KR20130020069A - 세정장치를 구비한 인-라인 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 세정장치를 구비한 인-라인(in-line) 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법은 인-라인으로 이송되는 기판에 대하여 다수 회 세정을 실시하는 한편, 세정장치의 분사부 각도를 변경하여 타격력 및 제거력을 향상시킴으로서 기판의 이송 및 반송간 발생하는 이물을 효과적으로 제거하기 위한 것으로, 기판이 로딩되는 로딩부; 상기 로딩된 기판의 수직방향에 대해 소정의 각도로 설치된 적어도 하나의 분사부를 통해 상기 기판을 세정하는 세정부; 상기 세정된 기판에 대해 포토레지스트 코팅, 노광 및 현상을 진행하는 포토공정부; 상기 현상된 기판에 대해 식각을 진행하여 소정의 패턴을 형성하는 식각부; 및 상기 패턴이 형성된 기판을 언로딩하는 언로딩부를 포함하며, 상기 로딩부, 세정부, 포토공정부, 식각부 및 언로딩부는 인-라인 형태로 배치되는 한편, 인-라인 형태로 기판의 반송 및 각 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

Description

세정장치를 구비한 인-라인 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법{IN-LINE APPARATUS FOR DEVELOPING HAVING A CLEANING DEVICE AND METHOD OF FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THEREOF}

본 발명은 다수의 기판에 대한 현상 및 식각공정을 인-라인으로 진행하는 인-라인 현상장비에 있어, 현상 전후의 기판에 대한 세정을 수행하기 위한 세정장치를 구비한 인-라인 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.

상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.

상기 컬러필터 기판은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터와 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 상기 액정층에 전압을 인가하는 투명한 공통전극으로 이루어져 있다.

또한, 상기 어레이 기판은 종횡으로 배열되어 다수의 화소영역을 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 화소영역 위에 형성된 화소전극으로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시장치를 구성하며, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.

상기한 액정표시장치를 포함한 대부분의 평판표시장치를 제조하기 위해서는 다수의 포토리소그래피(photolithography)공정을 거쳐야 한다.

상기 포토리소그래피공정은 일종의 사진식각공정의 하나로 마스크에 그려진 패턴(pattern)을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로, 감광액(photoresist; PR) 도포, 마스크정렬 및 노광, 현상공정 등 복잡한 다수의 공정으로 이루어져 있다.

이러한 다수의 공정은 일반적으로 서로 다른 공정장비에서 이루어짐에 따라 각 공정장비간 기판의 이송 및 반송 등 다수의 이동이 필요하게 되는데, 이동간 주변 환경에 의한 이물 낙하 및 이동 설비에 의한 이물 낙하로 기판 표면이 오염되는 문제가 있다.

또한, 이를 제거하기 위한 세정이 필요하게 되는데, 세정력이 저하되는 경우 낙하된 이물이 제거되지 않아 후속 공정을 진행할 때 품질문제를 야기하게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 다수의 기판에 대한 현상 및 식각공정을 인-라인으로 진행하여 기판의 오염을 최소화하는 한편 공정을 단순화한 인-라인 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 현상 전후의 기판에 대한 세정을 수행하기 위한 세정장치를 구비하여 세정 시 타격력 및 제거력을 향상시키도록 한 세정장치를 구비한 인-라인 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 세정장치를 구비한 인-라인 현상장비는 기판이 로딩되는 로딩부; 상기 로딩된 기판의 수직방향에 대해 소정의 각도로 설치된 적어도 하나의 분사부를 통해 상기 기판을 세정하는 세정부; 상기 세정된 기판에 대해 포토레지스트(photoresist; PR) 코팅, 노광 및 현상을 진행하는 포토공정부; 상기 현상된 기판에 대해 식각을 진행하여 소정의 패턴을 형성하는 식각부; 및 상기 패턴이 형성된 기판을 언로딩하는 언로딩부를 포함하며, 상기 로딩부, 세정부, 포토공정부, 식각부 및 언로딩부는 인-라인(in-line) 형태로 배치되는 한편, 인-라인 형태로 기판의 반송 및 각 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

