JP2006074003A - 基板支持ピンを備えるソフトベーク装置及びこれを利用したベーキング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な大きさの液晶表示パネルが配置される多様な種類の基板を不良なくソフトベークし得るソフトベーキング装置を提供する。
【解決手段】チャンバーの内部に形成される加熱プレート３０５と、該加熱プレート３０５にローディングされる基板３００と、該基板３００を加熱する加熱手段と、前記加熱プレート３０５の表面に設置され、前記基板３００の非表示領域を選択して支持する複数の基板支持ピン３０２ａ，３０２ｂと、これら支持ピン毎に設置され、個別的に前記基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂを駆動する基板支持ピン駆動手段３１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトレジストをベーキングするベーク装置及びこれを利用したベーキング方法に係るもので、詳しくは、露光の前にフォトレジストをベーキングするソフトベーク装置及びベーキング方法に関するものである。

近来、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックコンピュータのような携帯用電子機器が発展するにつれて、これに適用し得る小型・薄型・軽量のフラットパネルディスプレイ装置に対する需要が徐々に増加してきている。このようなフラットパネルディスプレイ装置においては、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＶＦＤなどが活発に研究されているが、大量生産が可能で、駆動が容易で、高画質の実現が可能な液晶表示素子（ＬＣＤ）が脚光を浴びている。

液晶表示装置は、単位画素を備えるアレイ基板と、該アレイ基板と対向して色相を天然色で表示するためのカラーフィルター基板と、を備える。該アレイ基板及びカラーフィルター基板の間には、電界により配列方向が制御され得る液晶が充填された液晶層がある。

その中で、前記アレイ基板に形成される単位画素には、単位画素を駆動させるためのスイッチング素子が配置され、該スイッチング素子として薄膜トランジスタが主に使われる。該薄膜トランジスタの製造工程は、基本的に半導体製造工程を利用し、特に、薄膜の形成工程は、フォトレジストパターンを利用したフォトリソグラフィ工程から成る。

該フォトリソグラフィ工程は、基板上に任意の薄膜を蒸着する工程と、前記薄膜上にフォトレジストを塗布する工程と、該フォトレジストを露光する工程と、該フォトレジストを現像する工程と、前記現像されたフォトレジストパターンを利用して薄膜をエッチングする工程と、前記フォトレジストパターンを剥離する工程及び前記基板を洗浄する工程と、を順次行う。

一方、前記フォトレジストをパターニングする工程をフォト工程と言うが、該フォト工程は、表面に塗布されるフォトレジストが蒸着し得るように表面処理する工程と、前記表面処理された基板上にフォトレジストを塗布する工程と、前記塗布されたフォトレジストに含まれた溶媒を除去するためのソフトベーク工程と、前記ソフトベークされたフォトレジストにマスクを配列して露光する露光工程と、該露光されたフォトレジストを現像する工程と、該現像されて所定のパターンに形成されたフォトレジストを硬化するためのハードベーク工程と、を順次行う。

前記フォトレジストは、基板上にスピンコーティング法により均一に塗布される。

以下、図４Ａ及び４Ｂを参照してソフトベーク工程及びハードベーク工程が主に行われるチャンバーの内部のソフトベーク装置について説明する。

ソフトベーク工程は、基板上にフォトレジストが塗布された後、該フォトレジストに含まれる溶媒の一部を除去するために行われる。従って、前記ソフトベーク装置は、フォトレジストが塗布された基板を加熱してフォトレジストの内部の溶媒を蒸発させ得る加熱プレートを備える。

ソフトベーク装置は、図４Ａに示したように、前記基板１０２が直接加熱プレート１０１に接触する接触方式と、図４Ｂに示したように、前記基板１０２が前記加熱プレート１０１から所定高さ離れている非接触方式と、に分けることができる。

一方、前記加熱プレート１０１の内部には、該加熱プレート１０１に熱を供給し得る電熱線１０３が埋設されている。

ところが、接触方式のソフトベーク装置においては、基板は、電熱線が埋設された加熱プレート１０１に直接接触するので、位置によって加熱ムラが発生することがあるという短所があった。従って、図４Ｂに示したように、前記基板１０２が前記加熱プレート１０１から所定高さ離隔されて加熱される非接触方式が考案された。

図４Ｂに示したように、非接触強熱方式による前記基板１０２は、複数の基板支持ピン１０４により加熱プレート１０１から所定高さ浮上している。

図５Ａ及び５Ｂは、前記加熱プレート１０１の表面に形成される多数の基板支持ピン２０２により浮上する基板２００の平面図である。

図５Ａ及び５Ｂに示したように、一つの基板２００には、複数の単位液晶表示パネル領域２０１が定義されているために、前記基板２００は、単位液晶表示パネル領域２０１と非液晶表示パネル領域（ダミー領域）２０４とに区分される。

