KR100613401B1 - 컬러 필터용 현상 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD 공정 중 컬러필터 제조시 발생되는 현상폐액을 처리하여 현상액으로 재활용하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 의한 컬러필터용 현상 시스템은,

기존의 현상 장치에 현상폐액을 저장하는 현상폐액조와, 상기 현상폐액에서 포토레지스트 성분은 여과하고 현상액 성분만을 투과시켜 재생액으로 만들기 위한 중공사막을 포함하는 필터부와, 상기 재생액의 흡광도를 측정하는 흡광도부와, 재생액을 저장하는 재생액조와, 재생액의 농도를 측정하고 농도보정에 필요한 계산을 수행하는 보정부 및 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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Description

컬러 필터용 현상 시스템 {DEVELOPING SYSTEM FOR COLOR FILTER}

도 1은 종래의 컬러필터용 현상 시스템을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 의한 컬러필터용 현상 시스템을 설명하기 위한 도면,

도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 컬러필터용 현상 시스템을 설명하기 위한 도면,

도 7 본 발명에 의한 컬러필터용 현상 시스템의 구동을 나타내는 개략적인 블록도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 현상폐액조 20 : 열교환기

30 : 전처리필터 40 : 필터부

41, 42 : UF 유닛 50 : 흡광도부

60 : 재생액조 70 : 보정부

73 : 농도계 74 : 계산계

75 : 현상액 검사계 8, 80 : 저장탱크

2, 12 : 기판 지지대 1, 11: 현상액 분출 노즐

3, 13: 버퍼 탱크 130 ~ 172 : 밸브

210 : 펌프 220,221,222 : 백워싱 펌프

300 : 제어부 400 : 디스플레이부

500 : 메모리부

본 발명은 컬러 필터 제조시에 발생하는 현상폐액을 처리하여 현상액으로 재활용하는 컬러필터용 현상 시스템에 관한 것이다.

TFT-LCD 패널의 제작 공정은 TFT-array공정, Color filter 공정, Cell assembly 공정, Module 공정으로 구성되는데, 이 중 컬러필터 공정은 컬러 영상을 구현하기 위해, TFT기판의 각 화소에 대향하는 위치에 적색, 청색, 녹색의 3원색의 패턴을 형성하는 공정을 말한다. TFT-LCD 의 컬러화면은 백색광인 백라이트(back light)가 액정 셀을 통과하면서 투과율이 조절된 후 각 액정 셀 위에 1 : 1로 배치된 Red, Green, Blue의 컬러필터 층을 투과해 나오는 빛의 혼합 기법을 통하여 만들어진다.

컬러필터 제조방법에는 염색법, 안료분산법, 전착법, 인쇄법 등이 있으나, 현재 양산에 적용하는 방법은 주로 안료 분산법이다. 안료 분산법이란 깨끗한 유리기판 위에 블랙 매트리스를 형성하고 포토레지스트(감광성 컬러수지)를 도포한 후,노광, 현상, 정착, 수세하는 사진원리를 이용하여 컬러필터를 제조하는 방법을 말한다.

컬러 필터 제조과정을 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 컬러필터의 패턴 형성 순서가 정해져 있지는 않지만, 여기서는 편의상 RED, GREEN, BLUE 순서로 제작된다고 가정하기로 한다.

RED 성분의 안료가 분산된 컬러 포토레지스트를 블랙 매트릭스가 형성된 유리기판에 도포하고, Strip pattern 이 설계된 하나의 마스크를 사용하여 화소 이격 거리만큼 이동시켜 노광하면, 노광된 영역은 광중합 개시제가 반응하여 polymer 가 형성되어 현상시 제거되지 않고, 노광되지 않은 부분은 현상액으로 제거된다. 현상 후 형성된 컬러 패턴은 열을 가하여 고착화시켜야 한다. 이와 같은 과정을 거쳐 Red 컬러 패턴이 형성된 기판에 Green 성분의 안료가 분산된 컬러 포토레지스트를 도포하고, 동일한 과정을 반복한다. Green 컬러 패턴이 형성되면, Blue 성분의 안료가 분산된 컬러 포토레지스트를 이용하여 상기의 공정을 반복한다.

본 발명은 컬러 필터 제조 과정 중 현상 공정에서 발생하는 현상폐액의 재활용을 특징으로 하는 현상시스템에 관한 것으로, 현상이란 현상액을 이용하여 UV 와 반응한 노광영역과 노광되지 않은 영역의 포토레지스트를 선택적으로 제거하여 마 스크에 설계된 패턴을 유리기판 위에 구현하는 공정을 말한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 현상 장치는 컨베이어가 구비된 기판 지지대(2)와 현상액 분출 노즐(1), 버퍼탱크(3) 및 저장 탱크(8)로 구성되어 있다.

현상 장치에는 2개의 버퍼탱크(Buffer Tank)(3a)(3b)가 있는데, 버퍼탱크는 현상 공정에서 현상액분출노즐(1)에 현상액을 공급해 주는 장치이다. 현상 과정에서 한번 사용된 현상액은 버퍼탱크(3)로 배출된 후 다시 후공정의 현상에 사용되고, 소정의 사이클동안 회수하여 사용된 후 폐기된다. 현상액은 보통 Glass 30매 분량에 사용된 후 또는 2시간 사용 후에 폐기 처리되는 것이 일반적이다.

