KR20050070406A - 포토레지스트 현상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시소자 제조 장치에 관한 것으로, 특히 현상액 내에 존재하는 기포를 보다 충분히 제거할 수 있는 포토레지스트 현상 장치에 관한 것으로, 현상액을 공급하는 현상액 공급관과; 상기 현상액 공급관으로부터 공급된 현상액을 포토레지스트로 분사하는 스프레이 노즐과; 상기 현상액 내의 기포를 이젝터로 배출하는 통기구와; 상기 현상액 내의 기포를 걸러내어 통기구로 배출하기 위해 상기 스프레이 노즐 상부에 위치하는 다공질막과; 상기 통기구로부터 흡입한 기포를 외부로 배출하는 이젝터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

포토레지스트 현상장치{Device for developing photo-resist}

본 발명은 액정표시소자 제조 장치에 관한 것으로, 특히 현상액내에 존재하는 기포를 보다 충분히 제거할 수 있는 포토레지스트 현상 장치에 관한 것이다.

최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시소자는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.

이러한 액정표시소자는 상부기판인 컬러필터(color filter) 기판과 하부기판인 박막트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor) 기판이 서로 대향되도록 배치되고, 그 사이에 유전 이방성을 갖는 액정이 형성되는 구조를 가져, 화소 선택용 어드레스(address) 배선을 통해 수십 만개의 화소에 부가된 TFT를 스위칭 동작시켜 해당 화소에 전압을 인가하고, 커패시터에 의해 다음 어드레스까지 해당 화소에 충진된 전압을 유지시켜 주는 방식으로 구동된다.

상기와 같이, 소자를 구동시키기 위해서는 트랜지스터(transistor), 커패시터(capacitor) 등의 다양한 패턴이 요구되는데, 이러한 패턴을 형성하기 위해 통상적으로, 사진식각기술(photo-lithography)을 사용한다.

사진식각기술은 어떤 특정한 포토레지스트(photo-resist)가 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용한 것으로, 구체적으로, 기판 상에 필름을 증착하고 그 위에 포토레지스트를 도포하는 단계와, 자외선 파장을 이용하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 노광(exposure)하는 단계와, 노광된 포토레지스트를 현상(develop)하는 단계와, 현상된 포토레지스트를 마스크로 하여 상기 필름을 식각하는 단계와, 상기 포토레지스트를 박리하는 단계로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정표시소자의 평면도이고, 도 2a 내지 도 2e는 포토식각공정을 나타낸 공정단면도이다.

액정표시소자는 전술한 바와 같이, TFT 기판과 컬러필터 기판이 액정층을 사이에 두고 대향 합착되는 바, 상기 TFT기판에는 도 1에 도시된 바와 같이, 주사신호를 전달하는 복수개의 게이트 배선(12)과, 상기 게이트 배선(12)에 수직교차하여 서브 화소를 정의하면서 영상신호를 전달하는 데이터 배선(15)과, 상기 게이트 배선(12) 및 데이터 배선(15)의 교차 지점에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 박막트랜지스터(TFT)에 전기적으로 연결되는 화소전극(17)이 형성되어 있다.

이 때, 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선(12)에서 분기된 게이트 전극(12a)과, 상기 게이트 전극(12a) 상에 형성된 반도체층(14)과, 상기 반도체층(14) 상에서 상기 데이터 배선(15)에서 분기된 소스전극(15a)과, 상기 반도체층(14) 상에서 상기 소스 전극(15a)과 일정 간격 떨어진 드레인 전극(15b)을 포함하여 구성된다.

상기 각종 패턴은 사진식각기술, 프린팅 기술 등 다양한 기술로 형성할 수 있는데, 먼저, 사진식각기술에 의해 형성하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(50) 상에 필름층(51)을 형성하고, 상기 필름층(51) 상면에 스핀(spin)법, 롤 코팅(roll coating)법 등으로 UV 경화성 수지(Ultraviolet curable resin)인 포토레지스트(photo resist)(52)를 균일하게 도포한다. 이 때, 사용되는 레지스트는 감광특성을 가진 것으로 한다.

다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트(52) 상부에 포토 마스크(53)를 씌우고 광선, 일반적으로 UV 또는 x-선을 조사하여 포토 마스크(53)에 형성된 패턴을 포토레지스트(52)에 노광시킨다.

계속하여, 도 2c에 도시된 바와 같이, 노광된 포토레지스트(52)를 현상하여 빛이 조사된 부분의 포토레지스트(52)를 제거한다.

다음, 포토레지스트를 고온에 노출시키거나, 이온을 주입하거나 또는 심부 UV 선으로 경화 처리하면 현상된 포토레지스트 부분의 내용해성이 대단히 커지게 된다.

상기에서와 같이 노광된 부분이 제거되는 포토레지스트를 포지티브(positive) 포토레지스트라 하고, 노광되지 않은 부분이 제거되는 포토레지스트를 네가티브(negative) 포토레지스트라 한다.

다음, 도 2d에 도시된 바와 같이, 패터닝된 포토레지스트(52)를 마스크로 하여 노출된 필름층(52)을 식각하여 원하는 형태로 패터닝한다. 여기서, 식각공정은 플라즈마를 이용한 건식식각방법과 화학용액을 이용한 습식식각방법이 있다.

