(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2010년06월28일
(11) 등록번호 10-0966462
(24) 등록일자 2010년06월18일
(51) Int. Cl.

G02F 1/13 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2003-0060901
(22) 출원일자 2003년09월01일
심사청구일자 2008년08월12일
(65) 공개번호 10-2005-0022463
(43) 공개일자 2005년03월08일
(56) 선행기술조사문헌
JP09253555 A*
JP15033703 A*
KR1020010083195 A*
JP14346455 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
엘지디스플레이 주식회사
서울 영등포구 여의도동 20번지
(72) 발명자
최돈식
대구광역시북구칠성2가127번지성광우방아파트101
동1903호
김현준
부산광역시북구화명동코오롱2차아파트109동1904호
(74) 대리인
박장원
전체 청구항 수 : 총 6 항 심사관 : 윤영진
(54) 포토레지스트 도포장치
(57) 요 약
본 발명은 PR(photoresist)막을 균일한 두께로 도포할 수 있는 PR 도포기에 관한 것으로, 본 발명에 의한 PR 도
포기는 일정한 거리를 두고 서로 대향하여 슬릿을 형성하는 제1 및 제2판; 상기 제1 및 제2판의 대향면에 형성되
고, 중앙부에서 사이드부로 갈수록 기울어지는 꺽임구조를 갖는 PR 이동경로; 및 상기 PR 이동경로의 하부의 대
향면에 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2판 사이의 슬릿간격을 좁히는 동시에 그 일부가 제거되어 완만한 경사면
을 갖는 돌출부를 포함하여 구성된다.
대 표 도 - 도5
등록특허 10-0966462
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특허청구의 범위
청구항 1
일정한 거리를 두고 서로 대향하여 슬릿을 형성하는 제1 및 제2판;
상기 제1 및 제2판의 대향면에 홈 형태로 형성되고, 중앙부가 가장 높게 형성되고, 양쪽 측면으로 갈수록 기울
어진 꺽임 구조를 갖는 PR(photoresist) 이동경로홈; 및
상기 PR 이동경로의 하부의 대향면에 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2판 사이에 형성되는 슬릿 간격을 좁히는
동시에 그 일부가 제거되어 완만한 경사면을 갖는 돌출부를 포함하여 구성된 PR 도포기.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 돌출부의 제거영역은 중앙부인 것을 특징으로 하는 PR 도포기.
청구항 3
제1항에 있어서, 상기 돌출부의 제거영역은 양 측면부인 것을 특징으로 하는 PR 도포기.
청구항 4
일정한 거리를 두고 서로 대향하여 슬릿을 형성하는 제1 및 제2판;
상기 제1 및 제2판의 대향면에 홈 형태로 형성되고, 중앙부가 가장 높게 형성되고, 양쪽 측면으로 갈수록 기울
어진 꺽임 구조를 갖는 PR(photoresist) 이동경로홈;
상기 PR 이동경로홈의 하부의 대향면에 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2판 사이에 형성되는 슬릿 간격을 좁혀
주며, 그 일부가 제거되어 완만한 경사면을 갖는 돌출부; 및
상기 돌출부 외곽에 각각 설치되어 이들의 이격 거리를 조절하는 갭(gap)조절수단을 포함하여 구성된 PR 도포
기.
청구항 5
제4항에 있어서, 상기 갭조절수단은 볼트인 것을 특징으로 하는 PR 도포기.
청구항 6
제5항에 있어서, 상기 볼트는 일정한 간격으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 PR 도포기.
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 비회전방식에 의한 포토레지스트(photoresist; PR) 도포장치에 관한 것으로, 특히, PR을 균일한 두께[0018]
로 도포할 수 있는 PR 도포장치의 노즐에 관한 것이다.
표시소자들, 특히 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device)와 같은 평판표시장치(Flat Panel Display)에[0019]
서는 각각의 화소에 박막트랜지스터와 같은 능동소자가 구비되어 표시소자를 구동하는데, 이러한 방식의 표시소
자의 구동방식을 흔히 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식이라 한다. 이러한 액티브 매트릭스방식에서는
상기한 능동소자가 매트릭스형식으로 배열된 각각의 화소에 배치되어 해당 화소를 구동하게 된다.
