KR20050122995A - 오염검출용 센서가 구비된 포토레지스트 도포장치 - Google Patents

오염검출용 센서가 구비된 포토레지스트 도포장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 포토레지스트 도포장치는 센서에 의해 오염을 검출하여 적시에 세정을 실시하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 본체와, 상기 본체에 형성되어 포토레지스트가 저장되는 저장부와, 상기 본체 하부에 형성되어 저장부에 저장된 포토레지스트가 방출되는 노즐부와, 상기 노즐부의 적어도 일측면에 설치되어 노즐부의 오염을 감지하는 감지수단과, 상기 감지수단으로부터 입력된 데이터를 기초로 오염도를 파악하고 세정여부를 판단하는 제어부와, 상기 제어부의 판단에 따라 세정을 실행하는 세정기로 구성된다.

Description

오염검출용 센서가 구비된 포토레지스트 도포장치{AN APPARATUS FOR COATING PHOTO RESIST HAVING SENSOR FOR DETECTING A POLLUTANT}
본 발명은 포토레지스트 도포장치에 관한 것으로, 특히 노즐부 근처의 오염을 감지하는 감지수단을 구비함으로써 오염정도에 따라 세정시간 및 세정정도를 조절할 수 있는 포토레지스트 도포장치에 관한 것이다.
표시소자들, 특히 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device)와 같은 평판표시장치(Flat Panel Display)에서는 각각의 화소에 박막트랜지스터와 같은 능동소자가 구비되어 표시소자를 구동하는데, 이러한 방식의 표시소자의 구동방식을 흔히 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식이라 한다. 이러한 액티브 매트릭스방식에서는 상기한 능동소자가 매트릭스형식으로 배열된 각각의 화소에 배치되어 해당 화소를 구동하게 된다.
도 1a는 액티브 매트릭스방식의 액정표시소자를 나타내는 평면도이다. 도면에 도시된 구조의 액정표시소자는 능동소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;2)를 사용하는 박막트랜지스터 액정표시소자이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종횡으로 N×M개의 화소가 배치된 액정표시소자의 각 화소에는 외부의 구동회로로부터 주사신호가 인가되는 게이트라인(4)과 화상신호가 인가되는 데이터라인(6)의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터(10)를 포함하고 있다. 박막트랜지스터(10)는 상기 게이트라인(4)과 연결된 게이트전극(12)과, 상기 게이트전극(12) 위에 형성되어 게이트전극(12)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(14)과, 상기 반도체층(14) 위에 형성된 소스전극(16) 및 드레인전극(17)으로 구성된다. 상기 화소(1)의 표시영역에는 상기 드레인전극(17)과 연결되어 반도체층(14)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(16) 및 드레인전극(17)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(18)이 형성되어 있다.
도 1b는 도 1a의 A-A'선 단면도로서, 상기 액정표시소자를 좀더 상세히 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 박막트랜지스터(10)는 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 제1기판(20)과, 상기 제1기판(20) 위에 형성된 게이트전극(12)과, 게이트전극(12)이 형성된 제1기판(20) 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(22) 위에 형성되어 게이트전극(12)에 신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(14)과, 상기 반도체층(14) 위에 형성된 소스전극(16) 및 드레인전극(17)과, 상기 소스전극(16) 및 드레인전극(17) 위에 형성되어 소자를 보호하는 보호층(passivation layer;24)으로 구성된다.
한편, 제2기판(30)에는 화상비표시영역으로 광이 투과되는 것을 방지하기 위한 컬러필터층(32) 및 실제 컬러가 구현되는 컬러필터층(34)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(20)과 제2기판(30) 사이에 액정층(40)이 형성된다.
상기와 같은 액정표시소자에서는 박막트랜지스터(10)의 드레인전극(17)은 화소내에 형성된 화소전극(18)과 전기적으로 접속되어, 상기 소스전극(16) 및 드레인전극(17)을 통해 화소전극(18)에 신호가 인가됨에 따라 액정을 구동하여 화상을 표시하게 된다.
