KR20070038612A - 기판 건조 장치 및 이를 이용한 기판 건조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판을 건조하는 히터와, 상기 히터를 관통하는 다수의 개구부와, 상기 개구부를 통해 공기를 공급하여 로봇암으로부터의 기판을 다운로드 및 업로드 시키기 위한 에어 공급장치와, 상기 에어 공급장치의 공기 압력을 조절하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치 및 이를 이용한 기판 건조 방법을 제공한다.

히터, 안착핀

Description

기판 건조 장치 및 이를 이용한 기판 건조 방법{SUBSTRATE DRYING APPARATUS AND SUBSTRATE DRYING METHOD}

도 1a 및 1b는 종래의 건조 장치에 기판이 안착되는 과정을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 건조 장치를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기판 건조 장치를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른른 기판 건조 장치를 이용해 기판을 건조하는 방법을 도시한 흐름도이다.

<도면 부호의 간단한 설명>

6, 60: 기판 7, 70: 로봇암

8: 리프트 핀 10, 20: 히터

21: 에어 공급장치 22: 제어부

23: 에어 파이프 24: 에어밸브

40: 안착핀

본 발명은 기판 건조 장치에 관한 것으로, 상세하게는 기판 안착시 접촉으로 인한 기판 얼룩 및 정전기 발생을 방지할 수 있는 기판 건조 장치 및 이를 이용한 기판 건조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판이 액정을 사이에 두고 합착된 구조를 갖는다. 여기서, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 각각은 다수의 마스크 공정을 통해 형성되는데 다수의 마스크 공정 각각은 박막 증착 공정, 사진(Photolithography) 공정, 식각(Etching) 공정, 및 세정(Cleaning) 공정 등의 단위공정을 포함한다.

예를 들면, 박막 트랜지스터 기판은 박막 트랜지스터 형성을 위한 반도체 공정을 포함한다.

이러한 박막 트랜지스터 기판이 제조 공정에서는 제조 라인의 청정도가 수율을 크게 좌우하므로 세정 공정은 기판의 오염을 제거하는 매우 중요한 공정이다. 여기서, 오염 물질은 유기성 오염, 이온성 오염 또는 공정 중에 발생하는 금속이나 반도체 막의 잔류 및 기판의 설비간 반송에 기인하는 입자성 오염이 주를 이룬다. 특히, 부도체인 유리 기판은 정전기가 쉽게 유도될 수 있어 먼지와 금속성 파티클(Particle) 등의 오염 물질이 쉽게 기판에 부착될 수 있고 이들은 쉽게 분리되지 않는다. 따라서, 초기 기판의 투입뿐만 아니라 각각의 단위 공정 사이에 세정 공정을 도입하여 기판 표면의 오염 물질을 제거하여 후속 공정에서 불량이 발생하지 않도록 한다.

이러한, 기판의 세정 공정 후에는 건조 과정을 거치는데, 특히 대형 기판을 처리하는 공정에서는 세정부와 건조부가 하나로 연결되어 세정 공정 후 각각의 기판을 한장씩 건조시키는 인라인(In-Line) 방식을 사용한다. 이러한 인라인 방식에서 기판을 건조하는 종래의 기판 건조 장치는 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 기판(6)을 건조하는 히터(10)와, 기판(6)을 이송하는 로봇암(7) 및 기판(6)이 안착되는 리프트 핀(8)을 구비한다.

히터(10)는 세정 공정 후 기판에 남아있는 물질을 열을 이용해 건조시키기 위해 일정한 온도를 공급한다.

또한, 로봇암(7)으로부터 이송된 기판을 히터(10)에 안착시키도록 히터(10)의 상면에 복수의 리프트 핀(8)을 구비한다. 이러한 리프트 핀(8)은 도 1b에 도시한 바와 같이, 히터(10)에 수직방향으로 왕복 가능하여 기판(6)이 리프트 핀(8)에 안착되면 히터(10)쪽으로 하강하여 히터(10)와 기판(6)이 근접하도록 한다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 로봇암(7)으로부터 기판(6)이 반입되어 다운로드 위치로 하강하면 히터(10)상에 위치한 다수의 리프트 핀(8)이 수직 상승하여 기판(6)이 로봇암(7)으로부터 분리되어 리프트 핀(8)에 안착되게 한다.

이어서, 기판(6)이 리프트 핀(8)에 안착되면 로봇암(7)은 건조장치 외부로 이동하고 도 1b와 같이 리프트 핀(8)이 수직 하강하여 히터(10)와 기판(6)이 근접 하게 되면 히터(10)는 기판(6)을 가열하여 세정 공정 후 기판(6)에 남아있는 세정액을 건조시키게 된다.