1개의 버퍼탱크(3a)의 현상액이 소정의 사이클을 거친 후 폐기되면, 다른 버퍼탱크(3b)가 대체 투입되어 현상액을 공급하게 된다. 현상폐액이 배출된 후 빈 버퍼탱크(3a)는 저장탱크(8)로부터 유입되는 신액을 공급받아 채워지며, 저장탱크(8)는 C.C.S.S. (Central Chemical Supply System, 중앙화학약품공급장치)(미도시) 로부터 0.04%의 KOH을 포함하는 현상액을 공급받는다.

사용 후 폐기된 현상폐액에는 독성이 강한 포토레지스트 성분이 함유되어 있어, 그대로 폐기할 경우에는 환경 오염 문제가 발생하고, 따라서 현상폐액을 처리하는 데 상당한 비용이 든다.

또한 현재 컬러 필터 제조 공정에서 사용되는 현상액은 특정회사에서 개발, 판매되는 약품으로써 정확한 성분조사가 이루어지지 않아 현상액 재생이 어려운 실 정이다. 이로 인해 현재 국내 LCD공장에서는 현상액 구입을 위해 많은 비용을 지출하고 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 컬러 필터 제조 공정에서 발생하는 현상액과 포토레지스트가 혼합된 현상폐액을 일련의 처리 과정을 거쳐 재생한 후 LCD 공정에서 사용할 수 있도록 함으로써, 환경오염을 방지하고, 폐액처리 비용 및 현상액 구입 비용을 절감하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 버퍼탱크에서 배출되는 현상폐액을 회수하고, 회수된 현상폐액을 중공사막이 구비된 필터부에 통과시켜 포토레지스트 성분은 제거하고 현상액 성분만 투과시켜 재생액으로 만들고, 재생액의 흡광도를 측정하여 필터부의 이상 유무를 판단한 후, 필터부를 통과한 재생액을 재생액조로 배출하여, 재생액조에 저장된 재생액을 버퍼탱크에 공급, 현상액으로 재활용하도록 하는 현상폐액의 재활용을 특징으로 하는 현상 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 현상 시스템은 컨베이어를 포함하는 기판 지지대와, 현상액분출 노즐, 버퍼탱크 및 저장탱크로 구성된 종래의 현상장치에 현상폐액을 회수하는 현상폐액조와, 상기 현상폐액을 여과하는 필터부와, 상기 필터부를 통과한 재생액의 흡광도를 측정하는 흡광도부와, 재생액을 회수하는 재생액조, 재생액의 농도를 측정하고 보정하는 보정부와, 제어부을 더 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하에서 본 발명인 컬러 필터용 현상 시스템을 구성하고 있는 구성요소들의 기능 및 작용을 구체적으로 살펴보기로 한다.

(1) 기판지지대

기판 지지대는 포토레지스트가 도포된 유리기판을 지지하기 위한 것으로, 컨베이어를 포함하여 유리 기판을 이동시킬 수 있도록 한다. 또한 기판 지지대의 하부에 배출구를 구비하여, 현상액이 포토레지스트와 반응한 후 상기 배출구를 통하여 현상폐액조로 배출되도록 한다.

(2) 현상액 분출 노즐

현상액 분출 노즐은 현상액을 유리기판 위에 분사하기 위한 장치이다.

컬러필터의 현상 방법에는 기판에 현상액을 분사하는 스프레이 방식과 용액에 잠기도록 하는 dipping 방식 등이 있다. 본 발명에서는 스프레이 방식을 사용하고 있으나, 편의에 따라 다른 방식을 사용할 수 있으며, 필요하다면 두 가지 이상 의 방식을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

(3) 버퍼 탱크

버퍼 탱크는 현상액을 현상분출노즐에 공급하고, 사용된 현상액을 회수하는 장치이다. 이미 언급하였듯이 현상 장치에는 두 개의 버퍼탱크가 구비되어 있으며, 한 개의 버퍼 탱크에 있는 현상액이 소정의 사이클동안 사용된 후, 배출구를 통해 현상폐액조로 배출되면, 다른 버퍼탱크가 투입되어 현상노즐에 현상액을 공급하게 된다. 한편, 빈 버퍼 탱크는 저장 탱크로부터 현상액을 공급받아 채워지고, 다른 버퍼 탱크의 현상액이 배출되면 대체 투입되어 위의 과정을 반복한다.

(4) 저장 탱크

저장탱크는 버퍼 탱크에 현상액을 공급하기 위한 장치이다.

저장탱크는 C.C.S.S.(Central Chemical Supply System, 중앙화학약품공급장치) 로 연결된 배관을 통해 현상액을 공급받고, 재생액조와 연결된 배관을 통해 재생액을 공급받아 저장한 후, 필요할 때 버퍼탱크에 현상액을 제공하여 준다.

(5) 현상폐액조

현상폐액조는 버퍼 탱크에서 배출되는 현상폐액을 저장하였다가 일정한 속도로 필터부로 배출하는 역할을 한다.

현상폐액은 유리기판상에 도포되는 포토레지스트가 현상액에 의하여 현상되는 과정에서 발생하는 것으로, 분자량이 큰 포토레지스트 성분과 분자량이 작은 현상액 성분이 함유되어 있다. 본 발명에서는 포토레지스트는 아크릴 수지, 가교제 및 카본 블랙 등이 포함되어 있으며, 현상액에는 수산화칼륨(KOH)과 계면활성제가 포함되어 있는 것을 예로 들어 설명한다.