이때, 컨베이어 등의 이송수단을 이용하여 인-라인 형태로 기판의 반송 및 각 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 세정부는 인-라인 형태로 진행되는 다수의 세정부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 다수의 세정부는 플라즈마 세정부, 1차 세정부, 2차 세정부, 최후 세정부 및 건조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 세정부는 롤 브러시를 이용한 1차 세정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 건조부는 에어 나이프를 이용한 건조공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 분사부는 기판의 이송경로를 따라 상기 1차 세정부, 2차 세정부 및 최후 세정부에 각각 설치되어 이송되는 기판에 대하여 소정 각도로 세정수를 분사하는 최초 분사부, 중간 분사부 및 최후 분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분사부는 소정의 각도로 기울여져 기판 표면의 이물의 하단을 타격하여 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 분사부는 기판의 수직방향에 대해 5° ~ 15°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 포토공정을 진행하기 전후에 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판을 세정하는 단계는 (a) 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판 표면에 존재하는 유기물을 제거하는 단계; (b) 상기 유기물이 제거된 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 수직방향에 대해 소정의 각도로 세정수를 분사하여 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 1차 세정, 2차 세정 및 최후 세정을 진행하는 단계; 및 (c) 상기 세정된 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는 인-라인 형태로 진행되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는 인-라인 형태로 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 반송 및 각 세정공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 세정은 롤 브러시를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 1차 세정, 2차 세정 및 최후 세정을 진행하는 단계는 상기 유기물이 제거된 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 수직방향에 대해 소정의 각도로 설치된 적어도 하나의 분사부를 통해 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 대하여 소정 각도로 세정수를 분사하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 분사부는 소정의 각도로 기울여져 컬러필터 기판이나 어레이 기판 표면의 이물의 하단을 타격하여 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 분사부는 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 수직방향에 대해 5° ~ 15°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세정장치를 구비한 인-라인 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법은 인-라인으로 이송되는 기판에 대하여 다수 회 세정을 실시하는 한편, 세정장치의 분사부 각도를 변경하여 타격력 및 제거력을 향상시킴으로서 기판의 이송 및 반송간 발생하는 이물을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이에 따라 수율 및 품질이 향상되는 한편, 이전 공정의 이물로 인한 원치 않는 장비의 다운(down) 및 작업 손실을 방지할 수 있는 효과를 제공한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 세정장치는 세정력의 개선으로 수율이 약 0.15% 향상되는 효과를 제공한다.

특히, 이러한 본 발명에 따른 세정장치는 어떠한 구성의 현상장비뿐만 아니라 다른 용도의 장비의 세정에 적용될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 순차적으로 나타내는 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 다른 제조방법을 순차적으로 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인-라인 현상장비를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 4는 상기 도 3에 도시된 인-라인 현상장비의 포토공정부에 있어, 포토공정을 순차적으로 나타내는 블록도.
도 5는 상기 도 3에 도시된 인-라인 현상장비의 세정부에 있어, 세정공정을 순차적으로 나타내는 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 세정장치의 구성을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 7a 및 도 7b는 상기 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 세정장치에 있어, 세정장치의 분사부 각도를 변경하여 타격력 및 제거력을 향상시키는 원리를 개략적으로 나타내는 예시도.
도 8은 상기 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 세정장치에 있어, 세정장치의 분사부 각도의 최댓값을 설정하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 세정장치를 구비한 인-라인 현상장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 다른 제조방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.

이때, 상기 도 1은 액정주입방식으로 액정층을 형성하는 경우의 액정표시장치의 제조방법을 나타내며, 상기 도 2는 액정적하방식으로 액정층을 형성하는 경우의 액정표시장치의 제조방법을 나타낸다.

액정표시장치의 제조공정은 크게 하부 어레이 기판에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이공정과 상부 컬러필터 기판에 컬러필터를 형성하는 컬러필터공정 및 셀 공정으로 구분될 수 있다.

