KR101144643B1

KR101144643B1 - 칼라 필터 기판 제조 방법 및 포토 장비

Info

Publication number: KR101144643B1
Application number: KR1020040050701A
Authority: KR
Inventors: 백승한
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2012-05-08
Also published as: KR20060001562A; TWI276838B; US7638246B2; JP2006018263A; US20100054730A1; TW200604590A; CN1716100A; CN100456135C; US20060003238A1; US7874748B2

Abstract

본 발명은 칼라 필터 기판 제조 방법 및 포토 장비를 제공하는 것으로, 그 칼라 필터 기판의 제조 방법은 제1 네거티브 현상액을 BM 포토 장비와 RGB 포토 장비 각각에 공급하는 단계; 광차단 금속층을 형성된 기판을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계; 상기 BM 포토 장비에서 상기 광차단 금속층 위에 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지를 포함하는 포지티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광하는 단계; 상기 BM 포토 장비에 부가된 자동 농도 조절부를 이용하여 상기 제1 네거티브 현상액의 농도를 조절하여 얻어진 제2 네거티브 현상액을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계; 상기 BM 포토 장비에서 상기 제2 네거티브 현상액을 이용하여 노광된 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하여 포지티브 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포지티브 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 광차단 금속층을 패터닝하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 상기 RGB 포토 장비에서 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 칼라 네거티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광하는 단계; 및 상기 RGB 포토 장비에서 상기 제1 네거티브 현상액으로 노광된 상기 칼라 네거티브 포토레지스트를 현상하여 칼라 필터를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

칼라 필터 기판 제조 방법 및 포토 장비{Method for Fabricating Color Filter Substrate Using and Photo Apparatus Thereof}

도 1은 종래의 액정 패널 구조를 개략적으로 도시한 사시도.

도 2는 종래의 칼라 필터 기판의 포토 장비를 간단히 도시한 블록도.

도 3은 도 2에 도시된 포토 장비를 이용한 종래의 칼라 필터 기판 제조 방법을 단계적으로 도시한 단면도들.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 칼라 필터 기판의 포토 장비를 간단히 도시한 블록도.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 칼라 필터 기판의 포토 장비를 간단히 도시한 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

2, 30 : 상부 유리 기판 4, 40 : 블랙 매트릭스

6, R, G, B : 칼라 필터 8, 42 : 공통 전극

10 : 칼라 필터 기판 12 : 하부 유리 기판

14 : 게이트 라인 16 : 데이터 라인

18 : 박막 트랜지스터 20 : 박막 트랜지스터 기판

22 : 화소 전극 24 : 액정

32 : 크롬층 34 : 포토레지스트 패턴

62, 162 : BM 포토 장비 64, 164 : R 포토 장비

66, 166 : G 포토 장비 68, 168 : B 포토 장비

70 : 제1 현상액 공급부 72 : 제2 현상액 공급부

170 : 현상액 공급부 174, 184, 194 : 농도 조절부

182 : BM/G 포토 백업 장비 186 : R/B 포토 백업 장비

본 발명은 표시 패널의 칼라 필터 기판 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 네거티브 포토레지스트와 포지티브 포토레지스트의 현상액을 일원화하여 수율을 향상시킬 수 있는 칼라 필터 기판 제조 방법 및 포토 장비에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 액정셀 매트릭스를 통해 화상을 표시하는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널)과, 그 액정 패널을 구동하는 구동 회로를 구비한다.

도 1을 참조하면, 종래의 액정 패널은 액정(24)을 사이에 두고 접합된 칼라 필터 기판(10)과 박막 트랜지스터 기판(20)으로 구성된다.

칼라 필터 기판(10)은 상부 유리 기판(2) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(4)와 칼라 필터(6) 및 공통 전극(8)을 구비한다. 블랙 매트릭스(4)는 상부 유리 기판(2)에 매트릭스 형태로 형성된다. 이러한 블랙 매트릭스(4)는 상부 유리 기판(2)의 영역을 칼라 필터(6)가 형성되어질 다수의 셀영역들로 나누고, 인접한 셀들간의 광 간섭 및 외부광 반사를 방지한다. 칼라 필터(6)는 블랙 매트릭스(4)에 의해 구분된 셀영역에 적(R), 녹(G), 청(B)으로 구분되게 형성되어 적, 녹, 청색 광을 각각 투과시킨다. 공통 전극(8)은 칼라 필터(6) 위에 전면 도포된 투명 도전층으로 액정(24) 구동시 기준이 되는 공통 전압(Vcom)을 공급한다. 그리고, 칼라 필터(6)의 평탄화를 위하여 칼라 필터(6)와 공통 전극(8) 사이에는 오버코트층(Overcoat Layer)(미도시)이 추가로 형성되기도 한다.

