KR20060039769A - 세정 장치, 기판 세정 방법 및 이를 포함하는 식각 장치 - Google Patents

세정 장치, 기판 세정 방법 및 이를 포함하는 식각 장치 Download PDF

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Abstract

세정액의 식각부 유입을 방지하기 위한 세정 장치, 기판 세정 방법 및 이를 갖는 식각 장치를 개시한다. 세정장치는 챔버, 분사 유닛, 기판 이송 유닛 및 구동 유닛을 포함한다. 분사 유닛은 챔버의 상부에 체결되어, 세정액을 기판에 분사한다. 기판 이송 유닛은 챔버 내부에 배치되어, 기판을 이송하는 롤러들 및 롤러들과 체결되고 롤러들을 연결하는 지지대를 포함한다. 구동 유닛은 지지대에 체결되어, 챔버의 하방으로 지지대를 이동시켜 상기 기판을 기울인다. 이에 따라, 지지대를 챔버 하방으로 이동시켜 기판 상에 잔존하는 세정액을 제거함으로써, 기울어진 기판을 평행하게 정렬하기 위해 챔버 상방으로 지지대의 이동중 분사 유닛으로부터 분사되는 세정액이 롤러 측벽에 부딪쳐서, 인접하는 식각부로 유입하는 것을 억제할 수 있다.
세정액, 유입, 식각 장치, 세정 장치

Description

세정 장치, 기판 세정 방법 및 이를 포함하는 식각 장치{RINSING APPARATUS, METHOD OF RINSING A SUBSTRATE AND ETCHING APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세정 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 세정 방법에 관한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 세정액을 제거하는 단계를 설명하기 위한 도1의 세정 장치의 x-z 평면의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 : 챔버 30 : 분사 유닛
31 : 샤워봉 33 : 분사 노즐
40 : 기판 이송 유닛 41 : 롤러
43 : 회전축 45 : 지지대
50 : 기판 60 : 구동 유닛
61 : 구동축 100 : 세정 장치
200 : 로딩부 300 : 식각부
400 : 언로딩부
본 발명은 세정 장치, 기판 세정 방법 및 이를 갖는 식각 장치에 관한 것으로, 세정액의 식각부로의 유입을 방지하기 위한 세정 장치, 기판 세정 방법 및 이를 갖는 식각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 외부에서 인가되는 구동신호로 인하여 상부 기판과 하부 기판 사이에 있는 액정 분자들의 배열 구조를 변화시켜, 빛의 투과율 차이를 이용하여 영상을 표시한다. 상기 액정 표시 장치 중 표시 정보량의 증대와 이에 따른 표시 면적의 증대 요구에 부응하기 위해 화면을 구성하는 모든 화소에 대해 개별적으로 구동신호를 인가하는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식의 액정 표시 장치(이하, AMLCD)가 보편화되고 있다.
특히, 각 화소의 구동신호를 제어하기 위한 액티브 매트릭스 방식의 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터를 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCD)는 저온 공정으로 대면적 유리기판에 적용할 수 있으며, 저전압으로도 충분히 구동할 수 있는 장점을 가지고 있어 가장 널리 사용되고 있다.
이러한 TFT-LCD는, 화상 데이터를 액정의 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 하는 액정 패널과 이를 구동하기 위한 구동회로를 구비하는 액정 표시 패널, 화면표시를 위한 광을 공급하는 백라이트 유닛 및 상기 액정 표시 패널과 백라이트 유닛를 고정, 수용하는 몰드 프레임을 포함한다.
상기 액정 패널은 전극 패턴이 형성된 2매의 유리기판(이하 모기판)에 액정을 주입한 후 개별적인 액정셀별로 절단함으로써 제조된다. 이때, 상기 전극 패턴은 청정 공정, 세정 공정, 성막공정 및 패터닝(patterning) 공정을 통하여 형성된다.
이때, 상기 패터닝 공정은 주로 습식 식각 방법이 이용된다. 기판을 강산의 식각액에 채워진 용기를 갖는 식각부에서 식각액에 의해 기판의 표면을 식각한다. 식각된 기판을 세정부로 로딩하여 세정부에서 세정액, 예를 들면, 초순수(De-Ionized Water ; 이하 'DIW'라 한다.)를 이용하여 식각 후 기판 표면에 잔류하는 불순물이나 식각액을 제거한다. 세정 후 기판을 건조부로 이동시켜 건조시킨다. 이로써, 습식 식각 공정을 완료한다.
