JP5208709B2 - フォトレジストコーティング装備及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置のフォトリソグラフィ工程中フォトレジストをコーティングする装備に係り、特に異物質感知センサの異物質感知無効領域が定義されて工程の効率性が向上されたフォトレジストコーティング装備及び方法に関する。
最近、本格的な情報化時代に歩調を合わせて各種電気的信号による大容量のデータを視覚的画像で表示するディスプレイ分野も急速に発展し、これに応じて軽量化、薄形化、低消費電力化等の長所を有した平板表示装置(ＦＰＤ)として、液晶表示装置(ＬＣＤ)、プラズマ表示装置(ＰＤＰ)、電界放出表示装置(ＦＥＤ)、電気発光表示装置(ＥＬＤ)等が紹介され既存のブラウン管(ＣＲＴ）と代替えされている。
一方、一般的な平板表示パネルの製造工程は、第１及び第２基板を得るための基板製造工程と、固有の蛍光または偏光物質層を間に置いて両基板を合着させて平板表示パネルを完成するセル(cell)工程に区分することができる。
これら基板製造工程とセル工程は、通常、工程短縮ないし収率向上の効果を図るために、複数のセル領域がポジション(position)別に区分された第１及び第２大面積基板、所謂マザーガラス(mother glass)を対象に行われる。
これにより、基板製造工程では、第１及び第２大面積基板それぞれを対象に薄膜蒸着(thin film deposition)、フォトリソグラフィ(photo-lithography)、エッチング(etching)等を数回反復してセル領域別画素及び薄膜トランジスタ等を具現する。
ここで、セル工程では、第１または第２大面積基板のうちいずれか一つのセル領域にそれぞれ合着のためのシールパターン(seal pattern）を形成した後に固有の偏光物質層を間に置いて両基板を対面合着させた後、それぞれのセル領域別に切断して複数の平板表示パネルを得る。
ここで、フォトリソグラフィ工程は、薄膜が蒸着された基板上にフォトレジスト(photo-resist、以下ＰＲと称する)を塗布した後、目的する形態のパターンが形成されたマスクを対面させて露光(exposing)及び現像(developing)することによって、マスクのパターンと同一形状のＰＲパターンを形成するものである。
ここで、基板上にＰＲを均一に塗布する方法として、基板上にＰＲを落とした後基板を回転させてＰＲがコーティングされるようにするスピンコーティング(spin coating)方法とスリット状のノズルを介してＰＲを基板に吐出しながら一方向にスキャニングして塗布するスリットコーティング(slit coating)方法がある。
スピンコーティング方法は、ＰＲを基板上に均一な厚さでコーティングすることができる長所が有するが、最近、大面積化液晶表示装置により基板が大きく、かつ重くなるのに従って回転させることが困難になり、最近ではスリットコーティング方法がさらに用いられている傾向にある。
図１は、一般的なスリットコーティング方法のためのスリットコーティング装備を概略的に示した図面である。
図示したように、コーティング対象物である基板２が載置されるステージ１０、基板２上にＰＲを吐出するスリットコーティング装備２０が具備される。
ここで、スリットコーティング装備２０は、ＰＲを保存及び供給するＰＲ保存部３０と、ここに保存されたＰＲの移動経路を提供するＰＲ供給路３４、ステージ１０に置かれた基板２上部で基板２にＰＲを吐出するノズル３６で構成される。
ノズル３６は、基板２上部を横切るバー(bar)状のスリットノズル(slit nozzle)で、スリットノズル３６は一方向にスキャン(scan)移動しながら基板２全面に亘ってＰＲを吐出することによって、基板２上にＰＲをコーティングする。
しかし、このような一般的なスリットコーティング装備２０は、使用上いくつの不便な短所を有しており、まず、基板２上に異物質が存在する場合、これに対処できるいかなる手段も有しないことにより不均一なＰＲ膜を形成するようになる。
したがって、最近、スリットコーティング装備２０に異物質感知センサ(図示せず)を装着して、異物質感知センサ(図示せず)を介して基板２上の異物質が存在するかを感知するようにする。
しかし、異物質感知センサ(図示せず）の誤作動が頻繁に発生する。