그런데, 리프트 핀(8)은 건조 과정에서 리프트 핀(8)과 접촉한 부위와 접촉하지 않은 부위간의 온도차이로 인한 얼룩이 발생되어 기판 불량을 초래한다. 이러한 얼룩 불량을 방지하기 위해 리프트 핀(8)의 접촉부를 뾰족하게 한다. 그러나 표족한 접촉부를 갖는 각각의 리프트 핀(8)에 기판이 균일하게 안착되지 않으면 기판(6)이 파손될 수 있다.

또한, 기판(6)이 로봇 암(7)으로부터 분리되어 리프트 핀(8)에 안착되고 리프트 핀(8)이 히터(10)에 접근하도록 아래방향으로 움직이면 기판(6)에 유동이 발생되어 정전기가 유기된다. 이러한 정전기로 인하여 기판에 형성된 박막 트랜지스터의 절연막 또는 신호 라인간의 절연막의 손상이 발생되어 기판 불량이 발생한다. 그리고, 정전기로 인하여 건조기 내의 미세한 금속 먼지 또는 파티클이 기판에 달라붙어 기판 오염을 발생시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 공기 압력을 이용하여 기판 건조 장치에 기판을 안착시킴으로써 접촉으로 인한 얼룩 불량 및 정전기 발생을 방지하는 기판 건조 장치 및 이를 이용한 기판 건조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판을 건조하는 히터와; 상기 히터를 관통하는 다수의 개구부와; 상기 개구부를 통해 공기를 공급하여 로봇암으로부터의 기판을 다운로드 및 업로드 시키기 위한 에어 공급장치와; 상기 에어 공급장치의 공기 압력을 조절하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치를 제공한다.

상기 히터는 기판이 안착되는 다수의 안착핀을 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 안착핀은 수지류인 것을 특징으로 한다.

상기 에어 공급장치는 상기 기판에 상온의 공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

공기 온도를 감지하는 온도 센서를 추가로 구비하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 감지되는 온도를 이용하여 상온을 유지하도록 상기 에어 공급장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 개구부와 상기 에어 공급장치를 연결하는 에어 파이프를 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 에어 공급장치는 상기 에어 파이프 각각에 장착된 것을 특징으로 한다.

하나의 에어 공급장치는 다수개의 에어 파이프와 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 각각의 에어 파이프에 상기 제어부에서 컨트롤하는 유압밸브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 개구부와 상기 유압밸브 사이에 유압 센서를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 에어 공급장치를 구비한 히터로부터 기판에 공기를 공급하여 로봇암으로부터 상기 기판을 분리하는 단계와; 에어 컨트롤러를 통해 에어 압력을 조절하여 히터에 상기 기판을 안착하는 단계와; 상기 히터를 가열하여 상기 기판을 건조하는 단계로 이루어진 기판 건조 장치를 이용한 기판 건조 방법을 제공한다.

상기 기판을 안착하는 단계에서 상기 기판의 전면에 공급되는 공기의 압력을 균일하게 조절하는 단계를 더 포함한다.

상기 기판에 공기를 공급하는 단계에서 상기 기판에 공급되는 공기의 온도를 측정하는 온도 센서를 통해 측정된 온도 센서의 데이터를 제어부로 피드백시켜 제어부에서 상기 에어 공급장치의 온도를 제어하는 단계를 더 포함한다.

상기 건조된 기판은 상기 에어 공급장치로부터 공급된 공기를 통해 상기 로봇암이 위치한 곳까지 부양하는 단계와, 상기 로봇암에 상기 기판을 안착시키는 단계와, 상기 안착된 기판을 다음 공정으로 이송하는 단계를 더 포함한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명 한다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 건조 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.

일반적인 기판 제조 장치는 클린룸(Clean Room) 내에 설치되어 있다. 이러한 기판 제조 장치에는 투입된 기판에 세정 공정을 수행하는 세정부, 세정공정이 끝난 기판을 이송하는 이송부 및 이송된 기판을 건조하는 건조부가 일렬로 연결되어 있다. 건조부는 챔버 내에 설치된 기판 건조 장치를 구비한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 기판 건조 장치는 기판을 건조하는 히터와, 히터를 관통하는 다수의 개구부와, 개구부를 통해 공기를 공급하는 에어 공급장치와, 에어 공급장치의 공기 압력을 조절하는 에어 컨트롤러를 구비한다.