박막 트랜지스터 기판(20)은 하부 유리 기판(12)에서 게이트 라인(14)과 데이터 라인(16)의 교차로 정의된 셀영역마다 형성된 박막 트랜지스터(18)와 화소 전극(22)을 구비한다. 박막 트랜지스터(18)는 게이트 라인(12)으로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(16)으로부터의 데이터 신호를 화소 전극(22)으로 공급한다. 투명 도전층으로 형성된 화소 전극(22)은 박막 트랜지스터(18)로부터의 데이터 신호를 공급하여 액정(24)이 구동되게 한다.

유전 이방성을 갖는 액정(24)은 화소 전극(22)의 데이터 신호와 공통 전극(8)의 공통 전압(Vcom)에 의해 형성된 전계에 따라 회전하여 광 투과율을 조절함으로써 계조가 구현되게 한다.

그리고, 액정 패널은 컬러 필터 기판(10)과 박막 트랜지스터 기판(20)과의 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(미도시)를 추가로 구비한다. 스페이서로는 볼 스페이서 또는 칼럼 스페이서가 이용된다. 칼럼 스페이서는 적하 방식의 액정 형성 방법과 대형 액정 패널에 주로 이용되며, 칼라 필터를 덮는 오버코트층 위에 주로 형성된다.

이러한 액정 패널의 칼라 필터 기판(10) 및 박막 트랜지스터 기판(20)은 다수의 마스크 공정을 이용하여 형성된다. 하나의 마스크 공정은 박막 증착(코팅) 공정, 세정 공정, 포토리소그래피 공정(이하, 포토 공정), 식각 공정, 포토레지스트 박리 공정, 검사 공정 등과 같은 다수의 공정을 포함한다.

이들 중 포토 공정은 포토레지스트 코팅->노광->현상->소성 순으로 진행된다. 여기서, 포토레지스트는 노광 공정으로 패터닝되기 위하여 감광성 특성을 갖는데, 그 특성에 따라 크게 포지티브 타입과 네거티브 타입으로 분류된다. 이러한 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트는 노광 후 서로 다른 현상액으로 현상되어야 한다. 일반적으로, 포지티브 포토레지스트는 노볼락(Novolak) 계열의 레진(Resin)을 사용하며, TMAH 현상액이 이용된다. 네거티브 포토레지스트는 아크릴(Acryl)계 레진을 사용하며, KOH 현상액이 이용된다. 이러한 두 현상액은 조금이라도 혼합될 경우 포토레지스트 현상이 제대로 되지 않으므로, 하나의 포토 장비에서는 두 타입의 포토레지스트를 동시에 사용할 수 없는 문제점이 있다.

다시 말하여, 포지티브 포토레지스트 및 네거티브 포토레지스트가 모두 이용되어야 하는 경우 포지티브 포토 장비와 네거티브 포토 장비가 개별적으로 필요하다. 또한, 중앙에서 각 포토 장비에 현상액을 공급하는 현상액 공급 장치도 포지 티브 현상액 공급 장치와, 네거티브 현상액 공급 장치를 개별적으로 구비하여야 한다.

예를 들면, 칼라 필터 기판에서 블랙 매트릭스는 포지티브 타입의 포토레지스트를, 칼라 필터는 네거티브 포토레지스트를 이용한다. 또한, 오버코트층 및 칼럼 스페이서도 네거티브 포토레지스트를 이용하며, 수평 전계 인가형 액정 패널에 주로 이용되는 수지 블랙 매트릭스도 네거티브 포토레지스트를 이용한다. 이에 따라, 칼라 필터 기판을 형성하기 위해서는 포지티브 포토 장비와 네거티브 포토 장비가 개별적으로 구비되고, 포지티브 현상액 공급 장치와 네거티브 현상액 공급 장치가 개별적으로 구비되어야만 하므로, 백업 장비 운영시 장비 가동율이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 단점을 갖는 종래의 칼라 필터 기판의 제조 장치 및 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 2는 종래의 칼라 필터 기판 제조 방법에 이용되는 포토 장치를 도시한 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제조 장치에 의해 칼라 필터 기판이 형성되는 과정을 단계적으로 도시한 것이다.

도 3에 도시된 칼라 필터 기판의 포토 장치는 블랙 매트릭스 형성을 위한 BM 포토 장비(62)와, R, G, B 칼라 필터를 각각 형성하기 위한 R, G, B 포토 장비(64, 66, 68)와, BM 포토 장비(62)로 포지티브 현상액을 공급하는 제1 현상액 공급부(70)와, R, G, B 포토 장비(64, 66, 68)에 네거티브 현상액을 공급하는 제2 현상액 공급부(72)를 구비한다.

