KR100940986B1 - 슬릿 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 기포 제거 작업을 위한 유휴 시간의 저감과 기포를 원인으로 하는 도막의 불균일 라인을 없애는 것이 가능한 슬릿 노즐을 제공하는 것이다.

도포액에 끌려 들어간 기포(에어)는 제1 저류부(4)로부터 제2 저류부(5)로 유입되는 사이에 도포액으로부터 빠져나가서 제1 저류부(4) 내의 천장부분에 머무는데, 제1 저류부(4)가 2개의 연산상(連山狀)으로 형성되어 있기 때문에 에어는 천장을 따라서 정부(頂部)에 도달하고, 여기에 뚫린 기포 배출구(7)로부터 배출된다.

Description

슬릿 노즐{Slit nozzle}

본 발명은 기판표면에 일정한 폭으로 도포액을 도포하는 슬릿 노즐에 관한 것이다.

유리기판 등의 표면에 포토레지스트 등의 도포액을 도포하는 방법으로서, 통상의 노즐로부터 기판표면에 도포액을 적하한 후, 고속회전시킴으로써 균일한 두께로 하는 스핀코팅에 의한 것이 있다. 그러나, 이 방법으로는 도포된 도포액의 90% 이상이 비산되어 버려 낭비가 많다. 따라서 최근에는 슬릿 노즐을 사용하여 기판에 일정한 폭으로 도포액을 도포한 후, 어느 정도 회전시켜서 도막의 두께를 균일하게 하는 방법, 또는 슬릿 노즐을 사용하여 기판에 일정한 폭으로 도포액을 도포하고, 회전시키지 않고 도포공정을 종료하는 방법이 행해지고 있다.

상기와 같이, 도포액의 낭비를 적게 하기 위해서는, 가능한한 기판을 회전시키지 않고 도막의 두께를 균일하게 하는 것이 조건이 된다. 이 때문에 슬릿 노즐에는 토출구로부터 토출되는 도포액의 양이 슬릿상 토출구를 따라서 균일한 것이 필요해진다. 이 균일성을 확보하기 위해 종래부터 각종 제안이 행해지고 있다.

도 6(a)는 종래의 슬릿 노즐의 개요를 나타내는 사시도이고, (b)는 동 슬릿 노즐을 구성하는 노즐 반체(半體)를 나타내는 도면이다. 슬릿 노즐(100)은 2개의 반체(101, 102)를 맞대어서 이루어지고, 한쪽 반체(101)의 중앙에는 도포액 공급구멍(103)이 형성되며, 이 도포액 공급구멍(103)으로부터 공급된 도포액은 2개의 반체(101, 102) 사이에 형성되는 유로(104)를 통하여 슬릿상 토출구(105)로부터 기판표면을 향해서 도포된다. 그리고, 종래에 있어서는 유로(104)의 천장부를 산형(山形)으로 형성하고, 그 정부(頂部)에 유로(104) 내의 기포를 배출하기 위한 기포 배출구(106)를 뚫고 있다.

그러나, 최근에는 기판 사이즈의 대형화에 따라 슬릿 노즐도 대형화되고, 이에 수반하여 유로(104)의 천장부의 경사가 완만해져 유로 내의 기포가 충분히 제거되지 않는다는 문제가 발생하여 왔다. 기포가 제거되기 어려우면 기포 제거 작업을 위한 유휴(idle) 시간이 길어지고, 또한 완전히 제거되지 않고 남은 기포가 도포액과 함께 토출구로부터 배출되어 도막에 불균일 라인(uneven line)이 발생하는 원인이 된다.

특허문헌 1에서는 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 슬릿 노즐 내의 기포의 배출을 행하는 통기구를 슬릿 노즐의 길이방향의 양단부에 설치하고 있다. 그리고 슬릿 노즐의 기포 저류부 내의 상부가 슬릿 노즐의 중앙부로부터 양단부를 향해서 서서히 높아지도록 V자상으로 경사지게 하고 있다.

또한, 특허문헌 2에서는 슬릿 노즐로부터의 기포의 배출을 흡인 펌프에 의한 기포의 흡인에 의해서 행하고 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 제2006-212592호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특허공개 제2006-87999호 공보

특허문헌 1에 개시된 슬릿 노즐로는 기포는 제거되기 쉬워지지만, 통기구가 양단만으로는 기포의 배출을 행하는 통기구까지의 거리가 멀어져 반드시 완전하다고는 할 수 없다. 또한, 기포 저류부 내의 상부가 슬릿 노즐의 중앙부로부터 양단부를 향해서 서서히 높아지도록 경사지게 하고 있기 때문에 기포 저류가 대용량이 된다.