우선, 어레이공정에 의해 어레이 기판에 배열되어 화소영역을 정의하는 다수의 게이트라인과 데이터라인을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막 트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 어레이공정을 통해 상기 박막 트랜지스터에 접속되어 박막 트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.

또한, 상기 컬러필터 기판에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 적, 녹 및 청색의 서브컬러필터로 구성되는 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S103). 이때, 횡전계(In Plane Switching; IPS)방식의 액정표시장치를 제작하는 경우에는 상기 어레이공정을 통해 상기 화소전극이 형성된 어레이 기판에 상기 공통전극을 형성하게 된다.

이때, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판은 대면적의 모기판에 다수개 구획되어 제조되게 된다. 다시 말해서, 대면적의 모기판에 다수의 패널영역이 정의되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 박막 트랜지스터 및 컬러필터가 형성되게 된다.

이어서, 상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판에 각각 배향막을 인쇄한 후, 컬러필터 기판 및 어레이 기판 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트 각(pretilt angle)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙 처리한다(S102, S104).

상기 러빙공정을 마친 컬러필터 기판과 어레이 기판은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배향막 검사기를 통해 배향막의 불량여부를 검사하게 된다(S105).

러빙이 균일하지 않으면 액정분자의 정렬도가 공간적으로 일정하지 않아 국소적으로 다른 광학 특성을 나타내는 불량을 일으키게 된다.

이러한 러빙불량을 검사하는 방법에는 배향막을 도포한 후에 도포된 배향막의 표면에 얼룩, 줄무늬 또는 핀홀(pin hole) 등의 존재여부를 검사하는 1차 검사와, 러빙 후 러빙된 배향막 표면의 균일도와 스크래치(scratch) 등의 존재여부를 검사하는 2차 검사가 있다.

이와 같은 배향막 검사를 마친 상기 어레이 기판에는 도 1에 도시된 바와 같이, 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 스페이서가 형성되고 상기 컬러필터 기판의 외곽부에는 실링재가 도포된 후 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판에 압력을 가하여 합착하게 된다(S106, S107, S108). 이때, 상기 스페이서는 산포방식에 의한 볼 스페이서일 수 있으며, 또는 패터닝에 의한 컬럼 스페이서일 수 있다.

그리고, 전술한 바와 같이 대면적의 모기판에 다수의 패널영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 박막 트랜지스터 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정표시패널을 제작하기 위해서는 모기판을 절단, 가공해야만 한다(S109).

이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정표시패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정표시패널을 검사함으로써 액정표시장치를 제작하게 된다(S110, S111).

이때, 상기 액정의 주입은 압력 차를 이용한 진공주입방식을 사용하는데, 상기 진공주입 방식은 대면적의 모기판으로부터 분리된 단위 액정표시패널의 액정주입구를 일정한 진공이 설정된 챔버 내에서 액정이 채워진 용기에 침액시킨 다음 진공 정도를 변화시킴으로써, 상기 액정표시패널 내부 및 외부의 압력 차에 의해 액정을 액정표시패널 내부로 주입시키는 방식으로, 이와 같이 액정이 액정표시패널 내부에 충진 되면, 액정주입구를 밀봉시켜 액정표시패널의 액정층을 형성한다. 따라서, 상기 액정표시패널에 진공주입 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 실패턴의 일부가 개방되도록 형성하여 액정주입구의 기능을 갖도록 하여야 한다.

그러나, 상기한 바와 같은 진공주입 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 액정표시패널에 액정을 충진 하는데 소요되는 시간이 매우 길다. 일반적으로, 합착된 액정표시패널은 수백 cm²의 면적에 수 ㎛ 정도의 갭을 갖기 때문에 압력 차를 이용한 진공주입 방식을 적용하더라도 단위 시간당 액정의 주입량은 매우 작을 수밖에 없다. 예를 들어, 약 15인치의 액정표시패널을 제작하는 경우에 액정을 충진 시키는데 대략 8시간 정도가 소요됨에 따라 액정표시패널의 제작에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 액정표시패널이 대형화되어 갈수록 액정 충진에 소요되는 시간이 더욱 길어지고, 액정의 충진불량이 발생되어 결과적으로 액정표시패널의 대형화에 대응할 수 없는 문제점이 있다.