상기 세정부는, 기판의 유입부에 배치되어 유입하는 기판을 세정하는 분사 유닛을 포함한다.
상기 분사 유닛을 이용하여 상기 유입하는 기판을 세정한 후 상기 분사 유닛을 중지한다. 계속하여, 기판 상에 잔류하는 세정액을 제거하기 위하여, 상기 기판을 지지하는 롤러의 단부를 상방으로 이동시켜 상기 기판을 기울이게 된다. 상기 기판 상의 세정액을 제거한 후, 상기 롤러를 원래 위치로 이동하여 기판을 챔버에 대하여 평행하게 정렬한 후 언로딩한다. 이때, 상기 롤러의 원래 위치로 이동하는 중 상기 분사 유닛이 작동하여 분사되는 세정액이 상기 롤러를 연결하는 회전축의 측면에 부딪치게 된다. 이로써, 상기 세정액이 인접하는 식각부로 유입되어, 식각액의 조성이 변화하여 식각 공정의 제어가 어려워지고, 식각 공정 불량이 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 세정액의 식각부로의 유입을 방지하기 위한 세정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 세정액의 식각부로의 유입을 방지하기 위한 기판 세정 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 세정 장치를 갖는 식각 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 세정 장치는 챔버, 상기 챔버의 상부에 체결되어 세정액을 기판에 분사하는 분사 유닛, 상기 챔버 내부에 배치되어 상기 기판을 이송하는 롤러들과 상기 롤더들과 체결되고 상기 롤러들을 연결하는 지지대를 포함하는 기판 이송 유닛 및 상기 지지대에 체결되어, 상기 챔버의 하방으로 상기 지지대를 이동시켜 상기 기판을 기울이는 구동 유닛을 포함한다.
또한 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 기판의 세정방법은, 기판을 지지하는 롤러들을 회전하여 상기 기판을 챔버로 로딩하는 단계, 상기 기판 상에 세정액을 분사하여 상기 기판을 세정하는 단계 및 상기 롤러들과 체결되어 상기 롤러들을 연결하는 지지대를 상기 챔버의 하방으로 기울여서 상기 기판 상의 세정액을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 식각 장치는, 식각액을 담아 기판을 식각하기 위한 식각부 및 상기 식각부와 격리되며, 챔버, 상기 챔버의 상부에 체결되어 세정액을 기판에 분사하는 분사 유닛, 상기 챔버 내부에 배치되어 상기 기판을 이송하는 롤러들과 상기 롤더들과 체결되고 상기 롤러들을 연결하는 지지대를 구비하는 기판 이송 유닛, 및 상기 지지대에 체결되어, 상기 챔버의 하방으로 상기 지지대를 기울이기 위한 구동 유닛을 포함하는 세정부를 포함한다.
이러한 세정 장치, 기판 세정 방법 및 이를 갖는 식각 장치에 의하면, 세정액의 인접하는 식각부로의 유입을 억제하기 위하여 기판 이송 장치의 지지대를 하강시킴으로써, 기판이 평행하게 정렬되기 전에 세정부의 유입구 상부에 위치하는 분사 유닛이 세정액을 분사되더라도 상기 세정액에 인접하는 식각부로의 유입을 억제할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세정 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 세정 장치(100)는 챔버(20), 분사 유닛(30) 및 기판 이송 유닛(40) 및 구동 유닛(60)을 포함한다. 상기 세정 장치(100)는 습식 식각 공정 후 기판 상에 잔류하는 식각액(etchant)과 불순물을 제거하기 위해 세정 공정을 수행한다.
상기 챔버(20)는 그 측면에 상기 기판을 챔버(20) 내부로 유입하는 유입구(25)와 세정 공정을 완료한 후 기판을 챔버(20) 외부로 유출하는 유출구(27)를 포함한다.
상기 분사 유닛(30)은 샤워봉(31)과 분사 노즐(33)을 포함한다.