단계 1(S1)에서 별도의 증착 장비(미도시)가 상부 유리 기판(2) 위에 Cr층(32)을 형성하고, 단계 2(S2)에서 BM 포토 장비(62)는 제1 마스크를 이용한 포토 공정으로 Cr층(32) 위에 포토레지스트 패턴(34)을 형성한다. BM 포토 장비(62)는 Cr층(32) 위에 네거티브 포토레지스트를 코팅하여 제1 마스크를 통해 노광한 다음, 제1 현상액 공급부(70)로부터의 네거티브 현상액을 이용하여 네거티브 포토레지스트를 현상함으로써 포토레지스트 패턴(34)을 형성하게 된다. 단계 3(S3)에서 별도의 식각 장비(미도시)가 포토레지스트 패턴(34)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 Cr층(32)을 식각하여 블랙 매트릭스(40)를 형성하고, 스트립 장비(미도시)가 블랙 매트릭스(40) 위에 남아 있는 포토레지스트 패턴(34)을 제거한다.

단계 4에서 R 포토 장비(64)는 블랙 매트릭스(40)가 형성된 기판(30)의 해당 화소 영역에 R 칼라 필터를 형성한다. R 포토 장비(64)는 블랙 매트릭스(40)가 형성된 기판(30) 상에 R 안료를 포함하는 R 포토레지스트를 코팅하여 노광한 다음, 제2 현상액 공급부(72)로부터의 포지티브 현상액을 이용하여 R 포토레지스트를 현상함으로써 R 칼라 필터를 형성하게 된다.

단계 5에서 G 포토 장비(66)는 상기와 동일한 포토 공정으로 해당 화소 영역에 G 칼라 필터를 형성하고, 단계 6에서 B 포토 장비(68)도 상기와 동일한 포토 공정으로 해당 화소 영역에 B 칼라 필터를 형성한다.

단계 7에서 공통 전극 증착 장비(미도시)가 R, G, B 칼라 필터를 덮는 공통 전극(42)을 형성하게 된다.

이러한 종래의 칼라 필터 기판의 포토 장치를 이용하여 수지 블랙 매트릭스를 포함하는 칼라 필터 기판을 생산하고자 하는 경우 도 2에 도시된 포지티브 타입 의 BM 포토 장비(62)를 혼용할 수 없으므로 네거티브 타입의 BM 포토 장비를 별도로 구비하게 된다. 그러나 R, G, B 포토 장비(64, 66, 68)와의 생산 매수를 맞추기 위해서는 포지티브 타입의 BM 포토 장비 또는 네거티브 타입의 BM 포토 장비는 가동 중지되어야 한다. 이에 따라, 두 BM 포토 장비의 가동율은 50%로 떨어져 생산력이 감소하는 문제점이 있다.

또한, 생산력 향상을 위하여 백업 포토 장비를 구성하는 경우 포지티브 타입의 백업 장비와 네거티브 타입의 백업 장비가 별도로 추가되어야한 한다. 예를 들면, 최소한의 백업 장비를 구성하는 방법으로 포지티브 타입인 하나의 BM 포토 팩업 장비와, R, G, B 칼라 필터를 혼용 생산하는 네거티브 타입인 하나의 칼라 포토 백업 장비를 추가 구성하는 방법이 이용되고 있다. 이 경우, BM 포토 백업 장비는 1대이고, 1대의 칼라 포토 백업 장비는 R/G/B 칼러 필터를 형성해야 하므로 백업 장비 간의 생산량 불균형이 초래되어 생산량이 조금(기본 포토 장비 생산량의 1/3)밖에 향상되지 못한 단점이 있다.