도 1은 액티브 매트릭스방식의 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 구조의 액정표시소자는 능동[0020]
소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)를 사용하는 TFT-LCD이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종횡으로
n×m개의 화소가 배치된 TFT-LCD의 각 화소에는 외부의 구동회로로부터 주사신호가 인가되는 게이트라인(4)과
화상신호가 인가되는 데이터라인(6)의 교차영역에 형성된 TFT를 포함하고 있다. TFT는 상기 게이트라인(4)과 연
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결된 게이트전극(3)과, 상기 게이트전극(3) 위에 형성되어 게이트전극(3)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되
는 반도체층(8)과, 상기 반도체층(8) 위에 형성된 소스/드레인전극(5)으로 구성된다. 상기 화소(1)의 표시영역
에는 상기 소스/드레인전극(5)과 연결되어 반도체층(8)이 활성화됨에 따라 상기 소스/드레인전극(5)을 통해 화
상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(10)이 형성되어 있다.
도 2는 각 화소내에 배치되는 TFT의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 TFT는 유리와[0021]
같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(20)과, 상기 기판(20) 위에 형성된 게이트전극(3)과, 게이트전극(3)이
형성된 기판(20) 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(22) 위에 형성되어 게이트전극
(3)에 신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(6)과, 상기 반도체층(6) 위에 형성된 소스/드레인전극(5)과,
상기 소스/드레인전극(5) 위에 형성되어 소자를 보호하는 보호층(passivation layer;25)으로 구성된다.
상기와 같은 TFT의 소스/드레인전극(5)은 화소내에 형성된 화소전극과 전기적으로 접속되어, 상기 소스/드레인[0022]
전극(5)을 통해 화소전극에 신호가 인가됨에 따라 액정을 구동하여 화상을 표시하게 된다.
상기한 바와 같은 액정표시소자 등의 액티브 매트릭스형 표시소자에서는 각 화소의 크기가 수십㎛의 크기이며,[0023]
따라서 화소내에 배치되는 TFT와 같은 능동소자는 수㎛의 미세한 크기로 형성되어야만 한다. 더욱이, 근래에 고
화질TV(HDTV)와 같은 고화질 표시소자의 욕구가 커짐에 따라 동일 면적의 화면에 더 많은 화소를 배치해야만 하
기 때문에, 화소내에 배치되는 능동소자 패턴(게이트라인과 데이터라인 패턴을 포함) 역시 더욱 미세하게 형성
되어야만 한다.
상기와 같은 미세패턴을 형성하는 공정은 크게 박막공정 및 식각공정으로 구분된다. 상기 사진공정은 PR 도포공[0024]
정, 노광공정 및 현상공정등의 일련의 공정으로 이루어진다. 상기 PR의 도포공정은 미세패턴을 형성하는데 있어
서 매우 중요한 공정으로, 특히, PR의 균일한 도포는 미세패턴을 정확하게 형성할 수 있도록 한다.
종래 PR 도포방법은 스핀코팅방법이 주로 사용되어 왔는데, 상기 스핀코팅방법은 기판 전체에 PR액이 퍼지게 하[0025]
기 위하여 상기 기판을 수평으로 고속 회전시켜 회전중심 근방에 PR액을 적하하고 회전하는 기판의 원심력에 의
해 PR액이 기판 전체에 걸쳐 도포하는 것으로, 불필요한 PR액은 원심력에 의해 떨어트려 제거함과 동시에 PR액
은 기판에 박막(thin film)화된다.
그러나, 이와 같은 스핀코팅방법은 기판 전체에 PR액이 퍼지게 하기 위하여 불필요한 부분까지 PR을 도포해야하[0026]
기 때문에 PR액이 필요 이상으로 낭비되는 문제점이 있었다.
또한, 기판이 회전하면서 기판에 적하된 PR액에 작용하는 원심력이 기판 가장자리로 갈수로 커지기 때문에 기판[0027]
의 중심부에 비하여 가장자리에 도포된 PR막의 두께가 더 두꺼워지게 된다. 이와 같이, 기판에 도포된 PR막의
두께가 불균일하게 되면 미세한 패턴을 형성하는데 있어서 적합하지 않은 문제점이 있었다.