상기한 바와 같은 액정표시소자 등의 액티브 매트릭스형 표시소자에서는 각 화소의 크기가 수십㎛의 크기이며, 따라서 화소내에 배치되는 박막트랜지스터와 같은 능동소자는 수㎛의 미세한 크기로 형성되어야만 한다. 더욱이, 근래에 고화질TV(HDTV)와 같은 고화질 표시소자의 욕구가 커짐에 따라 동일 면적의 화면에 더 많은 화소를 배치해야만 하기 때문에, 화소내에 배치되는 능동소자 패턴(게이트라인과 데이터라인 패턴을 포함) 역시 더욱 미세하게 형성되어야만 한다.
한편, 박막트랜지스터와 같은 능동소자를 제작하기 위해서는 사진식각공정(photolithography)을 사용한다. 상기 사진식각공정은 포토레지스트를 도포하고 현상한 후 현상된 포토레지스트를 이용하여 패턴(pattern)을 형성하는 방법으로서, 패턴형성의 신속성이나 제조비용의 저렴성 및 고해상도 등의 이유로 박막트랜지스터 액정표시소자 제조공정 뿐만 아니라 반도체공정에서도 주로 사용된다.
근래 액정표시소자가 대면적화되면서, 대면적의 기판에 포토레지스트를 도포하는 다양한 장치가 소개되고 있지만, 그중에서도 가장 유용하게 사용되고 있는 것이 포토레지스트를 기판상에 직접 적하하여 포토레지스를 도포하는 장치이다. 도 2에 이러한 포토레지스트 도포장치가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 포토레지스트 도포장치(50)는 상판(52)과, 상기 상판(52)의 하부에 설치된 본체(53) 및 상기 본체(53) 하부에 형성된 노즐부(57)로 구성된다. 상기 본체(53)의 내부에는 저장부(55)가 형성된다. 상기 저장부(55)는 포토레지스트 공급관(51)을 통해 공급되는 포토레지스트가 저장되는 곳으로, 이곳에 저장된 포토레지스트가 도면표시하지 않은 펌프가 작동함에 따라 노즐부(57)를 통해 방출되어 기판상에 도포된다. 도면에서, 도면부호 59는 노즐부(57)의 간격을 조절하는 볼트이다.
상기와 같이 구성된 포토레지스트 도포장치(50)를 이용한 포토레지스트의 도포방법이 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 도포장치(50)는 기판(20) 위에 위치한다. 이때, 상기 포토레지스트 도포장치(50)의 폭은 기판(20)의 폭과 대략 유사하기 때문에, 노즐부(57)를 통해 포토레지스트(62)가 적하되는 상태에서 화살표로 표시된 방향을 따라 일정한 속도로 상기 포토레지스트 도포장치(50)를 진행하면 기판(20) 전체에 걸쳐 포토레지스트(62)가 균일하게 도포된다.
그러나, 상기와 같은 구조의 포토레지스트 도포장치(50)는 다음과 같은 문제를 발생시킬 수 있다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 도포장치(50)는 노즐부(57)를 통해 포토레지스트(62)를 방출하는 상태에서 일정 방향으로 진행하기 때문에, 노즐부(57)의 양측면, 특히 포토레지스트가 도포되어 남아 있는 도포장치(50)의 진행방향 반대측의 면에는 도 3b에 도시된 바와 같이 이물질(63)이 달라붙게 된다. 이러한 이물질(63)은 주로 도포시에 부착되는 것으로, 건조되어 이후의 포토레지스트 공정시 기판(20)으로 낙하되면 포토레지스트층에 돌기를 형성하거나 핀홀(pinhole)을 형성하게 되어 패턴형성시 단선과 같은 불량이 발생하는 원인이 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 노즐부의 측면에 센서를 설치하여 오염의 발생을 측정함으로써 적시에 노즐부를 세정할 수 있는 포토레지스트 도포장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 센서에 의해 오염의 정도를 파악하여 오염도에 따라 적정량의 세정제를 사용하므로 시간과 세정제의 낭비를 방지할 수 있는 포토레지스트 도포장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 본체와, 상기 본체에 형성되어 포토레지스트가 저장되는 저장부와, 상기 본체 하부에 형성되어 저장부에 저장된 포토레지스트가 방출되는 노즐부와, 상기 노즐부의 적어도 일측면에 설치되어 노즐부의 오염을 감지하는 감지수단으로 구성된다.
