KR20060067037A - 정전기 제거 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조 공정시 안정적으로 제조가 가능하도록 한 정전기 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 정전기 제거 장치는 박막 패턴을 형성하기 위한 기판이 수용되는 챔버와, 소정의 파장을 갖는 광을 상기 챔버 내에 조사하여 상기 챔버 내의 가스입자를 이온화하는 광조사기를 구비한다.

Description

정전기 제거 장치 및 방법{Static Electricity Removing Apparatus And Method}
도 1은 본 발명의 정정기 방지 장치를 나타낸 도면.
도 2는 기판에 형성되는 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명을 적용한 드라이 에칭 장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 컬러필터 어레이 기판의 제조 공정을 간단하게 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 정전기 제거 장치에 대한 다른 예를 나타낸 도면.
도 6은 포토아이오나이저의 영향 범위를 시간에 따라 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 101 : 챔버 3, 103 : 트랙장치
5, 105 : 기판 7, 107 : 광조사기
32 : 가스 주입구 34 : 가스 배출구
36 : 애노드 기판 44 : 고주파 발생기
본 발명은 표시장치의 제조 장치에 관한 것으로, 특히 제조 공정시 안정적으로 제조가 가능하도록 한 정전기 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치(Plat Panel Display)들이 개발되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 일렉트로-루미네센스(Electro-Luminescence) 표시장치 등이 있다.
이러한 평판표시장치들은 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 유리 등의 기판 위에 전극, 형광체, 절연층, 유전체층, 컬러필터층 등이 형성된다. 특히, 전극, 형광체, 절연층, 격벽, 박막 트랜지스터 등은 반도체 공정을 포함한 다수의 마스크 공정을 필요로 한다.
평판표시장치들 중 액정표시장치(LCD)를 예를 들면, 유리기판 위에 게이트 전극, 데이터 전극 절연막, 반도체막, 보호막 및 화소전극을 형성하는 박막트랜지스터 어레이 기판 제조공정과 유리기판 위에 블랙매트릭스(Black Matrix), 적색, 녹색, 청색의 컬러층 및 투명전극(Indium Tin Oxide : ITO)을 형성하는 컬러필터 어레이 기판 제조공정이 있다.
이와 같은 각 구성요소의 형성은 각 요소를 형성할 때마다, 증착 (Deposition), 세정(Cleaning), PR도포(PhotoResist), 노광(Exposure), 현상(Develop), 식각(Etch), 박리(Strip) 및 검사(Inspection) 공정을 반복해야만한다. 예를들어, 유리 기판 위에 게이트 전극을 형성하기 위해, 위의 공정을 한번 실행하고, 다시 데이터 전극을 형성하기 위해 위의 공정의 다시 반복해야만한다. 이렇게 구성요소 하나하나를 복잡한 공정에 의해 형성하게 된다.
또한, 각 공정은 반도체 공정 등을 이용하기 때문에 미세한 먼지, 하전입자 기판에 대전된 정전기에 의해서도 불량품일 발생하는 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위해 각 공정별로 먼지제거기, 이온 중화기 등을 설치하고 있다.
특히, 증착, 세정, PR도포, 노과, 현상, 식각, 박리 및 검사 중에서도 식각방법으로 이온화된 상태의 기체를 이용하는 드라이 에치(Dry Etch) 공정은 전하를 띤 이온입자 또는 정전기에 의해 공정의 성패가 좌우된다. 드라이 에치 공정은 플라즈마를 이용하는 플라즈마 에칭(Plasma Etching)과 아르곤과 같은 불활성 기체를 이온화하여 사용하는 피지컬 에칭(Physical Etching) 및 이 양자를 혼합하여 사용하는 리엑티브 이온 에칭(Teactive Ion Etching : RIE)가 있다. 이 드라이 에치 공정은 음이온 위주로 식각공정을 진행하며, 이때 하전입자나 정전기에 의해 대전될 경우, 식각이 원할하게 진행되지 못하는 문제점이 있다. 예를 들어 공정중에 정전기 등에 의해 식각 공정이 원할하게 진행되지 못하면, 트랜지스터의 경우 특성이 나빠지고 이로인해 액정표시장치의 구동시 화면에 얼룩이 발생하는 등의 문제점이 생긴다.