위에서 언급하였듯이 기존의 컬러필터 제조 공정에서는 소정의 사이클을 거친 현상폐액은 버퍼탱크에서 배출되어 폐기되었다. 그러나 본 발명에서는 배출된 현상폐액을 폐기하지 않고 현상폐액조에 저장한 후, 현상폐액의 저장량이 일정 수준에 이르면 후술할 제어부의 명령에 의해 현상폐액을 후술할 필터부로 배출하여 여과과정을 거치도록 한다.

현상폐액조에서 배출되어 필터부를 통과한 용액에는 현상액 성분을 포함한 용액(이하 "재생액"이라 함)과 포토레지스트 성분을 포함한 용액(이하 "농축액"이라 함)이 있는데, 이 중 상기 농축액은 필터부에서 현상폐액조로 연결된 배관을 통해 현상폐액조로 재회수 된 후, 현상폐액조에서 다시 필터부로 배출되어 재여과과정을 거치게 된다. 즉, 필터부의 중공사막을 통과하지 못한 현상폐액(농축액)은 배관을 따라 현상폐액조와 필터부를 순환하게 되는데, 이러한 순환은 현상폐액의 80% 가량이 여과될 때까지 계속된다. 현상폐액조로 재회수되는 농축액의 양이 초기 현상폐액량의 20% 에 이르면 농축액은 더 이상 순환하지 않고, 외부로 배출되어 폐액 처리 과정을 거치게 된다. 이와 같은 순환 과정을 포함함으로써 현상폐액의 재활용률을 높일 수 있게 된다.

도면에서는 한 개의 현상폐액조를 구비한 것으로 도시하였으나, 필요에 의해 두 개 이상의 현상폐액조를 구비할 수도 있다. 이 경우 하나의 현상폐액조에 저장된 현상폐액의 순환이 진행되는 동안 다른 현상페액조가 버퍼 탱크에서 배출되는 현상폐액을 저장함으로써 전체 공정이 지체되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

(6) 열교환기

현상폐액조에 저장된 현상폐액이 일정량에 이르면, 후술할 제어부의 명령에 의해 밸브(130)(140)가 열리고, 펌프(210)가 작동하여 현상폐액이 필터부(40)로 유입된다. 이미 언급한 바와 같이 농축액은 회수량이 일정 수준에 이를 때까지 계속 순환하며, 이로 인해 열이 발생되어 용액의 온도가 상승하게 된다. 따라서 시스템의 안정적인 구동을 위해서는 순환 라인에 열교환기를 설치하여 농축액의 온도 상승을 억제한 후에 필터부에 공급하는 것이 바람직하다.

(7) 전처리 필터

컬러필터 제조과정에서 현상폐액에 이물질이 포함될 수 있다. 그런데 후술할 필터부의 UF유닛은 압력과 이물질에 의해 쉽게 훼손되는 특징을 가지고 있으므로, 현상폐액을 필터부로 유입시키기 전에 이물질을 제거하는 것이 바람직하다. 따라서 필터부 상류에 전처리 필터를 구비하여 현상폐액에 포함되어 있는 이물질을 제거 하도록 한다. 이때 전처리 필터로는 마이크로 필터(micro-filter)가 사용될 수 있다.

(8) 필터부

필터부는 현상폐액에 포함되어 있는 포토레지스트 성분을 제거하고 현상액성분만을 분리하기 위한 것으로, 본 발명의 필터부는 중공사막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 중공사막은 분자량이 큰 포토레지스트 성분은 통과시키지 못하고 분자량이 작은 현상액 성분만을 통과시키는 다수의 공(pore)이 형성되어 있어 현상폐액 중 필요한 현상액 성분만 회수하여 사용할 수 있도록 한다.

중공 사막을 투과하여 나온 재생액은 재생액조로 배출되고, 중공 사막을 투과하지 못한 농축액은 현상폐액조로 재회수된 후 다시 필터부로 배출되어 재여과과정을 거친다. 이와 같이 필터부를 통과하지 못한 농축액은 현상폐액조와 필터부를 계속 순환하게 되는데, 이 순환 과정은 현상폐액의 80%가 여과될 때까지 계속된다.

상기 필터부는 중공사막을 구비하는 UF(Ultra Filter : 한외여과막)를 구비하는 것이 좋다. UF를 구비할 경우 세척을 통해 필터를 여러 번 재생하여 사용할 수 있기 때문이다. 본 발명에서는 후술할 백워싱 펌프를 구비함으로써 UF의 세척을 용이하게 하였으며, 정기적인 세척을 통해 현상폐액이 원활하게 여과될 수 있도록 하였다.

또한, 상기 필터부는 두 개 이상의 UF 유닛을 상호 병렬적으로 독립되게 설치하여 구성될 수 있다. 이 경우 어느 일방의 UF 유닛에 이상이 발생하면 해당 유닛의 작동만 중지하고, 다른 유닛은 정상적으로 작동하도록 한다. 그 결과 전체 시스템의 운전을 중단시키지 않고도 해당 유닛의 교체, 수리가 가능하다는 장점이 있다.

(9) 흡광도부

흡광도부는 필터부를 통과한 재생액의 흡광도를 측정하여, 후술할 제어부로 측정된 흡광도 데이터를 전송하는 역할을 한다.

상기한 바와 같이 현상폐액에 포함되는 포토레지스트에는 카본 블랙 성분이 함유되어 있으므로, 필터부를 통과한 재생액의 카본 블랙의 함유량을 조사해보면 현상폐액의 여과가 제대로 이루어졌는지 알 수 있다. 만일 카본 블랙의 함량이 기준치 이상 검출되는 경우라면, 필터부에 이상이 발생한 것이므로 시스템을 중단시켜야 한다.

