KR100369214B1 - 자외선 복사에 의한 유기 화합물의 제거 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 표면으로부터 유기 고분자 막을 완전히 제거하는 간략하고 편리한 방법을 제공하는 것이다.

기판 표면으로부터 제거될 유기 고분자 막을 파장이 180㎚이하인 자외선 복사에 막을 노출시킴으로써 완전하게 분해되어 제거할 수 있다. 또한, 180㎚이하인 파장에서의 자외선 조사는 ITO와 같은 투명 도전성 산화물을 투과하지 않으므로, 색소부와 TFT 구조 각각의 표면에 ITO의 투명 전극 패턴이 형성된 컬러 필터 기판과 어레이 구조 상에서 인쇄 불량과 같은 결함을 갖는 폴리이미드 배향막을 제거하는데 이용된다. 본 발명에 따르면, 기판 상의 결함 배향막을 파장이 180㎚이하인 자외선 복사에 노출시킴으로써 색소부의 변색 및/또는 TFT 특성의 변화와 같은 다른 결함이 없이 완전히 제거할 수 있다. 다음, 각각의 기판이 배향막 형성 공정에 이용되어, 생산성을 향상시키는데 사용된다.

Description

자외선 복사에 의한 유기 화합물의 제거 방법 및 그 장치{METHOD FOR REMOVING ORGANIC COMPOUND BY ULTRAVIOLET RADIATION AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 일반적으로 유기 고분자 막을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 특히 액정 표시 장치에서 사용된 컬러 필터 기판의 제조시 배향막으로서의 폴리이미드 막을 완전히 제거하는 간략하고 편리한 방법에 관한 것이다. 컬러 필터 기판의 재생시 폴리이미드 막을 완전히 제거하는 것이 반드시 필요하다. 또한, 본 발명은 어레이 기판 상의 유기 고분자 막을 제거하는 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치 셀의 제조 공정은, 원래의 액정 분자에 제공되는 유기 고분자 막을 형성하는 단계에 이어 기판 상에 컬러 필터 구조 또는 어레이 구조를 형성하는 단계를 포함한다. 유기 고분자 막은, 예를 들면 폴리이미드 수지(PI) 및 폴리비닐 알코올(PVA) 막을 포함하면서, 기판의 전체 표면 상에서 인쇄 방법 또는 스핀 코팅 방법에 의해 형성된다. 다음, 막이 베이킹 되고, 베이킹된 막에 러빙과 같은 배향 처리가 인가되어, 배향막을 형성한다. 그러나, 유기 고분자 막에 결함이 형성되므로, 전체 기판이 불량 기판으로서 폐기된다. 컬러 필터 구조 또는 어레이 구조를 포함하는 기판에서, 표시 장치에서 높은 밀도와 높은 정밀도를 달성하기 위해 매우 높은 수준의 제조 기술을 요하므로, 결함이 있는 전체 기판을 폐기하는 것은 제조 단가를 증가시킨다.

이러한 상황을 개선하기 위해, 결함이 있는 유기 고분자의 결함막을 제거한 후, 원하는 막을 새로이 형성하는 시도가 있었다. 유기 고분자 막을 제거하는 기술로는, 현재 반도체 장치 등의 제조 공정에서 포토레지스트막을 제거하기 위해 사용되는 기술이 이용 가능하다. 예를 들면, 습식 에칭은 적절한 용매에 용해된 유기 고분자 막을 제거하는 하나의 공지된 방법이다. 이러한 폴리이미드 막의 경우, γ-부티로락톤(butyrolactone), N-메틸 피롤리돈(NMP) 등이 용매로서 사용된다. 이러한 용매의 경우에도, 잔여 폴리이미드를 완전히 제거하는 것이 불가능하므로, 기판 상에 약 10∼100Å 정도의 폴리이미드 막이 제거되지 않고 남아있다. 또한, 플라즈마 에칭 방법 또는 오존 에슁(ashing) 방법과 같은 건식 에칭 방법도 공지되어 있다. 이들 건식 에칭 방법을 사용함으로써 잔여 폴리이미드 막을 완전히 제거하는 것이 가능할 수 있으나, 건식 에칭 방법은 진공 장치 및 전용의 오존 발생기를 필요로한다. 즉, 건식 에칭 방법은 다른 방법에 비해 비교적 비싸고 복잡한 장치 및 제조 단계를 필요로 한다. 이러한 상황에서, 건식 에칭 방법은 아직 실용화 되지 않았다. 또한, 건식 에칭 방법은 부가적인 어려움을 발생시킨다. 특히, 기판을 회전하거나 로크(rock)하는 것이 필요하므로, 다양한 크기의 기판, 특히 600×720㎚ 크기의 대형 기판을 처리하는 것이 불가능하다.

