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KR101025103B1 - 슬릿노즐을 구비하는 포토레지스트 도포장치 - Google Patents

슬릿노즐을 구비하는 포토레지스트 도포장치 Download PDF

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KR101025103B1
KR101025103B1 KR1020040021853A KR20040021853A KR101025103B1 KR 101025103 B1 KR101025103 B1 KR 101025103B1 KR 1020040021853 A KR1020040021853 A KR 1020040021853A KR 20040021853 A KR20040021853 A KR 20040021853A KR 101025103 B1 KR101025103 B1 KR 101025103B1
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slit nozzle
substrate
supply unit
nozzle
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Abstract

본 발명은 포토레지스트 도포장치에 관한 것으로, 특히, 슬릿노즐을 이용하여 포토레지스트를 도포하는 스핀리스 코터에 관한 것이다.
본 발명의 스핀리스 코터는 포토레지스트를 분사하는 슬릿노즐과 상기 슬릿노즐에 포토레지스트를 공급하며 상기 슬릿노즐의 상단에 인접하게 형성되거나 상기 슬릿노즐에 직접 접촉하여 구성되는 포토레지스트 공급부를 구비하여 상기 포토레지스트 공급부에서 슬릿노즐까지 포토레지스트가 이동하는 경로를 최대한 짧게 구성하여 분사되는 포토레지스트 내로 기포 등의 이물이 유입되는 것을 방지하고 정밀한 포토레지스트의 분사가 가능하게 한 것을 특징으로 한다.
포토레지스트, 도포기, 스핀리스 코터, 슬릿노즐

Description

슬릿노즐을 구비하는 포토레지스트 도포장치{APPARATUS FOR COATING PHOTORESIST COMPRISING SLITNOZZLE}
도 1은 일반적인 스핀리스 코터의 구조를 나타내는 사시도.
도 2는 일반적인 스핀리스 코터에 의해 포토레지스트가 기판에 적하되는 모습을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 스핀리스 코터의 구조를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 스핀리스 코터의 단면도.
도 5는 본 발명의 스핀리스 코터의 포토레지스트 공급부와 슬릿노즐을 나타내는 단면도.
************* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***************
301:슬릿노즐 302:기판
303:슬릿노즐 구동부 305:포토레지스트 공급부
306:포토레지스트 공급 라인 307:포토레지스트 공급부 지지대
308:선형 레일 310:연결부
501:분사구 502;포토레지스트 저장영역
본 발명의 유리기판이나 웨이퍼 등의 표면에 포토레지스트를 도포하는 장치에 관한 것으로 특히, 노즐분사방식을 사용하는 스핀리스(spinless) 코터(coater)에 관한 것이다.
액정표시소자 또는 반도체 소자 제조공정에는 다수의 포토리소그래피 공정이 적용되고, 포토리소그래피공정을 위하여 노광공정이 진행되는데, 상기 노광공정을 위해 감광성의 포토레지스트가 사용된다.
노광공정은 기판 또는 웨이퍼에 감광성의 포토레지스트를 도포하고 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 노광하는 순서로 진행된다.
그러므로 상기 노광공정에서 포토레지스트를 기판 등에 도포하는 방법이 필요한데, 통상 소정의 점도를 가지는 포토레지스트는 스핀 코터(spin coater) 또는 스피너(spinner)라 불리는 도포기를 이용하여 기판 등에 도포된다.
그러나 상기 스핀 코팅 방법은 액정표시패널과 같은 대형의 기판에 포토레지스트를 도포하기에는 기판의 크기가 너무 크므로 적당하지 못하며 스핀 코팅시 낭비되는 포토레지스트의 양 또한 과다하다.
스핀코팅 방법은 스핀시 발생하는 원심력을 이용한 코팅방법인데, 그 과정을 살펴보면, 소정의 점도를 가지는 소정량의 포토레지스트를 스피너(spinner) 상에 로딩된 기판에 적하하는 단계와, 상기 기판이 로딩된 스피너(spinner)가 고속으로 회전하면서 원심력을 이용해 소정의 점도를 가지는 포토레지스트를 균일하게 도포하는 단계로 구분될 수 있다.