본 발명은 칼라 필터 기판의 포토 장비에 이용되는 현상액을 일원화함으로써 최소한의 포토 팩업 장비로도 생산력을 극대화할 수 있는 칼라 필터 기판 제조 방법 및 포토 장비를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 칼라 필터 기판의 제조 방법은 제1 네거티브 현상액을 BM 포토 장비와 RGB 포토 장비 각각에 공급하는 단계; 광차단 금속층을 형성된 기판을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계; 상기 BM 포토 장비에서 상기 광차단 금속층 위에 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지를 포함하는 포지티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광하는 단계; 상기 BM 포토 장비에 부가된 자동 농도 조절부를 이용하여 상기 제1 네거티브 현상액의 농도를 조절하여 얻어진 제2 네거티브 현상액을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계; 상기 BM 포토 장비에서 상기 제2 네거티브 현상액을 이용하여 노광된 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하여 포지티브 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포지티브 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 광차단 금속층을 패터닝하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 상기 RGB 포토 장비에서 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 칼라 네거티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광하는 단계; 및 상기 RGB 포토 장비에서 상기 제1 네거티브 현상액으로 노광된 상기 칼라 네거티브 포토레지스트를 현상하여 칼라 필터를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 칼라 필터 기판의 제조 방법은 블랙 수지층이 형성된 기판을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계; 상기 BM 포토 장비에서 상기 블랙 수지층 상에 네거티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광한 다음, 상기 제1 네거티브 현상액으로 현상하여 상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
상기 칼라 필터 기판의 제조 방법은 상기 RGB 포토 장비에 추가된 네거티브 타입의 포토 장비를 이용하여 상기 칼라 필터 위에 오버 코트용 네거티브 포토레지스트를 형성하고 노광한 다음 상기 제1 네거티브 현상액으로 현상하여 오버코트층을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
상기 칼라 필터 기판의 제조 방법은 상기 RGB 포토 장비에 추가된 네거티브 타입의 포토 장비를 이용하여 상기 오버코트층 위에 스페이서용 네거티브 포토레지스트를 형성하고 노광한 다음 상기 제2 네거티브 현상액으로 현상하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
상기 제1 및 제2 네거티브 현상액은 KOH계 현상액을 포함한다.
상기 제1 네거티브 현상액은 약 0.4% 농도를, 상기 제2 네거티브 현상액은 약 1% 농도를 유지한다.
상기 포지티브 포토레지스트의 노광갭은 100~200㎛ 범위를 유지하게 한다.
상기 포지티브 포토레지스트의 노광량은 40~70mj 범위를 유지하게 한다.
상기 제2 네거티브 현상액을 스프레이 방식으로 상기 포지티브 포토레지스트로 공급하는 경우 스프레이 각도는 45±5도 범위를 유지하게 한다.
상기 제2 네거티브 현상액의 샤워 유량은 15±2㎖를 유지하게 한다.
상기 포지티브 레지스트에 포함되는 상기 노볼락계 수지와 아크릴계 수지의 비율은 1:0.4~0.6이다.
상기 포지티브 레지스트는 12~17%을 노볼락 레진, 5~10%의 아크릴 레진, 3~5%의 포토 액티브 파운드(PAC), 77~82%의 솔벤트를 포함한다.
본 발명의 포토 장비는 네거티브 현상액을 공급하는 현상액 공급부; 기판 상에 형성된 광차단 금속층을 패터닝하여 블랙 매트릭스를 형성할 때 필요한 포지티브 포토레지스트 패턴을, 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지를 포함한 포지티브 포토레지스트와 상기 네거티브 현상액을 이용하여 형성하는 제1 포토 장비; 상기 제1 포토 장비에 부가되어 상기 현상액 공급부로부터의 네거티브 현상액의 농도를 조절하기 위한 자동 농도 조절부; 및 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 칼라 네거티브 포토레지스트와 상기 네거티브 현상액을 이용하여 R, G, B 칼라 필터를 각각 형성하는 제2 내지 제4 포토 장비를 구비한다.

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상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 4 및 도 5를 참고하여 설명하기로 한다.

본 발명은 동일한 포토 장비에서 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트를 혼용할 수 있도록 현상액을 일원화하는 방법을 이용한다.

일원화된 현상액으로는 네거티브 포토레지스트 현상액으로 주로 이용되고 저가인 KOH계 현상액을 사용하는 것이 유리하다. 그리고, 현상액을 KOH계로 일원화 하기 위하여 포지티브 타입의 포토레지스트의 조성물을 변경해 주어야 한다. 이때, 포지티브 포토레지스트로는 제조 원가 측면과 공정 적용 문제를 고려하여 노볼락계 레진을 기본으로 이용하고, 단일 노볼락계 레진으로는 현상 불량이 발생되므로 현상 불량을 개선하기 위하여 아크릴계 레진이 첨가된다. 이때, 아크릴계 레진 비율이 너무 높으면 잔막율이 떨어지는 문제점과 스트립이 안되는 불량이 발생하고 아크릴계 레진의 높은 단가로 인하여 재료비 상승 요인이 되고, 너무 낮으면 KOH계 현상액에 의한 현상성이 떨어져 패턴 불량이 발생되므로 노볼락계 레진 및 아크릴계 레진의 적정 혼합비가 필요하다.

본 발명의 포지티브 포토레지스트의 성분비로는 고형분(Solid Contents)과 솔벤트(Solvent)가 24~28%:72~76% 정도가 적당하다. 그리고, 고형분 중 노볼락계 레진과 아크릴계 레진의 비율은 1:0.4~0.6 정도가 적당하다. 예를 들어, 노볼락 레진의 비율이 전체 포토레지스트의 비율에 14% 정도 차지할 때, 아크릴 레진 비율은 4% 정도가 적당하다. 이러한 포지티브 포토레지스트의 조성물 및 그 조성비를 예를 들면 다음 표 1과 같다.