異物質感知センサ(図示せず）の誤作動の原因になるその１番目の理由として、スリットコーティング装備２０を介してＰＲ膜を形成する基板２は、一般的に、後続の切断工程で複数の片に切られてそれぞれ液晶パネルを構成する大面積基板、いわゆるマザーガラス(mother glass)で基板２上には複数のセル領域がポジション(position)別に区分されているが、異物質感知センサ(図示せず）は、セル領域と各セル間領域における膜質の差異による干渉現象により誤作動が発生するようになる。
また、２番目の理由として、スリットノズル３６は、基板２上にＰＲを均一に塗布するために特定領域で減速／加速動作をするようになるが、ここで、異物質感知センサ(図示せず）は、スリットノズル３６の減速／加速動作による振動により、基板２上に異物質が存在しないにもかかわらず異物質があると認識するようになる誤作動を起こすようになるものである。
このように異物質感知センサ(図示せず）の誤作動が発生するようになると、作業者はこれを異物質感知センサ(図示せず）の誤作動と判断できず、基板２上に異物質が存在するものと判断することにより、スリットコーティング工程全体を停止した後、基板２上の異物質を確認するようになる。
これにより、工程の効率性が低下する問題点が惹起される。
本発明は、前記のような問題点を解決するためのもので、基板上の異物質を正確に感知することによって、均一なＰＲ膜を形成しようとすることを第１目的とする。
また、異物質感知センサの誤作動を防止しようとすることを第２目的とする。
本発明のフォトレジストコーティング装備は、異物質感知領域と異物質感知無効領域が定義された基板と；前記基板上にフォトレジストを吐出して一方向に移動するノズルと；前記異物質感知領域内における異物質の存在可否によって前記ノズルのオン／オフを制御する異物質感知センサとを含み、前記異物質感知無効領域は、前記ノズルが減速／加速動作する領域であり、前記ノズルは、前記異物質感知無効領域内における前記異物質感知センサの感知と独立的に動作することを特徴とする。
また、本発明のフォトレジストコーティング方法は、異物質感知センサが基板上の異物質を感知しながらノズルを一方向に移動させ前記基板上にフォトレジストを吐出する段階を含み、異物質感知領域と異物質感知無効領域が前記基板上に定義されて、前記異物質感知無効領域は、前記ノズルが減速／加速動作する領域であり、前記異物質感知無効領域では前記フォトレジストを吐出する段階が前記異物質感知センサの感知と独立的に行われることを特徴とする。
上述したように、本発明によって異物質感知センサの異物質感知無効領域を定義して、この領域における異物質感知センサの感知を無視するようにすることによって、既存に比べて工程時間を短縮させることができる効果がある。
したがって、工程の効率性を向上させることができる効果がある。
以下、図面を参照して本発明による実施の形態を詳細に説明する。
図２は、本発明の実施の形態による基板のフォトリソグラフィ工程を順序通り示した順序図である。
図示したように、本発明によるフォトリソグラフィ工程は、塗布と露光、現像、そしてベーキングに区分することができ、特に、ベーキングは、プレベーキング、ソフトベーキング、ハードベーキングに区分される。
まず、第１段階ｓｔ１１０は、プレベーキング(pre-baking)段階で、薄膜が蒸着された基板上の残留水分を除去して基板とＰＲとの接着力を向上させる。
第２段階ｓｔ１２０は、基板上にＰＲを塗布する段階で、スリット状のノズルを介してＰＲを基板に吐出しながら一方向にスキャニングして塗布するスリットコーティング(slit coating)方法を介して基板上にＰＲを均一な厚さでコーティングする。
次に、第３段階ｓｔ１３０は、ソフトベーキング(soft-baking)段階で、ＰＲに含まれたソルベント(solvent)等の揮発成分を一次的に揮発させるためにホットプレート等の基板加熱装置を介して大気上でインライン(in-line)状で工程が行われる。
次に、第４段階ｓｔ１４０は、基板とマスクの整列及び露光段階で、ベーパーリングが完了した基板とマスクを正確な位置に整列する。続いて、光源から光が出射されてマスクのパターンを基板に転写させる露光工程が行われる。
