KR20060080391A - 분석장치 및 이를 이용한 분석방법 - Google Patents

분석장치 및 이를 이용한 분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분석장치 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것으로, 상부의 개구를 가지고 기판을 수용하는 용기본체부와; 개구를 밀봉하며 처리용액의 출입을 위해 적어도 하나 이상의 통과공을 가지고 있는 덮개부; 및 기판을 가열하기 위한 가열부 및 용기본체부 내부에 압력을 공급하기 위한 가압부 중 적어도 어느 하나를 갖는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 공정조건과 유사한 환경으로 용출되는 이온을 분석하며 시료간의 유의차를 확인하여 불량의 원인을 파악할 수 있다.

Description

분석장치 및 이를 이용한 분석방법{ANALYSIS APPARATUS AND ANALYSIS METHODE USING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 분석장치의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 분석장치 중 안착부의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 분석방법을 설명하는 도면이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
1 : 분석장치 5 : 통과공
10 : 덮개부 20 : 용기본체부
30 : 가열부 40 : 가압부
50 : 초음파인가부 55 : 조절부
60 : 공급관 70 : 채취관
80 : 안착부 81 : 저면
82 : 제 1 이동 플레이트 83 : 제 2 고정 플레이트
84 : 제 3 이동 플레이트 85 : 제 4 고정 플레이트87 : 체결홈 90 : 처리용액
100 : 기판
본 발명은, 분석장치 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 공정조건과 유사한 환경으로 용출되는 이온을 분석하며 시료간의 유의차를 확인하여 불량의 원인을 파악할 수 있는 분석장치 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.
액정표시패널(Liquid Crystal Display Panel)은 매트릭스(Matrix)형태로 배열된 액정 셀들의 광 투과율을 화상 신호 정보에 따라 조절하여 화상을 형성하는 장치이다. 액정표시패널은 박막 트랜지스터 기판과, 박막 트랜지스터 기판에 대향 되도록 상호 부착된 컬러필터 기판과, 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판 사이의 셀 갭(Cell Gap)에 주입되는 액정을 포함한다.
액정표시패널은 일련의 제조공정을 거쳐서 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판이 완성되고, 완성된 양 기판을 접합하여 액정을 주입함으로써 완성된다.
액정표시패널의 제조공정 중 금속배선, 유기막, 블랙 매트릭스, 컬러필터 및 컬럼 스페이서 등을 형성하는 과정에서 증착(Thin Film Deposition), 사진식각(Photolithography), 세정(Cleaning), 에칭(Etching), 및 스트립(Strip) 공정 등을 거치면서 여러 종류의 화학물질 및 금속 등을 사용한다.
그러나, 사용한 화학물질 및 금속 등이 완벽하게 제거되지 못하고 잔류하게 되어 입자성 오염이 유발되거나, 화학물질 및 금속에 의해 기판에 잔류하는 이온이 오염되는 이온성 오염이 발생될 수 있다. 상술한 오염은 액정의 배열에 영향을 주 어 얼룩이나 잔상과 같은 불량을 발생시킬 수 있다.
상기의 불량의 원인을 파악하고 예방하기 위해 종래에는 기판을 처리용액에 침전시키거나 처리용액을 기판에 흘려서 기판의 이온이 용출되도록 하여 시료를 마련하고 분석하였다. 그러나, 이렇게 제조된 시료에는 적은 양의 이온이 포함되어 있을 뿐이어서 시료간의 유의차를 확인할 수 없어 불량의 원인을 명확히 파악하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 공정조건과 유사한 환경으로 용출되는 이온의 양을 분석하며 시료간의 유의차를 확인하여 불량의 원인을 파악할 수 있는 분석장치 및 이를 이용한 분석방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 상부의 개구를 가지고 기판을 수용하는 용기본체부와; 개구를 밀봉하며 처리용액의 출입을 위해 적어도 하나 이상의 통과공을 가지고 있는 덮개부; 및 기판을 가열하기 위한 가열부 및 용기본체부 내부에 압력을 공급하기 위한 가압부 중 적어도 어느 하나를 갖는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석장치에 의하여 달성된다.