상기 샤워봉(31)은 일반적으로 로드(rod) 형태로 세정 용기(11)내의 상부의 기판 유입구(25) 부위에 체결된다. 상기 샤워봉(31)은 상기 분사 노즐(33)을 통하여 상기 기판(50)에 세정액을 공급한다. 상기 세정액은 일반적으로 DIW(질소 또는 산소가스를 동시에 공급하기도 함)를 포함한다. 상기 샤워봉(31)은 세정액 공급관(미도시)을 통하여 세정액 저장탱크(미도시)와 연결되어 세정액을 공급받게 된다. 또한, 세정액 조절 밸브(미도시)는 상기 세정액 공급관의 일측에 체결되어 세정액의 유량을 조절한다. 상기 샤워봉(12)은 회전식 또는 고정식으로 배치할 수 있다.
상기 분사 노즐(33)은 상기 샤워봉(31)의 외측면에 체결된다. 상기 분사 노즐(33)은 상기 샤워봉(31)으로부터 유출되는 세정액을 챔버(31) 내로 유입된 기판을 향하여 분사한다. 이때, 분사되는 세정액이 기판(50)과 일정한 각도를 유지하도록 분사하는 것이 바람직하다. 이는, 분사 각도가 기판(50)의 위치에 따라 변경됨에 따라 특정 위치에서 식각액을 포함하는 세정액의 소용돌이 발생을 방지하기 위함이다. 상기 분사 각도는 식각액의 종류 및 잔류량, 분사 노즐(33)과 기판(50)과의 간격에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
상기 기판 이송 유닛(40)은 롤러(41), 회전축(43) 및 지지대(45)를 포함한다.
상기 롤러(41)는 챔버(20)의 하부에 배치하여 기판(50)을 지지하면서 이동시킨다. 상기 롤러(41)는 상기 회전축(43)과 연결되어 기판(50)의 이동 속도 및 방향을 조절한다. 상기 롤러(41)는 상기 기판(50)과의 접촉과 불순물에 의한 오염 및 기계적인 긁힘(scratch)등을 방지하기 위하여 기판(50)과의 접촉 면적을 최소로 하도록 배치된다.
상기 회전축(43)은 상기 기판(50)의 진행 방향과 수직한 방향으로 배열된다. 상기 회전축(43)의 단부는 상기 롤러(41)와 체결되고, 상기 롤러(41)를 일방향으로 회전시킨다. 상기 회전축(43)은 헬리컬 기어 등의 구동 제어부(도시하지 않음)와 연결되어, 상기 구동 제어부로부터 동력을 전달받아 회전한다.
상기 지지대(45)는 상기 회전축(43)의 단부에 체결되어 상기 회전축(43)과 결합된 롤러(41)들을 연결한다. 상기 지지대(45)는 기판의 진행 방향(+y방향)과 평행하게 배치되며, 상기 지지대(45)의 일부는 상기 구동 유닛(60)에 연결되어, 상하로 이동한다.
상기 구동 유닛(60)은 상기 지지대(45)중 어느 하나에 일측에 체결되어, 상기 지지대(45)를 상하로 이동시킨다. 이로써, 상기 롤러들(41)에 의하여 지지되는 기판(50)이 소정 각도로 기울어진다. 상기 구동 유닛(60)은 구동축(61)과 동력 부재(63)를 포함한다.
상기 구동축(61)은 상기 지지대(45)와 상기 동력 부재(63)를 연결하도록 배치된다. 상기 구동축(61)은, 도면에서는 상기 챔버(20) 밖의 상부에 배치되어 있으나, 챔버(20) 하부에 또는 챔버(20) 내부에 배치될 수 있다.
상기 동력 부재(63)는 상기 구동축(61)과 연결되며, 상기 지지대(45)를 상하로 이동시킨다. 따라서, 기판을 소정의 각도로 기울어지게 됨에 따라, 상기 기판(50)에 잔류하는 세정액을 낙하시켜 상기 세정액을 기판으로부터 제거한다.
상기 세정 장치(100)는 상기 챔버(20)의 중앙 상부에 복수의 분사 유닛(도시하지 않음)들을 더 포함할 수 있다. 상기 분사 유닛들은 상기 챔버(20)에 로딩된 기판(50)에 대하여 세정액을 이용하여 세정 공정을 더 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 세정 장치를 이용한 기판 세정 방법에 관한 순서도이며, 도 3은 도 2에 도시된 세정액을 제거하는 단계를 설명하기 위한 도1의 세정 장치의 x-z 평면의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판(50)에 대한 식각 공정 후, 기판(50)을 세정하기 위하여 챔버(20)의 유입구(25)를 통하여 기판(50)을 로딩한다(단계 S10).
