KR100744617B1 - 어드헤션 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적인 액정디스플레이 기판의 제조공정에 있어서 박막으로 증착된 구성소자를 패터닝하기 위하여, 그 표면위로 도포되는 포토레지스트의 접착력 강화를 위하여 표면을 소수화 처리하는 어드헤션(adhesion)챔버에 관한 것으로, 일반적인 어드헤션 챔버에 있어서 그 상단에 수직적으로 형성되는 배기홀에 의한, 챔버 내로의 이물질의 인입과 기판상의 낙하현상을 방지하기 위하여, 챔버의 측벽에 수평적 구조를 가지는 배기홀을 형성하여 보다 개선된 어드헤션 챔버를 제공한다.

Description

어드헤션 장치{adhesion apparatus}
도 1은 일반적인 어드헤션 챔버의 단면을 도시한 개략 단면도
도 2는 일반적인 어드헤션 챔버의 평면도
도 3은 본 발명에 따른 어드헤션 챔버의 단면을 도시한 개략 단면도
도 4는 본 발명에 따른 어드헤션 챔버의 평면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 어드헤션 처리장치 60 : 어드헤션 챔버
62, 68 : 배기홀 76, 80 : N2 홀
84, 86 : HMDS홀 66, 74 : 배출장치
87 : 유입장치 72, 65 : 온/오프 밸브
64, 70 : 체크 밸브 82, 78 : 에어 필터
90 : 액정디스플레이 기판 92 : 리프트핀
94 : 어드헤션 플레이트
본 발명은 어드헤션(adhesion) 챔버에 관한 발명으로, 좀 더 자세하게는 액정디스플레이용 기판에 있어서 박막형태로 적층된 구성소자의 패터닝을 위한 포토레지스트의 도포 시, 기판의 표면과 포토레지스트의 접착력 강화를 위한 전처리 공정으로 기판의 표면을 소수화 처리하는 어드헤션 챔버에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있는데, 기존의 디스플레이 장치로는 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 주류를 이루며 발전해 왔다.
그러나, 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정 표시장치(Thin film transistor-liquid crystal display device)가 개발되었다.
액정 표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는데, 일반적으로 액정은 그 구조가 가늘고 길기 때문에, 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있는 성질을 이용하여 원하는 화상을 표시하는 장치가 액정표시장치인데, 이러한 액정표시장치는 기판 위에 여러 가지 소자들을 박막형태로 증착하고 이를 패터닝하여 구성되는 고밀도 집적 장치이다.
고밀도로 집적된 구성소자로 이루어지는 액정표시장치용 기판은 그 제조에 있어서, 수차례에 걸친 박막증착작업과 이의 패터닝(patterning) 작업을 통하여 구현되는데 이러한 박막의 패터닝에는 일반적으로 포토레지스트(Photoresist, PR)를 이용한 방법이 사용되는 바, 이에 대하여 설명한다.
포토레지스트란 감광제(Sensitizer)를 포함하는 용매(Solvent)로 구성된 중합체(Polymer) 물질로서, 감광성 수지로 사용되며 이러한 포토레지스트는 현상되는 형태에 따라 양성과 음성으로 구분된다.
이러한 포토레지스트를 이용한 패터닝 작업은, 먼저 포토레지스트를 패터닝하고자 하는 박막이 구성된 기판 위에 도포하고, 이를 소정의 패턴을 가지는 노광마스크를 사용하여 노광을 실시하면, 기판 표면의 선택적 영역에 박막성분이 노출된 포토레지스트 패턴이 완성되게 된다. 이후 이러한 기판을 특정용매 즉, 노출된 박막성분만을 에칭하는 용매를 사용하여 에칭하면 박막성분이 노출된 부분만을 에칭할 수 있고 이러한 방법으로 기판상에 원하는 목적에 따른 패터닝을 할 수 있게 된다.
