KR20050069031A

KR20050069031A - 습식식각장비

Info

Publication number: KR20050069031A
Application number: KR1020030100851A
Authority: KR
Inventors: 박종희; 이재현
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05

Abstract

본 발명은 식각 작업시 발생되는 얼룩을 제거하여 패턴불량을 효율적으로 방지할 수 있도록 한 습식식각비장에 관한 것으로, 감광막 마스크패턴이 형성된 기판이 로딩(loading)되는 로더부와, 기판의 식각작업이 이루어지는 제1∼제3식각유닛과, 상기 제1∼제3식각유닛 상부에 설치되어 기판 위에 식각액을 분사하는 복수의 식각액 분사노즐과, 상기 식각액 분사노즐에 연결되어 식각액을 공급하는 식각액 공급라인과, 상기 분사노즐이 형성되고, 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역으로 연장된 제1보조라인과, 복수의 분사노즐이 형성되고, 제1보조라인과 연결되며, 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역 내부로 더 연장된 제2보조라인과, 식각작업이 완료된 기판이 언로딩(unloading)되는 언로더부를 포함하여 구성된 습식식각장비를 제공한다.

Description

습식식각장비{WET ETCHING APPARATUS}

본 발명은 습식식각장비에 관한 것으로, 특히 식각 작업시 발생되는 얼룩을 제거하여 패턴불량을 효율적으로 방지할 수 있도록 한 습식식각장비에 관한 것이다.

통상 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device:LCD) 또는 반도체소자 내에는 다양한 전극단자 및 전극배선들이 형성된다. 특히, 액정표시소자의 액정셀 내에서 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)의 소스, 게이트, 드레인전극이나 비디오 데이터 신호를 각 액정셀에 인가하기 위한 데이터라인, 주사신호를 인가하기 위한 게이트라인, 그리고 액정층에 전계를 인가하기 위한 화소전극 및 공통전극 등을 그 예로 들 수 있다. 이러한 전극단자 및 전극라인들은 일반적으로 전극물질로 이용되는 물질을 기판 상에 전면 증착한 뒤 감광막패턴을 마스크로 이용하여 상기 전극물질을 습식식각(Wet Etching)하여 패터닝함으로써 형성된다.

습식식각은 감광막패턴이 마스크로 형성된 기판을 식각(etchant) 용액에 침전시키거나 또는 분사노즐 통해 식각용액을 기판 상에 분사시켜 식각액과 전극물질을 반응시킴으로써 이루어지게 된다.

도 1은 종래의 습식식각장비의 구성 및 역할을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 습식식각장비(1)의 구성은 식각대상기판(예를들면, 금속막 상부에 감광막패턴이 마스크로 형성된 기판)을 로딩(loading)하는 로더(loader)부(11)와, 상기 로더부(11)로부터 로딩된 식각대상기판이 이동되어 대기되는 대기부(13)와, 상기 대기부(13)로부터 이동된 식각대상기판이 식각 처리되는 식각(etching)부(15)와, 상기 식각부(15)에서 식각된 식각대상기판을 세정하는 세정(rinse)부(17)와, 상기 세정부(17)에서 세정된 식각대상기판을 건조시키는 건조(dyr)부(19) 및 상기 건조된 식각대상기판을 언로딩(unloading)시키는 언로더(unloader)부(21)를 포함하여 구성된다.

상기 식각부(15)에서 식각대상기판에 대한 식각공정이 진행됨에 있어서, 정지 상태에서 식각액(etchant)을 일정하게 분사하는 노즐 하부로 식각대상기판이 이동되면서 습식식각이 수행된다. 이때, 상기 식각부(15)는 3개의 식각유닛으로 구성되어 있으며, 상기 식각유닛 상부에 식각액을 분사하는 식각액 분사노즐이 설치되어 있다.