또한, 도포액량에 대해 에어가 차지하는 용적이 상대적으로 커지기 때문에, 에어에 의한 댐퍼효과로 도포액 공급 펌프에 의한 도포액으로의 가압이 불충분해져 토출압의 컨트롤이 곤란해지는 경우도 생각할 수 있다.

또한, 특허문헌 2에 개시된 흡인 펌프에 의한 수단으로는 도포액과 혼재하고 있는 기포를 분리 흡인하는 것은 어렵다.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은 도포액이 공급되는 도포액 공급구와, 기판 상에 도포액을 유하(流下)시키기 위한 폭이 넓은 슬릿상 토출구와, 상기 도포액 공급구와 슬릿상 토출구를 연결하는 도포액 유로가 형성된 슬릿 노즐로서, 상기 도포액 유로의 천장면은 복수의 경사를 갖는 산이 연한모양(連山狀; 연산상)으로 형성되고, 연산상 도포액 유로의 정부에 도포액 유로 내의 기포를 배출하는 배출구가 설치된 구성으로 하였다.

상기 연산상 도포액 유로의 정부에 개구하는 배출구 외에, 슬릿 노즐 길이방 향의 양단부 측면 또는 길이방향의 중앙부에도 배출구를 형성해도 된다.

본 발명의 슬릿 노즐에 의하면, 도포액 유로 내의 기포를 배출하는 배출구가 연산상 도포액 유로의 정부에 복수로 뚫려 있기 때문에, 기포를 용이하게 배출할 수 있다. 따라서, 기포 제거 작업을 위한 유휴 시간의 저감 및 기포를 원인으로 하는 도막의 불균일 라인을 없애는 것이 가능하다.

이하에 본 발명의 최적의 실시예를 첨부도면을 토대로 설명한다. 도 1은 본 발명의 슬릿 노즐의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 슬릿 노즐을 구성하는 노즐 반체를 나타내는 도면이며, 도 3(a)는 도 1의 A-A방향 단면도이고, (b)는 도 1의 B-B방향 단면도이다.

슬릿 노즐은 좌우의 노즐 반체(1, 2)를 맞대어 볼트로 결합 일체화하는 것으로 구성되고, 한쪽의 노즐 반체(1)의 노즐 반체(2)와의 대향면에는 도포액 유로(3)가 형성되어 있다. 이 도포액 유로(3)는 제1 저류부(4) 및 제2 저류부(5)로 이루어지는 도포액 유로가 형성되어 있다.

제1 저류부(4)의 천장부(4a)는 노즐 반체(1)의 두께방향(도 2의 좌우방향)의 약 절반 가까운 깊이까지 천설(穿設)되고, 그 단면형상은 동일한 폭으로 깊이가 깊어질수록 높아지도록 경사지고 있다. 또한 제1 저류부(4)의 노즐 반체(1)의 노즐 반체(2)와의 대향면에 개구하고 있는 부분(4b)의 형상은, 도 2에 나타내는 바와 같이 길이방향(도 2의 좌우방향)에 2개의 연산상으로 하고 있으며, 중앙부(곡부)에 있어서 도포액 공급구멍(6)과 연통하여 2개의 정상부에 있어서 기포 배출구(7)에 연통하고 있다.

제2 저류부(5)는 상기 제1 저류부(4)의 아래쪽으로 연속하여 형성되고, 그 깊이는 노즐 반체(1)의 두께방향을 기준으로 하여 상기 제1 저류부(4) 보다도 작게 되어 있다. 또한, 제2 저류부(5)의 아래쪽에는 다른 쪽의 노즐 반체(2)와의 사이에서 오리피스(orifice)를 형성하는 평탄면(8)이 연속하여 형성되고, 이 오리피스의 하단이 슬릿상 토출구(9)가 된다.

또한, 제1 저류부(4), 제2 저류부(5) 및 오리피스(8)로부터의 도포액의 누설을 방지하기 위해 노즐의 양단에는 단판(端板)(10, 11)이 취부되어 있다.

이상에 있어서, 도포액 공급구멍(6)으로부터 제1 저류부(4)에 유입된 도포액은 제1 저류부(4)를 거쳐 제2 저류부(5)에 균등하게 유입된다. 또한, 균등 유입의 효과를 높이기 위해 2개의 산의 정점, 즉 도포액 공급구멍(6)의 근방에 2개의 도포액 공급구멍(6)을 형성해도 된다.

