KR20070069644A - 전자기 및 초음파를 이용한 광폭 복합코팅 장치 및 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼나 디스플레이 기판 상에 감광액이나 식각액, ITO 코팅액 등을 도포할 때 많이 사용되고 있는 스핀코팅 공정을 대체할 수 있는 광폭의 초음파분무 코팅 공정과 이 공정의 효율을 보다 효과적으로 향상시키기 위하여 분무된 입자를 대전시키고 적절한 전자기장으로 대전된 분무입자가 보다 균일한 두께로 피도포재에 코팅되도록 하는 광폭초음파 및 전자기 복합공정과 그 제조장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 스핀공정 방식에서 발생하는 원재료의 비산에 따른 손실을 줄이고, 스핀시스템의 기판 회전 공정을 대신하여 일축 이송시스템을 갖춤으로서 공정을 단순화하면서도 코팅의 속도를 향상시키고 제조라인의 크기를 축소할 수 있는 공정과 그 제조 장치에 관한 것으로서 그 구성요소로서는 광폭의 초음파 분무를 할 수 있는 초음파무화기와 가스유동 제어장치 및 분무된 입자에 전하를 대전하는 장치와 이 대전된 분무 코팅입자가 기판 등 피도포재에 보다 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 전자기장 형성 및 제어장치가 있다.

이 분야의 종래의 방식은 주로 스핀공정에 의한 것이었고 반도체나 유리기판 등의 표면에 액상 또는 액체와 고체 미립자가 혼합된 도포 액을 코팅할 때 그 원액의 소모량이 많아서 원재료 비용이 높고, 또 사용되는 대부분의 도포 액이 친환경적이지 못한 경우가 많아 잉여 도포 액이 환경적인 측면에서도 처리 비용을 상승시킨다.

본 고안은 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 광역 초음파 코팅과 전자기 코팅공정을 일원화하여, 과다한 도포 액을 사용하지 않으면서도 기존의 스핀 공정보다 빠르고 효과적으로 코팅을 할 수 있도록 하며, 제조장치의 비용도 현저히 낮출 수 있도록 하였다.

초음파, 광폭코팅, 박막, 전자기, 대전

Description

전자기 및 초음파를 이용한 광폭 복합코팅 공정 및 그 제조장치{ Manufacturing technology and Facility for Wide Area Ultrasonic Coating with Electromagnetic Wave Excitation }

도 1은 본 고안의 광폭 초음파 분무코팅공정과 전자기적 가진 장치의 구성을 개략적으로 나타내기 위한 구성도

도 2는 광폭초음파 분무코팅공정 및 대전장치의 주요구성요소를 나타내기 위한 구성도

도 3은 전자기적 가진을 위한 전자기 가진 장치의 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 가스유동제어기 200 : 전자기 가진장치

300 : 시료 400 : 콘베어벨트 구동모터

500 : 초음파 제너레이터와 액체공급제어장치 및 시스템동기화제어장치

600 : 초음파노즐 700 : 가스흐름제어노즐

800 : 이종가스 공급탱크 900 : 액체공급탱크

910 : 방전장치 920 : 무화된 입자들의 흐름

본 발명이 속하는 기술 적용 분야인 반도체 웨이퍼나 디스플레이 유리 기판이나 이와 유사한 경우에 감광액이나 식각액, ITO 코팅액 등을 도포하는 공정에서는 종래 스핀방식을 이용한 공정이 주로 사용되어 왔다. 그러나 종래의 스핀공정 방식에서는 기판이나 웨이퍼 그리고 이와 유사한 피도포재의 표면에 코팅되어야하는 도포 액을 고속의 스핀회전에 의하여 표면상에 도포하는 과정에서 도포 액의 비산이 발생하고 필요량이상의 도포 액이 소요되어 환경적인 문제와 함께 재료의 손실이 발생하여 왔다. 또한 기존의 스핀방식으로는 웨이퍼상의 패턴이나 요철 부분에 공기가 미처 빠져나가지 못하고 그 위에 코팅 액이나 식각 액이 도포됨으로서 이후의 다단계 공정에서의 제품에 결함이 발생될 수 있는 경우가 많이 있었다. 또한, 이 스핀공정 방식으로는 점차로 대형화 하여가는 기판 상에 원하는 코팅 액을 도포하는 경우에 고속의 회전이 어려워져 장치비용이 상승하는 단점이 있다. 또한 광폭 초음파 코팅방식은 무화된 입자의 코팅 두께를 고루 제어하는 것이 상당히 어려운 공정이라 대형기판에서는 코팅 두께의 편차를 줄이는 것이 종래의 과제였다.