흡광도 측정 결과 필터부에 이상이 없다고 판단되면, 재생액을 재생액조로 배출하고, 필터부에 이상이 발생되었다고 판단되면, 재생액조로 연결된 밸브를 닫아 여과되지 않은 현상폐액이 재생액조로 유입되는 것을 막고, 현상폐액조로 연결된 밸브(150)를 열어 현상폐액을 현상폐액조로 보낸다.

상기의 과정에서 필터부의 이상 유무는 흡광도계에서 측정된 재생액의 흡광 도 데이터를 제어부가 전송받아 메모리부에 기설정된 기준치와 비교하여 판단하게 된다.

이 과정을 구체적으로 살펴보면,

먼저 흡광도부에서 측정한 흡광도는 신호를 통해 후술할 제어부로 전송되며, 제어부는 메모리부에 기설정된 기준치와 측정된 흡광도를 비교한다. 만일 흡광도가 기준치의 오차범위를 초과하는 경우라면 필터부에 이상이 발생한 것으로 보고, 밸브구동부(140c)(150c)를 제어하여 재생액조로 연결된 밸브(140)를 닫아 현상 폐액이 재생액조로 유입되는 것을 막고, 현상폐액조로 연결된 밸브(150)를 열어 재생액을 현상폐액조로 배출하도록 한다.

만일 흡광도가 기준치의 오차범위 내라면 재생액을 재생액조로 배출한다.

만일 상기 필터부가 두 개 이상의 UF 유닛이 독립적으로 병렬 연결되어 구성된 경우라면, 상기 흡광도부를 각각의 UF 유닛에 대하여 설치할 수 있다. 이 경우 어느 일방 유닛을 통과한 재생액의 흡광도만 기준치를 벗어난 것으로 판단되면 그 해당 유닛의 작동만을 중지시키고, 나머지 유닛은 정상 작동시킨다. 그 결과, 일부 유닛에 이상 또는 고장이 발생한 경우라도 전체 현상 시스템은 중단되지 않고, 현상폐액을 처리함으로써 현상액으로 재활용할 수 있다는 장점이 있다.

(10) 재생액조

재생액조는 상기 흡광도부에서 흡광도를 측정한 결과 현상폐액이 필터부에서 이상 없이 여과된 것으로 판단되면, 상기 필터부를 통과한 재생액을 저장하였다가 저장탱크로 배출하는 역할을 한다.

본 발명에 의하면, 현상폐액조에서 배출되는 현상폐액 전부가 재활용되는 것이 아니라 80% 만 재생되므로, 재생되지 않은 20 %에 해당하는 양을 보충함으로써 현상액의 양을 일정하게 유지하도록 할 수 있다. 즉, 현상폐액의 순환이 마무리되어 재생액조에 초기 현상폐액의 80%에 달하는 재생액이 저장되면, 제어부의 제어에 의해 C.C.S.S로부터 현상액 신액을 공급받아 부족한 양을 채우도록 한다.

또한, 컬러 필터 제조에 사용되는 현상액은 0.04%의 KOH용액을 포함하여야 하는데, 여과과정을 거친 재생액의 경우에는 KOH의 농도가 이에 미치지 못할 수 있다. 현상액의 농도는 현상 선폭 간격에 많은 영향을 미치므로, 현상액의 농도가 적절하지 못한 경우 제품 불량이 발생할 수 있다. 따라서 현상액으로 재활용하기 전에 재생액의 농도를 보정해야 할 필요가 있다. 재생액이 재생액조에 저장되면, 후술할 보정부의 농도계에서 재생액의 농도를 측정한 후, 보정부의 계산계에서 농도 보정에 필요한 KOH 양을 계산하고, 후술할 제어부에 데이터를 전송하여 제어부의 제어에 의해 C.C.S.S.(Central Chemical Supply System 중앙화학약품공급 장치)(미도시)로부터 필요한 양의 KOH를 공급받아, 재생액조로 공급하여 재생액의 농도를 조절하게 된다.

또한, 하기한 도면에는 한 개의 재생액조를 구비한 것으로 도시되었으나, 필요에 따라 두 개 이상의 재생액조를 구비하여 구성될 수 있다.

(11) 보정부

보정부는 재생액조의 재생액에 포함된 현상액의 농도와 포토레지스트 성분의 농도를 측정하고, 농도 보정을 하도록 하여 재생액을 현상액으로 이상없이 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.

상기 보정부는 재생액의 농도를 측정하는 농도계와, 농도계에서 측정된 측정치와 기준 농도를 비교하여 보정에 필요한 KOH 양을 계산하는 계산계로 이루어져 있다.

이미 언급하였듯이 컬러필터 제조에 사용되는 현상액은 0.04%의 KOH를 포함하고 있는 것이 적당한데, 여과된 재생액의 농도는 이에 미치지 못할 수 있다. 따라서 재생액을 그대로 현상액으로 사용하기에는 무리가 있으므로 이를 보정할 필요가 있다. 농도의 보정은 C.C.S.S. (Central Chemical Supply System 중앙화학약품공급 장치)로부터 재생액조에 필요한 화학약품을 공급받음으로써 이루어진다.