둘째, 액정의 소모량이 높다. 일반적으로, 용기에 채워진 액정량에 비해 실제 액정표시패널에 주입되는 액정량은 매우 작고, 액정이 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하여 열화 된다. 따라서, 용기에 채워진 액정이 다수의 액정표시패널에 충진 된다고 할지라도, 충진 후에 잔류하는 많은 양의 액정을 폐기해야 하며, 이와 같이 고가의 액정을 폐기함에 따라 결과적으로 액정표시패널의 단가를 상승시켜 제품의 가격경쟁력을 약화시키는 요인이 된다.

상기한 바와 같은 진공주입 방식의 문제점을 극복하기 위해 적하방식을 적용할 수 있다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 적하방식을 이용한 경우에는 배향막 검사(S105)를 마친 후, 상기 컬러필터 기판에 실런트로 소정의 실패턴을 형성하는 동시에 상기 어레이 기판에 액정층을 형성하게 된다(S106', S107').

상기 적하방식은 디스펜서를 이용하여 다수의 어레이 기판이 배치된 대면적의 제 1 모기판이나 또는 다수의 컬러필터 기판이 배치된 제 2 모기판의 화상표시 영역에 액정을 적하 및 분배(dispensing)하고, 상기 제 1, 제 2 모기판을 합착하는 압력에 의해 액정을 화상표시 영역 전체에 균일하게 분포되도록 함으로써, 액정층을 형성하는 방식이다.

따라서, 상기 액정표시패널에 적하방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 액정이 화상표시 영역 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 실패턴이 화소부 영역 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴으로 형성되어야 한다.

상기 적하방식은 진공주입 방식에 비해 짧은 시간에 액정을 적하할 수 있으며, 액정표시패널이 대형화될 경우에도 액정층을 매우 신속하게 형성할 수 있다.

또한, 기판 위에 액정을 필요한 양만 적하하기 때문에 진공주입 방식과 같이 고가의 액정을 폐기함에 따른 액정표시패널의 단가 상승을 방지하여 제품의 가격경쟁력을 강화시키게 된다.

이후, 상기와 같이 액정이 적하되고 실링재가 도포된 상기 제 1 모기판과 제 2 모기판을 정렬한 상태에서 압력을 가하여 상기 실링재에 의해 상기 제 1 모기판과 제 2 모기판을 합착 함과 동시에 압력의 인가에 의해 적하된 액정을 액정표시패널 전체에 걸쳐 균일하게 퍼지게 한다(S108'). 이와 같은 공정에 의해 대면적의 제 1, 제 2 모기판에는 액정층이 형성된 다수의 액정표시패널이 형성되며, 상기 제 1, 제 2 모기판을 가공, 절단하여 다수의 액정표시패널로 분리하고 각각의 액정표시패널을 검사함으로써 액정표시장치를 제작하게 된다(S109', S110').

전술한 바와 같이 상기 액정표시장치를 포함하는 평판표시장치는 다수의 포토리소그래피공정(이하, 포토공정이라 함)을 거쳐 제조되는데, 상기 포토공정은 일종의 사진식각공정의 하나로 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로, 감광액(photoresist; 이하 PR이라 함) 도포, 마스크정렬 및 노광, 현상공정 등 복잡한 다수의 공정으로 이루어져 있다. 또한, 이러한 포토공정의 전후에는 기판의 세정공정이 진행될 수 있으며, 포토공정 후에는 식각공정이 진행되게 된다.