일본 특허 공개 제6-202111호에 폴리이미드 액정 배향막을 제거하는 방법이 개시되어 있다. 파장이 230∼300㎚인 자외선 복사에 막을 노출시킨 후, 극성 용매 또는 알칼리 용매에 침전시킨다고 개시되어 있다. 그러나, 파장이 230∼300㎚의 자외선 조사가 하부의 ITO(Indium-Tin-Oxide) 투명 도전막를 통해 수 %정도 만이 투과하나, ITO막 아래에 위치한 컬러 필터에 포함된 색소를 손상시킨다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 색소에서 변색이 발생한다.

또한, 파장이 230∼300㎚인 자외선 복사에 단지 노출시킴으로써 폴리이미드 막을 완전히 제거하는 것이 불가능하다는 것을 발견하였다.

상술한 바와 같이, 액정 표시 장치 셀의 기판 상의 유기 고분자 막은 인쇄 불량 또는 러빙과 같은 배향 처리시 발생하는 손상에 의한 결함을 불가피하게 갖게 된다. 그러나, 기판의 재생시 유기 고분자 막을 완전히 제거하는 것은 불가능하였다. 따라서, 액정 표시 장치의 제조 생산량을 향상시키고 제조 단가를 감소시키기 위해, 기판에 부착된 폴리이미드 막과 같은 유기 고분자 막을 완전히 제거하기 위한, 저렴하면서도 간편한 방법을 개발하는 것이 매우 중요하다.

본 발명의 목적은 기판 상의 유기 고분자 막을 완전히 제거하는 간단하고 편리한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 배향막으로서 사용되나, 액정 표시 장치용 컬러 필터 기판과 어레이 기판의 제조시 결함이 되는 폴리이미드 막을 완전히 제거하는 간단하고 편리한 방법을 제공하는 것이다. 기판의 재생시 결함인 폴리이미드 막을 완전히 제거하는 것이 필요하다. 본 발명의 또 다른 목적은 액정 표시 장치의 셀의 제조 생산물을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기판 상의 유기 고분자 막을 완전히 제거하는 간단하고 편리한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 기판 표면으로부터 제거될 유기 고분자 막을 파장이 180㎚이하의 자외선 복사에 노출시켜, 유기 고분자 막을 분해 제거한다. 이러한 특별한 제거 방법은 기판을 재생하기 위해 폴리이미드와 같은 유기 고분자를 포함하는 배향막을 제거하는데 유용하다.

제거 원리가 도 1을 참조하여 설명된다. 구체적으로 막은 파괴 기능(즉, 조사된 자외선 복사 에너지에 의한 막에서의 유기 고분자의 각 결합의 절단 작용) 및 자외선 복사 에너지에 의해 여기된 산소 분위기 내에서 산소에 의해 수행되는 산화 작용에 의해 제거된다. 일반적으로, 유기 분자에 포함된 인접 원자간의 결합 에너지(eV/분자)는 주로; C-N 결합(3.02); C-C 결합(3.60); C-H 결합(4.29); 및 C=C 결합(6.29)이다. 자외선 복사 에너지(E)는 다음 식에 의해 결정된다.

E=hc/eλ

이 때, h는 플랑크 상수 (6.626×10^-34[J·sec]), c는 광속 (2.998×10⁸[m/sec]), e는 전자 1개의 에너지 (1.602×10^-19[J/eV]), λ는 빛의 파장[m]을 나타낸다. 종래의 출력 파장이 254㎚인 저압 수은 램프로부터 방출된 자외선 복사 에너지는 4.88eV로서, 상술된 C=C 결합의 결합 에너지보다 낮다. 즉, 파장이 254㎚인 자외선 복사에서는 C=C 결합을 절단하는 것이 불가능하다. 후술될 폴리이미드 구조에서는 피로멜리틱산(pyromellitic acid) 부분과 결합한 부분은 분해되지 않고 기판 상에 남아 있다.