여기서, 조절부에는 기판에 초음파를 인가하는 초음파인가부가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 가열부는 용기본체부의 하부에 마련된 히팅코일에 의하여 기판에 열을 가하며, 가압부는 용기본체부 내부에 가스를 주입하여 압력을 가하는 것이 바람직 하다.
그리고, 통과공에는 처리용액을 공급하는 공급관과 기판으로부터 용출된 이온을 함유하는 처리용액을 채취하기 위한 채취관이 삽입되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 공급관은 기판으로부터 소정 간격 이격되어 있으며, 채취관은 공급관 보다 기판을 향하여 더 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 분석장치.
여기서, 처리용액은 초순수, 아세톤, 아세토니트릴 및 메탄올 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
그리고, 용기본체부의 저면에는 저면에 수직으로 위치하며 서로 대향하고 있는 제 2 및 제 4고정 플레이트; 및 제 2 및 제 4고정 플레이트와 직각 방향으로 결합되도록 소정의 형상의 체결홈이 형성되어 있으며 상기 제 2 및 제 4고정 플레이트의 길이방향을 따라 이동하는 제 1 및 제 3이동 플레이트로 이루어진 기판과 처리용액이 수용되는 안착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분석장치.
또한, 제 1 및 제 3 이동 플레이트에 형성된 소정의 형상의 체결홈과 저면과 맞닿는 고정 플레이트 및 이동플레이트 하부면에는 밀봉 가능하게 밀착되는 밀봉부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적은, 기판이 침전되도록 처리용액을 공급하는 단계와; 기판에 가열, 가압 및 초음파 인가 중 적어도 어느 하나를 실시하는 단계와; 용출된 이온이 녹아있는 처리용액을 채취하는 단계; 및 채취된 용액의 이온을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석방법에 의하여 달성된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 분석장치 및 이를 이용한 분석방법에 대하여 도 면을 참조하여 상세히 설명한다.
액정표시패널은 일련의 제조공정에 의하여 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판을 제조한 후, 양 기판을 접합하고 액정을 주입하여 완성된다.
액정표시패널을 제조하는 공정 중에 화학물질 및 금속 등이 사용되는데, 이런 화학물질 및 금속 등이 액정의 배열에 영향을 미쳐 잔상이나 얼룩 등의 불량을 발생 시킬 수 있다. 액정표시패널의 제조공정 중 가능한 오염의 형태는 Na+, NH4 +, Cl- , SO4 2-, PO4 3-, NO3 - 과 같은 이온성 오염과 공정 중에 발생하는 금속이나 반도체 막의 잔류 및 취급시나 설비에 기인하는 입자성 오염 등이 있다.
이하, 액정표시패널의 제조공정 중에서 이온성 오염과 입자성 오염이 발생할 우려가 높은 각 단계의 대표적인 예를 살펴본다.
박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정은 박막 증착(Thin Film Deposition), 사진식각(Photolithography), 에칭(Etching) 및 스트립(Strip) 등의 공정으로 이루어져 있으며, 개개의 공정 전후에 결과 및 이상 여부를 확인하기 위한 검사(Test)와 청정도를 유지하기 위한 세정(Cleaning)을 포함한다. 상기 단위 공정들은 각각의 층(layer)을 형성하기 위하여 일련의 반복된 공정으로 진행되며, 전후 공정과 상호 밀접한 관련이 있다.
컬러필터 기판을 제조하는 공정도 상술한 박막 트랜지스터를 제조하는 기술과 유사하게 절연기판 상에 소정의 패턴의 컬러필터, 블랙 매트릭스 및 컬럼 스페 이서 등을 형성하기 위하여 세정(Cleaning), 에칭(Etching) 및 스트립(Strip) 공정을 거치게 된다.