포지티브 PR 조성물	조성비
노볼락계 레진	12~17%
아크릴계 레진	5~10%
PAC	3~5%
솔벤트	77~82%

상기 표 1에서 PAC(Photo Active Compound)은 노볼락 레진과 함께 포토레지스트의 포지티브 특성을 결정하는 것으로, 노광시 분자간의 연결을 끊어주어 노광부가 현상액에 의해 쉽게 제거되게 한다.

이와 같이, 노볼락계 레진을 기본으로 아크릴 레진을 함유하는 포지티브 포토레지스트를 이용함으로써 네거티브 현상액인 KOH계 현상액을 이용할 수 있게 된다. 이에 따라, 동일한 포토 장비에서 일원화된 KOH계 현상액을 이용하여 네거티브 포토레지스트와 포지티브 포토레지스트를 선택적으로 현상할 수 있게 된다.

이때, KOH계 현상액을 이용하여 포지티브 포토레지스트의 현상하는 경우 현상성이 떨어지거나 현상 얼룩이 발생할 수 있는데, 이러한 현상성 저하 및 현상 얼룩을 방지하기 위해서는 BM 포토 장비(162)는 다음 4가지 방법을 적용하게 된다.

첫째, 포토 장비에서 현상액을 이용하는 방법으로는 노즐 스프레이(Nozzle Spray)를 이용하여 현상액을 포토레지스트에 뿌려주는 스프레이 방식 보다는 포토레지스트를 현상액 그릇에 담구는 퍼들(Puddle) 방식을 이용하는 것이 더 좋다. 그런데, 기존 장비가 스프레이 방식인 경우 장비 개조 없이 노즐의 스윙 각도 및 샤워 유량을 적당하게 조절한다. 예를 들면, 스프레이 각도는 45±5도 범위로 관리하는 것이 적당하며, 샤워 유량으로는 15±2㎖ 정도로 관리하는 것이 바람직하다.

두번째, 포지티브 포토레지스트와 마스크 사이의 노광갭은 최대 근사값으로 설정한다. 일반적으로 기존의 포지티브 포토레지스트의 노광갭으로는 200~250㎛ 정도가 이용되고 있지만, 본 발명의 포지티브 포토레지스트의 노광갭은 그 보다 작게 설정한다. 이때, 노광갭이 너무 작은 경우 파티클로 인한 마스크 손상 소지가 있으므로 100~200㎛ 정도가 노광갭으로 적당하다.

세번째, 노광량은 기존의 포지티브 포토레지스트의 경우 20~30mj이지만, 본 발명의 포지티브 포토레지스트의 노광량으로는 40~70mj정도로 다소 높게 설정하는 것이 패턴 형성에 유리하다.

네번째, 적정한 KOH계 현상액의 농도 조절이 필요하다. 예를 들면, 네거티브 포토레지스트를 현상하기 위한 KOH계 현상액 농도는 약 0.4%정도가 적당한 반면에, 본 발명의 포지티브 포토레지스트를 현상하기 위한 KOH계 현상액의 농도로는 약 1%(즉, KOH:DI Water=1:10) 정도가 적당하다.

이에 따라, 네거티브 포토레지스트 현상액인 KOH계 현상액을 이용하여 본 발명의 포지티브 포토레지스트를 현상하는 경우 현상성을 향상시킬 수 있음과 아울러 현상 얼룩을 방지할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 일원화된 현상액을 이용한 칼라 필터 기판의 포토 장치를 도시한 블록도이다.

도 4에 도시된 칼라 필터 기판의 포토 장치는 크롬 블랙 매트릭스 및 수지 블랙 매트릭스 형성을 위한 BM 포토 장비(162)와, R, G, B 칼라 필터를 각각 형성하기 위한 R, G, B 포토 장비(164, 166, 168)와, BM 포토 장비(162) 및 R, G, B 포토 장비(164, 166, 168)에 일원화된 현상액을 공급하는 현상액 공급부(172)를 구비한다.

현상액 공급부(172)는 0.4% 정도의 농도를 갖는 유지하는 KOH계 현상액을 BM 포토 장비(160)와 R, G, B 포토 장비(164, 166, 168) 각각에 공급한다.

별도의 증착 장비(미도시)나 코팅 장비에서 기판 위에 형성된 크롬층 또는 블랙 수지층이 형성되어 공급되면 BM 포토 장비(162)는 그 위에 포토 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다.