また、加熱プレートに形成される基板支持ピン２０２は、同時に上昇及び下降するように構成される。従って、ソフトベーク装置において、基板が搬入される前に加熱プレートに形成された前記基板支持ピン２０２が先に上昇して基板のローディングを待つ。この時、全ての基板支持ピン２０２は、同時に一定の高さに上昇する。

次いで、前記基板２００が前記基板支持ピン２０２上に載置されることで、ソフトベーク工程が準備される。

ところが、ソフトベーク工程において、基板支持ピンと接触する基板の接触領域と接触しない非接触領域は、異なる温度で加熱されるために、ソフトベーク工程で接触領域と非接触領域上のフォトレジストは、乾燥速度及び収縮程度が異なり、露光工程の時、不良の原因になる。

即ち、前記接触領域と非接触領域とは、異なる加熱速度及び冷却速度によって露光される時、基板にまだら模様が発生する。従って、露光工程の時、液晶表示パネル領域には基板支持板が接触せずに、同じ環境でベーキングされることが重要である。

特に、配列が固定された基板支持ピンを備えるソフトベークチャンバーの内部に多様なモデルの液晶表示パネルが配置された基板が出入する時、基板の液晶表示パネル領域が基板支持ピンと接触しないものもあるが、液晶表示パネルの配列が異なる他の基板の液晶表示パネル領域は、基板支持ピンと接触して露光され、まだら模様が発生することがある。

図５Ａ及び５Ｂは、一つのソフトベーク装置の内部にローディングされた基板の液晶表示パネル領域と基板支持ピンの配列状態を示した図で、図５Ａは、基板支持ピン２０２と単位液晶表示パネル領域２０１とが接触しない場合を示し、図５Ｂは、基板支持ピン２０２と液晶表示パネル領域とが接触する場合を示した。

従来には、図５Ｂに示したように、前記基板２００が露光される時、液晶表示パネル領域にまだら模様が発生するという問題点があった。

本発明は、複数の基板支持ピンを備えるソフトベーク装置において、露光工程の時、基板支持ピンにより液晶表示パネル領域にまだら模様パターンの発生を防止することを目的とする。また、多様な大きさの液晶表示パネルが配置される多様な種類の基板を不良なくソフトベーキングし得るソフトベーク装置を提供することを目的とする。

かつ、本発明は、前記ベーク装置を利用して多様な大きさの基板をベーキングする方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明に係るソフトベーク装置においては、個別に駆動される複数の基板支持ピンを備えることを特徴とする。また、本発明に係るソフトベーク装置においては、複数の基板支持ピンをそれぞれ駆動する駆動手段と、基板上の液晶表示パネルの配置情報によって前記複数の基板支持ピンを制御し得る制御部と、を備えることを特徴とする。

即ち、本発明に係るソフトベーク装置においては、チャンバーと、該チャンバーの内部に形成される加熱プレートと、該加熱プレートに設置される電熱線と、前記加熱プレートの上面に安定して装着される基板と、前記加熱プレートの上面に設置されて前記基板を支持する複数の支持ピンと、これら支持ピン毎に設置され、該支持ピンを個別的に駆動させる支持ピン駆動手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記ソフトベーク装置を利用したフォトレジストベーキング方法においては、基板上の液晶表示パネル領域の配列情報を判断する段階と、前記液晶表示パネル領域の配列情報によって駆動される基板支持ピンを選択する段階と、該選択された基板支持ピンを上昇させる段階と、基板をソフトベーク装置の内部に投入させる段階と、前記基板支持ピン上に前記基板をローディングする段階及び前記基板をソフトベークする段階と、を順次行うことを特徴とする。

本発明は、ソフトベーク工程を進める時、基板支持ピンと基板とが接触するために、露光工程の時、発生するまだら模様を除去することができる。該まだら模様が単位液晶表示パネル領域に形成される場合、液晶表示パネルの画質を低下させる原因になり、点欠陥などの原因になることがあるために、フォト工程の進行時、本発明の構成によって予めまだら模様の発生を除去することで、液晶表示パネルの画質を改善し得るという効果がある。また、基板上に液晶表示パネル領域が多様に配列されても一つのソフトベーク装置を利用して不良なくベーキング工程を進め得るという効果がある。

以下、本発明に係る液晶表示素子及びその製造方法の好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。

薄膜トランジスタの製造工程は、多様な種類の薄膜パターン形成工程で行われるが、前記薄膜は、フォトリソグラフィ工程で形成される。また、該フォトリソグラフィ工程は、フォトレジストをパターニングするフォト工程を含んで、該フォト工程は、ソフトベーク工程、露光工程及びハードベーク工程を含む。