반면, 파장이 180㎚인 자외선 조사는 C=C 결합을 절단하기에 충분히 큰 6.89eV의 에너지를 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 모든 유기 고분자 또는 분자에 포함된 원자간 결합이 절단될 수 있으므로, 유기 고분자 또는 분자가 분해될 수 있다.

또한, 자외선 복사에 노출될 때 분위기 내에서의 산소 분자는 여기된 산소 원자 O^*를 생성한다.

여기된 산소 원자 O^*가 각 원자 및 자외선 조사에 의해 절단된 원자 그룹과 용이하게 반응하여, C, N, 및 H의 각 원자를 각각 CO₂, NO_x, 및 H₂O 분자로 전환한다. 기체 분자이므로 기판으로부터 분위기로 이동할 수 있다. 이들 기체 분자들은 챔버 내로부터 분위기로 방전되므로, 용이하게 제거될 수 있다. 또 다른 방식으로, 여기된 산소 원자는 직접 유기 고분자를 공격하여 특정 분자를 산화하므로, 동류의 산화물 기체 분자를 생성한다.

그러나, 파장이 180㎚이하인 높은 에너지의 자외선 조사에 의해 기판에 결함이 생길 수 있다. 예를 들면, 유기 고분자 막 아래의 구조에 포함되는 유용한 재료가 특정 자외선에 의해 분해될 수 있다. 예를 들면, 색소부가 액정 표시 장치에 포함된 컬러 필터 기판에서 자외선 조사에 직접 노출되는 경우, 색소부에서 탈색과 같은 손상이 발생한다. 일반적으로 컬러 필터 기판에서는, 색소부의 표면상에 ITO 및 IZO(Indium-Zinc-Oxide)로 구성된 투명 전극 패턴이 형성되며, 파장이 180㎚이하인 자외선 복사는 특정한 투명 전극 패턴을 거의 투과하지 않으므로, 특정 전극 패턴은 색소부의 보호막과 같은 역할을 하는 것을 알게되었다. 따라서, 본 발명의 방법은 컬러 필터 구조를 포함하는 기판 상에서 폴리이미드 배향막을 용이하게 제거하는 것을 가능하게 한다.

반면, 도 4a에 도시된 액정 표시 장치의 전형적인 어레이 구조에서는 자외선 복사의 직접 노출에 의한 역효과가 발생하게 되어, 반도체 층의 트랜지스터 특성이 시프트되고, 게이트 절연층에서 충전이 발생한다. 특히, TFT 특성이 변화하여, 게이트 임계 전압이 감소하고, 드레인 오프 전류는 증가하게 된다. 따라서, TFT에서 유지된 전하가 누전되어, 디스플레이 상에 하얀색 스폿을 만들고, 디스플레이 품질을 저하시킨다. 그러나, 낮은 반도체 층이 ITO 또는 IZO 막에 의해 보호될 수 있으므로, 도 4b에 도시된 TFT 성분 표면 상의 ITO 또는 IZO 막을 갖는 어레이 상에 고분자 막을 갖는 어레이 구조(이하, PFA 구조 또는 PFA 기판이라함)가 자외선 복사에 노출되어 결함을 피할 수 있게 된다. 따라서, PFA 구조가 개발되어, 게이트 라인의 역할을 하는 투명한 전기적 도전성 막을 갖는 구조에 의해 유기 절연층을 통한 TFT 구조 상의 개구율을 증가시킨다. 따라서, 본 발명에 의해 TFT 구조를 갖는 기판 상의 폴리이미드 배향막의 제거가 용이하게 이루어질 수 있다.

이들 기판 상에 형성된 ITO 또는 IZO 막의 두께는 가시 광선에서 높은 투과율을 유지하기 위해 대략 1500Å이나, 파장이 180㎚이하인 자외선 복사를 차단하기에는 충분하다.

또한, 상술된 원리에서, 분해 제거 대상은 고분자에 제한되지 않고, 다양한 유기 분자일 수 있다는 것이 용이하게 이해될 수 있다. 이러한 유기 분자의 일례로서 제조 공정시 기판 상에 부착된 불순물이 있다. 따라서, 본 발명의 제거 방법 및 장치는 예를 들면 LCD 뿐 아니라 마이크로 일렉트로닉스 또는 반도체 장치의 제조 공정에서 레지스트 구성 잔재의 제거, 전형적인 세정 이후의 잔재 및 표면 불순물에 응용될 수 있다.

도 1은 본 발명에서 사용된 원리를 도시하는 개념도.