본 발명의 기술적 과제는 반도체 웨이퍼나 디스플레이 기판 상에 감광액이나 식각액, ITO 코팅액 등을 도포할 때 많이 사용되고 있는 스핀코팅 공정을 대체할 수 있는 광폭의 초음파분무 코팅 공정과 이 공정의 효율을 보다 효과적으로 향상시키기 위한 전자기적 가진 장치와 공정을 일체화 하는 것이다. 코팅을 위하여 초음파 노즐에 의하여 무화된 입자를 일정한 폭의 밴드 형태로 유도하기 위하여 가스 유도장치를 사용하며, 이 가스유도장치는 공기나 산소, 불활성기체 등 다양한 유도가스를 사용하게 되는 데 이 장치에 대전장치를 부착하여 초음파 노즐에 의하여 무화된 입자들이 유도가스에 의한 전하대전이 이루어지도록 한다. 그 뒤 이 대전된 무화 입자가 피도포재에 도포되는 순간에 피도포재 주변에 적절히 고안된 전자기장 유도발생장치를 조절하여 무화된 대전입자가 도포재 상에 부착시 적절한 전자기장의 변화를 가함으로서 대전된 분무입자가 보다 균일한 두께로 피도포재에 코팅되도록 하는 광폭초음파 및 전자기 복합공정과 그 제조 장치를 고안한 것이다. 광역 초음파 코팅과 전자기 코팅공정을 일원화하는 이 고안을 통하여 과다한 도포 액을 사용하지 않으면서도 코팅의 속도를 향상시키고 제조라인의 크기를 축소할 수 있는 저가의 고효율, 친환경 코팅공정과 그 제조 장치를 구축하였다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은 공급된 액체를 무화시킬 수 있는 초음파 노즐과 무화대상 액체의 공급 장치, 그리고 무화된 입자를 스트립형태로 피 도포재까지 유도하는 가스유동제어유니트로 구성된 광폭 초음파 장치 그리고 이 유닛에서 나오는 가스를 대전시키는 대전장치와 이 스트립형 분무 도포입자들을 콘베어 벨트를 구동하여 시료 상에 면코팅이 되도록 한 뒤 면코팅된 도포재가 경화되 기 전에 대전된 도포 입자를 흔들어주어 그 두께의 편차가 줄어들게 하는 전자기적 가진 장치로 구성된다.