도 2는 상기 식각부(15)의 단면을 상세하게 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 식각부(15)는 제1∼제3식각유닛(15a∼15c)으로 구성된다. 그리고, 각 식각유닛 상부에는 기판(10) 상에 식각액(13)을 분사시키는 복수의 식각액 분사노즐(12a∼12c)이 설치되어 있으며, 상기 식각액 분사노즐(12a∼12c)은 식각액을 공급하는 식각액 공급라인(12)에 연결되어 있다. 식각액 분사노즐(12a∼12c)은 식각액을 분사하는 분사노즐(12a)과 비분사노즐(12b)로 나눌 수 있으며, 상기 분사노즐(12a)과 비분사노즐(12b)은 번갈아 배치된다. 그리고, 각 제1 및 제2식각유닛(15a,15b)의 끝단에 설치된 식각액 분사노즐(12c)은 "L"자 형태의 꺽인 보조라인(35)에 의해 식각유닛의 경계영역에 식각액을 분사한다.

식각대상기판(10)이 식각부(15)의 제1식각유닛(15a)에 들어오면, 제1식각유닛(15a) 상부에 설치된 식각액 분사노즐(12a,12b,12c)로부터 식각액(13)에 분사되어, 상기 기판(10) 위에 형성된 식각대상층을 식각하게 된다. 이때, 제1식각유닛(15a)은 식각대상기판(10)의 식각이 시작하는 영역이며, 제2 및 제3식각유닛(15b,15c)을 지나면서 모든 식각이 완료된다. 특히, 제2식각유닛(15b)을 지난 후에 식각대상기판(10)의 식각이 거의 완료되며, 제3식각유닛(15c)을 지날때에는 과식각(over etching)이 이루어진다.

그러나, 각 식각유닛 사이의 경계영역에 "L"자 형태의 보조라인을 통해 분사노즐(12c)이 설치되어 있다고 하더라도, 식각액이 분사되지 않는 비분사영역이 존재하게 된다. 즉, 제1식각유닛(15a)과 제2식각유닛(15b) 사이에 제1비분사영역(I)이 존재하고, 제2식각유닛(15b)과 제3식각유닛(15c) 사이에는 제2비분사영역(II)이 존재하게 된다.

식각대상기판(10)의 식각상태는 식각액 분사노즐로부터 분사되는 식각액의 유량 및 분사상태에 의해 영향을 받게 된다. 그러나, 식각대상기판(10)이 비분사영역(I,II)을 지나는 동안, 다른 영역에 비해 식각액이 충분히 분사되지 않기 때문에 얼룩등의 식각불량이 발생하게 된다. 특히, 이러한 문제는 식각이 거의 완료되는 단계인 제2비분사영역(II)에서 주로 발생되는 것으로, 상기 제1분사영역(I)은 실제 식각이 시작되는 단계이기 때문에 식각액의 분사상태에 의해 크게 영향을 받지 않는다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 식각 작업시 발생되는 얼룩을 제거하여 패턴불량을 효율적으로 방지할 수 있도록 한 습식식각장를 제공하는 데 있다.

기타, 본 기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 습식식각장비는 감광막 마스크패턴이 형성된 기판이 로딩(loading)되는 로딩부와, 기판의 식각작업이 이루어지는 제1∼제3식각유닛과, 상기 제1∼제3식각유닛 상부에 설치되어 기판 위에 식각액을 분사시키는 복수의 식각액 분사노즐과, 상기 식각액 분사노즐에 연결되어 식각액을 공급하는 식각액 공급라인과, 분사노즐이 형성되고, 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역으로 연장된 제1보조라인과, 복수의 분사노즐이 형성되고, 제1보조라인과 연결되며, 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역 내부로 더 연장된 제2보조라인과, 식각작업이 완료된 기판이 언로딩(unloading)되는 언더딩부를 포함하여 구성된다.

상기 제1보조라인은 "L" 형태로 꺽어진 구조이며, 상기 제2보조라인은 제1보조라인으로부터 "L" 형태로 꺽여 연장된 구조를 갖는다.

