KR20090072360A - 고속형 슬릿코터의 노즐구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 쌍의 판체 사이에 약액이 수용되는 공간으로 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티 하단에 약액이 토출되기 위한 슬릿 형태의 갭을 갖는 토출구로 이루어진 슬릿노즐로서, 상기 한 쌍의 판체는 토출구의 외측으로 상향경사면을 형성하되, 그 중 어느 일측의 판체는 상향경사면으로부터 다시 하향경사지는 바람막이를 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 코팅표면에 대한 고압기류의 물리적 영향력을 최소화시켜 안정적이며 균일한 품질의 코팅제품을 생산할 수 있고, 공기저항을 최소화하고, 장비의 주행상태를 안정화시켜 고속 주행이 가능하도록 하며, 기판 표면에 존재하는 이물질을 바람막이를 이용해 먼저 제거함으로써 제품의 불량발생률을 낮추는 효과를 갖는다.

슬릿 코터, 슬릿 노즐, 바람막이

Description

고속형 슬릿코터의 노즐구조{Nozzle Structure of slit coater}

본 발명은 고속형 슬릿코터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속 주행시 코팅액 토출부에 집중되는 고압기류의 영향을 최소화시키기 위한 슬릿코터의 노즐구조에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시소자 또는 반도체 소자 제조공정에는 다수의 포토리소그래피공정이 적용되고, 포토리소그래피공정을 위하여 노광공정이 진행되는데, 상기 노광공정을 위해 감광물질인 포토레지스트와 같은 약액이 사용된다.

노광공정은 기판 또는 웨이퍼에 약액을 도포하고 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 노광하는 순서로 진행된다. 그러므로, 상기 노광공정에서 약액을 기판에 도포하는 장치가 필요하다.

포토레지스트와 같은 약액을 기판에 도포하는 장치로는, 원심력을 이용한 스핀 코터와 분사 노즐을 이용한 슬릿 코터가 있다. 스핀 코터는 고속 회전하는 기판 또는 웨이퍼 상에 약액을 떨어뜨려 도포하는 방식으로 버려지는 약액의 양이 많고 대형 기판의 도포에는 부적합하다.

반면, 슬릿 코터는 약액을 기판 상에 직접 분사하는 방식으로 소정 량의 약액을 바(bar)와 같은 형상을 갖는 슬릿 노즐을 통해 분사시킴으로써 대화면 액정표시장치용 기판과 같은 대형 기판의 도포에 적합하다.

도 1은 종래의 슬릿 코터에 의한 도포를 나타낸 예시도이며, 도 2는 종래 슬릿 노즐의 분해 사시도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 종래의 슬릿 코터는 약액(40)이 도포되는 기판(20)이 소정의 형상을 갖는 스테이지(10)에 안착되고 기판(20)의 상방에 슬릿 노즐(30)이 위치하게 된다. 상기 슬릿 노즐(30)의 양측단은 구동부(50)에 의해 지지되는데, 상기 구동부(50)는 X축 구동유닛(50a)과 Z축 구동유닛(50b)으로 구성되어 상기 슬릿 노즐(30)의 높낮이를 조절하거나 슬릿 노즐(30)을 기판(20) 일측에서 타측으로 이동시키게 된다.

상기 구동부(50)에 의해 지지되는 슬릿 노즐(30)은 대략 폭이 좁고 길이가 긴 좌우 반체로 구성되는데, 어느 한쪽 반체에 해당하는 제 1 몸체(30a)의 일면에는 삼각형상의 캐비티(32)가 형성되고, 또 다른 한쪽 반체에 해당하는 제 2 몸체(30b)의 일면은 평평하게 형성된다.

상기와 같은 제 1 몸체(30a)와 제 2 몸체(30b)의 일면이 서로 대면하도록 접합되면 이들 사이에는 캐비티(32)에 대응하는 간극(Gap)이 형성되고 상기 간극의 하단부는 약액을 기판에 분사하는 토출구(35)가 된다.