이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 기판(50) 상에 남아있는 포토레지스트(52)를 스트립하면 필름층(51)을 완전히 패터닝한다. 이 때, 포토레지스트의 스트립핑 공정은 70℃의 온도에서 120sec동안 수행한다.

이 때, 포토레지스트 스트리퍼는 NMP, MEA, BOG, 카르비톨, 첨가제 등이 혼합된 유기계열의 화학물질 또는 IPA 등을 사용하며 패턴될 막질의 부식을 감소시키면서 경화된 포토레지스트와 중합체 포토레지스트 잔류물을 기판으로부터 제거한다.

이와 같이, 사진식각공정에서는, 노광된 포토레지스트를 현상하는 공정이 필수적이다.

그리고 상기 현상 공정은, 현상 방식에 따라 일반적으로 이머션(immersion) 현상 방식과, 분사(spray) 현상 방식으로 구분한다. 이머션 현상 방식은 가장 고전적인 포토레지스트의 현상방법으로 노광이 끝난 웨이퍼를 현상액에 담근 후, 세척하여 건조시키는 방법이다.

그러나, 디핑(dipping)에 의한 이머션 현상 방법은 미세 패턴 가공의 어려움, 웨이퍼에 현상액이 잔류함으로써 발생하는 오염 및 현상액의 빈번한 교체와 사용량이 많은 단점 등으로 인하여 현재에는 분사(spray) 현상 방식이 현상공정에서 일반화되고 있다.

상기 분사 현상 방식은 고속으로 회전 가능한 척(chuck)위에 현상하고자 하는 기판을 고정시킨 상태에서 상기 척을 회전시키고 현상액을 일정 압력으로 상기 기판에 분사하거나, 스프레이 노즐을 스캔 방식으로 좌/우 방향으로 이동하여 현상하고자 하는 기판에 현상액을 분사하는 방법이다.

이와 같은 분사 현상 방식은, 전통적인 이머션 현상방식과 비교하여 미세 패턴 가공이 용이하고, 웨이퍼 표면의 오염을 줄일 수 있으며, 현상액의 사용량이 적은 장점을 지니고 있기 때문에 최근에 많이 사용되고 있다.

이하에서 종래기술에 따른 포토레지스트 현상 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 종래의 포토레지스트 현상장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 현상액 공급관(100)은 스프레이 노즐(101) 양쪽 가장자리에 연결되어 공급탱크(미 도시)로부터 운반된 현상액을 스프레이 노즐(101)에 공급한다.

그리고, 상기 스프레이 노즐(101)은 현상액을 포토레지스트에 분사하는 역할을 한다.

한편, 포토리소그래피 공정 중 현상 단계에서, 현상액을 웨이퍼 위로 공급할 때 공급 탱크로부터 질소 압력을 가하여 압송할 필요가 있는데, 이렇게 공급 탱크에서 일정 압력으로 압송시키는 것에 의하여 현상액 속에 일정량의 질소 가스가 용해된다.

현상액 속에 용해된 질소 가스는 웨이퍼 위에 분사됨과 동시에 마이크로 버블(micro bubble)로 기화되어 기포(110)화 된다.

상기와 같은 이유로, 포토레지스트와 현상액의 접촉이 방해되어 기포가(110) 형성되는 부분의 패턴이 형성되지 않는 현상불량이 발생하게 된다.

따라서, 종래에는 스프레이 노즐(101) 상부에 통기구(104)를 구성하고, 상기 통기구와 연결된 이젝터(108)를 설치하여 더미 디스펜스를 실시함으로써 현상액 내의 기포를 제거하였다.

도 4는 종래의 포토레지스트 현상장치의 문제점을 간략하게 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 기판(120) 상에 필름층(121)을 형성하고 상기 필름층(121) 상에 포토레지스트(122)가 도포되어 있다.

상기 포토레지스트(122) 상에는 프리 ??(Pre-wet)막(123)이 증착되어 있다.

상기 프리 ??막(123)은 현상액 분사 노즐에 의한 초기 현상액(124) 분사시의 웨이퍼 표면의 어택(attack)을 줄이려고 먼저 세정수를 웨이퍼 표면에 분사한 후 현상공정을 진행하기 위해 형성된다.

상술한 바와 같이 종래의 포토레지스트 현상장치에서는 현상액(124) 내의 기포(125)로 인하여 포토레지스트(122)와 현상액(124)의 접촉이 방해되어 기포(125)가 형성되는 부분의 패턴이 제대로 형성되지 않는 현상불량이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 별도의 현상액의 분사 주기를 설정하는 더미 디스펜스(dummy dispense) 공정을 실시하였다.

그러나, 상기 더미 디스펜스 공정의 주기가 길게 설정되거나 공정의 시간적 여유가 충분하지 못한 경우에는 노즐 내의 기포가 효과적으로 제거되지 못해 여전히 현상 불량이 발생하게 된다.