한편, 공정 중의 기판에 정전기가 대전되는 이유로는 작업자들의 작업 과정 과, 기판을 운송하기 위한 트랙장비를 들 수 있다. 기판을 트랙장비를 이용하여 반송할 경우 기판고, 기판이 안착되는 트랙패드 사이, 트랙패드와 트랙패드의 좌우측에서 트랙패드를 이동시키는 롤러 사이에서 유동에 의한 마찰이 발생하고 이로 인해 정전기가 대전된다. 이러한 정전기의 대전과 정전기에 의한 전계의 불균일함을 해소하기 위해 각 공정을 진행하는 공정 파트의 내부에는 이온 발생기가 위치하게 된다. 하지만, 종래의 이온발생기는 하나 또는 다수의 공정이 실행되는 넓은 영역의 정전기 또는 하전입자를 제거함으로 인해 실제 기판의 정전기를 효율적으로 제거하지 못하는 문제점이 있으며, 이로 인해 기판의 제작 성공률이 불안정한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 제조 공정시 안정적으로 제조가 가능하도록 한 정전기 제거 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정전기 제거 장치는 박막 패턴을 형성하기 위한 기판이 수용되는 챔버와; 소정의 파장을 갖는 광을 상기 챔버 내에 조사하여 상기 챔버 내의 가스입자를 이온화하는 광조사기를 구비한다.
상기 광은 연엑스레이(Soft X-Ray)이다.
상기 광의 파장은 1.2Å 내지 1.5Å의 파장대이다.
상기 챔버는 상기 연엑스레이의 외부 방출을 방지하기 위한 차단층을 더 구비한다.
상기 광조사기는 상기 기판 상부에 상기 기판과 수평한 방향으로 상기 광을 조사한다.
상기 챔버는 상기 박막 패턴을 건식식각으로 형성하기 위해 상기 가스 입자가 주입된다.
본 발명에 따른 정전기 제거 방법은 박막 패턴을 형성하기 위한 기판을 챔버에 수용하는 단계와; 상기 챔버 내의 가스입자를 이온화하도록 광조사기를 이용하여 소정의 파장을 갖는 광을 상기 챔버 내에 조사하는 단계를 포함한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 특징 및 목적들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통해 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 정정기 방지 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 정전기 제거 장치는 공정이 진행되는 챔버(1)와, 기판(5)을 이송 및 지지하기 위한 트랙장치(3)와, 정전기 또는 이온입자를 제거하기 위한 포토아이오나이저(7)를 포함한다.
챔버(1)는 컬러필터 어레이 기판 또는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 공정 중 정전기 또는 공정 방해 이온이 많이 발생하는 세부공정이 실행된다. 예를 들어 드라이 에치와 같은 공정을 수행하기 위한 공간으로 제공된다. 이 챔버(1)는 효율적인 정전기 또는 방해 이온의 제거를 위해 공정 수행 공간을 한정하여 정전기 또는 방해 이온의 제거 효율을 높인다. 이를위해, 챔버(1) 내에는 행당 공정의 대상이 되는 글래스(5)와, 글래스(5)와 글래스 주변의 이온 또는 정전기를 제거하기 위한 포토 아이오나이저(7) 및 글래스(5)를 지지 및 고정하기 위한 트랙장치(3)가 설치된다.
트랙장치(3)는 글래스(5)를 이전 공정으로 부터 챔버(1)내로 이송하며, 챔버(1) 내의 글래스(5)를 이후 공정으로 이송한다. 이를 위해, 트랙장치(3)는 글래스(5)가 안착되는 슬라이드(3b), 슬라이드(3b)를 진행 및 고정하기 위한 롤러, 슬라이드(3b)와 롤러를 지지하기 위한 가이드(3a)를 포함한다. 이 트랙장치의 슬라이드(3b)는 포토아이오나이저(7)의 이온방출구의 수평선상보다 조금 낮은 높이에 위치하도록 설치된다. 여기서, 슬라이드(3b)의 높이는 사용되는 포토아이오나이저(7)에 따라 달리 설정된다.