이 과정을 구체적으로 살펴보면,

먼저 농도계(73)에서 재생액의 샘플을 채취하여 농도를 측정한 후, 계산계(74)에 측정치를 신호로 보내면 계산계(74)에서 기준 농도에 도달하기 위해 필요한 KOH의 양이나 D.I.WATER의 양 등을 계산한다. 계산된 값을 제어부에 신호로 보내면 제어부는 재생액조와 C.C.S.S.(Central Chemical Supply System 중앙화학약품공급장치)를 연결하는 밸브(미도시)를 열도록 밸브구동부를 제어하여 필요한 양의 KOH 혹은 D.I.WATER를 재생액조에 공급하도록 한다.

또한, 상기 보정부는 재생액뿐만 아니라 저장탱크나 버퍼탱크의 현상액 샘플을 채취하는 현상액 검사계(75)를 구비하여, 현상액의 농도를 체크하고, 필요한 경우 현상액의 농도를 보정하도록 할 수도 있다.

현상액 검사계(75)는 버퍼탱크 또는 저장탱크와 연결하는 배관을 설치하여, 이 배관을 통해 현상액의 샘플을 채취하고, 상기 농도계(73)에 현상액 샘플을 보낸다. 그러면 농도계에서 현상액 샘플의 농도를 측정한 후 측정값을 계산계(74)로 보내고, 계산계는 계산을 통해 보정이 필요하다고 판단되면, 제어부에 계산된 값을 신호로 전송하고, 제어부는 버퍼탱크나 저장탱크에 KOH의 원액이나 신액을 공급하도록 밸브구동부를 제어한다.

전술하였듯이 현상액의 농도는 현상 선폭에 많은 영향을 주므로, 현상액의 농도를 일정하게 유지시키는 것은 현상 공정의 효율을 증대시키고, 제품의 품질을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다.

(12) 백워싱 펌프( Back Washing Pump)

상기하였듯이 필터부에 UF를 구비하면, 세척을 통해 필터를 여러 번 재생하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 세척 없이 현상폐액을 장기간 여과시킬 경우, 필터부의 UF가 막혀 재생액을 투과가 원활하게 이루어 지지 않으므로, 정기적으로 UF를 세척해줄 필요가 있다.

본 발명은 재생액조와 필터부 사이에 백워싱 펌프를 구비함으로써, 정기적으로 필터를 세척함으로써 현상폐액이 원활하게 여과될 수 있도록 하였다. 상기 필터부에 두 개 이상의 UF 유닛이 구비된 경우에는 각각의 UF 유닛에 대하여 백워싱펌프를 설치할 수도 있다.

더불어 상기 백워싱펌프에 순환 (Circulation) 기능을 포함하면 전술한 재생액의 농도 보정이 이루어진 경우에 재생액이 잘 혼합되도록 섞어주는 효과를 얻을 수 있다.

(13) 제어부

제어부(300)는 펌프를 구동하는 펌핑 구동부와 현상폐액, 재생액 등이 흐르는 배관 라인상의 밸브를 구동하는 밸브 구동부, 흡광도부, 보정부 등을 제어하여 전제 시스템을 운용하는 역할을 한다.

제어부(300)는 현상폐액조에 일정량 이상의 현상폐액이 저장되면 펌프 구동 부(210c)와 밸브구동부(130c)(140c)를 제어하여 현상폐액이 필터부로 유입되도록 한다.

또한, 흡광도부에서 필터부를 거쳐 나온 재생액의 흡광도를 측정하여 신호를 보내면, 그 결과를 분석하여 경우에 따라 재생액을 재생액조로 배출하거나, 현상폐액조로 회수한다. 즉, 흡광도부에서 측정된 재생액의 흡광도가 기설정된 기준치를 초과한 경우라면, 필터부에 이상이 발생하여 현상폐액의 여과가 제대로 이루어지지 않은 것이므로, 미여과된 현상폐액이 재생액조로 유입되는 것을 방지하여야 한다. 이 경우 제어부(300)는 밸브 구동부(140c)(150c)를 제어하여, 흡광도부와 재생액조를 연결하는 배관의 밸브(140)를 닫아 현상폐액 재활용 시스템의 구동을 중단시키고, 흡광도부와 현상폐액조를 연결하는 밸브(150)를 열어 재생액을 현상폐액조로 흘려보낸다. 반면 측정된 흡광도가 기준치에 부합하는 경우라면 시스템이 계속 작동하도록 한다.

이상의 과정을 통해 제어부는 현상액으로 사용하기 부적절한 재생액이 현상시스템에 유입되는 것을 방지하고, 현상액으로 재활용되는 재생액의 품질을 통제한다.

또한, 재생액조에 일정한 양의 재생액이 저장되면, 재생액조와 C.C.S.S.를 연결하는 배관의 밸브를 열어 현상액 신액을 공급함으로써, 재생액조에 저장되는 재생액의 양을 일정하게 유지하도록 한다.

또한, 보정부에서 재생액의 농도를 측정하여 보정에 필요한 값을 신호로 제어부에 전송하면, 재생액조와 C.C.S.S를 연결하는 배관(미도시)의 밸브를 열어 필요한 화학약품이 공급되도록 한다. 이 때 농도의 보정은 4% KOH 용액(이하 '원액'이라 함)과 D.I WATER 를 주입하여 이루어진다.

상기와 같은 농도 보정이 이루어진 경우 제어부는 펌프 구동부를 제어하여 백워싱 펌프를 가동시킴으로써 재생액이 잘 혼합되도록 할 수 있다.

또한, 제어부는 상기 소정의 주기마다 펌프 구동부 및 밸브 구동부를 제어하여, 백워싱 펌프를 가동시켜 재생액조의 재생액을 필터부로 역류시킴으로써 UF가 세척되도록 한다.