그러므로 회전하는 스피너 상에서 도포된 포토레지스트는 기판에 도포될 뿐 아니라 스피너(spinner) 밖으로 비산되는 양도 상당량에 이른다. 실제, 감광을 위해 사용되는 포토레지스트의 량보다 낭비되는 포토레지스트의 량이 훨씬 많다. 뿐만 아니라, 상기 스피너(spinner)의 회전시 비산되는 포토레지스트 파편은 이후 박막 형성공정에서 이물로 작용되기가 쉽고, 환경 오염원이 되기도 한다.
상기 문제를 해결하고자 안출된 것이 스피너(spinner)를 사용하지 않고 소정의 포토레지스트를 분사노즐을 사용하여 분사하는 분사노즐 방식이 제안되었다. 상기 분사노즐 방식을 스피너(spinner)를 이용하지 않으므로 스핀리스 코터라 부르는데, 상기 스핀리스 코터는 특히, 대형의 액정표시패널 상에 포토레지스트를 도포하는데 적합하다.
상기 스핀리스 코터는 소정량을 포토레지스트를 라인형의 긴 슬릿노즐을 통해 유리기판 등에 도포하는 포토레지스트 도포기로, 슬릿 형상의 포토레지스트 분출구를 구비하는 바(bar) 형의 노즐을 통해 기판에 포토레지스트를 분사한다. 슬릿 노즐은 기판의 일 측으로부터 다른 일 측으로 이동하면서 기판 상에 포토레지스트를 균일하게 도포한다.
도 1을 통하여 통상의 스핀리스 코터의 구조를 살펴본다. 도 1은 일반적인 스핀리스 코터의 사시도로서, 포토레지스트를 기판(102)상에 도포하는 슬릿 노즐(101)과, 상기 슬릿노즐을 일정한 방향으로 이동시키는 한 쌍의 노즐구동부(103)와, 상기 노즐구동부의 일 측에 부착되는 포토레지스트 공급부(105)와, 상기 포토레지스트 공급부(105)로부터 상기 슬릿노즐(101)로 포토 레지스트를 이송하는 제 1 포토레지스트 공급 라인(106)과, 상기 포토레지스트 공급부(105)에 포토레지스트를 공급하는 제 2 포토레지스트 공급 라인(107)을 구비하여 구성된다.
상기 슬릿노즐(101)은 긴 바(bar)형의 노즐로, 기판(102)과 대향하는 슬릿노즐의 하단 중앙에는 미세한 슬릿형상의 분사구가 형성되며 상기 분사구를 통해 포토레지스트가 일정 량 기판에 분사된다.
도 2는 상기 슬릿노즐(101)과 기판(102)을 도시한 것인데, 상기 슬릿노즐(101)은 기판의 일 측에서 다른 일 측으로 일정한 속도로 이동하면서 포토레지스트를 기판(102)에 분사시킨다.
상기 슬릿노즐(101)에 포토레지스트를 공급하며 공급되는 포토레지스트에 소정의 압력을 가하여 포토레지스트를 분사시키는 수단이 포토레지스트 공급부(105)인데, 상기 포토레지스트 공급(105)부는 펌프가 포함되어 일정한 압력을 슬릿노즐(101)에 가하고 그 압력에 의해 슬릿노즐에 저장된 포토레지스트는 분사된다.
또한, 상기 포토레지스트 공급부(105)는 스핀리스 코터의 외측에 장치되는 포토레지스트 저장탱크(미도시)로부터 포토레지스트를 제 2 포토레지스트 공급 라인(107)을 통해 공급받는다.
한편, 상기 포토레지스트 공급부(105)에 저장된 포토레지스트는 상기 포토레지스트 공급부의 펌핑작용을 통해 제 1 포토레지스트 공급라인(106)을 통해 슬릿노즐에 포토레지스트를 공급한다.
상기 포토레지스트 공급부는 한 쌍으로 구성되는 슬릿노즐 구동부(103)의 일 측에 부착되어 있다.
그런데 포토레지스트를 분사하는 슬릿노즐은 미세하게 분사량 및 분사압력이 조절되면서 기판에 포토레지스트를 분사해야 하여야 한다. 그리고 그 분사 압력을 결정하는 것은 펌핑작용하는 포토레지스트 공급부(105)의 분출압력이다.
