KR20060041390A - 식각 종료시점 결정방법과 그 장치 - Google Patents

식각 종료시점 결정방법과 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 식각에 있어 식각 종료시점을 결정하는 방법에 관한 것으로서, 레이저의 조사방향을 분산시켜 식각 중인 기판의 복수 지점을 향해 레이저를 조사하는 단계와, 상기 기판의 복수 지점에서 반사되는 레이저의 강도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 결과와 소정의 기준 강도를 비교하여 식각 종료시점(end point)을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 식각 종료시점을 정확하게 결정할 수 있어 식각 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

식각 종료시점 결정방법과 그 장치{METHOD FOR DETERMINING END POINT OF ETCHING AND APPARATUS THEREFOR}
도 1은 종래의 식각 종료시점 결정방법을 나타낸 그림이고,
도 2는 종래의 식각 종료시점 결정방법의 원리를 나타낸 단면도이고,
도 3은 본발명의 실시예에 따른 식각 종료시점 결정방법을 나타낸 그림이고,
도 4는 본발명의 실시예에 따른 식각 종료시점 결정방법의 원리를 나타낸 단면도이고,
도 5는 본발명의 실시예에 따른 식각 종료시점 결정방법을 나타낸 순서도이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
10 : 기판 20 : 이송부
31 : 식각액 공급부 32 : 식각액
41 : 광원부 42 : 레이저 스플리터
43 : 감지부 44 : 판단부
본 발명은, 식각 종료시점 결정방법과 그 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판의 식각에 있어 복수의 지점에서의 식각 정도를 고려하여 식각 종료시점을 결정하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 박막트랜지스터가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판과 컬러 필터층이 형성되어 있는 컬러 필터 기판, 그리고 이들 사이에 액정층이 위치하고 있는 액정패널을 포함한다. 액정패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛이 위치할 수 있다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정층의 배열상태에 따라 투과량이 조절된다.
이외에 액정패널의 각 화소를 구동하기 위해서, 구동회로와, 구동회로로부터 구동신호를 받아 표시영역내의 데이터선과 게이트선에 전압을 인가하는 데이터 드라이버와 게이트 드라이버가 마련되어 있다.
컬러 필터 기판 또는 박막트랜지스터 기판의 제조 과정 중에는 식각 공정이 필요하다. 예를 들어 컬러 필터 기판의 금속성 매트릭스, 박막트랜지스터 기판의 게이트 배선, 데이터 배선 등을 패터닝하는 데는 감광막을 이용한 식각이 사용된다.
도 1은 종래의 식각 종료시점 결정방법을 나타낸 그림이고, 도 2는 종래의 식각 종료시점 결정 방법의 원리를 나타낸 단면도이다.
먼저 식각 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 기판소재(111) 상에 식각될 금속층(112)과 감광막(113)이 순차적으로 형성되어 있는 기판(110)은 이송부(20)에 의해 지지되어 있다. 감광막(113)은 식각공정에서 제거되지 않을 금속층(112)의 상부에만 존재하도록 패터닝되어 있다. 이송부(120)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있는 롤러(121), 롤러(121)에 부착되어 있으면서 기판(110)과 접하고 있는 지지부(122), 그리고 기판(110)이 지지부(122)에서 미끄러지지 않도록 하는 사이드 롤러(123)를 포함한다. 이송부(120)는 사이드 롤러(123) 방향으로 약간 기울어져 있는데, 사이드 롤러(123)는 이송부(120)를 따라 기울어진 기판(110)을 지지하는 역할을 한다.
이송부(120)에 지지되어 있는 기판(110)의 상부에 위치하는 복수의 식각액 공급부(131)로부터 식각액(132)이 기판(110)에 공급되면서 식각이 진행된다. 식각액 공급부(131)는 스프레이식으로 식각액(132)을 분사하며 기판(110)의 상부 전면에 걸쳐 복수개가 존재한다.
식각이 진행되면 광원부(141)와 감지부(142)로 이루어진 식각 종료시점 결정장치(140)가 식각 종료시점을 결정하게 된다. 레이저를 발생시키는 광원부(141)는 기판(110)의 상부에 위치하며 기판(120)을 투과한 레이저의 강도를 감지하는 감지부(142)는 기판(110)의 하부에 위치하고 있다.