도 2는 본 발명을 실싱하는데 적용된 제거 장치를 도시하는 개략도.

도 3은 컬러 필터 기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 4는 어레이 기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도로서, 도 4a는 전형적인 고분자 막과 투명 전극이 없는 TFT 어레이 기판의 구조를 도시하고, 도 4b는 고분자 막과 투명 전극을 갖는 TFT 어레이 기판의 PFA 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 그 위의 폴리이미드 막이 제거된 컬러 필터 기판의 표면 XPS 분석 결과를 나타내는 스펙트라를 도시한 도면으로서, 도 5a는 자외선 복사에 노출되기 전을 도시하고, 도 5b는 자외선 복사에 노출된 후를 도시한 도면.

도 6은 파장이 172㎚인 자외선 조사에 노출되기 전후간의 TFT 특성의 변화를 도시하는 게이트 전압과 드레인 전류간의 관계를 도시하는 그래프로서, 도 6a는 ITO 막과 고분자 막을 갖는 어레이 기판 구조를 도시하고, 도 6b는 ITO 막과 고분자 막이 없는 어레이 기판 구조를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 기판

60 : 유기 고분자 막

100 : 자외선 복사 제거 장치

101 : 챔버

110 : 자외선 복사 방출 장치

120 : 노출 스테이지

130 : 오존 필터

140 : 오존 센서

150 : 반입 컨베이어

160 : 반출 컨베이어

본 발명에서는, 제거될 기판 상의 유기 고분자 막을 파장이 180㎚이하인 자외선 복사에 노출시켜, 유기 고분자 막을 분해하여 제거한다.

도 2는 본 발명에 따라 동작하는 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 장치(100)는 챔버(101)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 챔버(101) 내부는 자외선 복사 방출 장치(110), 기판(50)이 노출 위치에 배치하도록 설정하는 기판(50)이 장착된 노출 스테이지(120), 자외선 복사 조사에 의해 발생된 오존 O₃을 안전하게 제거하는 오존 필터(130), 및 오존 센서(140)를 포함한다. 또한, 챔버(101) 내부는 유기 고분자 막 또는 유기 화합물을 베어링하는 기판을 반입하는 반입 컨베이어(150) 및 챔버(101) 밖으로 제거될 유기 고분자 막 또는 유기 화합물을 갖는 기판을 반출하는 다른 반출 컨베이어(160)를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 선택적으로 챔버(101) 내부에 유기 고분자 막 또는 유기 화합물을 완전히 제거하는지를 모니터하는 모니터 수단(170)을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 유용한 자외선 복사 방출 장치(110)는 파장이 180㎚ 이하인 자외선 복사만을 방출한다. 장치(110)의 출력은 제거될 유기 고분자 막 또는 유기 화합물의 종류 및 두께에 의존하는데, 최소한 4㎽/㎠, 바람직하게는 8㎽/㎠가 적절하다. 특정 조건을 만족하는 자외선 복사 방출 장치는 예를 들면, Ushio Denki K.K.(Otemachi 2-6-1, Chiyoda-ku, Tokyo) 및 Hoya Shot K.K.(Shinjuku 3-23-7, Shinjuku-ku, Tokyo)로부터 이용할 수 있는 "액시머 램프(Excimer Lamp)"(상품명)를 포함한다. 액시머 램프는 파장이 172㎚이고, 4∼30㎽/㎠의 출력을 갖는 자외선 복사를 방출한다. 또한, D2 램프(deuterium lamp), 아르곤 램프, 및 크립톤 램프 등을 이용하는 것도 가능하다.