그러나 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 스핀리스 코터는 포토레지스트 공급부(105)와 슬릿노즐(101)이 제 1 포토레지스트 공급라인(106)에 의해 연결되어 있어 상기 포토레지스트 공급부(105)가 슬릿노즐을 통해 분사되는 포토레지스트의 분사압력을 미세하게 제어할 수 없는 문제가 있다. 특히, 대형의 기판을 필요로 하는 액정표시패널의 경우에는 상기 제 1 포토레지스트 공급라인(106)의 길이가 점점 길어져 더욱 포토레지스트 공급 압력을 제어하기가 어려워진다.
포토레지스트를 기판에 공급하는 압력은 기판에 균일한 포토레지스트를 공급하기 위해서 매우 중요한 요소이며 이를 제어하는 것이 필수 과제이다.
또한 포토레지스트 공급부(105)와 슬릿노즐(101)사이의 거리가 멀어지고 공급되는 포토레지스트가 지나는 경로가 길어질수록 기포 등의 이물이 포토레지스트에 포함되어 분사시 포토레지스트가 기판 상에 불 균일하게 분사되는 문제가 발생한다.
그러므로 본 발명은 스핀리스 코터에서 포토레지스트를 기판에 분사함에 있어서, 분사되는 포토레지스트의 압력을 정밀하게 제어할 수 있도록 스핀리스 코터 의 구조를 개선하는 것을 목적으로 한다. 또한 포토레지스트 공급부에서 슬릿노즐까지의 포토레지스트 공급 경로를 줄여 포토레지스트 도포시 불균일한 포토레지스트의 분포를 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 포토레지스트를 기판에 분사하는 슬릿노즐과; 상기 슬릿노즐을 구동시키는 슬릿노즐 구동부와; 상기 슬릿노즐에 포토레지스트를 공급하며 상기 슬릿노즐과 인접하게 상기 슬릿노즐 상단에 형성되는 포토레지스트 공급부와; 상기 포토레지스트 공급부를 지지하는 지지대와; 상기 포토레지스트 공급부와 상기 슬릿노즐을 연결하며 상기 포토레지스트 공급부에서 상기 슬릿노즐로 포토레지스트가 이동하는 연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치를 제공한다.
이하 도 3~5를 참조하여 본 발명의 포토레지스트 도포장치의 구조에 관하여 상세히 살펴본다.
본 발명의 스핀리스 코터는 액정표시소자등 대형의 기판에 포토레지스트를 도포해야 할 경우에 적당한 것으로 종래의 스핀코팅방식에 비해 사용되는 포토레지스트의 량을 최소화 할 수 있을 뿐 아니라, 스핀코팅 방식으로는 포토레지스트를 도포하기가 어려운 대형의 기판에도 포토레지스트를 도포할 수 있는 장점을 가지고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스핀리스 코터는 포토레지스트를 유리등의 기판(302)에 도포하는 슬릿 형상의 분사구를 구비하는 슬릿노즐(301)을 구비 한다. 상기 슬릿노즐(301)은 선형의 긴 바형으로 구성되면서 기판(302)의 일변의 길이보다 크게 구성된다. 상기 슬릿노즐의 하부면, 즉, 기판(302)과 대향하는 면에는 포토레지스트가 분사되는 미세한 선형의 분사구(미도시)가 형성되어 있다. 상기 선형의 분사구를 통하여 포토레지스트는 기판에 일정한 밀도를 유지하면서 분사된다.
또한 상기 슬릿노즐(301)은 슬릿노즐의 양측에 형성되는 슬릿노즐 구동부(303)에 연결되어 있어 상기 슬릿노즐 구동부의 이동에 따라 상기 기판(302)상을 일정한 속도로 이동한다. 이때, 상기 슬릿노즐과 기판사이의 간격은 도포되는 포토레지스트의 양과 점도를 고려하여 미세하게 제어된다. 포토레지스트는 기판에 도포되는 즉시 건조가 발생하기 때문에 도포된 후, 지연되는 시간에 따라 점도가 변할 수 있어 슬릿노즐(301)과 기판(302)의 간격이 미세하게 조절되어야 한다.