또한, 상기 캐비티(32)의 상단 정점에는 약액 주입구(36)가 형성되어 상기 주입구(36)를 통해 약액이 캐비티(32)에 공급된다. 상기 캐비티(32) 내로 약액이 공급되면 캐비티(32) 내에 존재하던 에어는 약액의 공급에 따른 압력에 의해 토출구(35)를 통해 외부로 배기되고, 상기 캐비티(32) 내의 약액 충진이 완료되면 일정한 압력이 캐비티(32) 내에 가해져 약액이 토출구(35)를 통해 기판(20)으로 분사된다.

미설명 번호 38은 제 1 몸체(30a)와 제 2 몸체(30b)를 결합하기 위한 체결구이다.

또한, 상기 약액 주입구(36)의 상부에는 에어 벤트(34)를 형성하고, 상기 에어 벤트(34)를 통해 캐비티(32) 내에 잔류하는 에어를 외부로 배기하게 된다.

도 3은 종래 슬릿 노즐의 코팅공정을 도시한 개략도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 종래의 슬릿 노즐(30)을 이용해 코팅공정을 진행할 때 슬릿 노즐(30)의 진행방향 전면에서는 슬릿 노즐(30)과 대기 사이의 충돌로 인한 기류가 형성된다.

이때 발생되는 기류의 흐름은 대부분이 슬릿 노즐(30)의 경사면을 따라 하향이동되어 스테이지 상면 쪽 즉, 토출구(35)와 기판(20) 사이의 공간에 집중되어 고압기류를 형성한다.

이러한 고압기류는 슬릿 노즐(30)의 주행속도에 비례해서 커지게 되는데, 슬릿 노즐(30)이 저속 주행하는 환경에서는 기류의 형성이 크지 않아 코팅면에 큰 영향을 미치지는 못했다.

그러나, 최근 생산성 향상을 위해 고속형 슬릿코터가 개발되는 추세이고, 이로 인해 슬릿 노즐(30)의 고속 주행이 불가피해짐에 따라 고압기류의 영향으로 인 한 코팅면의 불균일 문제가 발생되고 있다.

종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 별도의 추가 구조 없이 슬릿 노즐의 구조를 개선시켜 일체형 바람막이구조를 형성함으로써, 슬릿 노즐의 고속 주행시에도 기판과 토출구 사이에 고압기류가 형성되는 것이 방지되도록 하는데 있다.

본 발명은 한 쌍의 판체 사이에 약액이 수용되는 공간으로 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티 하단에 약액이 토출되기 위한 슬릿 형태의 갭을 갖는 토출구로 이루어진 슬릿노즐로서, 상기 한 쌍의 판체는 토출구의 외측으로 상향경사면을 형성하되, 그 중 어느 일측의 판체는 상향경사면으로부터 다시 하향경사지는 바람막이를 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 바람막이와 토출구 사이에 아래쪽이 넓고 위쪽이 좁아지는 형태의 공간부가 형성되는데, 상기 바람막이와 상향경사면이 만나는 모서리 부위를 라운드처리 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 바람막이의 끝단이 토출구 끝단과 일치되도록 하고, 상기 바람막이 전면 횡방향으로는 공기의 흐름을 가이드 하기 위한 다수의 기류 안내홈을 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 기류 안내홈은 아래쪽이 넓고 위쪽이 좁아지는 형태로 이루어진 다.

본 발명은 상기한 바람막이를 이용해 기판 표면의 이물질을 제거시킬 수도 있다.

본 발명은 슬릿 노즐의 고속 주행시, 기판과 토출구 사이에 고압기류가 형성되는 것을 방지함으로써, 코팅표면에 대한 고압기류의 물리적 영향력을 최소화시켜 안정적이며 균일한 품질의 코팅제품을 생산할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 바람막이 전면에 다수의 기류 안내홈을 형성함으로써, 공기저항을 최소화하고, 장비의 주행상태를 안정화시켜 고속 주행이 가능하도록 하여 생산성 향상에 기여하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람막이는 코팅되기 전의 기판 표면에 존재하는 이물질을 먼저 제거함으로써, 제품의 불량발생률을 낮추는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 슬릿 노즐의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 슬릿 노즐의 정면도이다.