먼저, 세정은 초기 투입이나 공정 중에 기판이나 막 표면의 오염, 환경 파티클(Particle)을 사전에 제거하여 불량이 발생하지 않도록 하는 기본 기능 이외에 증착될 박막의 접착력 강화 및 박막 트랜지스터의 특성을 향상시키기 위해 이루어진다. 액정표시패널의 제조공정에서 적용되는 세정 방법은 물리적 세정, 화학적 세정 및 건식 세정으로 분류할 수 있으며, 특히, 화학적 세정은 화학 물질이 완벽하게 제거되지 못하고 잔류하거나 기판에 잔류하는 이온을 오염시켜 액정의 배열에 영향을 미쳐 얼룩이나 잔상과 같은 불량을 일으킨다.
다음, 박막 증착은 금속막 및 투명전극의 경우 스퍼터링(Sputtering)방법을, 실리콘및 절연막은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법을 주로 사용한다. 박막 증착 공정에서 사용되는 이온 및 기체 화합물과 화학반응에 의하여 잔류하는 이온, 금속 및 화학물질에 의하여 얼룩이나 잔상의 불량을 발생시킨다.
다음, 사진기술은 마스크(Mask)에 그려진 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포(Photo Resist Coating), 정렬 및 노광(Align & Exposure), 현상(Develop)이 주요 공정이다. 이 과정에서 사용되는 감광액과 현상액 등의 사용으로 인하여 잔류하는 화학물질, 이온 및 금속에 의하여 불량이 발생한다.
다음, 에칭은 물리적 화학적 반응을 이용하여 감광액(Photo Resist;PR)에 의하여 형성된 패턴대로 증착된 박막 또는 도포물질을 선택적으로 제거함으로써 실제의 박막 패턴을 구현하는 방법이다. 에칭에는 가스 플라즈마(Gas Plasma)가 사용되 는 건식 에칭(Dry Etching)과 화학 용액을 사용하는 습식 에칭(Wet Etching)이 있으며, 에칭 후 감광액을 제거하는 스트립(Strip)공정으로 이루어 진다. 이 과정에서 사용되는 이온이나 라디칼 성분 및 화학 성분에 의하여 상술한 불량이 발생한다.
상술한 여러 공정 중 어떤 공정으로부터 잔상 및 얼룩과 같은 불량이 발생하게 되었는지 역추적하여 불량을 예방할 필요가 있다. 본 발명에서는, 공정조건과 유사한 가혹환경을 조성할 수 있는 장치를 마련하여 용출된 이온을 분석하여 불량의 원인을 파악할 수 있다.
본 발명에 따른 분석장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 덮개부(10), 덮개부(10)와 결합되는 용기본체부(20), 덮개부(10)에 형성된 통과공(5), 통과공(5)에 삽입되어 처리용액(90)을 공급하는 공급관(60)과 채취하는 채취관(70), 열을 가하여 온도를 상승시키는 가열부(30), 압력을 인가하는 가압부(40) 및 초음파를 인가하는 초음파 인가부(50)를 포함하는 조절부(55)로 이루어져 있다.
덮개부(10)와 용기본체부(20)는 가열에 의하여 처리용액(90)이 휘발되는 것을 막기 위해 서로 결합되며, 모두 가혹환경을 조성하기 위해 인가되는 압력, 가열 및 초음파 인가에 견딜 수 있는 재질로 제조되어야 한다.
덮개부(10)에는 하나 이상의 통과공(5)이 형성되어 처리용액(90)을 공급하는 공급관(60)과 처리용액을 채취하는 채취관(70)이 삽입된다. 여기서, 공급관(60)은 기판(100)으로부터 소정 간격 이격되어 있으며, 채취관(70)은 공급관(60) 보다 안착부(80)를 향하여 더 밀착되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 공급관(60)과 채취 관(70)은 처리용액(90)과 반응하지 않는 재질로 마련됨이 바람직하다.