식각 종료시점 결정 장치(140)의 원리는 도 2에 도시한 바와 같이 식각정도에 따라 레이저의 투과강도가 달라지는 점을 이용한 것이다. 즉, 금속층(112)이 식각되지 않은 (a)의 경우 광원부(141)에서의 레이저는 대부분 투과되지 못하고 반사된다. 금속층(112)의 식각이 어느 정도 진행된 (b)의 경우에는 일부 레이저가 투과되어 감지부(142)에 감지된다. 금속층(112)의 식각이 완료된 (c)의 경우에는 대부분의 레이저가 투과되어 감지부(142)에 감지된다. 따라서 감지부(142)에 감지된 레이 저의 강도를 측정하면 금속층(112)의 식각 정도를 파악할 수 있으며 이로부터 식각 종료시점을 결정하는 것이다.
그런데 이러한 종래의 식각 종료시점 결정 방법은 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 식각대상의 두께 변화를 한 지점에서만 관찰하므로 전체 기판의 식각 정도를 적절히 반영하지 못한다. 특히 대형 기판을 사용하는 경우, 기판 위치에 따라 식각대상인 금속층 또는 감광막의 두께가 일정하지 않을 가능성이 커서, 한 지점만을 검사하는 것은 적절하지 않다.
둘째, 기판을 경사지게 하고 식각액을 분사하는 경우 측정위치가 경사 아래부분에 위치하기 때문에 식각액에 의해 측정값이 왜곡될 수 있다. 즉 기판을 경사지게 하면 식각액은 경사상부에서 경사하부로 흐르는데, 측정위치가 식각액의 양이 많아지는 경사하부에 있기 때문에 문제되는 것이다. 기판의 크기가 커질 경우 경사하부에서의 식각액의 양과 경사상부에서의 식각액의 양 차이는 더욱 커진다. 또한 경사 하부에서는 식각대상층과 식각액과의 접촉이 경사상부에 비해 많기 때문에 식각 진행도 상이할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 대형의 기판에 대하여도 식각 종료시점을 정확하게 결정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 대형의 기판에 대하여도 식각 종료시점을 정확하게 결정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은 기판의 식각에 있어 식각 종료시점을 결정하는 방법에 있어서, 레이저의 조사방향을 분산시켜 식각 중인 기판의 복수 지점을 향해 레이저를 조사하는 단계와, 상기 기판의 복수의 지점에서 반사되는 레이저의 강도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 결과와 소정의 기준 강도를 비교하여 식각 종료시점(end point)을 결정하는 단계를 포함하는 것에 의하여 달성될 수 있다.
상기 기판의 복수 지점은 상기 기판의 전면에 걸쳐 있는 것이 바람직하다.
상기 기판의 식각은 습식식각 방법에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 또 다른 목적은 기판 식각에 있어 식각 종료시점을 결정하는 장치에 있어서, 레이저를 발생시키는 광원부와, 상기 광원부에서 발생된 레이저의 조사방향을 여러 방향으로 분산시켜, 레이저가 식각 중인 기판의 복수의 지점에 조사되도록 하는 레이저 스플리터와, 상기 기판의 복수의 지점에서 반사된 상기 레이저의 강도를 측정하는 감지부와, 상기 측정된 결과와 소정의 기준 강도를 비교하여 식각 종료시점을 결정하는 판단부를 포함하는 것에 의하여 달성될 수 있다.
상기 레이저 스플리터는 레이저가 상기 식각 중인 기판의 전면에 걸쳐 조사되도록 레이저를 분산시키는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
도 3은 본발명의 실시예에 따른 식각 종료시점 결정방법을 나타낸 그림이고, 도 4는 본발명의 실시예에 따른 식각 종료시점 결정방법의 원리를 나타낸 단면도이다.
도 3에서 나타낸 습식식각 방법은 종래기술과 동일하다. 즉 기판소재(11), 식 각대상인 금속층(12), 패터닝되어 있는 감광막(13)을 포함하는 기판(10)은 롤러(21), 지지부(22), 사이드 롤러(23)를 포함하는 이송부(20)에 의하여 지지되어 있다. 기판(10) 상부의 식각액 공급부(31)에서는 식각액(32)이 공급되어 식각이 진행된다. 이송부(20)는 소정 각도 기울어져 있는데, 이는 식각액(32)이 기판(10)으로부터 원활하게 제거되도록 하기 위해서이다.