도1의 장치 구성도를 보면 가스유동제어기 (100), 콘베어벨트상의 시료(300), 전자기 가진장치(200), 콘베어벨트의 구동모터(400), 초음파 노즐제너레이터 및 액체공급제어장치 및 시스템 동기화 제어장치(500), 도2의 장치 구성도를 보면 초음파노즐(600), 가스유동제어기중의 가스흐름제어노즐(700), 제어된 가스를 대전시키는 방전장치(910), 액체공급탱크(900), 불활성가스등 이종가스 공급탱크 (800)로 구성되어 있다. 도3의 장치구성을 보면 전자기적 가진장치(200)와 이 가진장치 사이를 지나는 피도포재인 시료(300)로 구성이 되어 있다. 이 장치의 작동은 액체공급장치 (900)에서 제어된 량의 무화할 도포 액을 공급하면 이것이 관로를 따라서 초음파노즐(600)에 이르게 되고, 초음파노즐의 끝단에 도달된 도포 액은 초음파 노즐제너레이터 및 액체공급제어장치 및 시스템 동기화 제어장치(500)에 의하여 초음파노즐 끝단에 발생된 모세관 파에 의하여 일정한 크기의 무화입자로 변환되고, 이를 가스유동제어기(100)의 2개의 가스흐름제어 노즐(700)에서 발생되는 가스의 유동을 이용하여 초음파노즐에 의하여 무화된 입자들이 일정한 길이와 폭을 갖는 띠(stripe) 형태로 분무되게 만든다. 이때 분무입자들을 대전시키기 위하여 2개의 가스흐름제어 노즐(700) 앞에 위치한 방전장치(910)를 이용하여 가스흐름제어 노즐에서 나온 가스를 대전시키게 되고, 이 대전된 가스들은 초음파 노즐에 의하여 무화된 입자들을 대전시킴과 동시에 그 흐름을 띠 형태로 유도한다. 이 대전된 띠형태의 분무입자들의 흐름은 그대로 피도포재 상에 도달되어 도포되는데, 이 도포 되는 과정에서 구동모터(400)에 의하여 움직이는 콘베어벨트상의 시료(300)는 전면이 코팅이 되면서 전자기 가진장치(200) 속으로 들어가게 된다. 이 전자기 가진장치 속으로 들어간 시료(300) 상에는 미처 경화되지 않은 대전된 분무 액이 도포되어 있는데, 전자기적인 외부 가진에 의한 교란을 받아서 대전된 도포 액들이 진동하게 되어 그 도포 두께가 균일하여진다. 이러한 공정과 장치를 통하여 대형의 기판 등에 효과적으로 저가의 균질한 코팅을 얻을 수 있다.

반도체 웨이퍼나 디스플레이 유리 기판이나 이와 유사한 경우에 감광액이나 식각액, ITO 코팅액 등을 도포하는 공정에서 사용되던 종래 스핀방식을 대신하여 본 고안의 복합공정방식을 사용하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 종래의 스핀공정 방식과는 달리 기판이나 웨이퍼 그리고 이와 유사한 피도포재의 표면에 코팅되어야하는 도포 액을 피도포재 표면상에 도포하는 과정에서 도포 액의 비산이 적게 발생하고 최소한의 도포 액을 사용하게 되어 환경적인 문제와 함께 재료의 손실을 최소화할 수 있다. 또한 기존의 스핀방식에서는 웨이퍼상의 패턴이나 요철 부분에 공기가 미처 빠져나가지 못하고 그 위에 코팅 액이나 식각 액이 도포됨으로서 이후의 다단계 공정에서의 제품에 결함이 발생될 수 있는 경우가 많이 있었고 점차로 대형화 하여가는 추세인 대형 기판 상에 원하는 코팅 액을 도포하고자 하는 경우에 고속의 회전에 필요한 장치비용이 상승하는 단점이 있다. 또한 광폭 초음파 코팅방식은 저가의 비용이 드는 방식이지만 코팅 두께를 대형 기판 상에서 고르게 제어하는 것이 상당히 쉽지 않은 단점이 있었다. 본 발명의 결과로 설치 및 유지비 용이 적게 드는 초음파 코팅방식을 사용하면서도 여기에 전자기적인 대전기법을 복합화 하여 장치비용과 환경비용이 저렴하며 공기포집등의 결함이 없고 균질한 코팅결과를 얻을 수 있는 효과적인 코팅 공정 및 제조 장치를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 도 1, 도 2, 도 3 등에 광폭 초음파 분무 코팅공정과 대전장치, 그리고 전자기적인 진동을 주는 장치를 일체화한 공정과 그 제조장치
2. 도 2에 가스유도장치(100)에 방전장치(910)를 부착하여 초음파 노즐에 의하여 분무된 입자를 가스흐름제어노즐(700)에서 나오는 가스에 의하여 전하를 대전하면서 분무 입자의 흐름을 유도하는 공정 및 그 구조
3. 도 3에 대전된 무화입자가 도포되기 직전 및 직후에 그 입자에 영향을 주는 전자기적 진동 제어 공정과 그 구조

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