その中で、ソフトベーク工程において、フォトレジストが塗布された基板と基板支持ピンとが接触すると、接触領域と非接触領域の間に温度差が発生して露光工程の時、まだら模様が発生することがある。

本発明は、前記のような問題を解決するために、ソフトベーク工程において、基板を支持する基板支持ピンが基板の中で液晶表示パネルが形成されていない周辺領域を選択して接触し得るようにする。

このような構成を有する本発明に係るソフトベーク装置について、図１を参照して説明する。

ソフトベーク装置は、一種のチャンバー（図示せず）である。該チャンバーの内部に基板３００を加熱する加熱プレート３０５が所定の位置に設置されている。また、該加熱プレート３０５は、搬入される基板３００が安定して装着されると同時に、安定して装着された基板を加熱するための電熱線（図示せず）が埋設されている。また、前記加熱プレート３０５の表面には、複数の基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂが設置され、上昇及び下降し得るように構成される。即ち、該基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂが下降されている場合は、前記加熱プレート３０５の表面に突出せず、上昇すると、該加熱プレート３０５の表面から所定高さに突出する。

また、前記各加熱プレート３０５の上昇及び下降の動作を担当するための駆動手段３１０が各基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂの下に設置されている。

また、前記駆動手段３１０は、ステップモータなどでもよく、個別的に支持ピンをアップ／ダウンし得る任意の手段でもよい。

かつ、前記基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂは、個別的にアップ/ダウン動作が制御され得ることを特徴とし、基板上の液晶表示パネル領域の配列によって基板支持ピンを選択的にアップ／ダウンすることができる。

また、前記基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂは、前記制御部３２０により制御される。

また、前記制御部３２０は、前記基板３００上の液晶表示パネル領域の配列情報をホスト３３０から受信して上昇時に非液晶表示パネル領域（周辺領域）に接触し得る基板支持ピンを選択する。

基板上の液晶表示パネル領域の配列情報は、基板を製作する前に予め決定されるもので、前記制御部３２０は、前記液晶表示パネルの配列情報を受信した後、分析して非液晶表示パネル領域に接触し得る基板支持ピンを選択してアップ/ダウン動作を制御する。

従って、本発明の基板支持ピンは、多様な大きさを有するモデルの液晶表示パネルが配列される基板をソフトベークする場合、各基板によって上昇する基板支持ピンが選択され得るように複数の基板支持ピンが備えられる必要がある。そうすると、多様なモデルの液晶表示パネルが基板上に配列されても非液晶表示パネル領域のみを選択して基板支持ピンを接触させることができる。

図２Ａ〜２Ｃは、多様なモデルの液晶表示パネルが配列された基板３００が基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂにより支持される状態を示した平面図である。

図２Ａ〜２Ｃに示したように、前記基板支持ピン３０２ａ、３０２ｂの中で単位液晶表示パネル領域３０１に対応する基板支持ピン３０２ｂは上昇せず、非液晶表示パネル領域３０４に対応する基板支持ピン３０２ａのみが上昇して前記基板３００を支持する。次いで、ソフトベークの時、単位液晶表示パネル領域３０１は、同じ条件で加熱が行われるために、露光の時、まだら模様が発生する問題を防止することができる。

以下、本発明に係るソフトベーク装置の駆動方法について図３のフローチャートを用いて説明する。

普通、基板は、液晶表示パネルより大きいので、液晶表示パネルの効率的な生産のために、一つの基板に複数の液晶表示パネルが形成される。一つの基板に単一サイズを有する単位液晶表示パネルが複数個形成されることもあり、異なるモデルの単位液晶表示パネルが形成されることもある。

前記のように、複数の液晶表示パネルが形成される基板は、製作初期に予め液晶表示パネル領域が定義されて、後続工程が進められる。

基板上に形成される液晶表示パネル領域の配列情報は、ホストにより予め格納される。

フォト工程の中でソフトベーク工程が進められるるソフトベーク装置の基板支持ピン制御部は、前記ホストから基板の液晶表示パネル領域の配列情報を受信する。即ち、前記制御部は、基板の液晶表示パネル領域と非液晶表示パネル領域の配列情報を分析する。

次いで、前記基板が加熱プレートにローディングされると、制御部は、基板の非液晶表示パネル領域に該当する基板支持ピンを選択する。前記基板支持ピンの配列情報は、予め制御部により把握されているので、加熱プレート上に配列される基板支持ピンの配列と基板上の単位液晶表示パネル領域の配列とを対応させて非単位液晶表示パネル領域に対応される基板支持ピンを選択する。