BM 포토 장비(162)는 크롬층이 형성된 기판이 공급되면 그 크롬층 위에 전술한 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지가 함유된 포지티브 포토레지스트를 형성한다. 그리고, 마스크를 이용하여 포지티브 포토레지스트를 노광한다. 이때, 100~200㎛ 정도의 노광갭을 두고 40~70mj 정도의 노광량으로 포지티브 포토레지스트를 노광시킨다. 이어서, 일원화된 KOH계 현상액을 이용하여 포지티브 포토레지스트를 현상함으로써 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이 때, BM 포토 장비(162)는 BM 포토 장비(160)에 부가된 자동 농도 조절부(174)에 의해 농도가 조절된 KOH계 현상액을 이용한다. 자동 농도 조절부(174)는 중앙의 현상액 공급부(170)로부터 약 0.4% 정도의 농도로 공급된 KOH계 현상액을 약 1% 정도의 농도가 되도록 조절하여 BM 포토 장비(160)로 공급한다. 이러한 KOH계 현상액을 스프레이 방식으로 포지티브 포토레지스트에 뿌려주거나, KOH계 현상액 그릇에 포지티브 포토레지스트가 형성된 기판을 담궈 현상하여 포토레지스트 패턴을 현상하게 된다. 여기서, 스프레이 방식을 이용하는 경우 스프레이 각도는 45±5도 정도가, 샤워 유량으로는 15±2㎖ 정도가 되게 한다. 그리고, BM 포토 장비(162)는 형성된 포토레지스트 패턴을 소성하여 식각 장비로 이송되게 한다.

또한, BM 포토 장비(162)는 블랙 수지층이 형성된 기판이 공급되면 그 블랙 수지층 위에 아크릴계 수지를 함유하는 네거티브 포토레지스트를 형성한다. 그리고, 마스크를 이용하여 네거티브 포토레지스트를 노광한다. 이때, 200~250㎛ 정도의 노광갭을 두고 350mj 정도의 노광량으로 네거티브 포토레지스트를 노광시킨다. 이어서, 중앙의 현상액 공급부(170)로부터 약 0.4% 정도의 농도로 공급된 일원화된 KOH계 현상액을 이용하여 네거티브 포토레지스트를 현상함으로써 포토레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 포토레지스트 패턴을 소성하여 다음의 식각 장비로 이송되게 한다.

식각 장비(미도시)가 포토레지스트 패턴을 따라 크롬층 또는 블랙 수지층을 식각하여 크롬 블랙 매트릭스 또는 수지 블랙 매트릭스를 형성한 다음, 스트립 장비(미도시)에서 포토레지스트 패턴을 제거하게 된다.

R 포토 장비(164)는 크롬 또는 수지 블랙 매트릭스가 형성된 기판의 해당 화소 영역에 R 칼라 필터를 형성한다. R 포토 장비(164)는 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 R 안료를 포함하는 R 네거티브 포토레지스트를 코팅하여 노광한 다음, 현상액 공급부(170)로부터 공급된 KOH계 현상액을 이용하여 현상하고 소성함으로써 R 칼라 필터를 형성하게 된다.

G 포토 장비(166) 및 G 포토 장비(168)도 상기와 동일한 포토 공정으로 해당 화소 영역에 G 칼라 필터와, B 칼라 필터를 각각 형성한다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 칼라 필터 기판의 포토 장치는 일원화된 KOH계 현상액을 이용하여 크롬 블랙 매트릭스와 수지 블랙 매트릭스를 하나의 포토 장비로 형성하게 된다. 이에 따라, 수비 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 별도의 BM 포토 장비가 필요없게 되므로 장비 투자비를 줄일 수 있고, 장비 가동율을 100%로 향상시켜 생산량을 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 일원화된 현상액을 이용한 칼라 필터 기판의 포토 장치를 도시한 블록도이다.

도 5에 도시된 칼라 필터 기판의 포토 장치는 크롬 블랙 매트릭스 형성을 위한 BM 포토 장비(192)와, R, G, B 칼라 필터를 각각 형성하기 위한 R, G, B 포토 장비(164, 166, 168)와, 블랙 매트릭스와 G 칼라 필터를 형성하기 위한 BM/G 백업 포토 장비(182)와, R 칼라 필터 또는 B 칼라 필터를 형성하기 R/B 백업 포토 장비(186)와, 각 포토 장비(192, 164, 166, 168)) 및 포토 백업 장비(182, 186)에 일원화된 현상액을 공급하는 현상액 공급부(200)를 구비한다.

현상액 공급부(200)는 0.4% 정도의 농도를 유지하는 KOH계 현상액을 각 포토 장비(192, 164, 166, 168, 182, 186)에 공급한다.

별도의 증착 장비(미도시)나 코팅 장비에서 기판 위에 형성된 크롬층이 형성되어 공급되면 BM 포토 장비(192)는 그 위에 포토 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. BM 포토 장비(192)는 도 4에 도시된 BM 포토 장비(162)와 같이 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지를 함유하는 포지티브 포토레지스트와 KOH 현상액을 이용하여 크롬층 위에 포토레지스트 패턴을 형성하게 된다. 그리고, 자동 농도 조절부(194)를 더 구비하여 현상액 공급부(200)로부터 공급된 KOH 현상액의 농도를 높게 조절하여 이용한다.