상기 감지수단은 노즐부에 달라붙는 이물질을 투과하는 광량을 검출하는 광센서 또는 노즐부의 표면거칠기를 검출하는 센서를 포함한다.
상기 감지수단에서 검출된 데이터는 제어부에 입력되어 오염정도를 파악하고 노즐부의 세정여부를 판단한다.
세정기는 제어부의 판단에 따라 정해진 시간 및 정해진 양의 세정제에 의해 노즐부를 세정하는 것으로, 노즐부와 맞닿는 가이드부와, 상기 가이드부에 형성되어 노즐부에 달라붙은 이물질을 기계적으로 제거하는 적어도 하나의 고무바와, 상기 가이드부에 형성되며, 제어부의 명령에 따라 세정제를 분사하여 노즐부에 달라붙은 이물질을 제거하는 세정제분사구로 구성된다.
본 발명에서는 포토레지스트 도포장치를 세정하는 세정장치를 구비하여 도포장치에 발생하는 이물질을 제거함으로써 이물질에 의한 불량을 방지한다. 특히, 본 발명에서는 이물질을 검출하는 오염검출용 센서가 구비되어, 이물질의 발생시에만 도포장치의 세정을 실시함으로써 불필요한 도포장치의 세정에 기인하는 제조공정의 지연이나 제조비용의 증가를 방지할 수 있게 된다. 또한, 센서에 의해 이물질에 의한 오염의 정도를 측정할 수 있기 때문에, 오염정도에 따른 적절한 세정을 실행할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치(150)를 나타내는 도면이다. 이때, 도면에는 포토레지스트 도포장치(150)의 단면만이 도시되어 있지만, 실질적으로 본 발명의 포토레지스트 도포장치(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 설정된 폭을 가질 것이다. 특히, 포토레지스트 도포장치(150)의 폭은 제작하고자 하는 액정패널의 면적(즉, 포토레지스트가 도포되는 유리기판의 면적)에 따라 그 크기가 달라질 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치(150)는 상판(152)과, 상기 상판(152)의 하부에 설치되는 본체(153)와, 상기 본체(153)의 내부에 형성되어 포토레지스트(162)가 보관되는 저장부(155)와, 상기 본체(153) 하부에 설치되어 저장부(155) 내부에 저장된 포토레지스트(162)를 기판으로 방출시키는 노즐부(157)로 구성된다.
상기 노즐부(157)의 일측면에는 오염검출용 센서(165)가 설치되어 노즐부(157)의 측면에 이물질(163)이 발생하는지를 검출한다. 이때, 상기 센서(165)는 포토레지스트 도포시 포토레지스트 도포장치(150)의 진행방향과 반대방향의 노즐부(157) 일측면에 설치되는 것이 바람직하지만, 노즐부(157)의 양측면에 설치될 수도 있을 것이다. 상기 센서(165)는 이물질(163)을 투과하는 광량을 측정함으로써 이물질(163)의 양을 측정하거나(광학센서) 이물질(163)에 의해 영향받는 표면의 거칠기를 측정함으로써 이물질(163)의 양을 측정한다(AFM(Atomic force Microscopy)).
이물질(165)의 양은 포토레지스트 도포장치(150)의 오염정도를 의미한다. 따라서, 상기 센서(165)에 의해 이물질(165)의 양을 측정하므로써 포토레지스트 도포장치(150)의 오염 정도(엄밀하게 말하면, 포토레지스트 도포장치(150)의 노즐부(157)의 오염정도)를 정확하게 측정할 수 있게 되며, 측정된 데이터가 제어부로 전송된다.
한편, 상기 본체(153)에 형성된 저장부(155)에는 포토레지스트 공급관(151)이 연결되어 외부의 포토레지스트 저장용기(도면표시하지 않음)로부터 포토레지스트(162)이 공급된다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 저장용기에 저장된 포토레지스트는 필터링(filtering)되고 공기방울(bubble)이 제거된 후 펌프의 작동에 의해 상기 도포장치(150)로 공급된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 센서(165)에 의해 측정된 데이터는 제어부(170)로 입력된다. 제어부(170)는 포토레지스트 도포장치(150)를 제어하여 포토레지스트의 도포량을 결정하는 것으로, 포토레지스트 도포장치(150)와 유선으로 연결될 수도 있고 무선으로 연결될 수도 있다. 센서(165)에서 측정된 데이터, 즉 광학센서의 투광량 데이터나 AFM의 표면거칠기 데이터는 제어부(17)의 오염도 검출부(172)로 입력된다.