(14) 디스플레이부

본 발명의 컬러 필터용 현상 시스템은 디스플레이부를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 시스템에 이상이 발생하면 상기 제어부의 제어에 의해 상기 디스플레이부에 시스템의 이상상태를 표시하여 운전자에게 경고하는 것이 가능하다. 그 결과 전체 시스템의 관리 및 유지, 보수를 용이하게 해 준다.

또한, 상기 필터부에 두 개 이상의 UF 유닛 설치되고, 이 중 일부 유닛에만 이상이 발생한 경우, 디스플레이부에 이상이 있는 유닛을 표시해 줌으로써, 해당 유닛만을 수리, 교체하도록 할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 필터부에 두 개 이상의 UF 유닛이 설치된 경우, 각각의 유닛에 대하여 디스플레이부를 설치할 수도 있다. 이 경우 어느 한 유닛에 이상이 발생하면, 해당 유닛에 설치된 디스플레이부에만 이상상태를 표시하도록 할 수 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 컬러필터용 현상 시스템을 설명하기 위한 도면, 도 3 내지 도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 의한 컬러필터용 현상 시스템을 설명하기 위한 도면, 도 7은 본 발명에 의한 컬러필터용 현상 시스템의 구동을 나타내는 개략적인 블록도이다.

[ 바람직한 실시예 ]

본 발명의 현상 시스템은 컨베이어를 구비한 기판 지지대(12)와, 현상액 분출 노즐(11), 버퍼 탱크(13), 저장 탱크(80)로 구성된 컬러필터용 현상 장치에 있어서,

컬러필터 제조 공정 중에 발생하는 현상폐액을 회수하는 현상폐액조(10)와 , 상기 현상폐액에 포함되어 있는 포토레지스트 성분이 포함된 농축액은 여과하고 현상액 성분을 포함한 재생액은 투과시키는 중공사막을 구비하는 필터부(40)와, 상기 필터부에서 투과되어 나온 재생액의 흡광도를 측정하는 흡광도부(50)와, 상기 필터부에서 배출되는 재생액을 저장하는 재생액조(60)와, 재생액의 농도를 측정하는 농 도계(73) 및 농도 보정에 필요한 계산을 수행하는 계산계(74)로 이루어진 보정부(70)와, 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

각 구성요소의 기능에 대하여는 이미 설명하였으므로 이하에서는 도 2와 도 7을 참조하여, 본 발명에 의한 컬러필터용 현상 시스템의 작동에 대하여 살펴보기로 한다.

본 발명에 의한 현상 시스템의 작동은 다음과 같다.

먼저, 버퍼탱크(13)에서 배관을 통해 현상액을 현상액 분출노즐(11)에 공급하고, 현상액이 유리 기판 위에 분사된 후, 사용된 현상액은 기판 지지대(12) 하부의 배출구를 통해 버퍼 탱크(13)로 회수된다. 현상액이 소정의 사이클 동안 사용되어 현상폐액이 되면, 현상폐액조(10)와 연결된 배관의 밸브(110)가 열리고, 현상폐액은 현상폐액조(10)로 배출된다.

현상폐액조(10)에 일정량 이상의 현상폐액이 저장되면, 제어부(300)는 밸브 구동부(130c)(140c)를 제어하여 밸브(130)(140)을 열고, 펌프 구동부(210c)를 제어하여 펌프(210)를 작동시킨다. 그 결과 현상폐액조(10)에 저장되어 있던 현상폐액은 필터부(40)로 흐르게 된다.

이미 언급한 바와 같이 현상폐액조(10)에서 배출된 현상폐액은 80% 수준으로 여과될 때까지 순환을 계속하므로, 이 과정에서 열이 발생하여 현상폐액의 온도가 상승한다. 따라서 현상폐액의 열을 제거하고 온도 상승을 억제하기 위하여 순환 라인에 열교환기(20)를 설치하는 것이 좋다.

또한, 현상 과정에서 현상폐액에 이물질이 포함될 수 있으므로, 현상폐액이 필터부에 유입되기 전에 전처리 필터(30)를 통과하도록 하여 선여과처리하는 것이 바람직하다.

열교환기(20)를 통과한 현상폐액은 전처리필터(30)로 유입되어 선여과과정을 거친 후 필터부(40)로 유입된다.

현상폐액이 필터부(40)에 유입되면 필터부의 중공사막에 의하여 현상폐액에 포함된 포토레지스트 성분은 여과되고, 현상액 성분을 포함한 재생액만 투과된다. 상기 필터부(40)를 통과한 재생액은 흡광도부(50)로 유입되고, 필터부를 통과하지 못한 농축액은 현상폐액조로 재회수되어 재여과과정을 거치게 된다.

상기 필터부(40)는 중공사막을 구비한 UF 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 필터부(40)는 도3에 도시된 바와 같이, 독립된 두 개 이상의 UF 유닛(41)(42)을 병렬로 연결하여 구성될 수 있다.

필터부(40)를 통과한 재생액은 흡광도부(50)로 유입된다.

흡광도부(50)는 필터부(40)를 통과한 재생액의 흡광도를 검지하여 검지된 흡광도 신호를 제어부(300)로 보내고, 제어부(300)는 이를 수신하여 메모리부(500)에 기설정된 기준치와 비교한다.