이후 이러한 기판을 세정하여 잔류 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 이러한 패터닝과정은 완료된다. 이 때 기판위에 도포되는 포토레지스트는 기판과의 접착력이 우수할수록 안정적이며 정확한 패터닝이 가능하게 되므로 일반적으로 기판 의 표면에 포토레지스트를 도포하기 전에, 기판과 포토레지스트와의 접착력을 우수하게 하기 위한 전처리 공정이 이루어지게 된다.
이러한 전처리 공정은 어드헤션(adhesion) 처리라 불리며, 이러한 처리공정은 어드헤션 챔버와, 어드헤션 플래이트(plate)로 이루어지는 어드헤션 장치에서 이루어지게 된다.
이러한 어드헤션 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도 1 및 도 2 를 통하여 이를 상세히 설명한다.
어드헤션 장치(1)란, 일반적으로 처리대상물인 기판이 장착되는 어드헤션 플레이트(44)와, 상기 어드헤션 플레이트 상에 설치되어 상하로 소정간격 이동이 가능한 일정한 내적을 가지는 어드헤션 챔버(10)로 이루어진다. 이 중 어드헤션 챔버(10)는 판상의 상단과, 이러한 상단의 가장자리 부분에 수직적으로 설치된 소정길이를 가지는 측벽으로 구성되는데, 이러한 어드헤션 챔버(10)는 그 하부의 어드헤션 플레이트(44) 상에 위치 맞춤되어 있다.
어드헤션 챔버(10)는 대상물의 처리공정이 진행될 경우에 대상물이 어드헤션 플레이트(44) 상에 로딩(loading)되면, 그 하부의 어드헤션 플레이트(44) 상에 측벽의 하단이 밀착되도록 하강하여, 어드헤션 챔버(10)의 상판의 하면과, 측벽의 내면과, 어드헤션 플레이트(44)의 상부로 정의되는 밀폐형 반응영역을 구성하게 되고, 이후 처리가 완료되면 대상물의 언로딩이 가능하도록 상승하여 대상물의 언로딩이 이루어진다.
또한, 어드헤션 챔버(10)의 상면에는 외부로부터 기체물질이 유입 또는 배출 되는 다수개의 관통된 홀을 가지고 있는데, 이러한 다수개의 홀은 어드헤션 챔버(10)가 하강하여 어드헤션 플레이트(44)와 위치맞춤 되었을 때, 어드헤션 챔버(10)와 어드헤션 플레이트(44)에 의하여 정의되는 반응영역을 진공으로 하기 위하여, 그 내부의 공기가 배출되는 두 개의 배기홀(12, 18)과, 대상물의 처리를 위한 HMDS기체가 유입되는 두 개의 HMDS유입홀(34, 36)과, 상기 반응영역 내로 N2가스가 유입될 수 있는 두 개의 N2가스 유입홀(26, 30)로 구분된다.(도 2 참조)
이때 상기 각각의 홀을 통한 기체의 유입과 유출을 위하여, 다수개의 장치가 더욱 포함되는데, 배기홀(12, 18)을 통해서 챔버의 내부를 진공으로 하기 위해서는 각각의 배기홀(12, 18)에 연결되는 제 1 및 제 2 체크 밸브(14, 20)와, 제 1 및 제 2 온/ 오프 밸브(15, 22)와, 제 1 및 제 2 배출장치(16, 24)가 설치되며, HMDS기체를 유입시키기 위해서는 유입장치(38)가 설치된다. 또한 상기 N2홀로 유입되는 N2 가스를 여과하기 위한 제 1 및 제 2 필터(28, 32)가 설치된다.
이러한 어드헤션 챔버(10)를 통하여 대상물인 기판이 처리되는 과정을 설명하면, 먼저 전술한 구성을 가지는 어드헤션 챔버(10)가 어드헤션 플레이트(44)의 상부로 상승하여 일정간격 이격되면, 상기 어드헤션 플레이트(44) 상에 대상물(40)인 액정표시장치용 기판이 로딩된다. 이러한 대상물(40)의 로딩은 정확성과 불순물의 유입을 막기 위하여 통상 로봇을 통하여 이루어진다.