노즐을 이용한 PR 도포방법은 기판과 동일한 폭을 가지는 막대모양의 슬릿이 기판 위를 지나면서, 슬릿이 지나[0028]
간 자리에 PR막을 형성하는 방법으로, 스핀방법에 비하여 기판 전체에 걸쳐서 PR을 균일하게 도포할 수 있으며,
필요한 양만큼의 PR액만을 도포하기 때문에 PR의 낭비를 막을 수 있는 장점 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명은 슬릿이 형성된 PR 도포[0029]
기를 사용하여 기판 위에 PR막을 형성함으로써, 기판 전체에 걸쳐서 균일한 PR을 형성하고 재료비 낭비를 줄일
수 있는 액정표시소자 제작을 위한 PR 도포장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
기타, 본 기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다. [0030]
발명의 구성 및 작용
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PR 도포기는 일정한 거리를 두고 서로 대향하여 슬릿을 형성하는 제1[0031]
및 제2판; 상기 제1 및 제2판의 대향면에 형성되고, 중앙부에서 사이드부로 갈수록 기울어지는 꺽임구조를 갖는
PR(photoresist) 이동경로; 및 상기 PR 이동경로의 하부의 대향면에 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2판 사이의
슬릿간격을 좁히는 동시에 그 일부가 제거되어 완만한 경사면을 갖는 돌출부를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 돌출부의 제거영역은 중앙부이거나 양사이드부가 될 수 있으며, 이것을 PR막의 두께에 따라서 결정[0032]
된다. 즉, 중앙부가 지나간 자리에 형성된 PR막의 두께가 얇은 경우, 제거영역은 중앙부가 되며, 사이드부가 지
나간 자리에 형성된 PR막의 두께가 얇은 경우, 제거영역은 양쪽 사이드부가 된다.
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또한, 본 발명은 일정한 거리를 두고 서로 대향하여 슬릿을 형성하는 제1 및 제2판; 상기 제1 및 제2판의 대향[0033]
면에 형성되고, 중앙부에서 사이드부로 갈수록 기울어지는 꺽임구조를 갖는 PR(photoresist) 이동경로; 상기 PR
이동경로의 하부의 대향면에 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2판 사이의 슬릿간격을 좁혀주는 돌출부; 및 상기
돌출부 외곽에 각각 설치되어 이들의 이격거리를 조절하는 갭(gap)조절수단을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 갭조절수단은 볼트이며, 상기 볼트는 일정한 간격으로 설치되어 있다.[0034]
이하, 참조한 도면을 통하여 상기와 같은 본 발명의 PR 도포장치에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.[0035]
도 3은 본 발명에 의한 PR 도포장치를 나타내는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 PR 도포장치[0036]
는 기판(110)이 위치하는 스테이지(100)와, 상기 스테이지(100) 하부에 배치되어 기판(110) 위에 PR막(120)을
형성하는 PR 도포기(150)와, 상기 스테이지(100)와 나란하게 위치하여 PR 도포를 마친 후, PR 도포기(150)의 표
면에 남아있는 PR을 제거하는 세정부(160)로 구성되어 있다.
또한, 도면에 도시하진 않았지만, 상기 PR 도포기(150)는 PR 공급관(미도시)을 통하여 PR 저장부(미도시)와 연[0037]
결되어 PR 저장부로부터 PR을 공급받아 기판(110)에 도포하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 PR 도포장치는 다음과 같은 과정을 통하여 기판(110) 위에 PR막(120)을 형성하게[0038]
된다.
먼저, 상기 PR 도포기(150)가 기판(110)의 가장자리 즉, ①위치에 놓이게 되면, 이 위치가 PR막이 형성되는 시[0039]
작점이다. 상기 ①위치에서부터 시작된 PR 도포기(150)는 ②→③을 지나면서 기판(110) 위에 균일한 두께의 PR
막(120)을 형성하게 된다. 이때, 상기 PR 도포기(150)에는 막대모양의 슬릿이 형성되어 있으며, 이 슬릿을 통하
여 PR이 기판 위에 공급된다. 상기와 같이 PR 도포기(150)는 ①→②→③ 이동에 의해서 기판(110) 전체에 걸쳐
서 PR막(120)을 형성한 후, 스테이지(100)와 나란하게 위치하는 세정부(160; ④)로 이동하게 된다. PR 도포기
(150)가 세정부(160) 위치 ④에 들어오게 되면, 상기 세정부(160)에서는 PR 도포기(150)의 표면에 남아있는 PR
이 경화되어 PR 도포기(150)의 슬릿이 막히는 것을 방지하기 위해 PR 도포기 표면에 남아있는 PR을 세정하게 된
다.
도 4a 내지 도 4c는 상기 PR 도포기(150)를 상세하게 나타낸 것으로, 도4a는 배면도이고, 도 4b는 단면을 나타[0040]
낸 도면이고, 도 4c는 정면도이다.