第５段階ｓｔ１５０は、現像段階で、所定の現像液を利用して基板のＰＲ中光に露出した部分とそうでない部分の化学的変化特性によってある一部門を選択的に除去することによってマスクのパターンと同一形状のＰＲパターンを構成する。
第６段階ｓｔ１６０は、ハードベーキング(hard-baking)段階である。ＰＲパターン内部の残余ソルベント等の揮発成分を完全に除去するために基板全体に所定温度を加わえる。これによって、ＰＲパターンの緻密化と均一性を確保するようになる。
このようにフォトリソグラフィ工程が完了した基板は、ＰＲパターンにより薄膜の選択された部分が露出された状態であり、後続の第７段階であるエッチング段階ｓｔ１７０を介して薄膜の露出した部分を除去して残留ＰＲを洗浄して目的とする薄膜パターンを得るようになる。
ここで、基板上にＰＲを塗布する第２段階ｓｔ１２０では、スリットコーティング装備が具備されるが、特に本発明のスリットコーティング装備は、基板上の異物質を正確に感知することによって、基板上に均一なＰＲ膜を形成することができる。
これに対して図３を参照してさらに詳細に説明するようにする。
図３は、本発明の実施の形態によるスリットコーティング装備の構造を概略的に示した図面であって、スリットコーティング装備を介してＰＲが形成される基板を共に示した。
図３に示したように、コーティング対象物である基板１０２が載置されるステージ２１０、基板１０２上にＰＲを吐出するスリットコーティング装備２２０が具備される。
ここで、スリットコーティング装備２２０は、ＰＲを保存及び供給するＰＲ保存部２３０と、ここに保存されたＰＲの移動経路を提供するＰＲ供給路２３４、ステージ２１０に置かれた基板１０２の上部で基板１０２にＰＲを吐出するノズル２３６、基板１０２の厚さを測定するための厚さ測定センサ(図示せず)及び基板１０２上の異物質を感知するための異物質感知センサ２４０で構成される。
このうち、ＰＲ保存部２３０には、所定のＰＲが保存された少なくとも一つ以上のキャニスター(canister:図示せず)及びＰＲをＰＲ供給路２３４に伝達するためのポンプ(pump:図示せず)等の圧送手段が備えられ、ＰＲ供給路２３４としては連結管等が用いられる。
したがって、ＰＲ保存部２３０は、スリットノズル２３６にＰＲを供給し、供給されるＰＲに所定の圧力を加えてＰＲを外部に吐出させるようになる。
ここで、ノズル２３６は、基板１０２に対応する長さを有し、基板１０２上部を横切るバー(bar)状のスリットノズル(slit nozzle)であり、基板１０２と対面するノズル２３６の下端には微細なスリット状の吐出口(図示せず)が形成され、吐出口(図示せず)を介して一定量のＰＲが基板１０２に吐出されるようにする。
ノズル２３６は、長手方向両端に備えられた一対のノズル移送ユニット２５１、２５３を介して両端が支持され、基板１０２の一側から他の一側へ一定な速度でスキャン(scan)移動しながら基板１０２全面に亘ってＰＲを吐出することによって、基板１０２上にＰＲをコーティングする。
これとは異なり、ノズル２３６を固定させた状態で基板１０２をステージ上でスライディングさせて同一ＰＲ膜を具現することもできる。
そして、厚さ測定センサ(図示せず）は、コーティング対象物である基板１０２の厚さを測定することによって、基板１０２の厚さによって基板１０２とノズル２３６間の間隔を調節するようになる。
ここで、ノズル２３６と基板１０２間の間隔は、塗布されるＰＲの量と粘度を考慮して微細に制御される。ＰＲは、基板１０２に塗布すると即時乾燥するため、塗布された後、経過時間に従って粘度が変わるので、ノズル２３６と基板１０２の間隔は微細に調節されなければならない。
厚さ測定センサ(図示せず)を介して基板１０２の厚さを測定しようとする場合、ノズル２３６は、しばらく待機して基板１０２の厚さを測定した後、再びスキャン移動するようになる。
そして、ノズル２３６の両端を支持する一対のノズル移送ユニット２５１、２５３それぞれの前方には異物質感知センサ２４０の発光部２４１と受光部２４３が装着されるが、発光部２４１から出射されたレーザービームのような光２４５を受光部２４３が受光して光量を測定する。
ここで、発光部２４１と受光部２４３間に異物質が存在しないならば、発光部２４１から出射された光２４５は、全て受光部２４３に入射する。反面、発光部２４１と受光部２４３間に異物質が存在する場合ならば、発光部２４１から出射された光２４５の一部が異物質に遮られて残りの一部だけが受光部２４３に入射するようになる。