次いで、該選択された基板支持ピンの下部に設置されるそれぞれのステップモータを駆動させて前記基板支持ピンを上昇させる。

従って、本発明においては、加熱プレート上に形成される基板支持ピンの全てが上昇するのではなく、その中の一部のみが選択的に上昇する。

次いで、ソフトベーク装置の基板出入口からロボットアームにより前記基板が投入される。該投入される基板は、ホストにより制御されるロボットアームにより加熱プレート上の決まった位置に基板をローディングする。

その結果、上昇した基板支持ピンは、基板の非液晶表示パネル領域のみに接触したまま基板を支持する。

次いで、前記ソフトベーク装置は、基板上に塗布されたフォトレジストのソフトベーク工程を進む。即ち、フォトレジストは、通常、約８０〜９０%の溶媒と１０〜２０%の固形分から構成されるが、フォトレジストがスピンコーティング法などにより基板上に塗布された後、溶媒を蒸発させて除去するためにソフトベーク工程が進められる。

ソフトベークの結果、基板に塗布されたフォトレジストは、溶媒が蒸発して体積が減る。

この時、ソフトベークされるフォトレジストは、位置によって温度差が発生すると、ベーキングにムラが発生するが、特に、露光工程が進められる液晶表示パネル領域で前記のような温度差が発生すると、露光工程の時、基板にまだら模様が発生する不良を起こすことがある。基板上に温度差を発生させる原因として基板支持ピンと基板の接触が知られている。従って、本発明は、前記のように、基板支持ピンが非液晶表示パネル領域のみに接触することで、精密なパターンが形成されなければならない液晶表示パネル領域には、まだら模様が発生しない。

次いで、ソフトベーク工程が終わった基板は、再びロボットアームにより外部に排出されて後続フォト工程が進められる。

即ち、ソフトベーク工程を終えた基板は、マスクを利用した露光装置により露光工程が進められる。次いで、露光されたフォトレジストは、現像工程、ハードベーキング工程、エッチング工程及び剥離工程が順次進められる。

本発明に係るソフトベーク装置の構造を示した断面図である。 本発明の加熱プレートに安定して装着される基板の状態を示した平面図である。 本発明の加熱プレートに安定して装着される基板の他の状態を示した平面図である。 本発明の加熱プレートに安定して装着される基板の他の状態を示した平面図である。 本発明に係るソフトベーク装置によるソフトベーク工程を示したフローチャートである。 従来の加熱プレートの構造を示した断面図である。 従来の加熱プレートの構造を示した断面図である。 図４Ａの加熱プレートにローディングされた基板の状態を図示した平面図である。 図４Ｂの加熱プレートにローディングされた基板の状態を示した平面図である。

符号の説明

３００:基板
３０５:加熱プレート
３０２ａ、３０２ｂ:基板支持ピン
３０４:非液晶表示パネル領域

Claims (8)

1. チャンバーの内部に形成される加熱プレートと、
   該加熱プレートにローディングされる基板と、
   該基板を加熱する加熱手段と、
   前記加熱プレートの表面に設置され、前記基板の非表示領域を選択して支持する複数の基板支持ピンと、
   これら支持ピン毎に設置され、個別に前記基板支持ピンを駆動する基板支持ピン駆動手段と、を備えていることを特徴とするソフトベーク装置。
2. 前記基板支持ピン駆動手段の動作を制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のソフトベーク装置。
3. 前記基板は、液晶表示パネルが形成される表示領域と液晶表示パネルが形成されない非表示領域に分けられることを特徴とする請求項１に記載のソフトベーク装置。
4. 前記基板支持ピンは、前記非表示領域を選択して接触して基板を支持することを特徴とする請求項３に記載のソフトベーク装置。
5. 前記加熱手段は、前記基板プレートに埋設される電熱線であることを特徴とする請求項１に記載のソフトベーク装置。
6. 加熱プレート上に形成される複数の基板支持ピンの中で所定の基板支持ピンを選択する段階と、
   該選択された基板支持ピンを上昇させる段階と、
   基板をソフトベーク装置の内部に搬入させる段階と、
   前記上昇した基板支持ピン上に前記基板を安定して装着させる段階と、
   前記基板をソフトベークする段階と、を順次行うことを特徴とするフォトレジストベーク方法。
7. 前記選択された基板支持ピンを上昇させる段階において、
   前記基板支持ピンは、基板の非表示領域に接触することを特徴とする請求項６に記載のフォトレジストベーク方法。
8. 前記基板支持ピンの中で所定の基板支持ピンを選択する段階は、
   基板上に配列される単位液晶表示パネル領域の配列情報を判断する段階と、
   前記単位液晶表示パネル領域の配列情報によって基板支持ピンを選択する段階と、を順次行うことを特徴とする請求項６に記載のフォトレジストベーク方法。
   

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