이어서, 유입구의 상부에 위치하는 분사 유닛(30)의 분사 노즐(33)을 통하여 세정액을 분사하여 상기 기판(50)을 세정한다(단계 S20). 이후, 상기 기판(50)이 챔버(20)의 중앙에 위치하게 되면, 상기 분사 유닛(30)의 가동을 중단한다.
이후, 상기 구동 유닛(60)은 상기 지지대(45)에 동력을 전달한다. 따라서, 상기 지지대(45)는 상기 챔버(20)의 하방(-z 방향)으로 이동한다. 이로써, 상기 지지대(45)와 체결되는 롤러(41)에 의하여 지지되는 기판(50)이 상기 지지대(45)의 이동에 의하여 기울어지게 되어, 상기 기판(50) 상에 잔류하는 세정액을 제거한다(단계 S30).
계속하여, 상기 지지대(45)를 챔버(20) 상방으로 이동하여 상기 기판(50)을 정렬한 후, 상기 롤러(41)를 회전하여 세정 공정이 완료된 기판(50)을 유출구(27)를 통하여 언로딩한다(단계 S40).
한편, 챔버 하방으로 기울어진 기판(50)이 챔버(20)에 대하여 완전히 평행하 게 배열되기 전, 기판 유입구(25) 상부에 위치하는 분사 유닛(30)이 세정액을 분사하는 경우가 있다. 이때, 상기 세정액이 상기 기판(50)을 지지하는 롤러(41)들 또는 회전축에 상기 부딪치더라도, 상기 세정액이 상기 유입구(25)를 통하여 인접하는 식각부로 유출되지 않게 된다. 왜냐하면, 분사 노즐의 세정액 분사 각도를 고려할 경우, 식각액은 유입구(25)에 인접하는 회전축에 부딪치지 않고, 챔버(20) 중앙에 위치하는 회전축에 부딪치게 되기 때문이다. 따라서, 식각액이 챔버(20) 중앙의 회전축과 보다 이격되어 있는 유입구(25)를 통하여 식각액이 유출될 가능성을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 습식 식각 장치의 개략적인 단면도이다. 도 4에 도시된 구성요소 중 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 습식 식각 장치는 로딩(loading)부(200), 식각부(300), 세정부(100) 및 언로딩(unloading)부(400)를 포함한다. 상기 로딩부(200)로부터 로딩된 기판(50)이 이동되어 대기되는 버퍼부 및 상기 세정부(100)에서 세정된 기판(50)을 건조시키는 건조부를 더 포함할 수 있다.
상기 로딩부(200)는 기판(50)을 로딩(loading)한다. 상기 언로딩부(400)는 식각 공정과 세정 공정을 완료한 기판(50)을 후속 공정을 위하여 언로딩(unloading)한다.
상기 식각부(300)는 기판(50) 상에 패턴을 형성하기 위한 식각조(도시하지 않음)에 식각액(etchant)을 채워 상기 로딩부(200)로부터 이송된 기판(50)을 담구 어 소정의 패턴을 형성한다. 상기 식각조는 식각액 공급 배출 유닛(도시하지 않음)과 연결된다. 상기 식각액 공급 배출 유닛은 식각액 저장 탱크(도시하지 않음)와 연결되어 상기 식각조에 식각액을 공급하고 배출되며, 식각액의 농도 및 유량을 조절한다.
상기 세정부(100)는 식각부(300)에서 습식 식각 공정을 진행한 후 기판(50) 상에 잔류하는 식각액 또는 식각 공정의 화학 반응에 의해 발생하는 슬러지(sludge)를 제거하기 위해 세정액을 이용하여 기판(50)을 세정한다. 상기 세정부(100)는 도 1에서 설명한 세정 장치의 구성 요소와 동일하므로 그 구성 요소에 관한 상세한 설명은 생략한다.
상기 식각부(300)에서 기판(50)에 대한 식각 공정 후, 기판(50)을 세정하기 위하여 챔버(20)의 유입구(25)를 통하여 기판(50)을 로딩한다. 먼저, 유입구(25)의 상부에 위치하는 분사 유닛(30)의 분사 노즐(33)을 통하여 세정액을 분사하여 상기 기판(50)을 세정한다(S20). 이후, 상기 기판(50)이 챔버(20)의 중앙에 위치하게 되면, 상기 분사 유닛(30)의 가동을 중단한다.