포토아이오나이저(7)는 챔버(1) 내의 글래스(5)의 방해 이온 및 정전기를 제거하여, 챔버(1)내의 공정이 안정적으로 이루어지도록 한다. 이를 위해, 본 바렴의 포토아이오나이저(7)는 종래의 이온 분사식이 아닌 광 조사식 아이오나이저(Photo Ionizer)가 사용된다. 이 포토아이오나이저(7)는 1.2 내지 1.5Å의 파장대를 갖는 연 X선(Soft X-ray)를 사용하기 때문에 전리 에너지가 커서 공기중의 가스분자 또는 원자를 직접이온화 하는 것이 가능하다. 직접이온화가 가능하기 때문에 챔버(1)내의 정전기를 빠른 시간내에 효율적으로 제거하는 것이 가능하다. 이 포토아이오나이저(7)에 관한 기술은 공지된 기술인 국내특허 10-1999-0027-986호에 발표된 장치등을 이용하여 구현이 가능하다.
이 포토아이오나이저(7)는 10keV의 광전자 에너지를 사용한다. 또한, N2 또는 Ar과 같은 불활성 가스의 이온화 에너지가 15.3eV(N2)로 높기 때문에 종래의 코로나 방전식 이온발생기에 의해 이온 생성이 잘되지 않으며, 이로 인해 글래스(5)의 정전기가 효율적으로 제거되지 못하는 단점이 있다. 이 포토아이오나이저(7)는 이러한 불활성 기체를 직접 이온화 하여 불활성 가스가 채워지는 챔버(1)내에서도 효율적으로 정전기 및 방해 이온을 제거하는 것이 가능하다. 또한, 같은 양의 정/부 이온이 생성되어 종래의 이온발생기를 사용할 때와 같이 이온에 의해 공간전위 분포가 발생되는 현상이 감소한다. 아울러, 연 X선의 특성상 연 X선이 조사되는 공간에서 광범위하게 가스를 이온화하고, 투과성이 낮기 때문에 챔버(1)에 1mm 정도의 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride : PVC)등에 의해 용이하게 연X선을 차폐할 수 있다.
여기서, 본 발명의 포토아이오나이저(7)는 이온 방출 방향이 글래스와 수평한 방향이어야 한다. 이유는 글래스(5) 주변의 기체를 이온화 시켜 글래스(5)에 대전된 정전기를 제거하기 위함이며, 포토아이오나이저(7)의 노즐이 글래스(5)를 향하여, 연X선이 글래스(5)에 직접 조사되면 이온 또는 정전기 제거 효율이 저하된다.
도 2는 기판에 형성되는 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 액정표시패널은 박막트랜지스터 어레이 기판과, 컬러필터 어레이 기판이 대향하여 접합된 구조를 가진다. 접합된 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판은 스페이서에 의해 일정한 셀갭을 유지하게 되고, 그 셀갭에는 빛 투과율 조절을 위한 액정이 채워진다.
여기서, 박막트랜지스터 어레이 기판은 도 2에 도시된 바와 같이 하부 기판(20) 위에 게이트 절연막(22)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(6)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(16)을 구비한다.
박막 트랜지스터(6)는 게이트라인(2)에 접속된 게이트 전극(8)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(10)과, 화소전극(16)에 접속된 드레인 전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스 전극(10)과 드레인 저극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14) 위에는 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(24)이 더 형성된다. 이러한 박막 트랜지스터(6)는 게이트 라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소전압신호가 화소 전극(16)에 충전되어 유지되게 한다.
화소 전극(16)은 보호막(26)을 관통하는 컨택홀(18)을 통해 박막 트랜지스터(6)의 드레인 전극(18)과 접속된다. 화소 전극(16)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 컬러필터 어레이 기판에 형성되는 공통 전그과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 상부기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으롭퉈 화소 전극(16)을 경유하여 입사되는 광을 상부기판 쪽으로 투과시키게 된다.
이러한 구성을 가지는 박막 트랜지스터 어레이 기판은 다음과 같은 제조공정으로 형성된다.