도 4a의 배면도에 도시된 바와 같이, PR 도포기(150)에는 일정한 폭을 가지는 막대모양의 슬릿(151)이 형성되어[0041]
있으며, 상기 슬릿(151)은 PR이 기판에 도포되는 통로로써, 그 폭(h)과 길이(l)에 따라 PR막의 두께 및 도포면
적이 결정된다. 이에 따라, 필요한 영역에만 PR이 도포될 수 있도록 상기 슬릿(151)의 길이(l)는 기판의 장축
또는 단축의 길이와 동일하도록 설계되어야 한다.
또한, 그 단면을 보면(도 4b), PR 도포기(150)는 제1 및 제2판(150a,150b)이 소정간격 거리를 두고 대향하고 있[0042]
으며, 각각의 대향면에는 각각 오목한 홈 형태로 이루어진 PR이동경로홈(153)이 형성된다. 그리고, 상기 PR이동
경로홈(153)의 하부에는 계단형태의 돌출부(155)가 마련되어 있으며, 상기 돌출부(155)로 인해 슬릿의 폭(h)은
오목한 홈 형태로 이루어진 PR이동경로홈(153)이 형성된 상부영역에 비해 좁아진다. 이때, 상기 폭(h)의 거리조
절을 통해 PR의 공급량을 조절할 수 있다.
도 4c는 상기 제1판(150a)의 사시도를 나타낸 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 PR이동경로홈(153)은 실[0043]
질적으로 슬릿영역으로 PR이 고르게 공급될 수 있도록 한다. 즉, 슬릿 전체에 걸쳐서 PR이 균일하게 공급되어야
하기 때문에, 홈으로 이루어진 PR이동경로홈(153)은 중앙부가 가장 높게 형성되고, 양쪽 측면으로 갈수록 기울
어진 꺽임 구조로 이루어져 있다. 도면에 나타내지는 않았지만, 중앙부에 PR이 공급되고, 이때 공급된 PR은 상
기 PR이동경로홈(153)을 통하여 PR 도포기 전체에 균일하게 전달되며, PR이동경로홈(153)의 하부에 형성된 돌출
부(150)에 의해서 좁아진 슬릿을 통해 기판 위에 도포된다.
그러나, PR 도포기의 중앙부에서 PR이 공급되기 때문에 중앙부에서 기판에 공급되는 PR의 압력이 양쪽 가장자리[0044]
보다 상대적으로 높아지게 된다. 이에 따라, 상기 도포기의 중앙부가 지나간 영역에는 다른영역에 비해 PR막이
높에 형성되는 문제가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위하여, 상기 PR이동경로홈(153)의 꺽임 정도를 조절하게
되는데 이때,상기 PR이동경로홈(153)의 꺽임 정도가 심할 경우 중앙부에 공급된 PR이 중앙부 슬릿으로 공급되기
전에 상기 PR이동경로홈(153)을 통해 가장자리영역으로 이동으로 되기 때문에 중심부의 PR 두께가 상대적으로
낮아지는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 특히 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 슬릿의 폭이 좁아지는 돌출부의[0045]
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일부 영역을 깍아 내거나 볼트로 조여줌으로써, 부분적으로 슬릿의 폭을 조절을 통해 PR을 균일하게 도포할 수
있는 PR 도포기를 제공한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이전 실시예(도 4b)와 동일한 구성에 대하여 동일한 부호를 사[0046]
용하며, 이전 실시예와의 차이점만을 설명하도록 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 측면부로 공급되는 PR 양이 중앙부에 비해 상대적으로 많을 경우, 돌출부(155)의 중[0047]
앙부분을 일부를 깍아 냄으로써, PR이 불균일하게 도포되는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 돌출부(155)의 일부를
깎아내는 것은 PR이 나가기 위한 방해요인을 제거하는 것으로, 이 영역에서는 다른 영역에 비해 PR이 더욱 용이
하게 빠져나올 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 측면부에 비해 중앙부에 공급되는 PR 양이 적더라도, 돌출부
(155)의 일부가 제거된 영역(P)을 통해 나오는 PR이 더욱 용이하게 빠져 나 올 수 있기 때문에 결과적으로, PR
도포기의 중앙부와 측면부를 통해 기판에 도포되는 PR의 차이를 최소화할 수 있다.