또한, 본 발명은 식각작업이 완료된 식각대상기판을 소정 각도로 기울여 기판 상에 남아 있는 식각액을 흘려버리는 틸트 드레인부와, 식각대상기판 상에 잔존하는 식각액을 DI수를 통해 완전히 제거하는 세정부 및 기판에 남아 있는 DI수를 제거하는 건조부를 더 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 제2보조라인을 추가로 구성하여 비분사영역에 연장된 분사노즐을 통해 비분사영역에도 충분한 식각액을 공급할 수 있는 습식식각장비를 제공한다. 즉, 본 발명은 종래 식각유닛의 경계영역에 형성된 보조라인으로 부터 경계영역 내부쪽으로 더 연장된 제2보조라인을 설치하고, 상기 제2보조라인을 통해 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 비분사영역에 식각액이 충분히 분사될 수 있도록함으로써, 식각불량을 방지할 수 있는 습식식각장비를 제공하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명에 의한 습식식각장비를 좀더 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 의한 습식식각장비의 구조를 나타낸 평면도로써, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 습식식각장비(100)는 감광막 패턴이 형성된 기판이 수십 매씩 내부에 적재된 카세트(120)와, 다수 개의 카세트(120)가 놓여지는 로더(Loader)부(111)와, 카세트(120) 내의 기판을 대기부(113)로 로딩하는 제1로봇(126)과, 대기부(113)에서 대기중인 기판이 반입되어 습식식각 작업이 실시되는 식각부(115)와, 식각 완료 후 기판 상에 잔존하는 식각액 제거하는 틸트 드레인(Tilt Drain)부(130)와, 기판 상에 남은 식각액을 DI수(de ionized water)로써 다시 제거하는 세정부(117)와, 세정부(117)에 있는 기판을 건조(Dry)부(119)로 반송하는 제2로봇(136)과, 기판 위에 남은 수분을 건조시키는 건조부(117)를 구비한다. 감광막 패턴이 형성된 기판은 로더부(111)에 위치한 제1로봇(126)에 의해 카세트(120)로부터 1매씩 대기부(113)로 반입되고, 대기부(113)에 있는 기판은 식각부(115)로 전송되어 식각 작업이 실시된다. 식각부(115)에서는 식각액이 분사 노즐로부터 기판 상에 분사되어 기판의 식각층과 식각액의 식각 반응에 의해 식각이 이루어진다.

상기 식각부(115)은 그 상세도면에 도시된 바와 같이, 제1식각단계가 이루어지는 제1식각유닛(115a)과 제2식각단계가 이루어지는 제2식각유닛(115b) 및 제3식각단계가 이루어지는 제3식각유닛(115c)으로 구성된다. 상기 제1식각단계는 식각이 이루어지기 시작되는 단계로써, 약 30% 정도 식각이 이루어진다. 그리고, 제2식각단계에서는 거의 90% 이상 식각이 이루어지며, 제3식각단계는 모든 식각이 완료됨에 동시에, 과식각(over etching)이 진행되는 단계이다.

이때, 각 식각유닛(115a∼115c) 상부에는 식각대상기판(110)에 식각액을 분사시키는 식각액 분사노즐(112a∼112c)이 설치되어 있으며, 상기 식각액 분사노즐 (112a∼112c)은 식각액 공급라인(112) 상에 일정한 간격을 두고 형성된다. 특히, 상기 식각액 분사노즐은 식각액을 분사하는 분사노즐(112a,112c)과 비분사노즐(112b)로 나눌 수 있으며, 상기 분사노즐(112a,112c)과 비분사노즐(112b)은 번갈아 배치된다. 그리고, 각 제1 및 제2식각유닛(115a,115b)의 끝단에 설치된 식각액 분사노즐(112c)은 식각유닛의 경계영역에 식각액을 분사한다. 다시 말해, 제1식각유닛(115a)과 제2식각유닛(115b) 사이에는 제1비분사영역(I')이 형성되고, 제2식각유닛(115b)과 제3식각유닛(115c) 사이에는 제2비분사영역(II')이 형성되는데, 상기 제1 및 제2식각유닛(115a,115b)의 식각액 공급라인(112) 끝단에 형성된 분사노즐(112c)은 보조라인(135)에 의해 제1 및 제2비분사영역(I',II') 내에 충분한 식각액을 식각대상기판(110) 상에 공급하게 된다.