이때, 본 발명의 경우에는 이러한 세정공정, 포토공정 및 식각공정 등 다수의 공정간 기판의 이송 및 반송을 컨베이어 등의 이송수단을 이용한 인-라인 형태의 현상장비를 통해 진행함으로서 기판의 오염을 최소화하는 한편 공정을 단순화할 수 있게 되는데, 이하 상기 본 발명의 실시예에 따른 인-라인 현상장비에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인-라인 현상장비를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인-라인 현상장비는 기판이 로딩되는 로딩부(100), 상기 로딩된 기판을 세정하는 세정부(200), 상기 세정된 기판에 대해 PR 코팅, 노광 및 현상을 진행하는 포토공정부(300), 상기 현상된 기판에 대해 식각을 진행하여 소정의 패턴을 형성하는 식각부(400) 및 상기 패턴이 형성된 기판을 언로딩하는 언로딩부(500)로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 본 발명의 실시예에 따른 로딩부(100), 세정부(200), 포토공정부(300), 식각부(400) 및 언로딩부(400)는 인-라인 형태로 배치되는 한편, 컨베이어 등의 이송수단을 이용하여 인-라인 형태로 기판의 반송 및 각 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 로딩부(100)는 기판을 세정공정, 포토공정 및 식각공정으로 이송시켜 주기 위하여 기판이 안착되는 영역이며, 상기 인-라인 컨베이어를 따라 세정공정, 포토공정 및 식각공정이 이루어지게 된다. 즉, 상기 본 발명의 실시예에 따른 인-라인 현상장비는 컨베이어 등의 이송수단에 의하여 일정한 속도로 수평 이송되는 기판의 상면, 하면 또는 상하 양면에 세정액, 현상액(developer) 또는 식각액(etchant) 등의 처리액을 처리하는 것으로 기판 표면을 세정, 현상 또는 식각하게 된다. 그 결과 기판의 오염을 최소화하는 한편 공정을 단순화할 수 있게 된다.

상기 세정공정, 포토공정 및 식각공정이 모두 끝나고, 언로딩부(500)에서 기판을 다음 공정 설비로 반출시켜 줌으로써 종료된다.

이하, 상기 본 발명의 실시예에 따른 세정부(200) 및 포토공정부(300)에서의 세정공정 및 포토공정을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 상기 도 3에 도시된 인-라인 현상장비의 포토공정부에 있어, 포토공정을 순차적으로 나타내는 블록도이다.

먼저, 소정의 패턴을 형성하려는 박막 상에 감광물질인 PR을 코팅한 후, 코팅된 PR을 건조시키기 위한 1차 베이킹(soft baking)을 진행한다(S110, S120).

다음으로, 패턴이 형성된 포토마스크를 정렬하고 PR을 노광하는 노광공정을 진행한다(S130). 이때, 사용하는 포토마스크는 소정의 투과영역과 차단영역으로 구성되며, 상기 투과영역을 통과한 빛은 상기 PR을 화학적으로 변화시킨다.

상기 PR의 화학적 변화는 PR의 종류에 따라 달라지는데, 포지티브 타입의 PR은 빛을 받은 부분이 현상액에 의하여 용해되는 성질로 변화되며, 네거티브 타입의 PR은 반대로 빛을 받은 부분이 현상액에 용해되지 않는 성질로 변화된다. 여기서는 상기 포지티브 타입의 PR을 사용한 경우를 예를 들어 설명한다.

상기 노광공정에 이어서 현상액으로 불필요한 PR, 즉 PR의 노광된 부분을 제거하게 되면 박막 상에 소정의 PR패턴이 형성된다(S140).

다음으로, 상기 PR패턴을 가열하여 경화시키는 2차 베이킹(hard baking)을 진행하고 난 후, 전술한 식각부에서 식각액을 통해 상기 PR패턴의 형태대로 상기 박막을 식각하고, 박리액(stripper)으로 남은 PR패턴을 제거하면 소정 형태의 박막패턴이 형성되게 된다(S150).

이와 같이 액정표시장치 등의 평판표시장치의 제조공정에서 패턴을 형성할 때에는 PR 코팅을 행하는데, PR 코팅을 하기 전에 기판 표면에 존재하는 유기물 및 무기물 등의 이물을 제거하는 기판 세정을 행한다.