제어부(300)는 검지된 흡광도가 기준치의 소정의 오차 범위를 벗어나는 경우, 필터부(40)에 이상이 발생한 것으로 판단하여, 현상폐액 재처리 시스템 가동을 중지하고, 디스플레이부(400)에 이상상황 발생을 표시하도록 제어한다.

이 과정을 구체적으로 살펴보면,

제어부(300)는 밸브 구동부(140c)(150c)를 제어하여, 흡광도부(50)와 재생액조(60)를 연결하는 배관의 밸브(140)를 닫아 미여과된 현상폐액이 재생액조(60)에 유입되는 것을 막고, 흡광도부(50)와 현상폐액조(10)를 연결하는 밸브(150)를 열어 재생액을 현상폐액조(10)로 흘려보낸 후, 디스플레이부(400)에 시스템의 이상상태를 표시하도록 제어한다.

검지된 흡광도가 기준치의 소정의 오차범위 내인 경우에는 재생액은 재생액조(60)로 배출된다.

상기 필터부(40)가 두 개 이상의 UF 유닛(41)(42)을 구비한 경우라면, 각각의 유닛에 대하여 흡광도부(50)를 설치할 수 있으며, 이 경우 각 유닛에서 배출되는 재생액에 대한 흡광도를 측정하여, 측정된 흡광도가 기준치를 초과하는 경우에 해당 유닛의 작동만을 중단시키도록 한다.

도3 을 참조하여 이를 구체적으로 설명하면,

두 개 이상의 UF유닛(41)(42) 중 일부 유닛(41)에서 처리된 재생액의 흡광도가 기준치의 오차범위를 초과한 경우에, 제어부(300)는 해당 유닛(41)과 현상폐액조(10)를 연결하는 밸브(151)를 열고, 해당 유닛(41)과 재생액조(60)를 연결하는 밸브(141)를 닫으며, 현상폐액조(10)에서 해당 유닛으로 들어오는 배관의 밸브(171)을 닫아, 이상이 있는 유닛에 현상폐액이 유입되는 것을 막도록 밸브 구동부를 제어한다.

또한, 각각 유닛(41)(42)에 대하여 독립된 디스플레이부(400)를 구비된 경우에, 제어부(300)는 이상이 발생한 유닛의 디스플레이부(400)에 경고 메세지를 표시하도록 제어한다. 반면, 정상적으로 작동하는 UF 유닛(42)의 경우에는 그대로 작동하도록 하여 현상폐액의 재활용이 이루어지도록 한다.

따라서 어느 일방의 유닛에 훼손 또는 파손이 발생하거나, 현상폐액이 충분히 여과되지 않은 경우라도 전체 시스템의 가동을 중지하지 않고 현상폐액 재활용 공정을 진행할 수 있다.

흡광도부(50)를 통과한 재생액은 재생액조(60)로 배출된다.

재생액조에 일정량의 재생액이 저장되면, C.C.S.S 로부터 현상액 신액을 공급받는다. 현상폐액이 전부 재생되는 것이 아니라, 80%만 재생되므로 부족한 20%의 양을 현상액 신액으로 보충하기 위함이다.

또한, 재생액조(60)에 저장된 재생액은 현상액으로 사용하기에 적당하지 않 은 농도일 경우가 많으므로, 재생액이 현상액으로 재활용되기 위해서는 농도 보정이 필요하다. 본 발명의 현상액은 0.04%의 KOH를 포함하는 것이 바람직하다. 보정부(70)의 농도계(73)는 재생액의 농도를 측정하여, 계산계(74)에 데이터를 전달하고, 이 데이터를 기준으로 계산계(74)는 재생액에 함유된 KOH의 농도를 0.04%로 만들기 위해 필요한 KOH 용액의 양을 계산한다. 계산된 양을 제어부(300)에 신호로 전달하면 제어부는 C.C.S.S(미도시)와 연통된 배관의 밸브를 제어하여 필요한 양의 KOH를 재생액조(60) 공급하도록 한다.

또한, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 보정부(70)에 현상액 검사계(75)를 구비함으로써, 저장탱크(80) 또는 버퍼탱크(13)의 현상액 샘플을 채취하여 현상액의 농도를 측정하고, 필요한 경우 현상액의 농도 보정을 실시할 수 있다.

이 과정을 구체적으로 살펴보면, 현상액 검사계(75)는 저장 탱크(80) 또는 버퍼탱크(13)를 연결하는 배관을 통해 현상액 샘플을 채취하고, 농도계(73)에 샘플을 보내 현상액의 농도를 측정하도록 한다. 농도계(73)에서 측정된 값을 계산계(74)에 데이터로 전달하면, 계산계(74)는 계산을 통해 보정이 필요하다고 판단되면, 제어부(300)에 계산값을 신호를 보내 버퍼탱크(13)나 저장탱크(80)에 KOH의 원액이나 신액을 주입하도록 한다.

한편, 재생액조(60)와 필터부(40)를 연결하는 배관라인에 백워싱펌프(220)를 설치함으로써 재생액을 필터부(40)로 역류시켜 필터부의 UF를 세척하도록 할 수 있 다. UF 의 장점은 세척을 통해 여러번 사용할 수 있다는 점이므로, 정기적인 세척을 통해 현상폐액을 원활히 여과할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이를 구체적으로 살펴보면, 제어부(300)가 소정의 주기마다 펌프구동부(220c) 및 밸브 구동부(160c)를 제어하여 펌프(220)를 구동시키고 밸브(160)를 열리게 한다. 그 결과 재생액조(60)에 저장되어 있던 재생액이 필터부(40)로 역류하여 막혀 있는 UF을 세척(back washing)하게 된다.

