KR100759213B1 - 식각 용액 배기장치 및 이를 구비한 식각장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조공정에서 사용하는 식각 공급장치에서 증기 상태의 식각 용액이 배기구에서 배출되면서 장치 내로 떨어져 장비 오염 및 부식을 발생시키는 것을 방지할 수 있는 식각 용액 배기장치 및 이를 구비한 식각장비를 개시한다. 개시된 본 발명의 식각 용액 배기장치는, 식각 장비에 구비되며, 식각 장비 내부에 발생되는 증기 상태의 식각 용액을 외부로 배출시키기 위한 식각 용액 배기장치에 있어서, 증기 상태의 식각 물질이 외부로 배출되도록 통로를 제공하는 배기구와; 상기 배기구 하부에 마련되며, 상기 배기구로부터 떨어지는 액화된 식각 용액을 집수하는 배수판과; 상기 배수판을 상기 배기구에 고정하는 지지부; 및 상기 배수판 배면에 결합되며, 상기 배수판에 집수된 식각 용액을 배출하는 배수관;을 포함한다.
etchant, 배수, 공급, 탱크, leak

Description

식각 용액 배기장치 및 이를 구비한 식각장비{ETCHANT SOLVENT EXHAUST APPARATUS AND ETCHANT EQUIPMENT HAVING THEREOF}
도 1은 일반적으로 사용되는 식각 용액 공급장치의 구조를 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 식각 용액 공급장치의 배기구 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 식각 용액 배기장치의 구조를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 식각 용액 공급장치 300: 배기구
301: 지지부 303: 배수판
305: 배수관
본 발명은 식각 용액 배기장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정표시장치의 제조공정에서 식각 용액을 공급 및 회수할 때 발생하는 증기 상태의 식각 용액을 외부로 안전하게 배출하여 장비 오염 및 부식을 방지할 수 있는 식각 용액 배기장치 및 이를 구비한 식각장비에 관한 것이다.
최근들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 액정표시장치는 소형, 경량화되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가성능이나 가격 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 단점을 갖고 있다.
이에 반하여, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 저 전력 소비화 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목 받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.
이러한 액정표시장치는 일반적으로 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.
상기 액정표시장치의 어레이 기판의 제조 공정은 다음과 같다.
먼저, 투명한 유리 기판 상에 금속막을 증착하고, 식각하여 게이트 버스 라인과 게이트 전극을 형성하는 제 1 마스크 공정, 계속해서 게이트 절연막, 비정질 실리콘막, 도핑된 비정질 실리콘막을 도포 하여 채널 층을 형성하는 제 2 마스크 공정, 상기 채널 층이 형성되어 있는 기판 상에 소오스/드레인 금속막을 증착한 다음, 식각하여 소오스/드레인 전극과 데이터 버스 라인을 형성하는 제 3 마스크 공정, 소자 보호를 위하여 보호막을 도포한 다음 콘택홀을 형성하는 제 4 마스크 공정, 상기 보호막이 형성된 기판 상에 ITO 투명 금속막을 증착하고 식각하여 화소전 극을 형성하는 5마스크 공정으로 제조된다.
특히, 상기 투명성 유리 기판 상에 금속막과 절연막을 번갈아 가면서 증착 또는 도포하여 패터닝을 하는데, 금속막인 경우에는 습식 식각에 의하여 금속막을 식각하고, 절연막인 경우에는 플라즈마 입자를 사용하는 건식 식각이 사용된다.
그리고, 식각을 하기 위한 대상에 따란 식각 챔버에서는 식각을 위한 플라즈마의 압력, 이온 입자의 농도들을 고려하여 식각하게 된다.
또한, 컬러 필터 기판은 투명성 상부 기판 상에 격자 형태의 블랙 매트릭스를 형성하고, 상기 블랙 매트릭스 레드(R), 그린(G), 블루(B) 컬러 필터 3색의 필터층을 형성하였다.
상기 블랙매트릭스에는 크롬 등의 금속막을 진공 증착 등의 방법으로 기판 상에 형성하고 감광성 수지를 코팅한 후 포토리소그라피 방법(photolithography method)으로 패터닝(patterning)하고 크롬을 에칭 하는 방법이 사용되고 있다.