우선, 하부기판(20) 상에 게이트 금속을 증착한 후 패터닝하여 게이트라인(2)과 게이트 전극(8)을 형성하고, 그 위에 게이트절연막(22)을 전면으로 형성한다. 게이트 절연막(22) 상에 반도체층을 형성한 후 패터닝하여 활성층(14) 및 오믹접촉층(24)을 형성한다. 이어서, 소스/드레인 금속을 전면 증착한 후 패터닝하여 데이터라인(4)과 함께 소스 및 드레인 전극(10, 12)을 형성한다. 그 다음, 전면에 보호막(26)을 형성한 후 패터닝하여 컨택홀(18)을 형성한다. 그리고, 보호막(26) 위에 투명도전층을 형성한 후 패터닝하여 컨택홀(18)을 통해 드레인전극(12)에 접속되는 화소전극(16)을 셀 영역별로 형성한다.
이러한 박막트랜지스터 어레이 제조 공정에서는 각 층을 형성할 때마다 증착공정, 세정 공정, 포토피쏘그라피 공정, 에칭 공정, 검사 공정 등을 반복적으로 이용하게 된다. 특히, 액정표시소자의 각 층을 원하는 형태로 패터닝하기 위한 에칭 공정으로는 드라이 에칭 방법과 웨트 에칭 방법이 선택적으로 이용된다. 여기서, 드라이 에칭 방법은 웨트 에칭 방법과 대비하여 에칭 정밀도가 높으면서도 반응속도가 빠르고 진공챔버내에서 안정적인 장점을 가진다.
도 3은 본 발명을 적용한 드라이 에칭 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 드라이 에칭 장치는 고주파 발생기(44)와 접속된 애노드 기판(36)이 설치된 챔버(1)를 구비한다. 또한, 챔버(1)는 가수 주입일 위한 가스 주입구(32)와, 가스 배출을 위한 가스 배출구(34) 등을 더 구비한다.
아울러, 글래스(5)와 슬라이드(3b)의 사이에 애노드 기판(36)과 대응되는 캐소드 기판(미도시)이 위치할 수 있으며, 캐소드 기판 대신 슬라이드(3b)를 이용하여 설명하기로 한다.
슬라이드(3b) 위에 드라이 에칭을 위한 글래스(5)가 위치하게 된다. 그리고, 진공 분위기를 유지하는 챔버(30) 내에 가스 주입구(32)를 통해 반응 가스를 주입하고 고주파 발생기(44)를 통해 애노드 기판(36)과 슬라이드(3b) 사이에 고주파 전계가 걸리게 된다. 여기서, 글래스(5)가 챔버(1)내에 위치하게 되면, 포토아이오나이저(7)로부터 연 X선이 조사되어 기판에 대전된 정전기를 제거하게 된다. 이에 따라, 챔버(1) 내의 반응가스들이 플라즈마 상태로 이온화되어 슬라이드(3b) 위의 글래스(5)의 피에칭물질과 반응하여 휘발성 물징을 생성함으로써 드라이 에칭이 진행된다.
본 발명의 정전기 제거 장치는 이와 같은 공정마다 글래스(5)의 정전기 또는 방해이온을 중화시키게 된다.
상술한 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 공정 외에 컬러필터 어레이 기판의 제조시에도 본 발명의 정전기 제거 장치는 적용된다.
도 4는 컬러필터 어레이 기판의 제조 공정을 간단하게 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 글래스(5)에 블랙매트릭스(Black Matrix : BM)를 형성하기 위한 패너팅 공정이 진행된다. 패터닝 공정은 증착, 세정, 포토레지스트 도포, 노 광, 현상, 식각, 박리 공정을 포함하며, 각 공정이 순차적으로 진행된다. 여기서, 식각(Etch) 공정을 건식식각 방식을 이용하면, 도 3과 같이 건식 식각 공정이 진행된다.
글래스(5)가 패터닝 공정에 들어오면, 블랙매트릭스의 재료를 글래스(5) 상에 증착하게 된다. 증착 공정이 완료된 글래스(5)는 세정 공정으로 이송되어, 세정(Cleaning) 공정을 거치고, PR도포 공정으로 이송된다. PR도포 공정에서 증착된 글래서(5)의 전면에 PR이 도포되고, 이는 노광공정에 의해 원하는 패턴을 형성하게 된다. 패턴이 형성되면, 이를 현상하여 블랙매트릭스를 형성하기 위해 필요한 PR을 제외하고 글래스(5) 상의 나머지 PR은 제거하게된다. 식각 공정에 의해 남아있는 PR형태로 블랙매트릭스가 형성되고, 현상된 PR은 박리 공정에서 제거되어 글래스(5) 상에는 패터닝된 블랙매트릭스만 남게 된다.