한편, 상기 슬릿노즐(301)을 이동시키는 슬릿노즐 구동부(303)는 한 쌍으로 구성되며 상기 기판(302)의 양측에 각각 형성되어 슬릿노즐(301)이 상기 기판(302)이 가로질러 형성되도록 지지한다.
아울러, 상기 슬릿노즐 구동부(303)는 그 하단에 리니어(linear) 모터(미도시)가 형성되어 있고 상기 리니어 모터에 의해 기판의 일변과 평행하게 형성되며 기판(302)의 외측에 형성되는 선형 레일(308)을 따라 이동할 수 있다.
다른 한편, 상기 슬릿노즐(301)에 포토레지스트를 공급하는 포토레지스트 공급부(305)는 상기 슬릿노즐(302)의 상단에 근접하여 형성되며 지지대(307)에 의해 고정되며 상기 지지대(307)는 상기 슬릿노즐 구동부(303)에 결합되어 있다.
상기 포토레지스트 공급부(305)는 펌프등과 같이 분사수단으로 구성되며 펌핑작용에 의해 저장된 포토레지스트를 상기 슬릿노즐(301)로 압출한다. 포토레지스트를 상기 슬릿노즐(301)로 압출할 때, 압출되는 양만큼의 포토레지스트를 외부로부터 다시 공급받는다. 즉, 포토레지스트의 압출과 인입이 동시에 이루어진다.
또한, 상기 포토레지스트 공급부(305)는 미세한 간격으로 이격되면서 상기 슬릿노즐(301)상단에 형성되고 연결부에 의해 연결되어 있다. 그러므로 상기 연결부는 짧게 구성되며 하나의 파이프라인(pipe line)에 의해 구성될 수 있으며, 하나 이상의 파이프라인에 의해 구성될 수도 있다.
상기 포토레지스트 공급부(305)와 상기 슬릿노즐(301)의 연결되는 모습을 상기 포토레지스트 공급부(305)와 상기 슬릿노즐(301)의 단면도를 도시한 도 5를 참조하여 더욱 상세히 살펴본다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 공급부(305)는 상기 슬릿노즐(301)의 상단에 일정 거리 이격되어 형성되는 데, 상기 포토레지스트 공급부(305)와 상기 슬릿노즐(301)은 파이프 라인 등으로 구성되는 연결부(310)에 의해 연결되고 상기 연결부(310)는 각각 나사선(503)에 의해 상기 포토레지스트 공급부(305)와 상기 슬릿노즐(301)과 각각 결합되어 있다.
상기 포토레지스트 공급부(305)와 상기 슬릿노즐(301)이 미세한 간격으로 이격되는 데, 이는 펌핑작용에 의해 상기 슬릿노즐(301)에 포토레지스트를 공급하는 포토레지스트 공급부(305)의 진동이 전달되어 균일한 포토레지스트의 분사가 이루어지지 않을 수 있는 오류를 방지하기 위한 것이다. 그러나, 상기 포토레지스트 공 급부(305)의 진동을 방지하는 수단, 예를 들어, 진동방지판 또는 완충장치를 개재한 채, 상기 슬릿노즐(301)상부에 직접 접촉하여 구성될 수도 있다. 상기 포토레지스트 공급부(305)와 슬릿노즐(301)이 직접 접촉하는 경우에는 상기 연결부(310)가 필요 없을 수 있다.
스핀리스 코터의 슬릿노즐의 구성을 상기와 같이 하면, 포토레지스트 공급부(305)와 슬릿노즐(301)의 간격을 매우 작게 구성할 수 있어 펌프로 구성되는 포토레지스트 공급부에서 슬릿노즐로 공급되는 포토레지스트의 이동거리를 최소화하여 기포 등의 이물이 슬릿노즐에 공급되는 포토레지스트에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 기판에 분사되는 포토레지스트는 점도 및 밀도를 일정하게 유지한 채, 기판 상에 분사될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 슬릿노즐(301)은 공급되는 포토레지스트를 분사하기 전에 잠시 공급된 포토레지스트를 저장하는 저장공간(502)이 구비되는 데, 상기 저장공간은 포토레지스트 분사구(501)보다 그 지름이 크게 형성되면서 상기 슬릿노즐(301)의 길이방향으로 라인 형상으로 형성되어 있다.