동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명에 따른 슬릿 노즐(100)은 한 쌍의 판 체(110)(120) 사이에 약액이 수용되는 공간으로 캐비티(130)를 형성하고, 상기 캐비티(130) 하단에 약액이 토출되기 위한 슬릿 형태의 갭(140)을 갖는 토출구(150)를 갖는다.

이때, 상기 한 쌍의 판체(110)(120)는 각각 토출구(150)의 외측으로 상향경사면(111)(121)을 형성하되, 그 중 어느 일측의 판체(120)는 상향경사면(121)으로부터 다시 하향경사지는 바람막이(160)를 일체로 형성하게 된다.

상기 바람막이(160)는 일측 판체(120)와 같은 하나의 몸체로 제작되는데, 내면은 상향경사면(121)의 정점에서 하향 절곡되어 연장되는 경사면 또는 수직면을 형성하고, 외면은 일측 판체(120)의 외측면에 연장되는 평탄면을 형성한다.

이때, 상기 바람막이(160)와 토출구(150) 사이에는 아래쪽이 넓고 위쪽이 좁아지는 형태의 공간부(170)가 형성되는데, 상기 공간부(170)의 상부 끝단 즉, 바람막이(160)와 상향경사면(121)이 만나는 모서리 부위를 라운드처리 하는 것이 바람직하다.

이는, 코팅공정이 끝나고 난 후, 슬릿 노즐(100)에 묻은 코팅액을 닦아낼 때, 코팅액이 쉽게 제거되도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 바람막이(160)의 끝단 높이를 토출구(150) 끝단 높이와 일치되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 단일 판체(120)의 저면 길이방향을 따라 공간부(170)의 형상을 가공함으로써, 토출구(150) 및 바람막이(160)를 동시에 형성하는 것이 가능하기 때문에, 가공 공수를 줄이는 한편, 공차관리에 유리한 이점을 갖는다.

물론, 상기 바람막이(160)의 끝단 높이를 토출구(150)의 끝단 높이보다 높거나 낮게 형성하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 바람막이(160)는 토출구(150) 측으로 집중되는 기류를 막아 코팅층에 대한 영향력을 최소화시키는 대신 슬릿 노즐(100) 전면의 공기저항이 커져 슬릿 노즐(100)의 주행을 방해하게 된다.

이러한, 공기저항은 슬릿 노즐(100)의 떨림 현상을 초래할 수도 있는데, 이를 방지하기 위해 판체(120)의 전면 횡방향으로 공기의 흐름을 가이드 하는 다수의 기류 안내홈(161)을 형성하게 된다.

이러한, 기류 안내홈(161)은 도 5에서와 같이 아래쪽이 넓고 위쪽이 좁아지는 형태로 제작되는데, 이는 판체(120)의 전면 특히, 하부쪽으로 집중된 기류의 흐름을 슬릿 노즐(100)의 측방향으로 안내 배기함으로써, 공기저항을 최소화시켜 슬릿 노즐(100)의 주행을 안정적으로 유도하게 된다.

상기한 바와 같은 바람막이(160)는 도 4를 통해 일측 판체(120)에만 형성되는 것으로 도시되고 있으나, 양방향 코팅을 위한 슬릿 노즐(100)의 경우에는 양측 판체(110)(120) 모두에 바람막이(160)가 형성되도록 할 수도 있다.

도 6은 본 발명 슬릿 노즐의 코팅공정을 도시한 개략도로서, 동 도면에서와 같이 스테이지(2) 상면에 기판(1)이 탑재된다.

상기 기판(1)은 글래스(glass) 재질이 사용될 수 있고, 그 표면에 감광액 등의 약액을 도포시키게 되는데, 대면적의 기판(1)에 균일한 두께로 코팅액(3)을 코 팅시키기 위해 슬릿 형태의 노즐(100)이 사용된다.