상술된 화학식 2에 도시된 바와 같이, 챔버 분위기 내에 있는 산소 분자가 자외선 복사에 노출되어, 여기된 산소 원자와 함께 오존을 생성한다. 본 발명에서 사용된 파장이 172㎚인 자외선 복사는 상술된 높은 에너지를 허용한다. 다음, 오존과 여기된 산소 원자가 자외선 복사 방출 장치 바로 아래에서 1000ppm 이상의 농도에서 생성된다는 것을 살펴볼 수 있다. 이러한 오존 농도는 일반적으로 다른 유기 화합물을 제거하는데 충분하므로, 부가된 오존 발생기가 필요하지 않게 된다. 공지된 바와 같이, 오존은 매우 독성이 강한 인체에 해로운 물질이므로, 챔버 내의 분위기가 외부로 방출되기 전에 반드시 챔버 내에서 오존을 안전한 물질로 분해하는 것이 필요하다. 챔버 내의 오존 농도를 모니터하는 오존 센서(140) 및 안전하게 오존을 처리하는 오존 필터(130)를 사용하는 것이 필요하다. 공지된 오존 센서 및 공지된 오존 필터가 본 발명에서 사용될 수 있다. 또한, 챔버(101) 외부로 오존이 누출되는 것을 방지하기 위해 충분히 챔버(101)를 밀폐시키는 것이 필요하다. 반면, 챔버(101) 분위기 내에서의 산소 분자가 제거될 유기 고분자 막 또는 유기 화합물의 제거시 소모되어, CO₂, NO_x, 및 H₂O와 같이 분해에 의해 형성된 산소 화합물을 증가시키고, 챔버 내의 분위기를 일정하게 유지하기 위해 흡입-배기 수단(도시되지 않음)의 사용을 가능하게 한다는 것에 유의해야 한다.

기판을 운반 및 지지하기 위한 노출 스테이지(120), 반입 컨베이어(150), 및반출 컨베이어(160)가 당업자에게 공지되어 있다. 노출 스테이지(120)는 노출 위치를 설정하기 위해 수직 및 수평 방향으로 이동할 수 있고, 적절한 위치에 고정될 수 있는 X-Y 스테이지 및 Z-스테이지를 포함한다.

기판을 가열하는 수단이 선택적으로 사용될 수 있다. 기판 온도를 100∼120℃로 가열할 때, 유기 화합물을 제거하는 속도가 3배 정도 가속될 수 있다. 기판을 가열하기 위한 수단으로서, 기판이 위치한 노출 스테이지의 표면에서의 온도를 제어하기 위해 노출 스테이지에 결합된 가열 플레이트 또는 전기 가열 와이어가 유용할 수 있다. 또한, 챔버 내의 온도를 제어하기 위한 히터 및 온도 제어기가 또한 유용할 수 있다.

모니터 수단(170)은 예를 들면 기판 표면의 정보를 얻기 위해 반사된 복사 또는 스캐터된 복사의 스펙트럼에 의해 기판 표면을 적외선과 같은 전자기 복사로 조사하는 형태, 및 자외선 복사에 노출하여 유기 고분자 막 또는 유기 화합물의 분해에 따라 형성된 CO₂, NO_x와 같은 물질의 챔버 내의 농도를 측정하도록 설계된 형태를 포함한다. 필요 이상의 자외선 복사를 기판에 노출시킴으로써 기판에 원하지 않는 손상을 가할 수 있으므로, 유기 고분자 막이 완전히 제거될 때 노출을 완료하는 것이 바람직하다. 이러한 목적으로, 모니터 수단(170)이 제거 완료를 검출할 때 방출을 완료하기 위한 신호를 방출 장치(110)로 전송하는 장치를 설계하는 것이 가능하다.

상술된 모니터 수단 대신, 자외선 방출 장치로부터 방출된 조사량을 나타내는 노출계가 제공될 수 있다. 이러한 상황에서, 노출 시간은 전체 자외선 복사의 조사량에 의해 결정된다.

본 발명은 특히 액정 표시 장치용 컬러 필터 기판 상의 폴리이미드 배향막의 제거를 포함하는 기판의 재생시 유용하다. 컬러 필터 기판의 제조가 예시적으로 설명되었으나, 당업자가 본 발명의 기술적 아이디어가 다른 기판 상의 유기 고분자 막의 제거에 응용 가능하다는 것을 용이하게 이해할 수 있다.

도 3은 전형적인 액정 표시 장치용 컬러 필터 기판의 구조를 도시한다. 도시된 바와 같이, 컬러 필터 기판은 투명 기판을 포함한다. 블랙 매트릭스(BM) 패턴 및 색소부가 기판 상에 형성된다. 또한, 색소부 상의 투명 전극으로서 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전성 산화물 층이 형성된다. 투명 도전성 산화물 층의 두께는 컬러 필터 기판에 요구되는 도전율 및 투과율의 파라미터에 의존하는데, 최소한 수 백 Å로서 일반적으로 1300∼1700Å이다.