このように、受光部２４３で測定された光量が正常状態より減少すれば発光部２４１と受光部２４３間に異物質が存在することと判断する。
このように異物質感知センサ２４０を介して基板１０２上の異物質を感知するようになれば、スリットコーティング装備２２０は、ノズル２３６のＰＲ吐出を中止してスキャン移動を停止して待機することによってスリットコーティング工程全体を停止した後、基板１０２上の感知された異物質を確認した後に、これを除去したり、基板１０２を廃棄したりする。
ここで、本発明は、基板１０２上の異物質感知領域Ａを細分化することを特徴とする。
すなわち、ノズル２３６は、基板１０２上にＰＲを均一に塗布するために特定領域で減速／加速動作をするようになるが、このようにノズル２３６の減速／加速動作により異物質感知センサ２４０は、微細な振動を感じるようになる。
これによって受光部２４３に受光される光量が変化するようになり、異物質感知センサ２４０は、これを異物質として認識するようになる。
したがって、スリットノズル２３６の減速／加速動作する領域を異物質感知センサ２４０の異物質感知無効領域Ｂとして定義し、基板１０２上の異物質感知領域Ａを細分化するものである。
このように異物質感知無効領域Ｂを定義して、この領域Ｂで異物質感知センサ２４０の感知を無視することによって既存に比べて工程時間を短縮させるようになるが、これは異物質感知センサ２４０の誤動作によるスリットコーティング装備２２０の停止を減らすことができるためである。
図４は、スリットノズルの減速／加速動作する領域における異物質感知センサの電圧変化を示したグラフである。
グラフを見れば分かるように、スリットノズル２３６は、ｘ１、ｘ２領域で速度が減速または加速されるが、ここで、異物質感知センサ２４０の電圧が変化することを確認することができる。
一般的に、異物質感知センサ２４０の電圧が変化したということは、異物質感知センサ２４０が基板１０２上の異物質を感知したというものである。
しかし、スリットノズル２３６の速度が減速または加速されるｘ１、ｘ２領域は、ステージ２１０上に載置された基板１０２上にＰＲを吐出させるためにスリットノズル２３６が基板１０２の一側からスキャン移動を始める領域とＰＲを基板１０２の全面に亘って吐出した後スリットノズル２３６が基板１０２の他の一側へ移動してＰＲ吐出工程を終える領域とすることができる。
または、厚さ測定センサ(図示せず)を介して基板１０２の厚さを測定するためにスリットノズル２３６の移動速度を減速する時と厚さ測定センサ(図示せず)を介して基板１０２の厚さを測定した後再び移動しようと加速する時の領域とすることもできる。
すなわち、異物質感知センサ２４０は、基板１０２上の異物質を実際に感知したことでなく、スリットノズル２３６の減速／加速による微細な振動により異物質を感知したように誤作動を起こすようになるものである。
したがって、本発明では、スリットコーティング装備２２０を介して基板１０２上にＰＲを均一にコーティングする過程中、異物質感知センサ２４０がグラフのｘ１、ｘ２領域で異物質を感知したとして作動する場合、この感知を無視してスリットコーティング工程を正常に行なうようにするものである。
ここで、ｘ１、ｘ２領域が異物質感知無効領域Ｂである。
一方、本発明による異物質感知センサ２４０は、このような異物質感知無効領域Ｂで異物質感知センサ２４０の感知を無視してスリットコーティング装備２２０が正常に行なうことができるように追加的な構成要素を備えているが、このためにスリットノズル２３６の減速／加速動作する領域が定義されている制御部(図示せず)を含み、これは簡単にコンピュータ(図示せず)等で構成できる。
これとともに、異物質感知無効領域Ｂにおける異物質感知センサ２４０の感知結果を表示するモニター装置(図示せず)をさらに含むことができる。
一方、基板１０２は、本発明によるスリットコーティング装備２２０の処理対象物である液晶表示装置用基板であって、工程短縮ないし収率向上の効果を試みようと複数のセル領域１０１がポジション(position)別に区分された大面積基板(mother glass)であることができる。