상기와 같이 어레이 기판과 컬러 필터 기판을 제조하는 과정에서 식각 공정을 진행할 때, 통상적으로, 산화막 습식식각을 적용하는데, PSL(Poly Spacer LOCOS)나 STI(Shallow Trench Isolation)구조의 액티브 디파인(define) 공정과, 비아 라운드(via round) 식각 공정 등이 있다. 그러한 산화막 습식 식각공정에 사용되는 식각액은 2성분계와 3성분계 화합물로 크게 두 가지로 나뉜다.
이 중 2성분계 화합물은 HF와 DIW로 구성되어 있으며 DIW중에 용해되어 있는 HF가 소량 HF2-로 해리되어 산화막을 식각한다. 한편, 3성분계 화합물은 흔히 SBOE(Surfactant Buffered Oxide Etchant)라고 불리우며, 그 구성성분은 HF,NH4F, DIW, 그리고 음이온 계면활성제로 구성되어 있다. 이러한 SBOE계열의 식각액은 첨가된 NH4F에 의해 DIW중의 HF가 모두 HF2로 해리된다.
상기와 같은 화합물을 혼합하여 식각 용액으로 사용하여 액정표시장치 제조공정 단계별로 식각 용액을 사용할 수 있다.
도 1은 일반적으로 사용되는 식각 용액 공급장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 식각 용액을 공급하는 장치(100)는 상기에서 설명한 식각 화합물을 담고 있는 제 1 식각 탱크(200a)와 제 2 식각 탱크(200b)가 배치되어 있고, 상기 제 1 식각 탱크(200a)와 제 2 식각 탱크(200b) 사이에는 펌프(150)가 배치되어 있다.
그리고 상기 식각 용액 공급장치(100)의 상부에는 증기 상태의 식각 용액을 외부로 배출하기 위하여 배기구들(250b, 250b)이 배치되어 있으며, 상기 제 1 식각 탱크(200a)와 제 2 식각 탱크(200b)의 화합물을 상기 펌프(150)에서 혼합하여 액정표시장치 제조공정 중 식각 공정을 진행할 때, 공급관을 통해서 식각용액을 공급한다.
상기 공급관과 대응되도록 식각 공정이 진행된 다음 식각 용액을 상기 제 1 식각 탱크(200a)와 제 2 식각 탱크(200b)로 회수할 수 있도록 회수관이 배치되어 있다.
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도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 식각 용액 공급장치(100)에는 자체 순환 장치와, 상기 식각 용액을 걸러주는 필터부, 냉각수등이 배치된다.
상기와 같은 구조를 갖는 식각 용액 공급장치(100)는 액정표시장치의 어레이 기판 제조과정 또는 컬러 필터 기판 제조 과정에서 식각을 진행할 때, 상기 펌프(150)의 작동으로 인하여 상기 제 1 식각 탱크(200a)와 제 2 식각 탱크(200b) 내부에 담겨져 있는 식각 화합물을 혼합시켜 식각 용액을 식각 공정이 진행중인 기판에 공급한다.
상기 기판 상에 어레이 되는 막은 포토레지스트에 의하여 노광 및 현상이 되어 있으므로, 상기 식각 용액 공급장치(100)로부터 공급되는 식각 용액에 담겨져 식각이 이루어진다.
상기와 같이 식각 공정이 끝나면, 다시 상기 식각 용액 공급장치(100)의 회수관을 통하여 상기 제 1 식각 탱크(200a)와 제 2 식각 탱크(200b)에 회수되며, 다시 기판의 식각 공정을 진행할 때, 상기 펌프(150)의 작동으로 인하여 식각 용액을 공급하게 된다.
도 2는 종래 기술에 따른 식각 용액 공급장치의 배기구 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 식각 용액 공급장치(100)에서 식각 용액을 공급 또는 회수를 반복하는 과정에서 휘발성이 강한 식각 용액은 증기 상태로 상기 식각 용액 공급장치 상부로 상승하게 되는데, 이를 외부로 배출하기 위하여 상기 식각 용액 공급장치 상부에는 원통형 배기구들을 배치하였다.
상기 배기구들은 상기 식각 용액 공급장치 상부에 배치되어 홀 형태로 오픈된 구조를 하고 있으므로, 증기 상태의 식각 용액이 상승하여 상기 배기구들의 원통을 통하여 배출된다.
그러나, 상기와 같은 식각 용액 공급장치에서 증기 상태의 식각 용액을 배출하는 배기구는 장치 상부에 배치되어 있으므로 배기구의 원통 표면에서 액화되어 장치 바닥으로 떨어지게 되어 장비의 오염 및 부식을 유발하는 문제가 있다.