이때, 상기 보조라인(135)은 도 4에 도시된 바와 같이, 식각액 공급라인 (112)과 직접연결된 제1보조라인(135a)과 상기 제1보조라인(135a)으로부터 "L"자 형태로 인출된 제2보조라인(135b)으로 구성되어 있으며, 상기 제2보조라인(135b)은 비분사영역(I',II') 내부에 더 연장되어 식각액을 공급하게 된다. 도 4는 식각액 공급라인(112)의 평면도를 나타낸 것으로, 도면상에는 제1보조라인(135a)이 일자 형태로 도시되어 있으나, 실제로는(단면에서 보면), 식각액 공급라인(112)으로부터 "L"자 형태의 꺽어진 구조를 갖는다. 이때, 상기 분사노즐 및 비분사노즐은 번갈아 위치하고 있으나, 분사노즐 및 비분사노즐의 위치는 언제든 변경이 가능하다. 또한, 제2보조라인(135b)에 형성된 분사노즐(112c)도 식각액 공급라인(112)의 배열에 따라, 분사노즐과 비분사노즐이 번갈이 배치된다. 여기서, "O"로 표기한 것은 식각액이 분사되는 분사노즐이고, "X"는 비록 분사노즐은 설치되어 있으나, 식각액이 분사되는 않는 비분사노즐을 각각 나타낸다.

그리고, 상기 제2보조라인(135b)은 제1보조라인(135a)보다 비분사영역(I',II')에 더 들어와 있으며, 상기 제2보조라인(135b)에 설치된 분사노즐(112c)을 통해 비분사영역(I',II')에도 충분한 식각액을 공급할 수가 있다. 또한, 제1 및 제2비분사영역(I',II')에 상기한 바와 같이, 제2보조라인(135b)을 추가로 구성할 수 있으나, 특히, 본 발명에서는 식각이 거의 완료되는 상태 즉, 식각대상기판(110)이 제2 및 제3식각유닛(115b,115c)을 지나는 영역에서 식각액의 분사상태에 의해 식각대상기판(110)의 식각상태가 좌우되는 점을 감안하여, 제2 및 제3식각유닛(115b,115c)의 경계영역인 제2비분사영역(II')에 제2보조라인(135b)을 더 설치하여 이영역에서도 충분한 식각액을 분사시킴으로써, 식각불량을 방지한다.

즉, 종래에는 상기 제1보조라인 만이 설치되어 있기 때문에, 제2 및 제3식각유닛(115b,115c) 사이의 경계영역(II')을 지나는 기판에 식각액이 제대로 공급되지 않기 때문에, 식각불량이 발생되는 문제점이 있었다.(도2참조) 언급한 바와 같이, 이영역은 식각이 거의 완료되는 단계로 기판의 식각상태는 식각액의 분사상태에 큰 영향을 받게된다. 따라서, 이영역에 식각액이 제대로 공급되지 않기 때문에 식각얼굴이 발생하여 패턴불량이 발생하는 것이다. 반면에, 본 발명에서는 제1보조라인과 연결되는 제2보조라인을 추가로 구비함으로써, 각 식각유닛 사이의 경계영역에도 충분한 식각액이 공급하여, 패턴불량을 방지한다.

상기한 바와 같이, 식각부(115)를 통해 식각대상기판의 모든 식각이 완료되면, 기판은 틸트 드레인부(130)로 이동되고, 틸트 드레인부(130)에서는 식각작업이 완료된 기판을 소정 각도로 기울여 기판 상에 남아 있는 식각액을 흘려버리게 된다. 이 후에 기판 상에 잔존하는 식각액은 세정부(117)에서 DI수를 이용하여 완전히 제거한다. 그 다음 제2로봇(136)이 세정부(117)에 있는 기판을 건조부(119)로 이송한다. 건조부(119)에서는 기판을 고정시킨 후 회전시켜 기판 상의 DI수를 건조시킨다. 이로써 습식식각공정을 마치게 된다.

