KR100956350B1 - 습식 식각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 식각하고자 하는 기판이 침강되는 식각액을 저장하고 있는 식각욕조를 포함하는 습식 식각 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 습식 식각 장치는, 상기 식각욕조 상부에 마련되어 상기 기판 상의 상기 식각액의 온도 및 농도를 조절하는 적어도 하나의 발열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 균일한 온도 및 농도를 가지는 식각액을 기판에 공급함으로써, 식각 균일성을 확보할 수 있다.

Description

습식 식각 장치{Wet Etching Apparatus}

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 습식 식각 장치 및 공정을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 습식 식각 장치를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 식각액 3 : 식각욕조

5 : 기판 7 : 기판의 가장자리 부분

9 : 기판의 중앙 부분 10 : 거치대

20 : 샤워 노즐 30 : 발열부재

본 발명은 습식 식각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 균일한 온도 및 농도를 가지는 식각액을 기판에 공급함으로써 식각될 기판의 식각 균일성을 확보할 수 있는 액정표시장치 제조용 습식 식각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 인가전압에 따른 액정의 투과도 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자소자를 말하며, 백라이트유닛, 액정표시패널 및 케이싱 등으로 구분된다.

이러한 액정표시장치의 액정표시패널(TFT 기판 등) 기판의 제조공정은 박막증착, 포토, 식각 등의 공정을 포함하여 구성되며, 청정도를 유지하기 위한 세정 공정 및 개개의 공정 전후에 결과 및 이상 여부를 확인하기 위한 검사 공정을 포함한다.

그 중 물리적, 화학적 반응을 이용하여 기판 상에 형성된 패턴대로 박막을 선택적으로 제거함으로써 실제의 박막 패턴을 구현하는 식각 공정은 그 방법에 따라 건식식각 및 습식식각으로 구분된다.

특히, 습식식각은 딥 식각 방식과 스프레이 식각 방식이 있다. 딥 식각 방식은 식각하고자 하는 기판을 식각용액에 완전히 담그는 것으로 등방적으로 식각되는 경향이 있으며, 스프레이 방식은 식각하고자 하는 기판 위에 노즐을 통해 식각 용액이 분사되어 식각이 이루어지는 방식으로 이방적으로 식각이 이루어진다.

통상적인 습식 식각 장치 및 습식 공정은 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명하기로 한다.

통상적으로 딥 식각 방식의 습식 식각 장치는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 구성되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 습식 식각 장치는 기판을 식각하는 데 사용되는 식각액(1)이 저장되어 있는 식각욕조(3)를 포함한다. 그 외에, 기판을 지지하면서 식각욕조(3) 내부로 기판을 운송하는 도시하지 않은 휠 등의 운송 수단을 더 포함하는 것은 물론이다.

식각액(1)은 식각욕조(3)의 일측 외벽면에 부착된 공급밸브(미도시)를 통해 식각욕조(3) 내부로 공급되어, 식각욕조(3) 내부로 반송되어 안착된 기판(5)이 식각액(1)에 완전히 침강되는 동시에 식각시키고자 소망하는 시간 동안 식각액(1) 내에 잔존할 수 있도록 충진되게 된다.

한편, 대형 유리기판을 사용하는 LCD TFT 습식 식각 공정에서는 LCD의 얼룩 및 불량을 유발하는 것과 밀접한 관계가 있는 기판의 식각 균일성을 확보하는 것이 매우 중요한데, 이러한 종래의 딥 식각 방식의 습식 식각 장치를 이용하여 식각하는 경우에 있어서는, 기판의 식각 불균일성을 유발시키는 요소들이 도처에 존재하고 있다.

예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이 기판(5)이 식각욕조(3) 내부로 반송되고, 계속적으로 공급되는 식각액(1)이 식각욕조(3)의 하부에서부터 상부방향으로 채워지게 되면서, 우선 도 1b에 도시된 바와 같이 기판(5)에 접하게 된다. 이 때, 식각액(1)은 기판(5)의 가장자리에 먼저 접하고 기판(5)의 중앙부분은 상대적으로 나중에 접하게 되므로, 상기 기판(5)의 가장자리와 상기 기판(5)의 중앙부분의 식각 시간이 상이하게 되어 식각 불균일이 발생한다.