식각되고 있는 기판(10)의 하부에는 본발명의 실시예에 따른 식각 종료시점 결정장치(40)가 배치되어 있다. 식각 종료시점 결정장치(40)는 레이저를 발생시키는 광원부(41), 광원부(41)로부터의 레이저 조사방향을 분산시켜 기판(10)의 복수 지점에 조사시키는 레이저 스플리터(42), 기판(10)의 복수 지점에서 반사된 레이저의 강도를 측정하는 감지부(43), 강도 측정결과와 소정의 기준 강도를 기준으로 식각 종료시점을 결정하는 판단부(44)를 포함한다.
레이저 스플리터(laser splitter, 42)는 레이저의 방향을 분산시킬 수 있는 어떠한 구성이라도 사용할 수 있다. 예를 들어 복수의 레이저 반사부가 서로 위치를 바꾸어가면서 레이저를 여러 방향으로 조사하는 구성도 가능하다. 조사 방향은 기판(10)의 복수 지점을 향하며 바람직하게는 기판(10)의 전면에 걸쳐 균일하게 레이저를 조사시키는 것이 좋다. 레이저 스플리터(42)의 사용으로 기판(10)의 복수의 지점에 레이저를 조사하면서도 레이저 광원부(41)의 수를 감소시킬 수 있는데, 광원부(41)은 하나만 마련되는 것이 바람직하다.
감지부(43)는 기판(10)의 복수의 지점에서 반사된 레이저의 강도를 측정하는데 경우에 따라서 여러 위치에 복수개로 마련될 수도 있다.
판단부(44)는 감지부(43)에서의 측정결과와 소정의 기준 강도를 고려하여 식각 종료시점을 결정한다. 소정의 기준 강도는 기판(10) 위치에 따른 반사 레이저 강도와 식각 대상인 금속층(12) 두께의 상관관계 등을 측정하여 마련할 수 있다. 이 경우 판단부(34)는 각 지점에서의 측정결과와 소정의 기준 강도를 비교하여 각 지점의 식각정도를 판단하고, 이를 전체적으로 고려하여 식각 종료시점을 결정할 수 있다. 이와 달리 소정의 기준강도는 감지부(43)에 입사되는 모든 레이저의 강도와 금속층(12) 전체의 평균식각 정도의 관계로도 마련될 수 있다. 이 경우 판단부(44)는 각 지점별로의 식각 정도가 아닌 전체 평균식각 정도로부터 식각 종료시점을 결정할 수 있다.
식각 종료시점 결정 장치의 원리는 도 4에 도시한 바와 같이 식각 정도에 따라 레이저의 반사강도가 달라지는 점을 이용한 것이다. 즉, 금속층(12)이 식각되지 않은 (a)의 경우 레이저 스플리터(42)로부터의 레이저는 대부분 투과되지 못하고 반사된다. 금속층(12)의 식각이 어느 정도 진행된 (b)의 경우에는 일부 레이저는 금속층(12)을 통과하고 일부 레이저는 반사되어 감지부(43)에 감지된다. 금속층(12)의 식각이 완료된 (c)의 경우에는 대부분의 레이저가 투과되어 감지부(43)에 감지되는 레이저는 거의 없게 된다. 따라서 감지부(43)에 감지된 레이저의 강도를 측정하여 식각 종료시점을 결정하는 것이다.
식각 종료시점이 결정되면 식각액 공급부(31)로부터의 식각액(32) 공급은 중지되고 기판(10)은 이송부(20)에 의하여 세정장치로 이송된다. 세정장치에서는 기판(10)에 물을 분사하여 식각액(32)과 식각된 물질을 제거하고 기판(10)을 건조한 다.
본발명에 따른 식각 종료시점 결정방법에서는 단일의 레이저 광원부(41)를 이용하여 기판(10)의 복수의 지점에서의 두께 변화 즉 식각 진행 상태를 동시에 관찰한다. 기판(10)이 대형화되어 기판(10)의 위치에 따라 금속층(12) 또는 감광막(13)의 두께가 불균일한 경우에도 기판(10) 전체를 대상으로 식각 종료시점을 결정하기 때문에 식각 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 기판(10)을 경사지게 하여 습식식각 하는 경우에도 경사하부에서만 식각 진행 상태를 관찰하는 것이 아니라 기판(10) 전체의 식각 진행 상태를 관찰하기 때문에 경사에 의한 식각 종료시점 왜곡을 줄일 수 있다.