컬러 필터 기판 상에 배향막이 형성된다. 배향막으로서 폴리이미드 수지와 같은 유기 고분자 막이 사용되어, 인쇄 또는 스핀 코팅에 의해 기판의 전면 상에 형성된다. 유기 고분자 막은 대략 1000Å의 두께를 가지나, 일반적으로 600∼800Å이다. 기판 표면 상에 형성된 유기 고분자 막이 베이킹된 후, 러빙 또는 에너지 빔 조사와 같은 배향 처리가 베이킹된 막에 적용되어, 배향막이 형성된다. 완성된 배향막은 맨눈으로 또는 자동 광학 검사기에 의해 가시적인 검사가 수행되어, 인쇄 불량, 이물질의 부착, 스크래치 또는 필링(peeling)과 같은 결함을 검출한다. 배향막에서 결함이 검출된 결함 배향막을 포함하는 컬러 필터 기판은 불량 기판으로서 재생 프로세스에 반입된다. 재생 프로세스는 컬러 필터 기판으로부터 결함 배향막을 제거하는 단계 및 다시 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에서는, 유기 고분자 막 제거 장치(100)를 사용함으로써 결함 배향막이 컬러 필터 기판으로부터 제거된다. 제1 단계에서, 불량 기판(50)을 챔버(101) 내로 반입한다. 반입시 반입 컨베이어(150)가 사용될 수 있다. 반입된 기판(50)이 노출 스테이지(120)에 고정된 후, 적절한 노출 범위 예를 들면 5㎜이하, 바람직하게는 1∼2㎜ 내에서 기판(50)을 배치하는 수평 위치가 결정된다. 또한, 기판(50)을 적절한 노출 거리에 위치시키는 것을 허용하는 수직 위치가 결정된다. 수평 및 수직 위치를 미세하게 조절하여 적절한 노출 위치에 기판(50)에 배치시킨후에 기판(50)의 위치가 고정된다.

다음 단계에서, 자외선 복사 방출 장치(110)로부터 파장이 180㎚ 이하인 자외선 복사가 방출되어, 기판 상의 제거될 유기 고분자 막(60)인 폴리이미드 배향막을 자외선 복사에 노출시킨다. 경험적으로 결정된 시간 동안 기판(50)을 노출시키거나, 막(60)이 완전히 기판(50) 상으로부터 제거된 것을 확인할 때, 조사를 종료할 수 있다. 노출 시간은 제거될 유기 고분자 막(50)의 종류 및 두께, 노출에 사용된 자외선 복사의 파장 및 출력 등과 같은 파라미터에 따라 다른데 일반적으로 수 분∼수십 분의 단위이다. 예를 들면, 두께가 700Å인 폴리이미드 수지 배향막을 파장이 172㎚인 자외선 복사(광원 조도 : 8mW/㎠)에 약 10∼30분 동안 노출시킴으로써 제거된다. 자외선 복사중에 발생하는 오존은 오존 센서에 의해 감시되고 오존 필터에 의해 처리된다. 또한, 유기 고분자 막의 분해로 인해 형성된 가스들은 적절한 방법에 의해 챔버 외부로 배출된다.

자외선 복사 조사가 기판 표면으로부터의 유기 고분자 막인 결함 배향막 제거 후에 종료될 때, 노출 스테이지에 고정된 기판(50)이 스테이지로부터 느슨하게 되고 다음, 예를 들면 반출 컨베이어(160)에 의해 챔버(101) 외부로 기판(50)을 반출한다. 자외선 복사에 의한 조사 이후 컬러 필터 기판으로부터 완전히 폴리이미드 배향막이 제거되므로, 컬러 필터 기판에 대한 더 이상의 세척이나 세정을 필요하지 않게 한다. 또한, 색소부는 ITO 투명 도전막 또는 IZO 투명 도전막에 의해 보호되기 때문에, 색소부는 탈색 등의 손상이 가해지지 않게 된다. 그 결과, 컬러 필터 기판은 열화되지 않고 재생될 수 있다.

결함 배향막이 완전히 제거된 컬러 필터 기판은 그 위에 배향막을 다시 형성함으로써 재생될 수 있다.

[실시예 1]

투명 전극으로서 그 위에 약 1500Å 두께의 ITO막을 갖는 컬러 필터 기판을 준비한 후, ITO막 상에 700Å 두께의 폴리이미드 막을 형성하여 샘플 기판을 얻는다.

이와 같이 얻어진 샘플 기판을 파장이 172㎚인 자외선 복사(광원 조도 : 8mW/㎠)에 30분간 노출시킨다.