R 포토 장비(164)는 크롬 블랙 매트릭스가 형성된 기판의 해당 화소 영역에 R 칼라 필터를 형성한다. R 포토 장비(164)는 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 R 안료를 포함하는 R 네거티브 포토레지스트를 코팅하여 노광한 다음, 현상액 공급부(170)로부터 공급된 KOH계 현상액을 이용하여 현상하고 소성함으로써 R 칼라 필터를 형성하게 된다.

BM/G 포토 백업 장비(182)는 크롬층이 형성된 기판이 공급되면 상기 BM 포토 장비(192)와 동일한 방법으로 그 크롬층위에 포토레지스트 패턴을 형성하여 다음의 식각 장비로 이송되게 한다. 또한, BM/G 포토 백업 장비(182)에서 블랙 매트릭스가 형성되 기판이 공급되면 상기 G 포토 장비(166)과 동일한 포토 공정으로 G 칼라 필터를 형성한다.

G/B 포토 백업 장비(186)는 상기 R 포토 장비(164)와 동일한 포토 공정으로 R 칼라 필터를 형성하고, 상기 B 포토 장비(168)과 동일한 포토 공정으로 B 칼라 필터를 형성하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 칼라 필터 기판의 포토 장치는 2대의 포토 백업 장비 중 하나는 블랙 매트릭스와 어느 한 색의 칼라 필터를, 다른 하나는 나머지 두 색의 칼라 필터를 생산함으로써 백업 장비의 생산량 불균형을 방지할 수 있고, 기본 포토 장비의 1/2에 해당되는 생산량을 확보할 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 칼라 필터 기판 제조 방법 및 포토 장비는 액정 패널 뿐만 아니라, 칼러 필터 기판을 포함하는 다양한 표시 패널에 적용 가능하다.

그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 칼라 필터 기판 포토 장비에는 칼라 필터 위에 오버코트층 형성을 위한 네거티브 타입의 포토 장비와, 오버코트층 위에 칼럼 스페이서 형성을 위한 네거티브 타입의 포토 장비가 추가로 구성될 수 있다.

오버코트층 포토 장비는 칼라 필터 위에 네거티브 포토레지스트를 형성한 다음 노광하여 상기 상대적으로 낮은 농도의 KOH 현상액으로 현상함으로써 칼라 필터를 평탄화시키는 오버코트층을 형성한다.

칼럼 스페이서용 포토 장비는 오버코트층 위에 네거티브 포토레지스트를 형성한 다음 노광하여 상기 상대적으로 낮은 농도의 KOH 현상액으로 현상함으로써 칼럼 스페이서를 형성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 일원화된 현상액을 이용한 칼라 필터 기판의 제조 방법 및 포토 장비는 네거티브 포토레지스트 현상액인 KOH계 현상액과, 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지를 포함하는 포지티브 포토레지스트를 이용함으로써 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트를 하나의 장비에서 패터닝할 수 있게 된다. 특히, 포지티브 포토레지스트를 패터닝할 때 노광갭, 노광량, 현상액 농도, 스프레이 각도 등을 적절하게 조절함으로써 KOH계 현상액으로 인한 현상 불량 및 얼룩을 방지할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 일원화된 현상액을 이용한 칼라 필터 기판의 제조 방법 및 포토 장비는 크롬 블랙 매트릭스와 수지 블랙 매트릭스 형성시 필요한 포토레지스트 패턴을 하나의 포토 장비에서 형성할 수 있게 되므로 장비 투자비를 절감할 수 있음과 아울러, 장비 가동율을 100%로 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 일원화된 현상액을 이용한 칼라 필터 기판의 제조 방 법 및 포토 장비는 2대의 백업 포토 장비를 추가하여 크롬 블랙 매트릭스를 위한 포토레지스트 패턴과 R, G, B 칼라 필터를 반반씩 형성함으로써 백업 장비의 생살량 불균형을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 생산량을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

광차단 금속층이나 블랙 수지층 상에 포토 레지스트를 형성하고 그 포토 레지스트를 노광 및 현상하는 BM 포토 장비와, 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 기판 상에 칼라 포토레지스트를 도포하고 그 칼라 포토레지스트를 노광 및 현상하는 RGB 포토 장비를 이용한 칼라 필터 기판의 제조 방법에 있어서,

제1 네거티브 현상액을 상기 BM 포토 장비와 상기 RGB 포토 장비 각각에 공급하는 단계;

광차단 금속층을 형성된 기판을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계;

상기 BM 포토 장비에서 상기 광차단 금속층 위에 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지를 포함하는 포지티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광하는 단계;