도 5는 상기 도 3에 도시된 인-라인 현상장비의 세정부에 있어, 세정공정을 순차적으로 나타내는 블록도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 세정장치의 구성을 개략적으로 나타내는 예시도이다.

상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세정장치는 인-라인 컨베이어(130)로 진행되는 다수의 세정부로 구성되는데, 상기 세정부(200)는 순서대로 플라즈마 세정부(210), 1차 세정부(220), 2차 세정부(230), 최후 세정부(250) 및 건조부(260)를 포함한다.

이때, 상기 1차 세정부(220)는 롤 브러시(roll brush)(135)를 이용한 1차 세정을 진행하며, 상기 2차 세정부(230)는 일반적인 세정이나 고압 펌프, 버블 제트(bubble jet) 등에 의한 2차 세정을 진행하며, 상기 건조부(260)는 에어 나이프(air knife)(145)를 이용한 건조공정을 진행한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 세정장치는 기판(S)의 이송경로를 따라 상기 1차 세정부(220), 2차 세정부(230), 최후 세정부(250)에 각각 설치되어 이송되는 기판(S)에 대하여 세정수를 차례로 분사하는 최초 분사부(140a)와 중간 분사부(140b) 및 최종 분사부(140c)를 추가로 포함한다.

그리고, 상기 최종 세정부(250)의 최종 분사부(140c)에서 기판(S)에 분사되어 배출되는 세정수를 회수하여 상기 중간 분사부(140b)로 공급하는 제 2 저장부(151b)와 상기 중간 분사부(140b)에서 기판(S)에 분사되어 배출되는 세정수를 회수하여 상기 최초 분사부(140a)로 공급하는 제 1 저장부(151a)를 포함하는 저장부(151)를 추가로 포함한다. 따라서, 각 분사부(140a~140c)에는 기판 이송방향을 따라 점점 더 고순도의 세정수가 차등 공급된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 저장부(151)는 최종 분사부(140c)와 중간 분사부(140b)에서 기판(S)에 분사되어 배출되는 세정수를 함께 회수하도록 단일하게 구성되는 것도 고려될 수다.

상기 최종 분사부(140c)에는 세정수 공급원(150)의 공급라인(152)을 통해 초순도의 세정수를 공급할 수 있으며, 상기 최초 분사부(140a)에서 사용된 세정수는 배출라인(155)을 통해 배출될 수 있다.

참고로, 도면부호 153a, 153b 및 P1, P2는 각각 순환라인 및 펌프를 나타낸다.

이에 기판(S)은 일 방향으로 수평, 이송되면서 상기 플라즈마 세정부(210) 내에 설치되는 플라즈마 장치를 통해 그 표면의 유기물이 제거된 후 각 분사부(140a~140c)를 차례로 통과하며 각 분사부(140a~140c)에서 분사되는 세정수에 의해 순차적으로 세정되는데, 이를 상세히 설명한다.

먼저, 인-라인 컨베이어(130)는 기판(S)을 세정 공정으로 이송시켜 주기 위하여 기판(S)이 안착되는 영역이며, 인-라인 컨베이어(130)를 따라 포토 전 세정이 이루어지게 된다.

이러한 인-라인 컨베이어(130)에 안착된 기판(S)은 순수(deionized water)로는 기판(S)의 표면에 존재하는 유기물 제거가 안되기 때문에 상압 플라즈마를 이용한 유기물 제거공정을 진행하게 된다(S210). 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 엑시머 UV 램프를 이용하여 기판(S) 표면상에 존재하는 유기물을 제거할 수도 있다.

이후, 기판(S) 표면에 묻어 있는 이물을 롤 브러시(135)를 이용하여 물리적 힘을 가해 제거하는 1차 세정공정을 진행한다(S220). 이러한, 롤 브러시(135)를 이용한 1차 세정공정은 비교적 크기가 큰 이물 및 유기물 제거에 효과가 있다.

또한, 대형 기판(S)의 휨을 고려하여 롤 브러시(135)는 상하 서로 마주보게 설치될 수 있다.