그리고, 용기본체부(20)의 하부쪽에는 분석대상 기판(100)이 안착되는 안착부(80)가 마련되어 있다. 안착부(80)는 단순히 소정 깊이의 홈으로 마련될 수도 있다. 여기서, 홈은 사각 또는 원 형상의 홈으로 기판(100)과 처리용액(90)이 수용되는 곳이다.
바람직하게, 안착부(80)는 기판(100)의 크기에 맞게 사이즈가 조절되도록 마련될 수 있다. 사이즈가 조절 가능한 안착부(80)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(100)이 놓여지는 저면(81)과, 저면(81)에 수직으로 위치하며 서로 대향하고 있는 제 2 및 제 4 고정 플레이트(83, 85)와 제 2 및 제 4 고정 플레이트(83, 85)와 직각 방향으로 결합되도록 소정의 형상의 체결홈(87)이 형성되어 있으며, 제 2 및 제 4 고정 플레이트(83, 85)의 길이방향을 따라 이동하는 제 1 및 제 3 이동 플레이트(82, 84)로 이루어진다.
안착되는 기판(100)의 크기에 맞게 제 1 및 제 3 이동 플레이트(82, 84)를 이동시켜 기판(100)이 유동되지 않도록 지지할 수 있다. 또한, 대형 TV에서부터 핸드폰용 기판에 이르기 까지 다양한 크기의 기판을 검사할 수 있어 범용성이 좋아진다. 그리고, 안착부의 사이즈가 조절되어 수용되는 처리용액의 양을 절약할 수도 있다.
안착부(80)에 기판을 안착시킨 후, 처리용액(90)을 공급관(60)을 통하여 안착부(80)에 공급하여 기판(100)을 침전시킨다. 처리용액(90)을 먼저 공급한 후, 기판(100)을 침전 시킬 수도 있다. 여기서, 공급된 처리용액(90)이 외부로 누출되 는 것을 방지하기 위해 제 1 및 제 3 이동 플레이트(82, 84)에 형성된 소정 형상의 체결홈(87)과 안착부(80)의 저면과 맞닿는 이동 플레이트(82, 84) 및 고정 플레이트(83, 85)의 하부면에는 밀봉 가능하게 밀착되는 밀봉부(미도시)가 형성될 수 있다. 밀봉부(미도시)는 고무나 실리콘과 같은 재질로 마련될 수 있다.
그리고, 용기본체부(20)에 위치하는 기판(100)에 열을 공급하여 온도를 높이도록 하는 가열부(30)가 마련되어 있다. 또한, 용기본체부(20)의 내부에 압력을 인가하는 가압부(40)와 기판(100)에 초음파를 인가하는 초음파 인가부(50)가 더 마련하는 것이 바람직하다.
가열부(30), 가압부(40) 및 초음파 인가부(50)로 이루어진 조절부(55)는 공정 조건과 유사한 가혹환경을 기판(100)에 조성하여 기판(100)으로부터 용출이온을 증가시키기 위한 설비이다. 가혹환경이 조성된 상태에서 각 단계에서 준비된 기판(100)을 처리용액(90)에 침전시켜 이온이 용출되도록 한다. 채취된 처리용액(90)을 시료로 하여 분석할 수 있다. 공정 조건과 유사한 가혹환경이 조성되므로 용출되는 이온의 양은 늘어나므로 이를 채취하여 분석하면 다른 시료사이의 유의차를 확인할 수 있다. 유의차를 통하여 불량의 원인을 역추적하여 방지할 수 있다. 가열부는 히팅코일를 분석장치의 하부 바닥면에 내설하여 이루어 질 수 있다. 가압부는 가스를 주입하여 압력을 가할 수 있다. 다른 실시예로 핫 플레이트(Hot Plate)를 분석장치의 하부 바닥면에 내설하여 기판에 열을 가할 수도 있다.
여기서, 처리용액은 이온화 되지 않은 초순수, 아세톤, 아세토니트릴 및 메탄 올 중 어느 하나를 사용함이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 분석장치(1)를 이용한 분석방법에 대하여 설명한다.
