KR100972503B1 - 현상액의 적하가 균일한 현상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일하고 정확하게 포토레지스트를 현상하기 위한 현상장치에 관한 것으로, 노광된 포토레지스트가 형성된 기판이 이송되는 이송롤과 상기 이송롤 위에 설치되어 기판에 현상액을 적하하며, 상하로 이동하는 적어도 하나의 현상액 적하기로 구성된다. 또한, 상기 현상액 적하기는 외부케이스와, 상기 외부케이스에 삽입된 노브와, 상기 외부케이스의 개구와 나사결합하여 노브를 상하 이동시키는 조절부와, 기판에 현상액을 적하하며, 상기 노브와 결합되어 조절부에 노브가 상하 이동함에 따라 상하 이동하는 노즐로 이루어진다.

현상, 노즐, 상하이동, 현상액, 노브, 속도

Description

현상액의 적하가 균일한 현상장치{DEVELOPING APPARATUS FOR DISPENSING UNIFORMLY DEVELOPER}

도 1a는 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.

도 1b는 도 1a의 I-I'선 단면도.

도 2는 종래 현상장치를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 현상장치를 나타내는 도면.

도 4는 현상액 적하기를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 현상장치에서 현상액 적하기의 시간 및 구동속도의 관계를 나타내는 그래프.

* 도면이 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 현상장치 101 : 프레임

103 : 가이드바 120 : 기판

152 : 이송롤 155 : 현상액 적하기

158 : 센서 163 : 노브

165 : 조절부 167 : 노즐

172 : 게이지 174 : 현상액 공급부

본 발명은 현상장치에 관한 것으로, 특히 현상액이 적하되는 노즐과 기판 사이의 간격을 항상 일정하게 유지하고 기판의 위치에 따라 기판의 이송속도를 가변하여 항상 균일하고 정확한 현상액을 기판상에 적하시킬 수 있는 현상장치에 관한 것이다.

액정표시소자(Liquid Crystal Display device)는 투과형 평판표시장치로서, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 전자기기에 널리 적용되고 있다. 이러한 LCD는 경박단소화가 가능하고 고화질을 구현할 수 있다는 점에서 다른 평판표시장치에 비해 현재 많은 실용화가 이루어지고 있는 실정이다. 더욱이, 디지털TV나 고화질TV, 벽걸이용 TV에 대한 요구가 증가함에 따라 TV에 적용할 수 있는 대면적 LCD에 대한 연구가 더욱 활발히 이루어지고 있다.

일반적으로 LCD는 액정분자를 동작시키는 방법에 따라 몇 가지 방식으로 나누어질 수 있지만, 현재에는 반응속도가 빠르고 잔상이 적다는 점에서 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 액정표시소자가 주로 사용되고 있다.

도 1a에 상기한 액정표시소자의 구조가 도시되어 있다. 일반적으로 N×M 매트릭스형 액정표시소자는 종횡으로 배열된 N×M개의 액정셀로 이루어지지만 도면에서는 단지 하나의 화소만을 도시하였다. 도면에 도시된 바와 같이, 외부의 구동회로로부터 주사신호가 인가되는 게이트라인(1)과 화상신호가 인가되는 데이터라인(3)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다. 상기 박막트 랜지스터(10)는 상기 게이트라인(1)과 연결된 게이트전극(5)과, 상기 게이트전극(5) 위에 형성되어 게이트전극(5)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(9)과, 상기 반도체층(9) 위에 형성된 소스/드레인전극(11)으로 구성된다. 상기 화소의 화상표시영역에는 상기 소스/드레인전극(11)과 연결되어 반도체층(9)이 활성화됨에 따라 상기 소스/드레인전극(11)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(13)이 형성되어 있다.

도 1b는 도 1a의 I-I'선 단면도로서, 상기 액정표시소자의 화소 구조가 도시된 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시소자는 투명한 유리기판(20)과, 상기 투명한 유리기판(20) 위에 형성된 게이트전극(5)과, 상기 게이트전극(5)이 형성된 유리기판(20)에 전체에 걸쳐 형성된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(22) 위에 형성된 반도체층(9)과, 상기 반도체층(9) 위에 형성된 소스/드레인전극(11)과, 상기 기판(20) 전체에 걸쳐 적층되어 소자를 보호하는 유기물질로 이루어진 보호층(25)과, 상기 보호층(25) 위에 적층되어 보호층(25)에 형성된 컨택홀(contact hole;12)을 통해 소스/드레인전극(11)과 접속되는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명금속으로 이루어진 화소전극(13)으로 구성된다.