또한, 상기 롤 브러시(135)를 이용한 1차 세정공정이 항상 사용되는 것은 아니고 공정에 따라 사용 유무가 결정될 수 있다. 예를 들면, 평탄화 패턴이 이루어진 곳에서는 롤 브러시를 통한 세정이 이루어지나, 패턴 형태가 이루어지는 곳에서는 패턴에 손상을 줄 수 있으므로 롤 브러시 공정이 사용되지 않는다.

이후, 고압 펌프에 의한 압력을 가진 액체와 기체를 최초, 중간 분사부(140a, 140b) 내에서 혼합함으로써 물방울을 발생시키고, 그 물방울을 고속의 기체 흐름에 의해 가속 분사시켜, 기판(S) 상의 유체의 탄력으로 표면의 이물을 제거하는 2차 및 3차 이상의 세정공정이 행해진다(S230, S240).

이후, 기판(S) 상에 마지막으로 최종 분사부(140c)를 이용한 샤워(shower)를 행하여 린스를 실시하고, 마지막으로 이물을 제거하는 최후 세정공정이 행해진다(S250).

이때, 상기 분사부(140a~140c)는 이송되는 기판(S)에 다수 회 세정수를 분사하도록 최초 분사부(140a)와 최종 분사부(140c)를 필수적으로 포함하고, 상기 최초 분사부(140a)와 최종 분사부(140c) 사이에는 단일 또는 다수의 중간 분사부(140b)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

상기 각 분사부(140a~140c)는 홀 샤워 타입 노즐을 다수 구비하여 세정수를 분사할 수 있다.

이후, 에어 나이프(145)를 이용하여 기판(S) 상에 남아 있는 물을 완전히 제거 및 건조하는 건조공정이 행해진다(S260).

한편, 이와 같은 다수 회의 세정에도 불구하고 세정 후에 이물이 제거되지 않는 경우가 발생하는데, 이는 세정에 의하여 이물이 제거되었으나 이동하여 다시 부착되는 경우, 기판에 고착됨에 따라 세정에서 제거되지 않은 경우가 있다.

이중 처음 경우는 타격력은 양호하나 제거력이 약하기 때문에 이물을 기판 표면에서 떨어뜨렸으나 제거를 시키지 못한 경우에 해당하고, 나중 경우는 타격력 자체가 약해 이물을 기판 표면에서 떨어뜨리지 못한 경우에 해당한다. 상기 나중 경우는 예를 들면, 이물 상면을 때림으로써 이물을 들뜨게 하지 못하는 경우가 있을 수 있다.

이에 본 발명의 세정장치는 분사부의 각도를 변경하여 타격력 및 제거력을 향상시킴으로서 기판의 이송 및 반송간 발생하는 이물을 효과적으로 제거할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7a 및 도 7b는 상기 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 세정장치에 있어, 세정장치의 분사부 각도를 변경하여 타격력 및 제거력을 향상시키는 원리를 개략적으로 나타내는 예시도이다.

또한, 도 8은 상기 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 세정장치에 있어, 세정장치의 분사부 각도의 최댓값을 설정하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도이다.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 분사부(140)를 기판(S)의 수직방향에 대해 소정의 각도(α)로 설치하여 기판(S)의 진입방향(도시된 화살표 방향)과 반대방향으로 세정수를 분사함으로써 제거력을 극대화하여 기판(S) 표면에서 떨어뜨린 이물(D)을 완전히 제거할 수 있게 된다.

또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 기판(S)에 부착된 이물(S)의 상면을 때려서는 이물(D)을 제거하기 힘들기 때문에 상기와 같이 분사부(140)를 소정의 각도(α)로 기울여 이물(D) 하단을 타격하는 경우 타격력이 극대화되어 이물(D)을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이러한 분사부(140)의 틸트(tilt) 각도(α)는 설비의 조건별로 차이가 있을 수 있으나, 도 8에 도시된 바와 같이 15°를 넘어갈 경우 기판(S)의 진입이 어려울 수 있으므로 5° ~ 15°로 설정할 수 있다.