블랙매트릭스가 형성된 글래스(5) 위에 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러층이 형성된다.
컬러층이 형성된 글래스(5)에는 블랙매트릭스 형성 방법과 유사한 방법에 의해 투명전극층(Indium Tin Oxide : ITO)이 형성된다.
도 5는 본 발명의 정전기 제거 장치에 대한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 예에 의한 정전기 제거 장치는 챔버(1), 트랙장치(103) 및 다수의 포토아이오나이저(107)을 구비한다.
본 발명의 트랙장치(103)는 다수의 글래스(5)를 지지 및 이송하기 위해 다수의 슬라이드(103)를 구비한다. 이 슬라이드(103)는 도 5와 같이 다층으로 설치되 어 각각의 슬라이드(103)에 다수의 글래스(5)가 안착되거나, 다수의 열 또는 행으로 배치되어 다수의 글래스(5)를 지지할 수 있다.
챔버(101)는 연X선이 방출되는 것을 차단하며, 진공 또는 밀폐된 분위기를 형성하여, 공정이 진행되는 환경을 조성한다. 이를 위해, 챔버(101)는 불활성 가스가 들어오는 가스 주입구와 가스 배출을 위한 가스 배출구를 구비한다. 또한 연X선의 차단을 위해, 챔버(101)의 외벽 또는 내벽에는 폴리염화비닐과 같은 차단층이 형성된다.
포토아이오나이저(107)는 다수의 글래스 각각에 대응되도록 횡, 종으로 다수개가 챔버(101)내에 설치된다.
이하, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 포토아이오나이저의 영향 범위를 시간에 따라 나타낸 도면이다.
도 6의 세로 좌표축은 거리, 가로 좌표축은 노즐로부터의 각도, 좌표 평면 상의 곡선은 시간(Sec)에 따른 동작의 진행 범위를 나타낸 것이다. 포토아이오나이저의 노즐로부터 시간이 경과함에 따라 이온 또는 정전기의 중화가 가능한 범위를 보여준다. 이러한, 거리 내에 공정 중에 있는 기판이 위치하면 비교적 짧은 시간 내에 기판을 정상화 하는 것이 가능하다. 또한 대면적 기판의 경우는 다수의 포토 아이오나이저를 다른 방향에서 각각 배치함으로서 기판에 대전되는 정전기와 방해 이온의 부정적인 효과를 방지하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 정전기 제거 장치는 공정이 진행되는 밀폐된 챔버 내에 다수의 글래스에 대응하도록 연X선 조사식 포토 아이오나이저(이온발생장치)를 설치한다. 이로 인해, 본 발명의 정전기 제거 장치는 글래스에 대전되는 정전기 또는 글래스 부근에 발생하는 이온에 의한 공정 진행의 저해 요인을 효과적으로 제거하는 것이 가능하다. 본 발명의 정전기 제거 장치는 방해 이온과 정전기의 효율적인 제거로 인해 기판 제조 공정을 안정적으로 진행하는 것이 가능해진다. 또한, 챔버에 의해 연X선이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있으므로, 공정 진행시 작업자의 안전을 보장하는 부가적인 효과도 얻을 수 있다.
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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 박막 패턴을 형성하기 위한 기판이 수용되는 챔버와;
    소정의 파장을 갖는 광을 상기 챔버 내에 조사하여 상기 챔버 내의 가스입자를 이온화하는 광조사기를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광은
    연엑스레이(Soft X-Ray)인 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광의 파장은
    1.2Å 내지 1.5Å의 파장대를 갖는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 챔버는
    상기 연엑스레이의 외부 방출을 방지하기 위한 차단층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광조사기는
    상기 기판 상부에 상기 기판과 수평한 방향으로 상기 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는
    상기 박막 패턴을 건식식각으로 형성하기 위해 상기 가스 입자가 주입되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 장치.
  7. 박막 패턴을 형성하기 위한 기판을 챔버에 수용하는 단계와;
    상기 챔버 내의 가스입자를 이온화하도록 광조사기를 이용하여 소정의 파장을 갖는 광을 상기 챔버 내에 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 방법.
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