상기 액정표시소자에서 박막트랜지스터(10)와 화소전극(13) 등의 구성요소들은 포토레지스트(photoresist)를 사용한 포토리소그래피공정(photolithography process)에 의해 형성된다. 즉, 식각대상이 되는 물체 위에 포토레지스트를 도포하고 자외선을 조사한 후 상기 포토레지스트를 현상하여 포토레지스트패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트패턴을 이용하여 식가대상물을 식각하는 것이다. 따라서, 정 밀한 식각에 의해 원하는 패턴을 형성하기 위해서는 포토레지스트패턴을 정밀하게 형성해야만 하며, 이러한 포토레지스트패턴의 형성은 정밀한 현상장치를 필요로 한다.

도 2를 참조하여 종래 현상장치를 이용한 현상방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 현상장치는 기판(20)이 이송되는 이송롤(52)과 상기 이송롤(52)의 상부에 설치되어 상기 기판(20)에 현상액을 적하하는 적어도 하나의 노즐(55)로 구성된다. 이와 같은 종래 현상장치에서는 노광공정에서 일정 영역이 노광된 포토레지스트가 형성된 기판(20)이 이송롤(52) 위에 놓인 상태에서 입력되면, 현상액이 공급되는 노즐(55)이 작동하기 시작하여 상기 기판(20) 내에 현상액이 적하되어 상기 포토레지스트가 현상된다. 현상이 종료된 기판(20)은 이송롤(52)에 의해 외부로 출력되어 식각공정(etching process line) 등과 같은 후속공정라인으로 이송된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 현상장치는 다음과 같은 단점이 존재한다.

첫째, 포토레지스트가 적층된 기판(20)과 현상액이 적하되는 노즐(55)의 간격 조정이 불가능하여 패턴의 불량이 발생한다. 통상적으로 노즐(55)과 기판(20)은 설정된 간격으로 배치되어 현상액이 기판(20)에 적하된다. 그러나, 외력과 같은 외부의 요인이나 기판(20)상에 적층되는 식각대상층이나 포토레지스트의 두께에 따라 노즐(55)과 기판(20)의 간격이 변하게 되는 경우가 발생하게 된다. 이러한 간격의 변화는 현상공정에 이상을 초래하게 되며, 결국 기판상에 패턴불량을 야기한다.

둘째, 현상장치에 입력되는 기판(20)의 이송속도 조절이 불가능하므로 기판의 전단과 중간영역의 현상상태가 다르게 된다. 일반적으로 기판에 적하된 현상액은 포토레지스트와 결합되어 상기 포토레지스트를 제거한다. 이와 같은 결합을 위해서는 일정 시간이 필요하게 되므로, 해당 영역에 적하된 현상액이 인접 영역에도 영향을 미치게 된다. 즉, 중앙영역에서는 해당 영역에 적하되는 현상액뿐만 아니라 인접 영역에 적하된 현상액에 의해서도 포토레지스트의 일정량이 제거되는 것이다. 반면에, 현상장치에 입력된 전단에는 이미 적하된 현상액이 없으므로 현재 적하되는 현상액에 의해서만 포토레지스트가 제거된다. 따라서, 기판의 전단과 중앙영역에서의 현상상태가 다르게 되어 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 현상액을 적하하여 포토레지스트패턴을 현상시키는 현상액 적하기를 상하 및 좌우이동 가능하게 하여 노즐과 기판 사이의 간격을 항상 일정하게 하여 균일한 현상액을 기판에 적하시킬 수 있는 현상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 기판의 입구와 중간 및 출구의 이송속도를 가변하여 전체 기판에서 현상액에 의한 포토레지스터패턴의 현상 정도를 균일하게 할 수 있는 현상장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 현상장치는 기판이 이송되는 이송롤과 상기 이송롤 위에 설치되어 기판에 현상액을 적하하며, 상하로 이동하는 적어도 하나의 현상액 적하기로 구성된다.

상기 현상액 적하기는 외부케이스와, 상기 외부케이스에 삽입된 노브와, 상기 외부케이스의 개구와 나사결합하여 노브를 상하 이동시키는 조절부와, 기판에 현상액을 적하하며, 상기 노브와 결합되어 조절부에 노브가 상하 이동함에 따라 상하 이동하는 노즐로 이루어진다.