식각대상기판 상에 상기와 같은 습식식각방법을 이용하여 전극단자 및 전극 라인을 형성시키는 전반적인 공정은 다음과 같다. 먼저, 준비된 기판을 초기 세정한다. 그리고 나서 전극물질을 기판 상에 전면 증착시킨 다음, 전극 물질층 상에 감광막 패턴을 형성한다. 이때, 상기 전극물질층을 식각대상층이 된다. 마스크 패턴의 형성 과정은 감광막을 식각대상층 상에 전면 코팅하는 단계와, 노광기로 감광막을 노광하는 단계와, 패터닝되는 부분을 현상하여 마스크 패턴을 완성시키는 단계로 구성된다. 마스크 패턴 형성 후에는 도 3에 도시된 바와 같은 습식식각장비에 기판을 반입하여 습식식각작업을 실시한다. 식각작업 후에는 기판 상의 감광막 패턴을 제거함으로써, 전체적인 공정을 완료하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 식각불량을 방지하여 정확한 패턴을 형성할 수 있는 습식식각장비를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 각 식각유닛 사이 특히, 제2 및 제3식각유닛 사이의 비분사영역에 보조라인을 별도로 설치하여 이영역에도 식각용액이 충분히 공급될 수 있도록 함으로써, 식각불량을 방지한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 식각유닛 사이에 보조라인을 추가로 구비하여, 이 영역에 충분한 식각액을 공급함으로써, 식각 작업시 발생되는 얼룩을 제거하여 패턴불량을 효율적으로 방지할 수 있도록한다.

또한, 본 발명은 패턴불량을 줄임으로써 생상성을 더욱 향상시킬 수가 있다.

도 1은 종래 습식식각장비의 구성을 블럭도로 나타낸 도면.

도 2는 종래 습식식각장비의 식각부를 상세하게 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 습식식각장비를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 식각유닛 상부에 설치된 식각액 공급라인을 나타낸 평면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

110: 식각대상기판 111: 로더부

112: 분사노즐 113: 대기부

115: 식각부 117: 세정부

119: 건조부 120: 카세트

135a: 제1보조라인 135b: 제2보조라인

Claims

감광막 마스크패턴이 형성된 기판이 로딩(loading)되는 로더부;

기판의 식각작업이 이루어지는 제1∼제3식각유닛;

상기 제1∼제3식각유닛 상부에 설치되어 기판 위에 식각액을 분사시키는 복수의 식각액 분사노즐;

상기 식각액 분사노즐에 연결되어 식각액을 공급하는 식각액 공급라인;

분사노즐이 형성되고, 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역으로 연장된 제1보조라인;

상기 복수의 분사노즐이 형성되고, 제1보조라인과 연결되며, 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역 내부로 더 연장된 제2보조라인; 및

식각작업이 완료된 기판이 언로딩(unloading)되는 언로더부를 포함하여 구성된 습식식각장비.
제1항에 있어서, 상기 제1보조라인은 "L" 형태로 꺽어진 구조임을 특징으로 하는 습식식각장비.
제1항에 있어서, 상기 제2보조라인은 제1보조라인으로부터 "L" 형태로 꺽어진 구조임을 특징으로 하는 습식식각장비.
제1항에 있어서, 식각작업이 완료된 식각대상기판을 소정 각도로 기울여 기판 상에 남아 있는 식각액을 흘려버리는 틸트 드레인부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 습식식각장비.
제1항에 있어서, 식각대상기판 상에 잔존하는 식각액을 DI수를 통해 완전히 제거하는 세정부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 습식식각장비.
제5항에 있어서, 기판에 남아 있는 DI수를 제거하는 건조부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 습식식각장비.
감광막 마스크패턴이 형성된 기판이 로딩(loading)되는 로더부;

기판의 식각작업이 이루어지는 제1∼제3식각유닛;

상기 제1∼제3식각유닛 상부에 설치되어 기판 위에 식각액을 공급하는 식각액 공급라인;

상기 식각액 공급라인에 일정한 간격을 두고 일렬로 형성되며, 식각액 공급라인으로 부터 식각액을 공급받아, 식각대상기판 상에 식각액을 분사하는 식각액 분사노즐;

제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역 내에 식각액을 분사하기 위해 형성된 "L" 형태의 제1보조라인;

상기 제1보조라인으로부터 "L" 형태로 분기되어 제1 및 제2식각유닛 사이 또는 제2 및 제3식각유닛 사이의 식각액 비분사영역 내부로 더 연장되어 식각액을 분사하는 제2보조라인; 및

식각작업이 완료된 기판이 언로딩(unloading)되는 언로더부를 포함하여 구성된 습식식각장비.