또한, 백워싱을 수행하는 펌프(220)에 순환(circulation)기능을 추가하면 재생액조(60)의 재생액에 대한 농도 보정을 실시한 후, 펌핑을 통해 재생액이 잘 혼합되도록 할 수 있다.

만일 도3에 도시된 바와 같이 필터부가 두 개 이상의 UF 유닛(41)(42)을 구비하고 있는 경우라면, 각각의 UF 유닛과 재생액조(60)를 연결하는 배관라인에 각각 UF유닛 사이에 백워싱 펌프(221)(222)를 설치하고, 제어부의 제어에 의해 소정의 시기마다 재생액조의 재생액을 필터부로 역류시킴으로써 UF 유닛(41)(42)의 중공사막을 세척하도록 할 수 있다.

또한, 도4 에 도시된 바와 같이 각각의 UF 유닛(41)(42)과 펌프(220)를 연결하는 배관라인에 밸브(162)(163)를 설치하고 세척이 필요한 해당 유닛(41)에 연결된 배관의 밸브(162)를 열어 세척하게 할 수도 있다. 이 때 나머지 UF유닛(42)은 정상 가동시킴으로써 중단없이 시스템을 구동할 수 있다.

재생액조(60)에 저장된 재생액은 농도 보정을 거친 후 저장탱크(80)로 배출되어 저장되고, 버퍼 탱크(13)에 현상액 충전이 필요한 경우에 저장탱크(80)에서 버퍼탱크(13)로 공급되어 현상액으로 재활용된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 종래의 현상 장치에 현상폐액조, 필터부, 흡광도부, 재생액조, 농도부 등을 더 구비함으로써, 기존의 사용 후 폐기되던 현상폐액의 재활용하게 하여, 현상폐액 처리 및 현상액 구입 비용을 절감하고, 유해 물질의 배출을 감소시켜 환경오염을 방지하는 효과를 가지고 있다.

또한, 농도부를 구비하여 재생액의 농도를 측정하고, C.C.S.S.로부터 필요한 화학약품을 공급받아 재생액의 농도를 보정함으로써, 재생액의 품질을 유지하고, 재생액이 현상액으로 이상없이 사용할 수 있도록 하였다.

또한, 백워싱 펌프를 구비하여 UF를 간단히 세척할 수 있도록 하고, 이를 통해 필터가 막히지 않고 현상폐액을 원활히 여과할 수 있도록 하였다.

또한, 백워싱 펌프에 순환 기능을 추가하여 재생액의 농도 보정이 이루어진 경우 재생액의 혼합이 원활히 이루어질 수 있게 하였다.

또한, 각각 독립적으로 작동하는 UF유닛을 병렬적으로 복수개 배치함으로써 어느 하나의 UF유닛이 정상적으로 작동하지 않더라도 전체 시스템 공정 진행을 중단하지 않고 현상폐액 재활용 공정을 수행할 수 있도록 하였다.

Claims (8)

1. 컨베이어를 포함하는 기판 지지대와 현상액 분출 노즐, 버퍼탱크 및 저장 탱로 구성된 컬러 필터용 현상 시스템에 있어서,

   상기 버퍼 탱크와 연통되어 버퍼탱크로부터 배출되는 현상폐액을 회수하는 현상폐액조와 ;

   상기 현상폐액의 포토레지스트 성분을 포함하는 농축액은 투과되지 않고, 현상액 성분을 포함한 재생액은 투과되는 중공사막을 구비하는 필터부와 ;

   상기 필터부에서 투과되는 재생액의 흡광도를 측정하는 흡광도부와 ;

   상기 필터부에서 투과되는 상기 재생액이 회수되는 재생액조와 ;

   농도계와 계산계를 구비하여, 상기 재생액조의 재생액의 농도를 측정하고, 농도 보정을 수행하는 재생액 농도 보정부와 ;

   상기 재생액의 흡광도가 기설정된 기준치의 소정의 오차범위 내에 있는 경우에는 상기 재생액을 재생액조로 배출하고, 상기 기준치의 오차범위를 초과하는 경우에는 현상폐액 재활용 시스템의 가동을 중단하고, 상기 재생액을 현상폐액조로 배출하도록 제어하는 제어부 ; 를 더 포함하여 현상폐액을 재활용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   시스템에 이상이 발생한 경우 화면에 이상상태의 발생을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템.
3. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 보정부의 계산계에서 계산한 결과를 전송받아 재생액의 농도 보정에 필요한 원액이나 신액을 재생액조에 유입하도록 밸브 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 보정부는,

   상기 버퍼 탱크 또는 저장 탱크와 연결된 배관을 구비하고, 버퍼탱크에 저장된 현상액의 샘플을 채취하여 상기 보정부의 농도계에 전달하는 현상액 검사계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 필터부가 백워싱되도록, 상기 재생액조의 재생액을 상기 필터부로 역류시키는 백워싱 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 백워싱 펌프는,

   재생액이 보정액과 혼합되도록 하기 위한 순환(Circulation) 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 필터부는,

   상호 독립적으로 배치되는 두 개 이상의 UF 유닛을 포함하고, 각각의 UF 유닛에 대하여 흡광도부를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상 시스템.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 UF 유닛이 백워싱되도록, 상기 재생액조의 재생액을 각각의 UF 유닛으로 역류시키는 백워싱 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터용 현상시스템.

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