상기 포토레지스트 저장공간(502)은 상기 포토레지스트 공급부(305)에서 공급되는 포토레지스트를 잠시 저장하였다가 상기 저장공간(502)내에서 응축되는 포토레지스트의 압력과 포토레지스트 공급부(305)에서 공급되는 압력에 의해 기판으로 포토레지스트를 분출시킨다.
한편, 도 4는 본 발명의 스핀리스 코터의 단면도를 도시한 것으로, 도 4늘 참조하여 본 발명의 스핀리스 코터를 설명하면, 본 발명의 스핀리스 코터는 기판(302)상에 포토레지스트를 분사하는 바형으로 구성되며 기판을 가로질러 형성되는 슬릿노즐(301)과, 상기 슬릿노즐(301)을 이동시키고 기판의 양측에 형성되는 슬릿노즐 구동부(303)와, 상기 슬릿노즐(301)과 일정한 간격으로 이격된 채 상기 슬릿노즐 상부에 형성되는 포토레지스트 공급부(305)와, 상기 포토레지스트 공급부(305)가 일정한 간격을 유지한 채 상기 슬릿노즐(301)상부에 형성될 수 있게 하는 포토레지스트 공급부 지지대(307)와, 상기 포토레지스트 공급부(305)와 슬릿노즐(301)을 연결하고 상기 포토레지스트 공급부(305)에서 슬릿노즐(301)로 포토레지스트를 공급하는 연결부(310)와. 상기 포토레지스트 공급부(305)에 포토레지스트를 공급하는 포토레지스트 공급 라인(306)을 구비하여 구성된다.
상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 포토레지스트 공급부(305)는 상기 슬릿노즐과 직접 접촉하면서 슬릿노즐(301)위에 형성될 수도 있다. 이때, 포토레지스트 공급부의 진동에 의해 분사되는 포토레지스트가 불균일해지는 문제가 발생할 수 있는데, 상기 진동을 방지하기 위하여 진동방지판, 예를 들어 다수의 용수철 또는 고무패드등을 개재한 채, 개스겟으로 상기 포토레지스트 공급부(305)와 상기 슬릿노즐을 밀봉하여 직접 결합할 수 있다. 포토레지스트 공급부(305)가 상기 슬릿노즐에 직접 결합되면 상기 연결부(310) 및 포토레지스트 공급부 지지대가 필요 없을 수 있다.
상기와 같이, 포토레지스트 공급부와 슬릿노즐부를 인접하게 구성하거나 포토레지스트 공급부와 슬릿노즐부가 결합되도록 구성함으로써, 스핀리스 코터가 포 토레지스트를 기판에 공급하는 중에 유입되는 에어등 방지할 수 있어 유입되는 에어등의 이물로 말미암아 기판에 분사되는 포토레지스트가 불균일해지는 것을 방지 할 수 있다. 또한 포토레지스트 공급부에서 슬릿노즐과의 거리가 매우 짧게 구성되기 때문에 포토레지스트 공급부에서 토출하는 포토레지스트 량이 오차 없이 그대로 기판에 분출될 수 있어 포토레지스트 토출 량을 미세하게 제어하데 유리하다.

Claims (8)

  1. 포토레지스트를 기판에 분사하고, 내부에 상기 포토레지스트를 저장하는 저장공간이 구비된 슬릿노즐;
    상기 슬릿노즐 양측에 구비되며, 상기 슬릿노즐을 상기 기판상에서 일정한 속도로 이동하도록 구동시키는 슬릿노즐 구동부;
    상기 슬릿노즐에 상기 포토레지스트를 공급하며, 상기 슬릿노즐 상단에 연결된 포토레지스트 공급부;
    상기 포토레지스트 공급부와 상기 슬릿노즐을 연결하며 상기 포토레지스트가 상기 슬릿노즐로 이동되도록 하는 연결부;및
    상기 포토레지스트 공급부를 지지하며, 상기 슬릿노즐 구동부에 결합된 지지대;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿노즐은 바형의 슬릿노즐로서 상기 기판을 가로질러 형성되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트 공급부와 상기 슬릿노즐은 진동방지수단을 개재한 채 결합된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트 공급부는 포토레지스트를 분출함과 동시에 분출되는 포토레지스트를 인입하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.
  8. 삭제
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