또한, 상기 현상장치에는 기판이 입력되는 입구 및 기판이 출력되는 출구에 설치되어 기판의 입력 및 출력을 감지하는 센서가 설치되며, 상기 이송롤은 기판의 입력초기와 중간 및 출력시 그 구동속도가 가변된다.

일반적으로 포토레지스트의 현상공정은 액정표시소자에만 사용되는 것은 아니다. 금속패턴이나 절연패턴 또는 반도체는 모두 포토리소그래피공정에 의해 형성되기 때문에, 포토레지스트패턴을 형성하기 위한 현상장치가 필요하게 된다. 따라서, 본 발명의 현상장치는 액정표시소자와 같은 표시장치의 각종 패턴을 형성하는데 적용될 수 있을 뿐만 아니라 금속패턴이나 절연패턴을 형성하거나 반도체소자를 제작하는 데에도 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

본 발명에서는 현상액을 적하하는 노즐의 상하이동 및 좌우이동이 가능한 현상장치를 제공한다. 이러한 상하이동 및 좌우이동에 의해 기판과 노즐이 항상 설정된 간격을 유지하게 되므로, 원하는 패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 기판이 현상장치에 입력시의 초기속도를 진행속도와 다르게 하여 정확한 포토레지스트패턴을 형성한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 현상장치에 대해 상세히 설명 한다.

도 3은 본 발명에 따른 현상장치(100)를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 현상장치(100)는 프레임(101)과, 노광된 포토레지스트가 형성된 기판(120)이 놓이고 상기 기판(120)을 현상장치(100) 내부로 이송시키는 이송롤(152)과, 기판(120)이 입력되는 상기 프레임(101)의 입구와 기판(120)이 출력하는 출구의 이송롤(152) 상부에 각각 설치되어 기판(120)이 입력 및 출력되는 것을 감지하는 센서(158a,158b)와, 상기 이송롤(152)의 상부에 설치되어 입력된 기판(120)에 현상액을 적하하여 기판에 형성된 포토레지스트를 현상시키는 적어도 하나의 현상액 적하기(155)로 구성된다.

상기 현상장치(100)에는 가이드바(103)가 설치되는데, 상기 가이드바(103)에는 현상액 적하기(155)가 이동가능하게 고정된다. 즉, 상기 현상액 적하기(155)는 가이드바(103)를 따라 좌우로 이동하므로, 필요에 따라 현상액 적하기(155)를 좌우로 이동하여 원하는 곳에 현상액을 저하시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 현상액 적하기(155)는 상하로 이동가능하게 설계되는데, 도 4에 상기 현상액 적하기(155)의 구조가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 현상액 적하기(155)에서는 외부케이스(161)내에 노브(knob;163)와 노즐(164)이 구비되어 있다. 상기 외부케이스(161)의 상부에는 개구가 형성되어 상기 노브(163)의 상부에 설치되는 상하이동 조절부(165)가 삽입된다. 이때, 상기 개구의 내주와 상기 내구에 삽입되는 조절부(165)의 외주에는 각각 나사가 형성되어 상기 개구와 조절부(165)가 나사결합된다. 따라서, 상기 조절부(165)를 조절(즉, 회전)함에 따라 상 기 노브(163)가 상하이동하며, 노브(163)와 결합되는 노즐(167) 역시 상하방향으로 이동한다.

상기 노즐(167)에는 현상액 공급관(173)을 통해 현상액 공급기(174)가 연결되어 노즐(167)에 현상액을 공급한다. 도면에서는 상기 공급관(173)이 노브(163)를 통해 노즐(167)에 연결되지만, 공급관(173)이 직접 노즐(167)에 연결될 수도 있을 것이다.

상기 외부케이스(161)의 측면에는 게이지(172)가 설치되어 있다. 상기 게이지(172)는 노브(165), 즉 노즐(167)의 현재 위치를 나타내는 것으로, 다시 말해서 노즐(167)과 기판(120) 사이의 간격을 나타낸다. 상기 조절부(165)를 조절하여 노즐(167)이 상하 이동함에 따라 게이지(172)의 탐침이 이동하여 현재의 위치(또는 간격)을 표시한다. 따라서, 작업자는 게이지(172)의 탐침을 보면서 조절부(165)를 조작함으로써 노즐(167)과 기판(120)이 간격을 정확하게 조절할 수 있게 되는 것이다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 이송롤(152)은 구동모터에 의해 작동한다. 이때, 상기 구동모터는 현상장치(100)에 입력된 기판(120)의 위치에 따라 다른 속도로 구동하여 기판(120)의 이동속도를 변화시킨다.