이러한 슬릿 노즐(100)은 도 6에서와 같이 기판(1)의 좌측방향에서 우측방향으로 주행하면서 코팅액(3)을 도포하게 된다.

이때, 슬릿 노즐(100) 전면에는 고속 주행에 따른 고압기류가 형성되는데, 상기 고압기류는 바람막이(160)에 막혀 토출구(150) 측으로 집중되는 것이 방지된다.

이와 같은 바람막이(160)는 토출구(150) 측에 작용하는 기류의 영향을 최소화시켜 기판(1) 표면에 코팅액(3)이 균일하게 도포되도록 작용되지만 고압기류에 의한 공기저항을 전면에 받게 된다.

이러한 슬릿 노즐(100)을 진동시키는 원인이 되기 때문에 판체(120) 전면에 공기저항을 감소시키기 위한 다수의 기류 안내홈(161)을 형성시켜 공기흐름이 판체(120) 측면으로 유도되도록 한다.

본 발명은 슬릿 노즐(100)의 전면기류를 기류 안내홈(161)을 따라 흘려 보냄으로써, 공기저항에 의한 슬릿 노즐(100)의 진동을 방지시켜 고속 주행이 가능하도록 하고, 바람막이(160)를 이용해 기판(1) 위의 이물질을 코팅 전에 제거시킴으로써, 제품의 불량률을 최소화시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 슬릿 코터에 의한 도포를 나타낸 예시도.

도 2는 종래 슬릿 노즐의 분해 사시도.

도 3은 종래 슬릿 노즐의 코팅공정을 도시한 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 슬릿 노즐의 구조를 설명하기 위한 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 슬릿 노즐의 정면도.

도 6은 본 발명 슬릿 노즐의 코팅공정을 도시한 개략도.

<도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 슬릿 노즐 110,120: 한 쌍의 판체

111,121: 상향경사면 130: 캐비티

140: 갭 150: 토출구

160: 바람막이 161: 기류 안내홈

170: 공간부 1: 기판

2: 스테이지 3: 코팅액

Claims (7)

1. 한 쌍의 판체 사이에 약액이 수용되는 공간으로 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티 하단에 약액이 토출되기 위한 슬릿 형태의 갭을 갖는 토출구로 이루어진 슬릿노즐에 있어서,

   상기 한 쌍의 판체는 토출구의 외측으로 상향경사면을 형성하되, 그 중 어느 일측의 판체는 상향경사면으로부터 다시 하향경사지는 바람막이를 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 고속형 슬릿코터의 노즐구조.
2. 한 쌍의 판체 사이에 약액이 수용되는 공간으로 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티 하단에 약액이 토출되기 위한 슬릿 형태의 갭을 갖는 토출구로 이루어진 슬릿노즐에 있어서,

   상기 한 쌍의 판체는 토출구의 외측으로 상향경사면을 형성하되, 그 중 어느 일측의 판체는 상향경사면으로부터 다시 하향경사지는 바람막이를 일체로 형성하되, 상기 바람막이와 토출구 사이에 아래쪽이 넓고 위쪽이 좁아지는 형태의 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고속형 슬릿코터의 노즐구조.
3. 제1항 또는 2항에 있어서,

   상기 바람막이의 끝단이 토출구 끝단과 일치하는 것을 특징으로 하는 고속형 슬릿코터의 노즐구조.
4. 제1항 또는 2항에 있어서,

   상기 바람막이 전면 횡방향으로 공기의 흐름을 가이드 하기 위한 다수의 기류 안내홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 고속형 슬릿코터의 노즐구조.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기류 안내홈은 아래쪽이 넓고 위쪽이 좁아지는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속형 슬릿코터의 노즐구조.
6. 제1항 또는 2항에 있어서,

   상기 바람막이를 이용해 기판 표면의 이물질을 제거시키는 것을 특징으로 하는 고속형 슬릿코터의 노즐구조.
7. 제1항 또는 2항에 있어서,

   상기 바람막이와 상향경사면이 만나는 모서리 부위를 라운드처리 하는 것을 특징으로 하는 고속형 슬릿코터의 노즐구조.

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