세정 공정을 마친 기판(60)은 로봇암(70)에 의해 기판 건조 장치로 이송된다. 히터(20)는 세정 공정을 마친 기판(60)을 건조한다. 히터(20)에 공급되는 온도는 90 ℃정도이며, 히터(20) 상면에 열 전달수단 예를 들면, 코일 등을 균일하게 분포시켜 구성된다. 그리고 히터(20)에 안착되는 기판(60)에 대하여 공기를 분출하는 다수의 개구부(30)가 형성된다.

에어 공급장치(21)는 개구부(30)와 연결된 에어 파이프(23)를 통해 공기를 공급한다. 이때, 개구부(30)의 에어 파이프(23)에는 공기를 여과하는 에어 필터(도시하지 않음)를 추가로 구비한다. 에어 필터는 0.3㎛ 정도의 미세 입자를 여과하는 필터를 사용한다. 에어 필터를 통과한 공기는 미세 입자가 필터링 되어 기판(60)의 배면 혹은 상면에 미세 입자가 안착되어 기인하는 기판 불량을 방지할 수 있다.

에어 공급장치(21)에 의해 고압의 공기가 기판(60)에 공급되는 과정에서 기판(60)의 전면에 가해지는 공기 압력이 균일하지 않을 경우 기판의 수평이 유지되지 못한다. 수평을 잃은 기판(60)은 그 측부 또는 모서리부가 히터(20)에 먼저 닿아 기판 무게에 의해 파손될 수 있다. 이러한 기판 파손을 방지하기 위하여 각각의 에어 공급장치(21)에서 공급되는 유량을 조절하여 기판(60)에 전해지는 공기 압력이 균일하게 한다. 기판(60)에 균일한 고압의 공기를 공급하기 위하여 각각의 에어 공급장치(21)의 유량을 제어하는 제어부(22)를 구비한다.

제어부(22)는 각각의 개구부(30)에 마련된 유압 센서(도시하지 않음)에서 측정된 데이터를 피드백 받아 에어 공급장치(21)의 유량을 조절한다. 그리고, 기판(60)을 히터(20)로 안착시키기 위해 각각의 에어 공급장치(21)에서 공급되는 공기의 양을 선형적으로 서서히 감소시키는 제어를 수행한다. 또한, 기판(60)에 접촉하는 공기의 온도가 균일하지 않을 경우 기판 배면에 얼룩이 발생할 수 있으므로 챔버 내의 공기의 온도를 상온으로 유지시켜야 한다. 이를 위해 챔버 내에 온도센서를 구비한다. 그리고 온도센서의 데이터를 제어부(22)에 피드백시켜 에어 공급장치(21)에서 공급되는 공기 온도를 조절한다.

한편, 기판(60)이 히터(20)에 안착될 때 정전기가 발생할 수 있다. 이러한 정전기는 기판에 형성된 박막 트랜지스터의 각각의 층간 절연막을 파괴하거나 각종 신호 라인(예를 들면, 게이트 라인 및 데이터 라인 등)들간의 절연막을 파괴할 수 있다. 따라서 정전기를 방지하기 위하여 히터(20)와 기판(60)이 접촉하지 않도록 하는 안착핀(40)을 구비한다. 안착핀(40)은 히터(20)의 개구부(30)가 형성된 곳을 회피하여 전면에 균일하게 형성한다. 그리고 안착된 기판(60)과 히터(20)가 소정의 일정한 간격을 유지하도록 동일한 높이로 형성한다. 또한, 기판(60) 전면에 형성된 안착핀(40)을 통해 기판의 무게를 분산하여 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 안착핀(40)은 기판(60)에 정전기를 유도하지 않는 수지류의 물질로 형성된다.

도 4는 본 발명의 제2 실시에 따른 기판 건조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 기판 건조 장치는 도 3에 도시된 기판 건조 장치와 대비하여 유압밸브를 구비하는 것을 제외하고 동일한 구성요소들을 구비하므로 중복된 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 히터(20)에 형성된 다수의 개구부(30)와 이와 연결된 다수의 에어 파이프(23)는 하나의 에어 공급장치(21)와 연결된다. 그리고 다수의 에어 파이프(23) 각각의 유량을 조절하기 위한 유압밸브(24)를 구비한다.