이러한 대상물(40)의 로딩이 이루어지는 어드헤션 플레이트(44)에는 수직방향으로의 소정간격 상승, 하강이 가능한 다수개의 리프트핀(42)이 설치되어 대상물(40)의 로딩 및 언로딩을 원활하게 하는데, 전술한 대상물(40)의 로딩 시 상기 다수개의 리프트 핀(42)은 상승하여 그 위로 대상물(40)의 로딩이 이루어진다.
이후 대상물(40)의 로딩이 완료되면, 상부의 어드헤션 챔버(10)는 하강하여 어드헤션 챔버(10)가 가지는 네 개의 측벽의 하단이 어드헤션 플레이트(44)의 가장자리에 위치 맞춤되어 밀착됨으로써 반응영역이 정의된다.
이러한 어드헤션 챔버(10)의 하강이 완료되면 반응영역 내에서 대상물을 지지하고 있는 리프트 핀(42)이 하강하여 어드헤션 플레이트(44)에 대상물(40)을 올려놓게 되고, 이후 어드헤션 챔버(10)의 상부에 형성된 두 개의 배기홀(12, 18)을 통하여 반응영역의 공기가 배기되어 진공상태가 된다.
이후 배기가 완료되어 반응영역이 진공상태가 되면 그 내부로 유입장치(38)에 의한 HMDS기체가 HMDS홀(34, 36)을 통하여 유입되어 기판의 전면에 도포된다.
HMDS란 물이나 알코올과 접촉하였을 때 암모니아를 발생시키는 성질을 가지고 있는 물질로, 실리콘이 함유되어 있는데, 이러한 HMDS기체는 포토레지스트의 접착도를 향상시키기 위해서 사용되는 처리용매로 기판의 표면을 소수성으로 변환하게 된다.
이러한 대상물(40)의 표면으로의 HMDS기체의 도포가 완료되면, 반응영역내부에 존재하는 HMDS잔류가스는 배기홀(12, 18)을 통하여 외부로 배출되고 이후, 반응영역내로 N2가스가 유입되어 진공을 해제하게 된다.
이러한 반응영역내의 진공을 해체하고 대기개방을 위해 그 내부로 유입되는 기체물질은 일반적인 대기 즉, 공기가 될 수 있으나, 이 경우 기판의 표면에 부산물의 발생 가능성이 있으므로, 통상 제 1 에어필터(28) 및 제 2 에어필터(32)에 의하여 N2홀(26, 30)로 유입되는 N2가스에 의하여 진공이 해체되는 방식을 사용한다.,
이후 어드헤션 챔버(10)와 리프트핀(42)이 상승하여 대상물(40)이 언로딩이 됨으로써 어드헤션 처리공정은 완료되게 된다.
전술한 과정을 통하여 이루어지는 대상물의 처리에 있어서 흔히 발생하는 문제점 중 하나가 어드헤션 챔버(10)의 상승 및 하강 시 배기홀(12, 18)을 통한 이물질의 유입이다.
즉, 일반적인 공기와 잔류 HMDS가스가 배출되는 배기홀(12, 18)이 챔버의 상단에 수직적으로 형성되어 있어, 챔버의 상승 및 하강시 외부의 이물질 또는 배기홀 주변에서 생성되어 존재하는 이 물질이 챔버 내부로 인입될 수 있고, 이러한 이물질은 챔버 내부의 환경을 오염시키게 됨과 동시에 기판위로 이물질이 낙하할 경우 소자의 신뢰성을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일반적인 어드헤션 챔버의 상승 및 하강운동 시 배기홀을 통한 이물질의 기판 위로의 낙하 또는 챔버내로의 인입을 억제하여 보다 개선된 어드헤션 처리공정을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대상물이 장착되는 플레이트와, 상기 플레이트 상에 수직방향으로 이동이 가능하고, 상부면부와, 상기 상부면부의 가장자리에 하부방향으로 절곡된 측면부를 가지고 있으며, 상기 플레이트의 가장자리에 상기 측면부가 밀착됨으로써 상기 상부면부와 상기 플레이트 사이를 밀폐시키는 챔버와; 상기 챔버의 상부면부에 위치하고 대상물을 반응시키기 위한 반응가스가 주입되는 반응가스주입구와; 상기 챔버의 측면부가 상기 플레이트에 밀착되었을 때 내부의 가스를 배출시키고, 상기 반응가스가 상기 대상물과 반응한 후의 가스를 배출시키기 위하여 상기 챔버의 마주보는 측면부에 서로 대칭적으로 설치된 두개의 배기홀을 포함하고, 상기 반응가스는 N2와 HMDS인 어드헤션 장치를 제공한다.