상기 배기구는 증기 상태의 식각 용액을 식각 용액 공급장치 상부로 끌어 올리는 형태로 배기하기 때문에 온도 하강으로 인하여 액화된다.
또한, 식각 용액이 증기 상태가 되면 대기에 존재하는 공기보다 무게가 가벼워 상승을 하게되기 때문에 장치 상부에 위치하는 배기구를 위치를 바꿀 수 없으므로 이와 같은 식각 용액 리크 현상을 계속되어 장비의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
본 발명은, 액정표시장치의 제조과정에서 사용되는 식각 용액을 공급하는 장치의 배기구로부터 증기 상태의 식각 용액이 배기구 내부 원통으로 배출되면서 장치 내부로 액화되어 떨어지는 것을 방지하여 장비의 부식 및 오염을 방지할 수 있는 식각 용액 배기장치 및 이를 구비한 식각장비를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 식각 용액 배기장치는, 식각 장비에 구비되며, 식각 장비 내부에 발생되는 증기 상태의 식각 용액을 외부로 배출시키기 위한 식각 용액 배기장치에 있어서, 증기 상태의 식각 물질이 외부로 배출되도록 통로를 제공하는 배기구와; 상기 배기구 하부에 마련되며, 상기 배기구로부터 떨어지는 액화된 식각 용액을 집수하는 배수판과; 상기 배수판을 상기 배기구에 고정하는 지지부; 및 상기 배수판 배면에 결합되며, 상기 배수판에 집수된 식각 용액을 배출하는 배수관;을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 식각장비는, 식각 용액을 공급하는 식각 용액 공급장치와: 상기 식각 용액 공급장치 상부에 마련되며, 증기 상태의 식각 용액이 외부로 배출되도록 통로를 제공하는 배기구와; 상기 배기구 하부에 마련되며, 상기 배기구로부터 떨어지는 액화된 식각 용액을 집수하는 배수판과; 상기 배수판을 상기 배기구에 고정하는 지지부; 및 상기 배수판 배면에 결합되며, 상기 배수판에 집수된 식각 용액을 배출하는 배수관; 이 구비된 식각 증기 배기장치: 및 상기 식각 용액 공급장치로부터 공급되는 식각 용액을 이용하여 식각 공정이 수행되는 챔버: 를 포함한다.
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본 발명에 의하면, 액정표시장치의 어레이 기판 또는 컬러 필터 기판을 식각할 때, 공급하는 식각 용액 공급장치의 배기구의 구조를 하부에 배수판과 배수관과 부착된 구조로 변경하여 증기 상태의 식각 용액이 액화되어 장비내로 떨어지는 것을 방지한 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 식각 용액 배기장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액정표시장치 제조 공정 과정에서 식각 공정을 진행하기 위하여 식각 용액을 식각 탱크로부터 공급하고, 식각 공정이 끝나면 이를 다시 회수하여 다음 공정에서 사용할 수 있도록 한다.
이렇게 상기 식각 용액 공급장치 내부에 배치되어 있는 식각 탱크들, 공급관, 회수관에서 휘발성이 강한 식각 용액이 이용하게 되면, 증기 상태의 식각 용액이 상기 식각 용액 공급장치 내부에서 떠다니게 되어 이를 외부로 방출하기 위하여 상부에 배기구를 배치하였다.
상기 배기구(300)의 구조는 상기 식각 용액 공급장치 내부에 증기 상태로 존 재하는 식각 용액이 유입되도록 하여 외부로 방출될 수 있는 원통형 구조를 하고 있다.
내부에는 홀이 형성되어 기체들이 관통될 수 있는 구조를 갖고 있고, 상기 원통형 배기구(300)의 하부에 증기 상태의 식각 용액이 상기 배기구(300)를 통하여 외부로 방출될 때, 온도 하강에 의하여 액화되는 식각 용액을 집수할 수 있는 배수판(303)을 배치하였다.
상기 배수판(303)의 중심을 지지부(301) 일측과 연결되어 있고, 상기 지지부(301) 타측은 상기 배기구(300) 홀 내부에 고정되어 있다.
그리고 상기 배수판(303) 배면에는 상기 배기구(300)로부터 액화되어 떨어지는 식각 용액을 집수하여 외부로 배출할 수 있도록 배수관(305)이 연결되어 있는 구조를 하고 있으며, 상기 배수판(303)의 내측은 중심 방향으로 일정한 경사진 형태를 취하고 있다.