자외선 복사로의 노출 전후의 샘플 기판의 표면을 X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정한 결과를 도 5에 도시한다. 노출전에 샘플 기판의 표면 상에서 C, N 및 O 각 원자의 존재가 확인되고, 도 5a에 도시된 바와 같이 기판 표면은 폴리이미드 수지로 피복된다. 한편, N의 존재는 노출후 샘플 기판의 표면 상에서 인식되지 않는다. 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이 노출후에 O의 존재 뿐 아니라 새로이 In 및 Sn의 존재가 확인된다. 이것은 자외선 복사에 노출됨으로써 폴리이미드 수지가 실질적으로 완전히 제거되고, 하부 ITO막이 표면에 노출되는 것으로 이해하는 것이 합리적이다. 또한, 도 5b에서 관찰되는 C에 할당된 신호는 통상의 베이스 레벨을 가리키는데, 폴리이미드 수지의 존재를 나타내는 신호와는 다르다.

노출 후의 샘플 기판의 표면은 AFM(Atomic Force Microscopy)으로 관찰된다. 그 결과, 폴리이미드 수지의 존재는 인식되지 않는다.

자외선 복사 조사 전후 모두의 샘플 기판은 컬러 필터로서 광학 특성의 관찰시에 조사된다. 그 결과, 노출 전의 투과율 및 색도는 자외선 복사로의 노출 이후에 계속 유지되는 것이 관찰된다.

[비교예 1]

실시예 1에 사용된 것과 동일한 샘플 기판을 파장이 254㎚인 자외선 복사에 30분 동안 노출시킨다. 이 경우, 파장이 254㎚인 자외선 복사 이후 기판 샘플 상에 남아 있는 폴리이미드 수지가 가시적으로 관찰된다. 또한, 색소부에서 탈색이 관찰된다.

[실시예 2]

자외선 복사 조사 이후, 실시예 1에서 얻어진 샘플 기판의 표면 상에 실시예 1에서와 동일한 새로운 폴리이미드 막을 인쇄함으로써 재생 기판을 얻는다. 새로이 형성된 폴리이미드 막이 자외선 복사 조사 이후 샘플 기판의 표면 상에서 반발되는(repelled) 인쇄 불량이 관찰되지 않는다.

[실시예 3]

실시예 2에서 얻어진 재생 기판을 사용하여 액정 표시 장치를 조립한다. 또한, 이와 같이 조립된 액정 표시 장치에 대하여 70℃, 80%의 상대 습도(RH)의 조건하에서 300시간 동안 열 습도 한계(THB) 테스트를 행한다. THB 테스트 전후의 표시 특성(조립된 액정 표시 장치의 표시 품위, 명도, 계조, 콘트라스트 및 시야각 등)은 재생 기판이 아닌 만족스러운 샘플 기판을 사용하여 형성된 액정 표시 장치의 특성과 실질적으로 동일한 것으로 관찰된다.

[실시예 4]

실시예 1에 사용된 것과 동일한 샘플 기판에서 표면 온도를 약 110℃ 정도로 가열 유지한 후, 파장이 254㎚인 자외선 복사에 10분 동안 노출시킨다. 그 결과, 노출후 샘플 기판의 표면 상에서 폴리이미드 수지의 존재가 관찰되지 않는다.

[실시예 5]

투명 전극으로서 그 위에 대략 1500Å의 두께로 형성된 ITO막을 갖는 PFA 기판을 준비하여 샘플 기판을 얻는다. 이와 같이 얻어진 샘플 기판을 파장이 172㎚인 자외선 복사(광원 조도 : 7.8mW/㎠)에 1분 동안 노출시킨다. 자외선 복사로의 노출 전후의 샘플 기판의 TFT 특성을 게이트 전압과 드레인 전류의 관계를 측정하여 평가한다. 그 결과가 도 6a에 도시되어 있다. 노출 전후간의 특성 변화는 전혀 없는 것으로 관찰된다.

[비교예 2]

유기막 및 ITO막을 갖지 않은 점을 제외하고는 실시예 5에 사용된 것과 동일한 어레이 기판이 파장이 172㎚인 자외선 복사에 1분 동안 노출된다. 자외선 복사로의 노출 전후의 유기막 및 ITO막이 없는 어레이 기판의 TFT 특성이 게이트 전압과 드레인 전류간의 관계를 측정함으로써 평가된다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 노출 후의 데이타는 노출 전의 데이타에 비해 보다 낮은 게이트 임계 전압 및 극히 높은 드레인 오프 전류와 같은 변화를 나타낸다.