これに、制御部(図示せず)にはスリットノズル２３６の減速／加速動作する領域以外にも、図５に示したように基板１０２上の複数のセル領域１０１と各セル１０１間の領域における膜質の差異による干渉現象が発生する特定領域を異物質感知無効領域Ｂとして定義し、この領域Ｂにおける異物質感知センサ２４０の感知を無視するようにすることができる。
このように異物質感知無効領域Ｂを定義して、この領域Ｂにおける異物質感知センサ２４０の感知を無視することによって既存に比べて工程時間を短縮させるようになるが、これは異物質感知センサ２４０の誤動作によるスリットコーティング装備２２０の停止を減らすことができるためである。
すなわち、スリットノズル２３６の減速／加速による微細な振動及び基板１０２上の複数のセル領域と各セル間の領域における膜質の差異により干渉現象が発生する特定領域では異物質感知センサ２４０が異物質が無いにもかかわらず異物質を感知したように誤作動するようになる。
これに対し、作業者は、これを異物質感知センサ２４０の誤作動と判断できず基板１０２上の異物質が存在するものと判断することにより、基板１０２上の感知された異物質を確認するためにスリットコーティング工程全体を停止していた。
したがって、工程の効率性が低下したが、本発明は、このような異物質感知センサ２４０の誤作動による問題点を防止するようになる。
図６Ａは、異物質感知無効領域Ｂを定義しないで異物質感知センサ２４０を介して基板１０２上の異物質を感知するスリットコーティング方法を介してＰＲをコーティングするフォトリソグラフィ工程の各段階別の時間を測定した結果グラフであって、図６Ｂは、本発明の実施の形態に従い異物質感知無効領域Ｂを定義した後、異物質感知センサ２４０を介して基板１０２上の異物質を感知するスリットコーティング方法を介してＰＲをコーティングするフォトリソグラフィ工程の各段階別の時間を測定した結果グラフである。
図６Ａのフォトリソグラフィ工程の各段階別測定時間の平均を出してみると５２．５秒であり、図６Ｂの本発明の実施の形態によるフォトリソグラフィ工程の各段階別測定時間の平均は５１．９秒であり、既存の異物質感知無効領域Ｂを定義しないフォトリソグラフィ工程の各段階別測定時間に比べて０．６秒の時間が短縮されることを確認することができる。
これは、異物質感知センサ２４０がスリットノズル２３６の減速／加速による微細な振動及び基板１０２上の複数のセル領域と各セル間の領域における膜質の差異により干渉現象が発生する特定領域で異物質が無いにもかかわらず異物質を感知したものとして作動し、スリットコーティング工程全体を停止した既存に比べて工程の停止現象が少なく発生するためであり、このように工程の停止現象が少なく発生すると工程の進行速度を向上させることができるためである。
一方、図６Ａと図６Ｂにおいて測定したフォトリソグラフィ工程の各段階別測定時間は、一つの基板１０２にフォトリソグラフィ工程全てを行う時かかる工程時間である。
このようなフォトリソグラフィ工程は、通常、基板移送と同時に行われる、いわゆるインライン(in-line)方式を採用して時間と費用の節減を図ることができ、一つの基板１０２に対しフォトリソグラフィ工程を行なう時間を０．６秒減らすことによって全体的なフォトリソグラフィ工程の時間を大きく減らすことができる。
これを介してフォトリソグラフィ工程の収率を大幅に向上させることができる。
図７は、本発明の実施の形態によるスリットコーティング方法を概略的に示した図面である。
図示したように、ステージ２１０上にコーティング対象物である基板１０２を載置させた後基板１０２上部を横切るノズル２３６を位置させる。
以後、スリットコーティング装備２２０に具備された厚さ測定センサ(図示せず)を介して基板１０２の一側で厚さを測定した後、一対のノズル移送ユニット２５１、２５３を介してノズル２３６を基板１０２の一側から他の一側へ一定な速度でスキャン移動しながら基板１０２の全面に亘ってＰＲを吐出することによって基板１０２上にＰＲをコーティングする。
ここで、移動するノズル移送ユニット２５１、２５３に装着された異物質感知センサ２４０の発光部２４１からレーザービームのような光２４５を出射してこれを受光部２４３が受光して光量を測定することによって基板１０２上の異物質を感知する。
一方、厚さ測定センサ(図示せず)を介して基板１０２の厚さを測定した後スキャン移動時、ノズル２３６の加速による微細な振動が異物質感知センサ２４０に伝達されて異物質感知センサ２４０が異物質を感知したように作動しても、ノズル２３６はこれを無視して続いて基板１０２上部をスキャン移動しながらＰＲを吐出する。