따라서, 상기 배기구(300)로부터 떨어지는 액화 식각 용액은 상기 배수판(303)으로 집수된후 상기 배수판(303)의 중심부에 고이게 된다. 즉, 상기 배수판(303)의 중심부가 가장자리보다 낮게 형성되어 있다.
상기 배수판(303) 중심부에 고인 식각 용액은 배면으로 관통되도록 배치되어 있는 상기 배수관(305)을 통하여 외부로 배출되게 된다.
또한 상기 배기구(300) 하부에 배치되어 있는 상기 배수판(303)에 의하여 식각 용액 공급장치에 존재하는 증기 상태의 식각 용액은 상기 배기구(300)와 배수판(303) 사이 둘레를 따라 상기 배기구(300) 원통홀(hole)로 유입되게 된다.
상기 배기구(300) 둘레를 따라 유입되는 식각 용액은 증기 상태에서 휘발성 이 매우 강하기 때문에 상승하는 원리를 이용하였기 때문에 식각 용액이 배기되는 효과는 향상된다.
따라서, 본 발명에서의 배기구는 증기 상태의 식각 용액이 외부로 배출될 때, 상기 배기구에서 온도 저하로 액화되어 식각 용액 공급장치 내부로 떨어지는 식각 용액을 배기판이 집수하여 외부로 배출할 수 있도록 함으로써, 공급장치의 오염 및 부식을 방지할 수 있게된다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치 제조공정 중에서 공급하는 식각 용액 공급장치의 배기구에 액화 식각 용액이 장치 바닥으로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 배수판과 배수관을 부착하여 장비 오염 및 부식을 방지한 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 식각 장비에 구비되며, 식각 장비 내부에 발생되는 증기 상태의 식각 용액을 외부로 배출시키기 위한 식각 용액 배기장치에 있어서,
    증기 상태의 식각 물질이 외부로 배출되도록 통로를 제공하는 배기구와;
    상기 배기구 하부에 마련되며, 상기 배기구로부터 떨어지는 액화된 식각 용액을 집수하는 배수판과;
    상기 배수판을 상기 배기구에 고정하는 지지부; 및
    상기 배수판 배면에 결합되며, 상기 배수판에 집수된 식각 용액을 배출하는 배수관;을 포함하는 식각 용액 배기장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배기구는, 상하로 그 내부가 관통된 원통형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 식각 용액 배기장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 배수판의 상부면은 그 중심방향으로 갈수록 낮아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 식각 용액 배기장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 배수판의 상부면은 그 중심방향으로 갈수록 낮아지도록 일정한 기울기의 경사진 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 식각 용액 배기장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 배기구를 통하여 배출되는 증기 상태의 식각 용액은, 상기 배기구와 배수판 사이의 공간으로 유입되어 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 식각 용액 배기장치.
  6. 식각 용액을 공급하는 식각 용액 공급장치와:
    상기 식각 용액 공급장치 상부에 마련되며, 증기 상태의 식각 용액이 외부로 배출되도록 통로를 제공하는 배기구와; 상기 배기구 하부에 마련되며, 상기 배기구로부터 떨어지는 액화된 식각 용액을 집수하는 배수판과; 상기 배수판을 상기 배기구에 고정하는 지지부; 및 상기 배수판 배면에 결합되며, 상기 배수판에 집수된 식각 용액을 배출하는 배수관; 이 구비된 식각 증기 배기장치: 및
    상기 식각 용액 공급장치로부터 공급되는 식각 용액을 이용하여 식각 공정이 수행되는 챔버: 를 포함하는 식각 장비.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 배기구는, 상하로 그 내부가 관통된 원통형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 식각 장비.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 배수판의 상부면은 그 중심방향으로 갈수록 낮아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 식각 장비.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 배수판의 상부면은 그 중심방향으로 갈수록 낮아지도록 일정한 기울기의 경사진 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 식각 장비.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 배기구를 통하여 배출되는 증기 상태의 식각 용액은, 상기 배기구와 배수판 사이의 공간으로 유입되어 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 식각 장비.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 배수판에 집수된 식각 물질은 상기 배수관을 통하여 상기 식각 용액 공급장치로 회수되어 재활용되는 것을 특징으로 하는 식각 장비.
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