이에 따라 수율 및 품질이 향상되는 한편, 이전 공정의 이물로 인한 원치 않는 장비의 다운(down) 및 작업 손실을 방지할 수 있게 된다. 예를 들어, 본 발명에 따른 세정장치는 세정력의 개선으로 수율이 약 0.15% 향상되는 효과를 제공한다.

특히, 이러한 본 발명에 따른 세정장치는 어떠한 구성의 현상장비뿐만 아니라 다른 용도의 장비의 세정에 적용될 수 있는 이점이 있다. 즉, 포토기술을 적용한 반도체나 액정표시장치 등의 평판표시장치 등을 포함하여 기판에 도포된 PR, PI(polyimide) 또는 그에 상응하는 물질을 세정하는 모든 분야에 적용될 수 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 로딩부 130 : 인-라인 컨베이어
140,140a~140c : 분사부 145 : 에어 나이프
200 : 세정부 210 : 플라즈마 세정부
220 : 1차 세정부 230 : 2차 세정부
250 : 최후 세정부 260 : 건조부
300 : 포토공정부 400 : 식각부
500 : 언로딩부 S : 기판

Claims (15)

1. 기판이 로딩되는 로딩부;
   상기 로딩된 기판의 수직방향에 대해 소정의 각도로 설치된 적어도 하나의 분사부를 통해 상기 기판을 세정하는 세정부;
   상기 세정된 기판에 대해 포토레지스트(photoresist; PR) 코팅, 노광 및 현상을 진행하는 포토공정부;
   상기 현상된 기판에 대해 식각을 진행하여 소정의 패턴을 형성하는 식각부; 및
   상기 패턴이 형성된 기판을 언로딩하는 언로딩부를 포함하며, 상기 로딩부, 세정부, 포토공정부, 식각부 및 언로딩부는 인-라인(in-line) 형태로 배치되는 한편, 인-라인 형태로 기판의 반송 및 각 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
2. 제 1 항에 있어서, 컨베이어 등의 이송수단을 이용하여 인-라인 형태로 기판의 반송 및 각 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 세정부는 인-라인 형태로 진행되는 다수의 세정부로 구성되는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 다수의 세정부는 플라즈마 세정부, 1차 세정부, 2차 세정부, 최후 세정부 및 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 1차 세정부는 롤 브러시를 이용한 1차 세정을 진행하는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 건조부는 에어 나이프를 이용한 건조공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 분사부는 기판의 이송경로를 따라 상기 1차 세정부, 2차 세정부 및 최후 세정부에 각각 설치되어 이송되는 기판에 대하여 소정 각도로 세정수를 분사하는 최초 분사부, 중간 분사부 및 최후 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 분사부는 소정의 각도로 기울여져 기판 표면의 이물의 하단을 타격하여 제거하는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 분사부는 기판의 수직방향에 대해 5° ~ 15°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 인-라인 현상장비.
10. 컬러필터 기판과 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 포토공정을 진행하기 전후에 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판을 세정하는 단계는
    (a) 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판 표면에 존재하는 유기물을 제거하는 단계;
    (b) 상기 유기물이 제거된 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 수직방향에 대해 소정의 각도로 세정수를 분사하여 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 1차 세정, 2차 세정 및 최후 세정을 진행하는 단계; 및
    (c) 상기 세정된 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는 인-라인 형태로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는 인-라인 형태로 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 반송 및 각 세정공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 1차 세정은 롤 브러시를 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 1차 세정, 2차 세정 및 최후 세정을 진행하는 단계는 상기 유기물이 제거된 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 수직방향에 대해 소정의 각도로 설치된 적어도 하나의 분사부를 통해 상기 컬러필터 기판이나 어레이 기판에 대하여 소정 각도로 세정수를 분사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 분사부는 소정의 각도로 기울여져 컬러필터 기판이나 어레이 기판 표면의 이물의 하단을 타격하여 제거하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 분사부는 컬러필터 기판이나 어레이 기판의 수직방향에 대해 5° ~ 15°의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.

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