액정표시패널의 제조공정의 각 단계에서 준비한 기판(100)을 마련한다. 그리고, 상기 기판(100)을 본 발명에 따른 분석장치(1)의 안착부(80)에 안착시킨다(S10). 기판이 안착된 후 처리용액(90)을 공급관(60)을 통하여 공급하며 기판(100)을 침전시킨다(S20). 그리고, 가열부(30), 가압부(40) 및 초음파 인가부(50)를 통하여 공정 조건과 유사한 가혹환경을 기판(100)에 조성한다(S30). 일정 시간동안 방치하면, 이온이 기판(100)으로부터 용출된다. 용출된 이온이 함유된 처리용액(90)을 채취관(70)을 통하여 채취한다(S40). 이렇게 채취된 처리용액(90)은 불량의 원인을 파악하기 위해 이온 크로마토그래피(Ion-Chromatography)실험을 행하여 불량 원인 물질이 무엇인지, 어느 단계에서 불량이 발생하게 되었는지 규명하고 불량의 재발을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 분석장치를 이용하여, 이온 뿐만 아니라 기판 내에 금속오염, 유기성 오염 측면에서GC-MS(Gas Chromatography - Mass Spectroscopy)등 미량 유기물 성분 분석 장비와 금속 이온 분석용 ICP-MS(Induced Coupled Plasma- Mass Spectroscopy)실험과 연계하여 불량의 원인 파악 및 재발을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 공정 조건과 유사한 가혹환경을 조성하여 용출되는 이온의 양을 늘려 시료간의 유의차를 확인하고 불량을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 상부의 개구를 가지고 기판을 수용하는 용기본체부와;
    상기 개구를 밀봉하며 처리용액의 출입을 위해 적어도 하나 이상의 통과공을 가지고 있는 덮개부; 및
    상기 기판을 가열하기 위한 가열부 및 상기 용기본체부 내부에 압력을 공급하기 위한 가압부 중 적어도 어느 하나를 갖는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절부에는 기판에 초음파를 인가하는 초음파인가부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는 용기본체부의 하부에 마련된 히팅코일에 의하여 기판에 열을 가하며,
    상기 가압부는 용기본체부 내부에 가스를 주입하여 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통과공에는 처리용액을 공급하는 공급관과 기판으로부터 용출된 이온을 함유하는 처리용액을 채취하기 위한 채취관이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공급관은 상기 기판으로부터 소정 간격 이격되어 있으며, 상기 채취관은 상기 공급관 보다 상기 기판을 향하여 더 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리용액은 초순수, 아세톤, 아세토니트릴 및 메탄올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분석장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기본체부의 저면에는
    상기 저면에 수직으로 위치하며 서로 대향하고 있는 제 1 및 제 3고정 플레이트; 및
    상기 제 1 및 제 3고정 플레이트와 직각 방향으로 결합되도록 소정의 형상의 체결홈이 형성되어 있으며 상기 제 1 및 제 3고정 플레이트의 길이방향을 따라 이동하는 제 2 및 제 4이동 플레이트로 이루어진 기판과 처리용액이 수용되는 안착부 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 4 이동 플레이트에 형성된 소정의 형상의 체결홈과 상기 저면과 맞닿는 상기 고정 플레이트 및 상기 이동플레이트 하부면에는 밀봉 가능하게 밀착되는 밀봉부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분석장치.
  9. 기판이 침전되도록 처리용액을 공급하는 단계와;
    상기 기판에 가열, 가압 및 초음파 인가 중 적어도 어느 하나를 실시하는 단계와;
    용출된 이온이 녹아있는 상기 처리용액을 채취하는 단계; 및
    상기 채취된 용액의 이온을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석방법.
KR1020050000769A 2005-01-05 2005-01-05 분석장치 및 이를 이용한 분석방법 KR20060080391A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8505398B2 (en) 2010-07-29 2013-08-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Dissolution properties measurement system using piezoelectric sensor

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