도포액에 끌려 들어간 기포(에어)는 제1 저류부(4)로부터 제2 저류부(5)로 유입되는 사이에 도포액으로부터 빠져나가서 제1 저류부(4) 내의 천장부분에 머무는데, 제1 저류부(4)가 2개의 연산상으로 형성되어 있기 때문에 에어는 천장을 따라서 정부에 도달하고, 여기에 뚫린 기포 배출구(7)로부터 배출된다.

도 6에 이미 기술한 종래의 기구에서는, 기포 배출구가 1개소 또는 도포액 공급구멍(6)으로부터의 거리가 지나치게 컸기 때문에, 슬릿 폭이 넓은 슬릿 노즐로 적용하면 에어의 배출이 곤란해져 있었지만, 본 발명의 슬릿 노즐에서는 용이하다.

본 발명의 슬릿 노즐은 상기 예 외에도 기포 배출구(7)를, 복수로, 다양한 장소에 설치할 수 있다. 도 4는 본 발명의 슬릿 노즐의 다른 예를 나타내는 정면도이다. 간편화를 위해 본 도면에 있어서는 기포 배출구(7) 이외의 기포 배출구(7a, 7b, 7c)의 위치와 기포 배출방향만을 나타내고 있다.

또한, 도 5는 다른 실시예를 나타내는 슬릿 노즐의 단면도이고, 기포 배출구(7)가 개구하는 면을 노즐 반체(1)의 상면이 아닌 배면으로 하고 있다.

도포액은 도포액 공급구멍(6)으로부터 도시하지 않는 제1 저류부로 보내진다. 그리고 도포액에 혼재하고 있었던 기포는 에어가 되어 제1 저류부의 천장부분에 머문다. 여기서, 배출구(7a)만을 정점으로 한 제1 저류부를 형성하는 것이 도 6(b)에 나타낸 종래예이다. 다른 실시예에 있어서는 배출구(7)와 길이방향 양단의 배출구(7b, 7b)를 병설한다. 또는, 배출구(7)와 길이방향 양단의 배출구(7c, 7c)를 병설한다.

또한, 배출구(7)를 2개소에 뚫는 것은 도 2의 실시예이지만, 이 경우 배출구를 도 5에 나타낸 바와 같이 측면에 개구시키는 것도 가능하다. 추가로, 이상 설명한 배출구(7a, 7b 및 7c) 중 2개 또는 그 이상을 적절히 조합하여 본 발명의 슬릿 노즐을 구성할 수 있다. 이 경우, 각 배출구가 정상(頂上)이 되도록 제1 저류부를 경사지게 해 두는 것이 바람직한 것은 이미 기술한 바와 같다.

도 1은 본 발명의 슬릿 노즐의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 슬릿 노즐을 구성하는 노즐 반체를 나타내는 도면이다.

도 3의 (a)는 도 1의 A-A방향 단면도이고, (b)는 도 1의 B-B방향 단면도이다.

도 4는 다른 실시예를 나타내는 슬릿 노즐의 정면도이다.

도 5는 다른 실시예를 나타내는 슬릿 노즐의 단면도이다.

도 6의 (a)는 종래의 슬릿 노즐의 사시도이고, (b) 및 (c)는 종래의 슬릿 노즐을 구성하는 노즐 반체를 나타내는 도면이다.

부호의 설명

1, 2…노즐 반체, 3…도포액 유로, 4…제1 저류부, 5…제2 저류부, 6…도포액 공급구멍, 7, 7a, 7b, 7c…기포 배출구, 8…오리피스를 형성하는 평탄면, 9…슬릿상 토출구, 10, 11…단판(端板), 100…슬릿 노즐, 101, 102…슬릿 반체, 103…도포액 공급구멍, 104…도포액 유로, 105…슬릿상 토출구, 106…기포 배출구.

Claims (2)

1. 도포액이 공급되는 도포액 공급구와, 기판 상에 도포액을 유하시키기 위한 폭이 넓은 슬릿상 토출구와, 상기 도포액 공급구와 슬릿상 토출구를 연결하는 도포액 유로가 슬릿 노즐을 구성하는 노즐 반체 중 어느 하나에 형성된 슬릿 노즐로서, 상기 도포액 유로의 천장면은 복수의 경사를 갖는 연산상(連山狀)으로 형성되고, 연산상 도포액 유로의 정부에 도포액 유로 내의 기포를 배출하는 배출구가 설치되며, 연산상 도포액 유로의 곡부에 도포액이 공급되는 도포액 공급구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.
2. 제1항의 슬릿 노즐에 있어서, 상기 배출구는 슬릿 노즐 길이방향의 양단부 측면 또는 길이방향의 중앙부에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 슬릿 노즐.

Images