도 5는 상기 이송롤의 속도(v)대 시간(t)의 관계를 나타내는 그래프이다. 이때, 이송롤(152)의 시간은 이송롤(152)에 의해 이송되는 기판(120)의 위치를 나타낸다.

기판(120)이 현상장치(100)에 입력되어 입구측에 설치된 제1센서(158a)에 의 해 감지되면, 현상액 적하기(155)로부터 현상액이 적하됨과 동시에 이송롤(152)의 구동속도가 증가하게 된다. 이후, 설정시간이 도달하면(T1), 상기 이송롤(152)은 이 속도(예를 들어, 9m/min)를 유지하며, 일정시간(T2)이 경과하여 제2센서(158b)가 기판(120)의 출력을 감지하면 속도가 다시 감소하게 되는 것이다.

즉, 기판(120)의 입력초기에는 속도가 느리다가 점차 증가하여 일정 속도로 구동되다가 다시 기판(120)의 출력시 속도가 감소하는데, 그 이유는 다음과 같다.

기판(120)의 입력 초기, 기판(120)의 전단에는 순수하게 현재 적하되는 현상액에 의해서만 현상이 이루어지기 때문에 이송롤(152)의 구동속도(즉, 기판의 이송속도)를 느리게 하여 현상액의 적하량을 많게 한다. 이후 현상장치(100) 내부를 기판(120)이 진행함에 따라, 기판(120)에는 현재 적하의 이전 적하 및 이후 적하에 의한 현상액의 비중이 커지기 때문에 현상액의 적하량을 감소시키는 것이다. 또한, 기판(120)의 출구에 도달하여 출력하는 경우 후단에는 현재 적하의 이후 적하에 의한 영향이 없어지므로 다시 현상액의 적하량을 증가시켜야만 하는 것이다.

이와 같은 속도의 가변에 의해 기판(120)에 형성된 포토레지스트가 균일하게 현상되므로 기판(120) 위에는 원하는 포토레지스트패턴만이 남아 있게 되며, 결국 상기 포토레지스패턴을 이용하여 이후의 식각공정에서 원하는 패턴을 형성할 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 현상장치에서는 현상액 적하기가 상하 및 좌우로 이동할 뿐만 아니라 이송롤의 구동속도가 가변되므로, 균일한 양의 현상액을 기판에 적하시킬 수 있게 된다. 그런데, 본 발명의 기본적인 개념은 현상장치에만 적 용되는 것은 아니다. 예를 들어, 균일한 층을 형성하기 위해 특정 물질을 적하시키는 장치는 본 발명의 기본적인 개념을 이용하면 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 창안할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 현상액을 적하하여 포토레지스트패턴을 현상시키는 현상액 적하기를 상하 및 좌우이동 가능하게 하여 균일한 현상액을 기판에 적하함으로써 패턴의 불량을 방지할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 기판의 입구와 중간 및 출구의 이송속도를 가변하여 전체 기판에 형성된 포토레지스터패턴의 현상 정도를 일정하게 유지함으로서 패턴에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (15)

1. 노광된 포토레지스트가 형성된 기판이 이송되는 이송롤;

   상기 이송롤 위에 설치되어 기판에 현상액을 적하하는 적어도 하나의 현상액 적하기;

   상기 현상액 적하기를 좌우로 이동시키는 가이드바; 및

   상기 현상액 적하기를 상하로 이동시키는 상하 이동수단으로 구성된 현상장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 현상액 적하기는 외부케이스와, 상기 외부케이스에 삽입된 노브와, 기판에 현상액을 적하하는 노즐로 구성되며, 상기 상하 이동수단은 상기 외부케이스의 개구와 나사결합하여 노브가 상하 이동됨에 따라 상기 노즐을 상하 이동시키는 조절부로 이루어진 것을 특징으로 하는 현상장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 현상액 적하기는 노즐에 현상액을 공급하는 현상액 공급기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 상하 이동수단은 노즐의 위치를 표시하는 게이지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장치.
6. 제1항에 있어서, 기판이 입력되는 입구 및 기판이 출력되는 출구에 설치되어 기판의 입력 및 출력을 감지하는 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 이송롤은 기판의 위치에 따라 구동속도가 다른 것을 특징으로 하는 현상장치.
8. 제7항에 있어서, 이송롤의 구동속도는 기판의 입력초기에서 일정 속도까지 증가한 후 출력시 다시 감소하는 것을 특징으로 하는 현상장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 기판은 유리기판 또는 반도체기판인 것을 특징으로 하는 현상장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

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