そして、基板１０２の他の一側に至ったノズル２３６が減速する時発生する微細な振動が異物質感知センサ２４０に伝達されて異物質感知センサ２４０が異物質を感知したものとして作動してもこれを無視して基板１０２上のコーティングを完了する。
すなわち、ノズル２３６が減速／加速動作する領域を異物質感知無効領域(図３のＢ)として定義した。
一方、前述した実施の形態ではノズル２３６の減速／加速動作する領域を異物質感知無効領域(図３のＢ)として定義したが、基板１０２上の複数のセル領域と各セル間の領域における膜質の差異による干渉現象が発生する領域も異物質感知無効領域(図３のＢ)として定義することができる。
前述したように、このように異物質感知無効領域(図３のＢ）を定義して、この領域(図３のＢ)における異物質感知センサ２４０の感知を無視することによって既存に比べて工程時間を短縮させることができる。
したがって、本発明は、このような異物質感知センサ２４０の誤作動による問題点を防止して、工程時間を短縮させて工程の効率性を向上させることができる。
本発明は、前記実施の形態に限定されなく、本発明の趣旨を外さない限度内で多様に変更して実施することができる。
従来のスリットコーティング装備を概略的に示した図面。 本発明の実施の形態によるフォトリソグラフィ工程を順序通り示した順序図。 本発明の実施の形態によるスリットコーティング装備の構造を概略的に示した図面。 スリットノズルが減速／加速動作する領域における異物質感知センサの電圧変化を示したグラフ。 本発明の実施の形態によるスリットコーティング装備の構造を概略的に示した図面。 フォトリソグラフィ工程の各段階別所要時間を測定したグラフ。 フォトリソグラフィ工程の各段階別所要時間を測定したグラフ。 本発明の実施の形態によるスリットコーティング方法を説明するための図面。

Claims (7)

  1. 異物質感知領域と異物質感知無効領域が定義された基板と；
    前記基板上にフォトレジストを吐出して一方向に移動するノズルと；
    前記異物質感知領域内における異物質の存在可否によって前記ノズルのオン／オフを制御する異物質感知センサと
    を含み、
    前記異物質感知無効領域は、前記ノズルが減速／加速動作する領域であり、
    前記ノズルは、前記異物質感知無効領域内における前記異物質感知センサの感知と独立的に動作する
    ことを特徴とするフォトレジストコーティング装備。
  2. 前記基板は、表示パネルにそれぞれ対応する２個のセル領域を含み、
    前記異物質感知無効領域は、前記セル領域間の領域と前記セル領域中の一つ間に対応する
    ことを特徴とする請求項１に記載のフォトレジストコーティング装置。
  3. 前記ノズルの両端を支持する一対のノズル移送ユニットをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のフォトレジストコーティング装置。
  4. 前記異物質感知センサは、受光部と発光部を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のフォトレジストコーティング装置。
  5. 前記ノズルは、バー(bar)状を有するスリットノズルである
    ことを特徴とする請求項１に記載のフォトレジストコーティング装置。
  6. 異物質感知センサが基板上の異物質を感知しながらノズルを一方向に移動させ前記基板上にフォトレジストを吐出する段階
    を含み、
    異物質感知領域と異物質感知無効領域が前記基板上に定義されて、
    前記異物質感知無効領域は、前記ノズルが減速／加速動作する領域であり、
    前記異物質感知無効領域では前記フォトレジストを吐出する段階が前記異物質感知センサの感知と独立的に行われる
    ことを特徴とするフォトレジストコーティング方法。
  7. 前記異物質感知領域では、前記フォトレジストを吐出する段階が前記異物質感知センサの感知によって停止する
    ことを特徴とする請求項６に記載のフォトレジストコーティング方法。
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