상기 오염도 검출부(172)는 입력되는 데이터에 기초하여 포토레지스트 도포장치(150)의 현재 오염도, 즉 현재의 노즐부(157)의 측면에 달라붙은 이물질의 양을 산출한다. 이때, 오염도 검출부(172)에는 광센서의 광투과율값에 대한 오염도 또는 거칠기에 대한 오염도 정보가 저장되어 있기 때문에, 센서(165)로부터 입력되는 데이터에 기초하여 포토레지스트 도포장치(150)의 오염도를 검출할 수 있게 되는 것이다.
상기 오염도 검출부(172)에서 검출된 포토레지스트 도포장치(150)의 오염도는 비교부(174)로 입력되며, 상기 비교부(174)에서는 상기 오염도 검출부(172)에서 검출된 포토레지스트 도포장치(150)의 오염도를 저장된 허용 오염도와 비교한다. 허용 오염도는 포토레지스트 도포시에 불량이 발생하지 않는 정도의 이물질(163)의 양을 의미한다. 따라서, 검출된 오염도가 허용 오염도 이하인 경우에는 포토레지스트 도포장치(150)를 세정할 필요가 없고 검출된 오염도가 허용 오염도를 초과하는 경우에는 판단부(176)에서 포토레지스트 도포에 불량이 발생할 것을 판단하여 상기 포토레지스트 도포장치(150)를 세정한다.
포토레지스트 도포장치(150)는 세정장치에 의해 세정되는데, 도 6a에 상기 세정장치(200)가 도시되어 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 세정장치(200)는 본체(202)와, 상기 포토레지스트 도포장치(150)의 노즐부(157)와 맞닿는 가이드부(204)와, 상기 가이드부(204)에 설치되어 노즐부(157)의 측면과의 기계적인 마찰에 의해 이물질을 제거하는 적어도 하나의 고무바(206)와, 상기 가이드부(204)에 형성되며, 외부의 세정제 공급부(도면표시하지 않음)에 연결되어 상기 노즐부(157)의 측면으로 세정제를 분사하여 고무바(206)에 의해 제거되지 않은 이물질을 화학적으로 제거하는 세정제 분사구(208)와, 공기를 분사하여 세정되는 이물질(163)이 외부로 튀어 나가는 것을 방지하는 에어커튼(air curtain;210)으로 구성된다.
상기 세정제분사구(208)에서는 CDA(Clean Dry Air)와 같은 기체와 시너(thinner)와 같은 세정액이 분사되어 포토레지스트 도포장치(150)를 세정한다. 이와 같이, 세정장치(200)는 기계적인 1차 세정과 화학적인 2차 세정을 실행함으로써 포토레지스트 도포장치(150)에 발생하는 이물질을 완전히 제거할 수 있게 된다.
한편, 상기 세정장치(200)는 일정한 폭으로 형성되어 있다. 따라서, 대면적 유리기판에 포토레지스트를 도포하기 위한 도포장치(150)를 세정하기 위해서는 상기 세정장치(200)를 이동하면서 도포장치(150)를 세정해야만 한다. 즉, 세정장치(200)의 가이드부(202)에 도포장치(150)의 노즐부를 삽입 정렬시킨 후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 세정장치(200)를 도포장치(150)의 일단부에서 타단부로 진행하면 도포장치(150)의 노즐부 전체가 세정될 수 있게 된다.