또한, 도 1c에 도시된 바와 같이 기판(5)이 식각욕조(3) 내의 식각액(1)에 완전히 침강하게 된 후에도 식각 불균일성이 발생할 수 있는데, 기판(5)의 가장자리 부분(7)에서는 식각액(1)의 순환이 중앙 부분(9)에 비하여 상대적으로 원활하므로, 식각액의 농도 차이가 생기게 되고 이로 인한 식각 속도의 차이도 유발하게 되어 결국 식각 불균일이 발생하게 된다. 이러한 식각액의 농도 차이는 기판이 대형 화될수록 더욱 현저히 나타난다.

나아가, 식각욕조(3)와 접하고 있는 부분 및 기판(5) 하부에 위치하는 식각액(1)의 온도와, 기판 상부에 위치하는 식각액(1)의 온도 상호간에 차이가 날 수 있어 온도 편차에 의한 식각 속도의 불균일이 발생하여 결국 기판의 식각 불균일이 유발되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 균일한 온도 및 농도를 가지는 식각액을 기판에 공급함으로써, 식각될 기판의 식각 균일성을 확보할 수 있는 습식 식각 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 식각하고자 하는 기판이 침강되는 식각액을 저장하고 있는 식각욕조를 포함하는 습식 식각 장치에 있어서, 상기 식각욕조 상부에 마련되어 상기 기판 상의 상기 식각액의 온도 및 농도를 조절하는 적어도 하나의 발열부재를 더 포함하는 것에 의해 달성된다.

여기서, 상기 발열부재는 초음파 열선봉인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 습식 식각 장치는 다수의 발열부재를 장착할 수 있는 거치대를 더 포함하고, 상기 거치대는 상기 식각액과 동일한 액을 상기 기판 상에 분무할 수 있도록 하는 적어도 하나의 샤워 노즐을 포함할 수 있다.

나아가, 상기 발열부재 및 상기 샤워 노즐은 다수 개 마련되어 일정 간격을 두고 교번적으로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발열부재는, 열을 전달하는 열선과 연결된 금속 재질을 포함하는 내측과, 식각액에 견딜 수 있는 폴리머 재료를 포함하는 외측으로 구성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 습식 식각 장치를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 습식 식각 장치는, 기판을 식각하는 데 사용되는 식각액(1)이 저장되어 있는 식각욕조(3)를 포함한다. 그 외에, 기판을 지지하면서 식각욕조(3) 내부로 기판을 운송하는 도시하지 않은 휠 등의 운송 수단을 더 포함하는 것은 물론이다.

식각액(1)은 식각욕조(3)의 일측 외벽면에 부착된 공급밸브(미도시)를 통해 식각욕조(3) 내부로 공급되어, 식각욕조(3) 내부로 반송되어 안착된 기판(5)이 식각액(1)에 완전히 침강되는 동시에 식각시키고자 소망하는 시간 동안 식각액(1) 내에 잔존할 수 있도록 충진되게 된다.

여기서, 사용되는 식각액(1), 식각욕조(3) 및 미도시한 공급밸브 등은 종래의 습식 식각 장치에서 통상적으로 사용되는 것이면 어떠한 것이라도 채용가능하다.

또한, 본 발명의 습식 식각 장치는, 식각욕조(3) 상부에 마련된 거치대(10)와, 거치대(10) 하부에 마련되어 식각욕조(3) 내의 식각액의 온도를 조절하는 적어도 하나의 발열부재(30)와, 거치대(10)에 마련되어 식각욕조(30) 내의 식각액과 동일한 액을 기판(5) 상에 분무할 수 있도록 설계된 적어도 하나의 샤워 노즐(20)을 더 포함한다.

거치대(10)는, 식각욕조(3) 상부에 마련되어 발열부재(30) 및 샤워 노즐(20)이 배치될 수 있는 공간을 제공해 준다.

식각액(1)에 의한 부식 등을 방지하기 위해 거치대(10)는 식각욕조(3)의 하부에서부터 상부방향으로 채워지는 식각액(1)이 최대한 상승할 수 있는 높이보다 더 위쪽에 배치되는 것이 바람직할 것이다.