[실시예 6]

투명 전극으로서 약 1500Å의 두께의 ITO 막을 갖는 PFA 기판이 준비되고, ITO 막 상에 약 700Å의 폴리이미드 막을 형성하여 샘플 기판을 얻게된다. 이와 같이 얻어진 샘플 기판을 파장이 172㎚인 자외선 복사(광원 조도: 7.8㎽/㎠)에 30분간 노출시킨다. 노출후의 샘플 기판 표면을 관찰하면, 폴리이미드 수지의 존재를 확인할 수 없다. 또한, 노출 전후간의 TFT 특성의 다른 변화도 관찰되지 않는다.

본 발명은 기판 표면으로부터 제거된 유기 고분자 막을 파장이 180㎚이하의 자외선 복사에 노출시켜, 유기 고분자 막을 분해 제거하기 위한 것이다. 이러한 특별한 제거 방법은 기판을 재생하기 위해 폴리이미드와 같은 유기 고분자를 포함하는 배향막을 제거하는데 유용하다.

Claims (16)

1. 기판 상의 유기 화합물을 제거하는 방법에 있어서,

   상기 유기 화합물을 파장이 180㎚이하인 자외선 조사에 노출하는 단계; 및

   상기 기판을 가열하는 단계

   를 포함하는 유기 화합물 제거 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기 화합물이 C=C 결합을 가지는 유기 화합물 제거 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 유기 화합물이 폴리이미드를 포함하는 유기 화합물 제거 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 기판의 온도가 100∼120℃인 유기 화합물 제거 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 기판이 색소부를 포함하는 컬러 필터 기판이고, 상기 색소부 상에는 투명 전극 패턴이 형성되는 유기 화합물 제거 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 투명 전극 패턴이 ITO 및 IZO으로 구성된 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 유기 화합물 제거 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 유기 화합물이 배향막인 유기 화합물 제거 방법.
8. 컬러 필터 기판의 제조 방법에 있어서,

   표면에 투명 전극 패턴이 형성된 색소부를 포함하는 기판을 준비하는 단계;

   상기 기판 상에 제1 유기 화합물 막을 부착하는 단계;

   상기 제1 유기 화합물 막을 상기 투명 전극 패턴을 투과하지 않는 파장의 자외선 복사에 노출하여, 상기 기판으로부터 상기 제1 유기 화합물 막을 제거하는 단계; 및

   상기 제1 유기 화합물 막이 제거된 상기 기판에 제2 유기 화합물 막을 부착하는 단계

   를 포함하는 컬러 필터 기판 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 자외선 복사가 180㎚이상의 파장을 포함하지 않는 컬러 필터 기판 제조 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제거 단계에서 상기 제1 유기 화합물 막을 실질적으로 완전히 제거하는데 충분하도록 설정된 자외선 복사 출력 및 노출 시간으로 상기 자외선 복사에 노출시키는 컬러 필터 기판 제조 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 제1 유기 화합물 막이 폴리이미드를 포함하는 컬러 필터 기판 제조 방법.
12. 제8항 내지 제11항 기재의 방법 중 어느 한 방법에 의해 준비된 컬러 필터 기판을 포함하는 액정 표시 장치.
13. 기판 상의 유기 화합물을 제거하는 장치에 있어서,

    미리 결정된 분위기를 유지하는 챔버;

    상기 기판을 보유하는 지지 수단;

    파장이 180㎚ 이하인 자외선 복사를 방출하는 광원;

    상기 자외선 복사의 방출시 발생된 오존을 처리하는 오존 필터와 오존 센서; 및

    상기 기판을 가열하는 수단

    을 포함하는 유기 화합물 제거 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 유기 화합물이 상기 기판으로부터 실질적으로 완전히 제거되는지를 모니터하는 수단을 더 포함하는 유기 화합물 제거 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 지지 수단은, 기판을 수직 방향으로 배치시키기 위한 수직 이동 메카니즘 및 상기 기판을 상기 자외선 복사에 노출시켜 배향하기 위한업/다운 메카니즘을 포함하는 유기 화합물 제거 장치.
16. 제13항에 있어서, 상기 기판을 상기 챔버로 반입/반출하는 반입/반출 컨베이어를 더 포함하는 유기 화합물 제거 장치.