상기 세정장치(200)의 세정제공급구(208)를 통해 입력되는 CDA가스와 세정액은 포토레지스트 도포장치(150)의 오염정도, 즉 노즐부에 달라붙는 이물질의 정도에 따라 가변된다. 다시 말해서, 도 5의 판단부(176)에서 포토레지스트 도포장치(150)의 오염정도가 판단되면, 세정정도 산출부(178)에서 현재의 오염을 완전히 제거할 수 있는 CDA가스와 세정액의 양 및 세정시간을 산출한 후 세정장치(200)의 세정제공급구(208)를 통해 산출된 양의 세정제를 설정된 시간동안 포토레지스트 도포장치(150)로 분사함으로써 이물질을 완전히 제거할 수 있게 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 포토레지스트 도포장치에 오염감지용 센서를 구비함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
첫째, 센서에 의해 이물질의 발생, 즉 오염의 발생을 측정할 수 있으므로 적시에 포토레지스트 도포장치를 세정할 수 있게 된다. 따라서, 오염물질에 의한 포토레지스트 도포의 불량을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
둘째, 센서에 의해 오염의 정도를 파악하여 설정된 오염도를 초과했을 시에만 세정을 실행함으로 불필요한 세정에 의한 시간의 낭비를 감소할 수 있게 된다.
셋째, 오염도에 따라 적정량의 세정제를 사용하므로 세정제의 낭비를 방지할 수 있고 세정제에 의한 환경오염을 방지할 수 있게 된다.
도 1a는 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 1b는 도 1a의 A-A'선 단면도.
도 2는 종래 포토레지스트 도포장치를 나타내는 사시도.
도 3a는 종래 포토레지스트 도포장치를 이용하여 포토레지스트를 도포하는 것을 나타내는 도면.
도 3b는 종래 포토레지스트 도포장치에 이물질이 달라붙은 것을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치의 제어부 구조를 나타내는 블럭도.
도 6a는 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치를 세정하는 세정장치의 구조를 나타내는 도면.
도 6b는 상기 세정장치에 의해 포토레지스트 도포장치을 세정하는 것을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
150 : 포토레지스트 도포장치 153 : 본체
155 : 저장부 157 : 노즐부
162: 포토레지스트 165 : 센서
170 : 제어부 172 : 오염도 검출부
174 : 비교부 176 : 판단부
178 : 세정정도 산출부 200 : 세정장치
206 : 고무바 208 : 세정제 분사구
210 : 에어커튼

Claims (12)

  1. 본체;
    상기 본체에 형성되어 포토레지스트가 저장되는 저장부;
    상기 본체 하부에 형성되어 저장부에 저장된 포토레지스트가 방출되는 노즐부; 및
    상기 노즐부의 적어도 일측면에 설치되어 노즐부의 오염을 감지하는 감지수단으로 구성된 포토레지스트 도포장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지수단은 노즐부에 달라붙는 이물질을 투과하는 광량을 검출하는 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감지수단은 노즐부의 표면거칠기를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감지수단에서 검출된 데이터가 입력되어 오염정도를 파악하고 노즐부의 세정여부를 판단하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 감지부로부터 입력된 데이터에 기초하여 노즐부의 오염도를 검출하는 오염도 검출부;
    상기 검출된 오염도를 설정된 허용 오염도와 비교하여 노즐부의 세정여부를 판단하는 비교 및 판단부; 및
    노즐부의 오염도에 따라 세정정도를 산출하는 세정정도 산출부로 이루어진 것을 특징으로 하는 도포장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 세정정도 산출부는 세정시간 및 세정에 사용되는 세정제의 량을 산출하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  7. 제1항에 있어서, 노즐부의 오염정도에 따라 상기 노즐부를 세정하는 세정기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 세정기는,
    노즐부와 맞닿는 가이드부;
    상기 가이드부에 형성되어 노즐부에 달라붙은 이물질을 기계적으로 제거하는 적어도 하나의 고무바; 및
    상기 가이드부에 형성되며, 제어부의 명령에 따라 세정제를 분사하여 노즐부에 달라붙은 이물질을 제거하는 세정제분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 세정제는 세정액 및 세정가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 세정제분사구를 통해 분사되는 세정제의 양은 제어부의 세정정도 산출부에서 산출된 세정정도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 노즐부의 세정시간은 제어부의 세정정도 산출부에서 산출된 세정정도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 도포장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 세정기는 가이드부에 형성되어 제거되는 이물질이 외부로 튀어나가는 것을 방지하는 에어커튼을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도포장치.
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