위에서 설명한 식각 종료시점 결정 방법은 다양하게 변형될 수 있다. 기판(10)의 대형화에 대응하기 위하여 복수의 식각 종료시점 결정 장치(40)가 사용될 수도 있으며, 광원부(41)와 레이저 스플리터(42)만 복수로 마련하고 감지부(43)와 판단부(44)는 단일로 마련할 수도 있다.
도 5는 본발명의 실시예에 따른 식각 종료시점 결정방법을 나타낸 순서도이다.
먼저 레이저의 기준 강도를 마련한다(S100). 기준 강도는 식각의 정도에 따른 반사 레이저의 강도로 마련될 수 있으며, 기판(10)의 위치에 따라서도 마련될 수 있다. 또한 감지부(43)에 입사되는 레이저의 평균강도와 그에 대응하는 기판(10) 전체의 식각정도를 관계를 마련할 수 도 있다. 이에 의해 감지되는 레이저의 반사 강도로부터 식각 정도를 파악할 수 있다. 기준 강도를 마련할 때는 레이저의 강도, 조사 위치를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
기준 강도가 마련되면, 기판(10)의 복수지점에 레이저를 조사한다(S200). 레이저 조사는 광원부(41)로부터의 레이저를 레이저 스플리터(42)가 방향을 분산시켜 이루어진다. 레이저 조사 방향은 기판(10)의 전면에 걸치고, 기준 강도를 마련하는 단계에서와 동일한 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다.
기판(10)의 복수지점에 조사된 레이저는 식각대상인 금속층(12)의 식각 정도에 따라 강도를 달리하여 반사된다. 감지부(43)는 복수의 지점에서 반사된 레이저의 강도를 측정한다(S300).
반사된 레이저의 강도가 측정되면 판단부(44)는 측정 결과와 기준 강도를 고려하여 식각 종료시점을 결정한다(S400).
판단부(44)가 식각 종료시점을 결정하는 방법은 여러 가지가 가능하다. 판단부(44)는 입사되는 레이저의 평균강도와 기준 강도를 비교하여 식각 종료시점을 결정할 수도 있다. 또한 각 조사 지점 별로의 강도를 측정하는 경우에는, 소정 비율이상의 지점에서 식각이 완료된 시점을 식각 종료시점으로 판단할 수도 있으며, 복수의 조사 지점에서의 식각정도를 평균하여 식각 종료시점을 판단할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 대형의 기판에 대하여도 식각 종료시점을 정확하게 결정할 수 있는 방법이 제공된다.

Claims (5)

  1. 기판의 식각에 있어 식각 종료시점을 결정하는 방법에 있어서,
    레이저의 조사방향을 분산시켜 식각 중인 기판의 복수 지점을 향해 레이저를 조사하는 단계와;
    상기 기판의 복수의 지점에서 반사되는 레이저의 강도를 측정하는 단계와;
    상기 측정된 결과와 소정의 기준 강도를 비교하여 식각 종료시점(end point)을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 종료시점 결정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 복수 지점은 상기 기판의 전면에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 식각 종료시점 결정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 식각은 습식식각 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 식각 종료시점 결정 방법.
  4. 기판 식각에 있어 식각 종료시점을 결정하는 장치에 있어서,
    레이저를 발생시키는 광원부와;
    상기 광원부에서 발생된 레이저의 조사방향을 여러 방향으로 분산시켜, 레이 저가 식각 중인 기판의 복수의 지점에 조사되도록 하는 레이저 스플리터와;
    상기 기판의 복수의 지점에서 반사된 레이저의 강도를 측정하는 감지부와;
    상기 측정된 결과와 소정의 기준 강도를 비교하여 식각 종료시점을 결정하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 종료시점 결정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 레이저 스플리터는 레이저가 상기 식각 중인 기판의 전면에 걸쳐 조사되도록 레이저를 분산시키는 것을 특징으로 하는 식각 종료시점 결정 장치.
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