계속하여, 상기 구동 유닛은 상기 지지대(45)에 동력을 전달한다. 따라서, 상기 지지대(45)는 상기 챔버(20)의 하방(-z 방향)으로 이동한다. 이로써, 상기 지지대(45)와 체결되는 롤러(41)에 의하여 지지되는 기판(50)이 상기 지지대(45)의 이동에 의하여 기울어지게 되어, 상기 기판(50) 상에 잔류하는 세정액을 제거한다(S30). 계속하여, 상기 지지대(45)를 챔버(20) 상방으로 이동하여 상기 기판(50)을 정렬한 후, 상기 롤러(41)를 회전하여 세정 공정이 완료된 기판(50)을 유출구(27) 를 통하여 언로딩부로 유입시킨다.
한편, 하방으로 기울어진 기판(50)이 챔버(20)에 대하여 완전히 평행하게 배열되기 전, 세정부의 유입구(25) 상부에 위치하는 분사 유닛(30)이 세정액을 분사하는 경우가 있다. 이때, 상기 세정액이 상기 기판(50)을 지지하는 롤러(41)들 또는 회전축에 상기 부딪치더라도, 상기 세정액이 상기 유입구(25)를 통하여 인접하는 식각부로 유출되지 않게 된다. 왜냐하면, 분사 노즐의 세정액 분사 각도를 고려할 경우, 식각액은 유입구(25)에 인접하는 회전축에 부딪치지 않고, 챔버(20) 중앙에 위치하는 회전축에 부딪치게 되기 때문이다. 따라서, 식각액이 챔버(20) 중앙의 회전축과 보다 이격되어 있는 유입구(25)를 통하여 식각액이 유출될 가능성이 현저히 낮아진다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 세정액의 인접하는 식각부로의 유입을 억제하기 위하여 기판 이송 장치의 지지대를 하강시킴으로써, 기판이 평행하게 정렬되기 전에 세정부의 유입구 상부에 위치하는 분사 유닛이 세정액을 분사되더라도 상기 세정액에 인접하는 식각부로의 유입되어 식각액의 조성 변화를 줄일 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되어, 세정액을 기판에 분사하는 분사 유닛;
    상기 챔버 내부에 배치되어, 상기 기판을 이송하는 복수의 롤러들 및 상기 복수의 롤러들과 체결되고 상기 복수의 롤러들을 연결하는 지지대를 포함하는 기판 이송 유닛; 및
    상기 지지대에 체결되어, 상기 챔버의 하방으로 상기 지지대를 이동시켜 상기 기판을 기울이는 구동 유닛을 포함하는 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 유닛은 상기 지지대에 체결되는 구동축 및 상기 구동축을 상하로 이동시키기 위한 동력 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분사 유닛은,
    상기 챔버의 상부에 배치되어, 상기 기판 유입구의 상부에 배치하는 기판에 세정액을 분사하는 분사 노즐 및 상기 분사 노즐에 세정액을 공급하는 샤워봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  4. 기판을 지지하는 롤러들을 회전하여 상기 기판을 챔버로 로딩하는 단계;
    상기 기판 상에 세정액을 분사하여 상기 기판을 세정하는 단계; 및
    상기 롤러들과 체결되어 상기 롤러들을 연결하는 지지대를 상기 챔버의 하방으로 기울여서 상기 기판 상의 세정액을 제거하는 단계를 포함하는 기판 세정 방법.
  5. 식각액을 담아 기판을 식각하기 위한 식각부; 및
    상기 식각부와 격리되며, 챔버와, 상기 챔버의 상부에 체결되어 세정액을 기판에 분사하는 분사 유닛과, 상기 챔버 내부에 배치되어 상기 기판을 이송하는 롤러들과 상기 롤더들과 체결되고 상기 롤러들을 연결하는 지지대를 구비하는 기판 이송 유닛과, 상기 지지대에 체결되어 상기 챔버의 하방으로 상기 지지대를 기울이기 위한 구동 유닛을 포함하는 세정부를 포함하는 식각 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 세정부와 인접하고, 세정된 기판을 건조하는 건조부를 더 포함하는 식각 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100767440B1 (ko) * 2006-08-24 2007-10-17 세메스 주식회사 평판 디스플레이 제조용 장비
KR100816291B1 (ko) * 2006-11-28 2008-03-25 주식회사 탑 엔지니어링 패널 세정 장치
KR20220066572A (ko) * 2020-11-16 2022-05-24 (주)에스티아이 포드 세정챔버

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