도 6은 도 5에 있어서, 상기 돌출부가 깍여 나간 영역 중 II-II'의 단면을 나타낸 것으로, 이전 실시예(도 4b)[0048]
와의 비교를 위해 제2판(150b)을 포함하여 나타내었다. 도면에 도시된 바와 같이, 돌출부(155)의 일부가 제거되
어, PR이 나오는 경로(P)가 이전(도 4b)에 비해 완만해졌음을 확인 할 수 있다. 이때, 상기 돌출부(155)의 제거
정도는 중앙부와 측면부의 PR 불균일 정도에 따라 달라지게 된다. 즉, 불균일 정도가 심할 경우, 경사가 더욱
완만해 질 수 있도록 깍아 주어야 한다. 언급한 바와 같이, 돌출부(155)의 일부가 제거됨에 따라, 제거된 영역
에서의 PR공급이 수월하게 이루어지기 때문에 이 영역(P)에서 기판에 도포되는 PR 양을 증가시킬 수가 있다. 따
라서, 중앙부와 측면부에 도포되는 PR양의 차이를 줄일 수가 있다.
도 7a와 도 7b는 중앙부에 있는 돌출부의 일부가 제거되기 전,후에 대한 기판의 위치에 따른 PR의 두께를 나타[0049]
낸 것으로, y축은 PR의 두께이고, x축은 기판의 위치를 각각 나타낸다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, PR 도포기의 돌출부를 제거하기전 기판에 도포되는 PR의 양은 사이드부에 비[0050]
해 중앙부에 도포되는 양이 상대적으로 적어 중앙부에는 사이드부에 비해 PR막이 더 얇게 형성된 것을 알 수 있
다.
반면에, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상대적으로 PR이 적게 도포되는 중앙부의 돌출부 일부를 제거한 경우에는[0051]
돌출부를 제거하기 전에 비해 중앙부와 사이드부의 PR 두께 차이가 줄었음을 확인할 수 있다.
한편, 기판에 형성되는 PR이 중앙부의 PR 두께가 사이드부 PR 두께보다 높은 경우에는 상기 PR 도포기의 사이드[0052]
부의 돌출부를 제거함으로써, PR 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
또한, PR 도포기의 돌출부를 제거하지 않고, 슬릿의 간격을 조절할 수 있는 갭조절수단을 설치함으로써, PR의[0053]
두께를 균일하게 조절할 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 갭조절수단인 볼트를 설치하여 슬릿의 폭을 조절할 수도 있다. 즉, PR이 두껍게[0054]
형성되는 영역에는 볼트(170)를 조여주고, PR이 얇게 형성되는 영역에는 볼트(170)를 풀어줌으로써, 부분적으로
불균일하게 공급되는 PR의 양을 균일하게 조절할 수가 있다.
이때, 상기 볼트(170)는 슬릿(151)의 폭이 좁아지는 돌출부(155)의 외곽에 설치되어 있으며, 중앙부에서부터 측[0055]
면부까지 균일한 간격을 가지도록 설치하여야 한다.
발명의 효과
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 슬릿을 이용한 도포방식을 통하여 PR막을 형성함으로써, PR재료의 낭비를[0056]
막고, 상대적으로 PR막이 얇게 형성되는 영역에 슬릿의 폭이 좁아지는 돌출부의 일부를 제거함으로써, PR막을
균일하게 형성할 수가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 액티브 매트릭스방식의 액정표시소자를 나타내는 도면. [0001]
도 2는 박막트랜지스터(thin film transistor)의 단면구조를 나타내는 도면.[0002]
도 3은 본 발명에 의한 PR(photo resist) 도포장치를 나타내는 도면.[0003]
도 4a는 본 발명의 일실시예로써, PR 도포기 배면을 나타낸 배면도[0004]
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도 4b는 도 4a의 I-I'의 단면도.[0005]
도 4c는 PR 도포기의 사시도.[0006]
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.[0007]
도 6은 도 5의 II-II'의 단면도.[0008]
도 7a 및 도 7b는 기판의 위치에 따른 PR의 두께를 나타낸 그래프.[0009]
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내 도면.[0010]
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***[0011]
100: 스테이지 110: 기판[0012]
120: PR막 120a: PR 잔여물[0013]
150: PR 도포기 150a,150b: 제1 및 제2판[0014]
151: 슬릿 160: 세정부[0015]
153: PR이동경로홈 155: 돌출부[0016]
170: 볼트[0017]
도면
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도면3
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