에어 공급장치(21)에서 발생되는 고압의 공기를 각각의 에어 파이프(23)에 공급하고 각각의 에어 파이프(23)에 형성된 유압밸브(24)를 통해 개구부(30)로 배출되는 공기 양 또는 압력을 조절한다. 이를 위해, 유압밸브(24)를 동작시키는 모터 또는 이와 유사한 수단을 제어하는 제어부(22)에서 유압밸브(24)의 개폐를 제어한다. 또한, 히터에 형성된 개구부(30)의 입구 또는 개구부(30)와 유압밸브(24) 사이에 유압센서(도시하지 않음)를 더 구비하고 유압센서로부터 측정된 데이터를 제어부(22)에 피드백하여 자동으로 유압밸브(24)를 제어하여 각각의 개구부(30)로 배출되는 공기의 압력을 조절할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시 예들에 따른 기판 건조 장치를 이용하여 기판을 건조하는 과정을 설명한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 세정이 끝난 기판은 로봇암를 통해 기판 건조 장치로 이송된다(S10). 이송된 기판을 히터에 안착시키기 위해 에어 공급장치를 동작시켜 고압의 공기를 기판에 공급한다(S20). 히터에 형성된 각각의 개구부를 통해 일정한 압력으로 기판에 고압의 공기가 공급되면, 로봇암으로부터 기판이 분리되고 로봇암은 건조장치 밖으로 이동한다(S30).

다음으로 제어부를 통해 에어 공급장치로부터 방출되는 공기의 양을 서서히 줄여 기판이 히터상에 돌출된 안착핀에 안착되도록 한다(S40). 이때, 각각의 개구부와 연결된 각각의 에어 공급장치들의 압력을 동일하게 유지하면서 공기의 양을 서서히 줄인다. 그리고, 온도 센서를 통해 기판과 접촉하는 공기의 온도를 측정하여 공기가 상온으로 유지될 수 있도록 한다.

안착핀에 기판이 안착되면 히터를 가열하여 기판을 건조시킨다(S50). 그리고 기판이 완전히 건조되면 건조된 기판을 다음 공정으로 이송하기 위해 에어 공급장치를 동작시켜 기판을 부양시키고(S60), 부양된 기판이 건조 장치 안으로 이동된 로봇암에 부양된 기판을 안착되게 한다(S70). 이어서 로봇암에 안착된 기판을 다음 공정으로 이송한다(S80).

한편, 본 발명의 제2 실시 예에서 설명한 바와 같이 하나의 에어 공급장치에서 공기의 압력을 조절하여 기판의 상하로 운반할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기판 건조 장치 및 이를 이용한 기판 건조 방법에 의하면, 로봇암에 의해 운반된 기판을 공기를 이용하여 히터에 안착시켜 기판의 물리적 접촉을 최소화하므로써 접촉으로 인한 얼룩 발생을 방지하고 기판에 정전기가 발생되는 것을 방지하여 기판의 절연층을 보호할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (14)

1. 기판을 건조하는 히터와;

   상기 히터를 관통하는 다수의 개구부와;

   상기 개구부를 통해 공기를 공급하여 로봇암으로부터의 기판을 다운로드 및 업로드 시키기 위한 에어 공급장치와;

   상기 에어 공급장치의 공기 압력을 조절하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터는 기판이 안착되는 다수의 안착핀을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 안착핀은 수지류인 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어 공급장치는 상기 기판에 상온의 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   공기 온도를 감지하는 온도 센서를 추가로 구비하고,

   상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 감지되는 온도를 이용하여 상온을 유지하도록 상기 에어 공급장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 개구부와 상기 에어 공급장치를 연결하는 에어 파이프를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 에어 공급장치는 상기 에어 파이프 각각에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   하나의 에어 공급장치는 다수개의 에어 파이프와 연결된 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 각각의 에어 파이프에 상기 제어부에서 컨트롤하는 유압밸브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 개구부와 상기 유압밸브 사이에 유압 센서를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 장치.
11. 에어 공급장치를 구비한 히터로부터 기판에 공기를 공급하여 로봇암으로부터 상기 기판을 분리하는 단계와;

    에어 컨트롤러를 통해 에어 압력을 조절하여 히터에 상기 기판을 안착하는 단계와;

    상기 히터를 가열하여 상기 기판을 건조하는 단계로 이루어진 기판 건조 장치를 이용한 기판 건조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 기판을 안착하는 단계에서

    상기 기판의 전면에 공급되는 공기의 압력을 균일하게 조절하는 단계를 더 포함하는 기판 건조 장치를 이용한 기판 건조 방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 기판에 공기를 공급하는 단계에서

    상기 기판에 공급되는 공기의 온도를 측정하는 온도 센서를 통해 측정된 온 도 센서의 데이터를 제어부로 피드백시켜 제어부에서 상기 에어 공급장치의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 기판 건조 장치를 이용한 기판 건조 방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 건조된 기판은 상기 에어 공급장치로부터 공급된 공기를 통해 상기 로봇암이 위치한 곳까지 부양하는 단계와,

    상기 로봇암에 상기 기판을 안착시키는 단계와,

    상기 안착된 기판을 다음 공정으로 이송하는 단계를 더 포함하는 기판 건조 장치를 이용한 기판 건조 방법.

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