특히 상기 대상물은 공정 중의 액정기판인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 도 3 및 도 4 를 참조하여 상세히 설명한다.
삭제
본 발명에 따른 어드헤션 장치(50)는, 처리대상물인 기판이 장착되는 다수개의 수직으로의 상승, 하강이 가능한 리프트핀(92)이 설치된 어드헤션 플레이트(94)와, 상기 어드헤션 플레이트(94) 상에 설치되어 상하로 소정간격 이동이 가능한 일정한 내적을 가지는 어드헤션 챔버(60)로 이루어진다.
이중 어드헤션 챔버(60)는 판상의 상단과, 이러한 상단의 가장자리 부분에 수직적으로 설치된 소정길이를 가지는 측벽으로 구성되는데, 이러한 어드헤션 챔버(60)는 그 하부의 어드헤션 플레이트(94) 상에 위치 맞춤되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 어드헤션 챔버(60)에는 그 상부면에 두 개의 HMDS 홀(84, 86) 및 두 개의 N2홀(76, 80)이 관통 설치되고, 특히 챔버의 측벽에 서로 대향하는 위치에 관통 설치된 두 개의 배기홀(62, 68)을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 어드헤션 챔버(60)는 그 측벽에 서로 대향하는 위치에 관통 설치된, 어드헤션 챔버(60)가 하강하여 어드헤션 플레이트(94)와 위치맞춤 되었을 때, 어드헤션 챔버(60)와 어드헤션 플레이트(94)에 의하여 정의되는 반응영역을 진공으로 하기 위하여, 그 내부의 공기가 배출되는 두 개의 배기홀(62, 68)이 형성되고, 챔버의 상면에 대상물의 처리를 위한 HMDS기체가 유입되는 두 개의 HMDS유입홀(84, 86)과, 상기 반응영역 내로 N2가스가 유입될 수 있는 두 개의 N2가스 유입홀(76, 80)이 위치한다.
이때 상기 각각의 홀을 통한 기체의 유입과 유출을 위하여, 다수개의 장치가 더욱 포함되는데, 배기홀(62, 68)을 통해서 챔버의 내부를 진공으로 하기 위해서는 각각의 배기홀에 연결되는 제 1 및 제 2 체크 밸브(64, 70)와, 제 1 및 제 2 온/ 오프 밸브(65, 72)와, 제 1 및 제 2 배출장치(66, 74)가 설치되며, HMDS기체를 유입시키기 위해서는 유입장치(87)가 설치된다. 또한 상기 N2홀로 유입되는 N2 가스를 여과하기 위한 제 1 및 제 2 필터(78, 82)가 설치된다.
이러한 본 발명에 따른 어드헤션 장치(50)를 통하여 대상물인 기판이 처리되 는 과정을 설명하면, 먼저 전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 어드헤션 챔버(60)가 어드헤션 플레이트(94)의 상부로 상승하여 일정간격 이격되고, 어드헤션 플레이트(94) 상의 다수개의 리프트핀(92)이 상승하여 대상물(90)의 로딩이 이루어지게 된다.
이러한 대상물(90)의 로딩은 바람직하게는 정확성과 불순물의 유입을 막기 위하여 로봇이 사용된다.
이후 대상물(90)의 로딩이 완료되면 상부의 어드헤션 챔버(60)는 하강하여 어드헤션 챔버(60)가 가지는 네 개의 측벽의 하단이 어드헤션 플레이트(94)의 가장자리에 위치 맞춤되어 밀착됨으로써 반응영역이 정의된다.