발열부재(30)는, 거치대(10) 하부에 마련되어 기판(1) 상부에 위치하는 식각액(1)의 온도를 조절하고 순환을 고르게 해 줌으로써, 기판의 중앙 부분과 기판의 가장자리 부분 간의 식각액(1) 농도 차이를 감소시키는 역할을 한다.

특히, 기판(1)의 중앙 부분에 비해 상대적으로 과다하게 식각되는 가장자리 부분에서의 과다식각을 없애주기 위해서는, 기판(1)의 가장자리 부분에 인접하여 발열부재(30)를 배치하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 기판(1) 상부의 표면과 발열부재(30)의 말단과의 거리는 대략 0.001㎜ 내지 10㎝로 위치시키는 것이 약액의 순환 및 온도 조절에 가장 바람직하다.

발열부재(30)는 초음파 열선봉인 것이 바람직하며, 열을 전달하는 열선과 연결된 금속 재질을 포함하는 내측과, 식각액에 견딜 수 있는 폴리머 재료를 포함하는 외측으로 구성된다.

또한, 내측에 포함되는 금속 재질은 열 전도도가 높은 금속, 예를 들어 Cu, Ni, Fe, Zn, Al 등을 사용하는 것이 효과적이고, 상기 내측 금속 재질의 표면은 식각액의 부식성에 견딜 수 있는 PVC 또는 폴리머 계열의 코팅액으로 피복되는 것이 더욱 효과적일 것이다. 발열부재(30)에 쓰이는 재료로는, 상기에서 예로 든 금속 재료 및 코팅액에만 한정되는 것은 아니며, 열 전도도가 높은 금속 또는 내산성을 가지는 재료라면 어떠한 것이라도 사용가능함을 인식할 수 있을 것이다.

열 전도도가 높은 금속을 내측에 포함시키고 열선과 연결시켜 사용한다면, 기판 표면부에 접하는 식각액(1)의 온도를 소정의 설정 온도로 항상 일정하게 유지시킬 수 있기 때문에 식각액(1)의 온도 편차에 의한 식각의 불균일성은 상당량 제거될 수 있을 것이다.

샤워 노즐(20)은 거치대(10)에 마련되어 식각욕조(3) 내의 식각액과 동일한 액을 기판(5) 상에 분무할 수 있도록 설계되어 있다. 여기서, 샤워 노즐(20)은 발열부재(30) 사이에 마련된다. 식각액(1)이 식각욕조(3)의 하부에서부터 상부방향으로 채워지는 과정 중 식각될 기판(5)이 식각액(1)에 완전히 침강되기 전까지 기판(5) 상에 식각액(1)과 동일한 액을 분무해 준다.

여기서, 샤워 노즐(20)의 구조는 종래의 스프레이 식각 방식에서의 샤워 노즐을 그대로 채용하거나 또는 약간의 변형을 가하여 구현할 수 있는 성질의 것이므로, 여기서는 설명을 생략한다.

이로써, 식각액(1)에 접하는 시간 차이로 인한 식각 속도의 차이로부터 유발되는 기판(5)의 가장자리 부분과 기판(5)의 중앙 부분의 식각 불균일성은 제거될 수 있게 된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 균일한 온도 및 농도를 가지는 식각액을 기판에 공급함으로써, 기판의 식각 균일성을 확보할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 초음파 열선봉 및 식각액 샤워 노즐을 이용하여 균일한 온도 및 농도를 가지는 식각액을 기판에 공급함으로써, 기판의 식각 균일성을 확보할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 식각하고자 하는 기판이 침강되는 식각액을 저장하고 있는 식각욕조를 포함하는 습식 식각 장치에 있어서,

   상기 식각욕조 상부에 마련되어 상기 기판 상의 상기 식각액의 온도 및 농도를 조절하는 적어도 하나의 발열부재,

   다수의 발열부재를 장착할 수 있는 거치대를 포함하고,

   상기 거치대는 상기 식각액과 동일한 액을 상기 기판 상에 분무할 수 있도록 하는 적어도 하나의 샤워 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발열부재는 초음파 열선봉인 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 발열부재 및 상기 샤워 노즐은 다수 개 마련되어 일정 간격을 두고 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 발열부재는, 열을 전달하는 열선과 연결된 금속 재질을 포함하는 내측과, 식각액에 견딜 수 있는 폴리머 재료를 포함하는 외측으로 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 식각 장치.

Images