조 장치(2)로 반송된다.
다음에, 기판(P)에 도포된 배향막 재료를 가건조시키는 처리가 행하여진다(단계 S12). 즉, 벨트 컨베이어(BC)에 의해 감압 건조 장치(2)까지 반송된 기판(P)이 탑재대(12) 상에 탑재되어, 감압 건조 장치(2) 내에 취입된다.
여기서, 감압 건조 장치(2)에서의 건조 처리에 대하여 설명한다. 우선, 기판(P)은, 토출 장치(114)로부터 벨트 컨베이어(BC)를 거쳐서 반송되어, 탑재대(12)의 위쪽까지 이동된다. 이 때, 덮개(14)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 승강 기구(18)에 의해서 상승한다. 그리고, 스테이지(S)까지 이동된 기판(P)이 스테이지(S) 상에 유지된 후, 덮개(14)가 하강되어, 덮개(14)의 하단부가 탑재대(12)에 밀착하여, 기밀한 처리실이 형성된다.
다음에, 흡인 펌프(26)가 작동되어, 처리실 내의 가스가 배기관(24)을 거쳐서 소정의 압력으로 흡인되기 시작한다. 이에 따라 처리실 내에 기류가 형성된다. 해당 기류는, 각 배기구(40a, 40b, 40c, 40d)를 향하여 형성되고, 챔버(10) 내의 가스는 각 배기구(40a, 40b, 40c, 40d)에 형성된 개구부 및 배기관(24)을 거쳐서 흡인된다. 이 때, 각 배기구(40a, 40b, 40c, 40d)에서는, 동일한 배기 속도로 챔버(10) 내의 가스가 배기된다.
그리고, 소정 시간 건조가 행하여진 후, 흡인 펌프(26)가 정지되어, 처리실 내의 감압이 정지된다. 이어서, 덮개(14)가 승강 기구(18)에 의해서 상승되어(도 5 참조), 챔버(10)에 의해 형성되어 있던 처리실 내가 개방된다. 그리고, 반입시와 마찬가지로 하여, 스테이지(S)에 유지되어 있던 기판(P)이 벨트 컨베이어(BC)에 수수된다. 벨트 컨베이어(BC)에 수수된 기판(P)은, 감압 건조 장치(2)로부터 반출되어, 소성 장치(116)에 반송된다.
다음에, 가건조가 행하여진 배향막 재료를 소성하는 처리가 행해진다(단계 S13). 즉, 벨트 컨베이어(BC)에 의해 소성 장치(116)까지 반송된 기판(P)을 소성 장치(116) 내에 취입하여, 예컨대, 180∼250℃로 소성한다. 또, 소성이 행하여져 배향막이 형성된 기판(P)은, 벨트 컨베이어(BC)로 옮겨지고, 벨트 컨베이어(BC)에 의해 연마 장치(118)로 반송된다.
다음에, 기판(P) 상에 형성된 배향막을 연마하는 처리가 행해진다(단계 S14). 즉, 벨트 컨베이어(BC)에 의해 연마 장치(118)까지 반송된 기판(P)을 연마 장치(118) 내에 취입하여, 예컨대, 포를 이용하여 기판(P) 상에 형성되어 있는 배향막을 갈아 연마 처리를 실시한다. 또, 배향막에 연마 처리가 실시된 후, 기판(P)은, 벨트 컨베이어(BC)로 옮겨지고, 벨트 컨베이어(BC)에 의해 도시하지 않은 기판 수용 카세트 등에 수용된다. 또한, 도시하지 않은 기판 수용 카세트 등에 수용된 기판(P)은, 도시하지 않은 조립 장치에서, 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 오버코팅막, 공통 전극 및 배향막이 형성된 다른 기판과 접합된다. 그리고, 접합된 기판 사이에 액정이 주입되어, 액정 표시 장치가 제조된다.
본 발명의 실시예에 따른 감압 건조 장치는, 기판(P)을 유지하는 스테이지(S)의 각 변에 대향하는 위치에 배기구가 형성되어 있고, 각 배기구에는, 기판(P)의 표면 위치 근방으로서, 기판(P)의 표면 위치와 대략 동일한 높이, 또는, 기판(P)의 표면 위치보다 낮은 위치에 개구부가 형성되어 있다. 따라서, 기판(P)의 각 변에서 균일한 배기 속도로 배기함으로써, 예컨대, 챔버 저면의 중앙부에 배기구를 마련하여 배기를 하는 경우와 달리, 기판 표면에서의 건조 속도를 동일하게 유지할 수 있다. 그 때문, 국소적인 기포의 발생이나 국소적인 용액의 솟아오름 등의 발생을 방지하여, 형성되는 막의 두께를 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 감압 건조 장치는, 배기구에 형성되어 있는 개구부가 기판(P)의 가장자리를 따라 연장되는 슬릿 형상으로 되어있다. 따라서, 스테이지(S)에 유지되어 있는 기판(P) 표면의 가스를 기판(P)의 가장자리를 따라 흡인하여 배기할 수 있으므로, 기판(P)의 표면에서의 건조 속도를 균일하게 유지하여, 높은 정밀도로 균일한 막 두께를 갖는 막을 형성할 수 있다.
또, 상술한 실시예에 따른 감압 건조 장치에서는, 액정 표시 장치를 제조하는 경우를 예로서 설명했지만, 그 밖의 것을 제조할 때에 이용하도록 하더라도 좋다. 예컨대, 컬러 필터, 오버코팅, 유기 EL, 반도체 소자 등의 제조 공정에서 이용하도록 하더라도 좋다.
또한, 상술한 실시예에 따른 감압 건조 장치에서는, 사각 형상의 스테이지의 각 변에 대향하는 위치에 배기구가 마련되어 있는 경우를 예로서 설명했지만, 배기구의 위치는 각 변에 대향하는 위치에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 스테이지의 주변으로서, 사각 형상의 스테이지의 네 구석에 대향하는 위치에 배기구가 마련되어 있더라도 좋다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이 스테이지(S)에 슬릿 형상의 개구부(50)가 형성되어 있더라도 좋다. 즉, 스테이지(S)에 유지되어 있는 기판의 표면 위치 근방으로서, 기판 표면의 위치보다 낮은 위치에 형성된 개구부를 갖는 배기구가 마련되어 있으면 되기 때문에, 예컨대, 도 6에 도시하는 바와 같이 스테이지(S)에 슬릿 형상의 개구부(50)가 형성되고, 스테이지(S)와 배기구가 일체가 되도록 구성되어 있더라도 좋다.
상술한 본 발명에 의하면, 기판면 상에 균일한 두께의 막을 형성할 수 있는 감압 건조 장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 기밀한 처리실을 형성하는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 기판을 유지하는 스테이지와,
    상기 스테이지 상에 유지되어 있는 기판의 표면 위치 근방으로서, 해당 기판의 표면 위치와 대략 동일한 높이의 위치 또는 해당 기판의 표면 위치보다 낮은 위치에 형성된 개구부를 갖는 배기구와,
    상기 배기구를 통해 상기 처리실 내의 가스를 상기 챔버로부터 배기하여 상기 처리실 내를 감압하는 배기부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 감압 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 스테이지의 주위로서, 해당 스테이지의 측면에 대향하는 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 건조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 기판의 가장자리를 따라 연장되는 슬릿 형상인 것을 특징으로 하는 감압 건조 장치.
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