또한, 더미 디스펜스를 실시함으로써 불필요한 현상액의 소모량도 증가하여 그로 인한 생산 효율의 저하를 가져오는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 별도의 탈기장치를 설치하지 않고 스프레이 노즐(Spray nozzle) 상부에 다공질막을 형성하여 현상액과 기포를 분리하고, 통기구를 통해 이젝터를 연결하여 현상액 내의 기포를 흡입한 다음 수시로 배출하는 포토레지스트 현상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포토레지스트는 현상액을 공급하는 현상액 공급관과; 상기 현상액 공급관으로부터 공급받은 현상액을 포토레지스트로 분사하는 스프레이 노즐과; 상기 현상액 내의 기포를 이젝터로 배출하는 통기구와; 상기 현상액 내의 기포를 걸러내어 통기구로 배출하기 위해 상기 스프레이 노즐 상부에 형성되는 다공질막과; 상기 통기구와 연결되어 통기구로부터 흡입한 기포를 외부로 배출하는 이젝터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 다공질막은 테플론 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 포토레지스트 현상장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 현상장치는 현상액 공급관(200), 스프레이 노즐(201),통기구(Air vent, 204), 다공질막(206), 이젝터(Ejector, 208)로 구성되어 있다.

상기 현상액 공급관(200)은 스프레이 노즐(201) 양쪽 가장자리에 연결되어 공급탱크(미 도시)로부터 운반된 현상액을 스프레이 노즐(201)에 공급한다.

그리고, 상기 스프레이 노즐(201)은 공급받은 현상액을 포토레지스트에 분사하는 역할을 한다.

상술한 바와 같이, 사진식각공정 중 현상 단계에서, 현상액을 포토레지스트 위로 공급할 때 공급 탱크로부터 질소 압력을 가하여 압송할 필요가 있는데, 이렇게 공급 탱크에서 일정 압력으로 압송시키는 것에 의하여 현상액 속에 일정량의 질소 가스가 용해된다.

현상액 속에 용해된 질소 가스는 포토레지스트 위에 분사됨과 동시에 마이크로 버블(micro bubble)로 기화되어 기포(210)화 된다.

상기와 같은 이유로, 포토레지스트와 현상액의 접촉이 방해되어 기포(210)가 형성되는 부분의 패턴이 형성되지 않을 수 있다.

따라서, 스프레이 노즐(201) 상부에 도시된 바와 같이 다공질막(206)을 형성한다.

상기 다공질막(206)은 액체는 통과하지 못하고 기체만 통과할 수 있게 특수 가공한 테플론(Teflon) 재질의 미세한 튜브(Tube)로 되어 있어 현상액 내의 기포(210)만을 걸러내는 역할을 한다.

이렇게 상기 다공질막(206)을 통과한 기포(210)는 스프레이 노즐(201) 내의 현상액과 분리된다.

그리고 상기 다공질막(206)을 통해 분리된 기포(210)는 통기구(204)를 통해 이젝터(208)로 들어가게 된다.

이어서, 상기 이젝터(208)를 통하여 배기 방향으로 질소 등의 에어가 투입되면 벤츄리 효과에 의해 이젝터(208)는 상기 통기구(204)로부터 기포(210)를 흡입하여 배기시키게 된다.

상기와 같은 배기과정을 거쳐 별도의 더미 디스펜스(Dummy dispense) 없이 현상액 내의 기포(210)를 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 현상장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 다공질막을 형성함으로써 현상액 내에 잔류하는 기포를 분리하여 수시로 제거함으로써, 현상공정시 기포에 의한 패턴 불량을 감소시킬 수 있다.

둘째, 별도의 더미 디스펜스(dummy dispense)를 실시하지 않아도 되므로, 불필요한 현상액의 소모량을 절감할 수 있고, 그로 인한 생산 효율 저하를 방지할 수 있다.

셋째, 별도의 탈기장치를 두지 않고 스프레이 노즐 상부에 다공질막을 형성하여 분리된 기포를 이젝터(Ejector)를 통하여 탈기함으로써, 장치 구성의 간소화를 기할 수 있다.

도 1은 일반적인 액정표시소자의 평면도.

도 2a 내지 도 2e는 포토식각공정을 나타낸 공정단면도.

도 3은 종래의 포토레지스트 현상장치의 구조를 나타낸 도면.

도 4는 종래의 포토레지스트 현상장치의 문제점을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 포토레지스트 현상장치의 구조를 나타낸 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명〉

200: 현상액 공급관 201: 스프레이 노즐

204: 통기구(Air vent) 206: 다공질막

208: 이젝터(Ejector) 210: 기포

Claims (2)

1. 현상액을 공급하는 현상액 공급관;

   상기 현상액 공급관으로부터 공급된 현상액을 포토레지스트로 분사하는 스프레이 노즐;

   상기 현상액 내의 기포를 이젝터로 배출하는 통기구(Air vent);

   상기 현상액 내의 기포를 걸러내어 통기구로 배출하기 위해 상기 스프레이 노즐 상부에 형성되는 다공질막;

   상기 통기구와 연결되어 통기구로부터 흡입한 기포를 외부로 배출하는 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다공질막은 테플론(Teflon) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 현상장치.