상기 BM 포토 장비에 부가된 자동 농도 조절부를 이용하여 상기 제1 네거티브 현상액의 농도를 조절하여 얻어진 제2 네거티브 현상액을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계;

상기 BM 포토 장비에서 상기 제2 네거티브 현상액을 이용하여 노광된 상기 포지티브 포토레지스트를 현상하여 포지티브 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;

상기 포지티브 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 광차단 금속층을 패터닝하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;

상기 RGB 포토 장비에서 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 칼라 네거티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광하는 단계; 및

상기 RGB 포토 장비에서 상기 제1 네거티브 현상액으로 노광된 상기 칼라 네거티브 포토레지스트를 현상하여 칼라 필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

블랙 수지층이 형성된 기판을 상기 BM 포토 장비에 공급하는 단계;

상기 BM 포토 장비에서 상기 블랙 수지층 상에 네거티브 포토레지스트를 형성하고 마스크 노광한 다음, 상기 제1 네거티브 현상액으로 현상하여 상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 RGB 포토 장비에 추가된 네거티브 타입의 포토 장비를 이용하여 상기 칼라 필터 위에 오버 코트용 네거티브 포토레지스트를 형성하고 노광한 다음 상기 제1 네거티브 현상액으로 현상하여 오버코트층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 RGB 포토 장비에 추가된 네거티브 타입의 포토 장비를 이용하여 상기 오버코트층 위에 스페이서용 네거티브 포토레지스트를 형성하고 노광한 다음 상기 제2 네거티브 현상액으로 현상하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 네거티브 현상액은 KOH계 현상액을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제1 네거티브 현상액은 약 0.4% 농도를, 상기 제2 네거티브 현상액은 약 1% 농도를 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 포지티브 포토레지스트의 노광갭은 100~200㎛ 범위를 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 포지티브 포토레지스트의 노광량은 40~70mj 범위를 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 네거티브 현상액을 스프레이 방식으로 상기 포지티브 포토레지스트로 공급하는 경우 스프레이 각도는 45±5도 범위를 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제2 네거티브 현상액의 샤워 유량은 15±2㎖를 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 포지티브 레지스트에 포함되는 상기 노볼락계 수지와 아크릴계 수지의 비율은 1:0.4~0.6인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 포지티브 레지스트는 12~17%을 노볼락 레진, 5~10%의 아크릴 레진, 3~5%의 포토 액티브 파운드(PAC), 77~82%의 솔벤트를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조 방법.
네거티브 현상액을 공급하는 현상액 공급부;

기판 상에 형성된 광차단 금속층을 패터닝하여 블랙 매트릭스를 형성할 때 필요한 포지티브 포토레지스트 패턴을, 노볼락계 수지를 기본으로 아크릴계 수지를 포함한 포지티브 포토레지스트와 상기 네거티브 현상액을 이용하여 형성하는 제1 포토 장비;

상기 제1 포토 장비에 부가되어 상기 현상액 공급부로부터의 네거티브 현상액의 농도를 조절하기 위한 자동 농도 조절부; 및

상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 칼라 네거티브 포토레지스트와 상기 네거티브 현상액을 이용하여 R, G, B 칼라 필터를 각각 형성하는 제2 내지 제4 포토 장비를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 포토 장비.
삭제
제 14 항에 있어서,

상기 제1 포토 장비는

기판 상에 형성된 블랙 수지층을 패터닝하여 블랙 매트릭스를 형성할 때 필요한 네거티브 포토레지스트 패턴을, 네거티브 포토레지스트와 상기 현상액 공급부로부터의 네거티브 현상액을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 포토 장비.
제 14 항에 있어서,

상기 블랙 매트릭스를 형성할 때 필요한 상기 포지티브 포토레지스트 패턴과, 상기 R, G, B 중 어느 하나의 칼러 필터를 형성하기 위한 제1 백업 포토 장비; 및

나머지 두개의 칼러 필터를 형성하기 위한 제2 백업 포토 장비를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 포토 장비.
제 17 항에 있어서,

상기 제1 백업 포토 장비는

상기 현상액 공급부로부터의 네거티브 현상액의 농도를 조절하여 상기 포지티브 포토레지스트 패턴시 이용되게 하는 자동 농도 조절부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 포토 장비.
제 14 항 또는 제 17 항에 있어서,

상기 칼라 필터 위에 오버 코트용 네거티브 포토레지스트와 상기 현상액 공급부로부터의 네거티브 현상액을 이용하여 오버코트층을 형성하는 제5 포토 장비를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 포토 장비.
제 19 항에 있어서,

상기 오버코트층 위에 스페이서용 네거티브 포토레지스트와 상기 현상액 공급부로부터의 네거티브 현상액을 이용하여 칼럼 스페이서를 형성하는 제6 포토 장비를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 포토 장비.
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