이러한 어드헤션 챔버(60)의 하강이 완료되면, 반응영역 내에서 대상물을 지지하고 있는 리프트 핀(92)이 하강하여 어드헤션 플레이트(94)에 대상물을 올려놓게 되고, 이후 어드헤션 챔버(60)의 측벽에 관통 설치된 두 개의 배기홀(62, 68)을 통하여 반응영역의 공기가 배기되어 진공상태가 된다.
이때 반응영역내의 배기는 전술한 바와 같이 제 1 체크밸브(64)와 제 2 체크밸브(70) 및 제 1 온/오프 밸브(65)와 제 2 온/ 오프밸브(72)와 제 1 배출장치(66)와 제 2 배출장치(74)에 의하여 이루어진다.
이후 배기가 완료되어 반응영역이 진공상태가 되면 그 내부로 유입장치(87)에 의한 HMDS기체가 HMDS홀(84, 86)을 통하여 유입되어 기판의 전면에 도포된다.
이러한 대상물(90)의 표면으로 HMDS기체의 도포가 완료되면, 반응영역내부에 존재하는 HMDS잔류가스는 어드헤션 챔버(60)의 측벽에 설치된 두 개의 배기홀(62, 68)을 통하여 외부로 배출되고 이후, 반응영역내로 N2홀(76, 80)을 통하여, N2가스가 유입되어 진공을 해제하게 된다.
이러한 반응영역내의 진공을 해체하고 대기개방을 위해 그 내부로 유입되는 기체물질은 일반적인 대기 즉, 공기가 될 수 있으나, 본 발명에서는 기판의 표면에 부산물의 발생 가능성을 줄이기 위하여, 제 1 에어필터(78) 및 제 2 에어필터(82)를 통과한 N2가스에 의하여 진공이 해체되는 방식을 사용한다.,
이후 어드헤션 챔버(60)와 리프트핀(92)이 상승하여 대상물(90)이 언로딩이 됨으로써 어드헤션 처리공정은 완료되게 된다.
본 발명에 따른 어드헤션 챔버를 사용하여 대상물을 전처리 할 경우, 일반적인 어드헤션 챔버에서 발생할 수 있는, 수직적 구조를 가진 배기홀을 통한 이물질의 낙하로 인한 챔버 내부의 오염 및 기판위로의 낙하를 방지할수 있다.
즉 본 발명에 따른 어드헤션 챔버는 배기홀이 어드헤션 챕버의 측면에 수평적으로 관통 설치되어 있으므로 챔버의 상승 및 하강구동시 이물닐의 인입가능성이 작아지며 또한 비록 이물질이 인입된다 하더라도 대상물인 기판위로 낙하하지 않으므로, 이러한 이물질에 의한 기판의 오염을 제어할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (3)

  1. 대상물이 장착되는 플레이트와,
    상기 플레이트 상에 수직방향으로 이동이 가능하고, 상부면부와, 상기 상부면부의 가장자리에 하부방향으로 절곡된 측면부를 가지고 있으며, 상기 플레이트의 가장자리에 상기 측면부가 밀착됨으로써 상기 상부면부와 상기 플레이트 사이를 밀폐시키는 챔버와;
    상기 챔버의 상부면부에 위치하고 대상물을 반응시키기 위한 반응가스가 주입되는 반응가스주입구와;
    상기 챔버의 측면부가 상기 플레이트에 밀착되었을 때 내부의 가스를 배출시키고, 상기 반응가스가 상기 대상물과 반응한 후의 가스를 배출시키기 위하여 상기 챔버의 마주보는 측면부에 서로 대칭적으로 설치된 두개의 배기홀을 포함하고, 상기 반응가스는 N2와 HMDS인 어드헤션 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상물은 공정 중의 액정기판인 어드헤션 장치.
  3. 삭제
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JP2000241623A (ja) * 1998-12-25 2000-09-08 Canon Inc 樹脂組成物層の乾燥方法、この乾燥方法を用いたカラーフィルタ基板の製造方法および液晶表示素子
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