KR100983582B1 - 노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막패터닝 방법 - Google Patents

노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막패터닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비용 및 효율을 향상시킬 수 있는 노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 노광 장치는 감광성막이 형성된 기판이 안착된 스테이지와; 상기 감광성막을 노광하기 위한 광을 생성하는 다수의 발광 다이오드와; 상기 발광 다이오드에서 생성되는 광을 상기 기판의 두께방향과 나란한 평행광으로 변환시키는 적어도 하나의 평행광 발생부와; 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 유효광이 상기 평행광 발생부에 입사되도록 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 불용광을 차광하는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
발광 다이오드, 차광막, 평판 표시 소자

Description

노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXPOSURE AND METHOD FOR PATTRNING THIN LAYER USING THE SAME}
본 발명은 노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법에 관한 것으로, 특히 비용 및 효율을 향상시킬 수 있는 노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법에 관한 것이다.
최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 소자들이 대두되고 있다. 이러한 평판 표시 소자로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 소자(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 전계 발광 표시 소자(Electro-Luminescence) 등이 있다.
이러한 평판 표시 소자의 박막들은 다수의 마스크 공정을 통해 형성된다. 마스크 공정 각각은 박막 증착(코팅) 공정, 세정 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 포토레지스트 박리 공정, 검사 공정 등과 같은 다수의 공정을 포함한다. 포토리소그래피공정은 기판 상에 형성된 박막 상에 감광성막을 도포하는 도포공정과, 그 감광성막을 마스크를 이용하여 노광하는 노광 공정과, 노광된 감광성막을 현상하는 현상 공정을 포함한다.
종래 노광 공정에 이용되는 노광 장치는 방전 가스, 예를 들어 수은이 주입된 방전 램프에서 생성된 자외선 대역의 광을 이용하여 감광성막을 노광한다.
그러나, 종래 노광 장치의 방전 램프는 수명이 1,000시간 내외로 짧아 교체에 따른 소모성 비용이 높음과 아울러 교체시마다 장시간의 휴지 기간이 필요한 문제점이 있다. 특히, 휴지 기간은 1200도의 열을 방출하는 방전램프의 냉각 기간과, 교체 기간과, 방전 램프의 위치 조정 등을 포함하는 세팅기간이 필요하다.
또한, 종래 노광 장치의 방전 램프는 노광에 불필요한 파장을 포함하고 있다. 따라서, 종래 노광 장치는 불필요한 파장의 광을 필터링하기 위한 광학 필터를 구비해야하므로 구조가 복잡함과 아울러 설치 면적이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 종래 노광 장치의 방전 램프는 빈번한 온/오프시 열적 스트레스로 인해 크랙이 발생되는 것을 방지하기 위해 항상 온을 유지해야 하므로 전력이 낭비되되며, 항상 온 상태를 유지하는 방전 램프의 출사광을 선택적으로 차단하기 위해 셔터를 추가로 구비해야만 하는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 종래 노광 장치의 방전 램프은 수은 등의 유해 성분을 포함하므로 이를 폐기할 때에는 추가 비용이 발생함과 아울러 환경에 유해한 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 비용 및 효율을 향상시킬 수 있는 노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 장치는 감광성막이 형성된 기판이 안착된 스테이지와; 상기 감광성막을 노광하기 위한 광을 생성하는 다수의 발광 다이오드와; 상기 발광 다이오드에서 생성되는 광을 상기 기판의 두께방향과 나란한 평행광으로 변환시키는 적어도 하나의 평행광 발생부와; 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 유효광이 상기 평행광 발생부에 입사되도록 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 불용광을 차광하는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 방법은 다수의 발광 다이오드에서 광을 생성하는 단계와; 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 유효광이 평행광 발생부에 입사되도록 차광막에서 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 불용광을 차광하는 단계와; 상기 유효광을 상기 평행광 발생부에서 평행광으로 변환시키는 단계와; 상기 변환된 평행광을 이용하여 기판 상에 형성된 감광성막을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법은 기판 상에 감광성막을 형성하는 단계와; 광을 생성하는 다수의 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드에서 생성되는 광을 평행광으로 변환시키는 적어도 하나의 평행광 발생부, 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 유효광이 상기 평행광 발생부에 입사되도록 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 불용광을 차광하는 차광막을 포함하는 노광 장치를 상기 기판과 마주보도록 정렬하는 단계와; 상기 노광 장치를 이용하여 상기 감광성막을 노광하는 단계와; 상기 노광된 감광성막을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 수명이 반영구적인 발광 다이오드를 광원으로 이용하므로 교체 공정이 불필요해져 유지비를 대폭 절감할 수 있음과 아울러 휴지 기간이 불필요해진다. 또한, 본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 단파장의 광을 출사하는 발광다이오드에 의해 종래와 같은 광학 필터가 불필요하므로 구조가 단순해짐과 아울러 설치 공간 및 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 순간적인 온/오프 동작이 가능한 발광 다이오드에 의해 필요한 순간에만 점등이 가능하므로 소비전력이 절감됨과 아울러 실사용 시간도 증가하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 종래 유해 물질인 수은 등의 방전 가스를 이용하는 방전 램프를 사용하지 않으므로 친환경적이다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 발광 다이오드로부터 출사되는 불용광을 차광하므로 균일도가 향상된다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 노광 장치를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 노광 장치는 발광 다이오드(102)와, 차광막(104)과, 평행광 발생부(106)와, 마스크(108)와, 스테이지(111)를 구비한다.
스테이지(111)는 마스크(108)와 마주보도록 위치하며, 감광성막이 도포된 기판(101)을 흡착하여 기판(101)을 지지한다.
마스크(108)는 투명한 마스크 기판(108a)과, 마스크 기판(108a) 상에 형성된 차단막(108b)를 구비한다. 차단막(108b)이 형성된 차단 영역은 평행광 발생부(106)로부터의 평행광을 차단시키며, 차단막(108b)이 형성되지 않은 투과 영역은 평행광을 투과시킨다. 이러한 마스크(108)의 투과영역을 투과한 광에 의해 감광성막에는 투과 영역 및 차단 영역의 패턴이 전사된다.
다수의 발광 다이오드(102)는 인쇄 회로 기판(112) 상에 실장된다. 이러한 다수의 발광 다이오드(102)는 동시에 온/오프되거나 개별적으로 온/오프되어 감광성막을 노광시키는 광을 생성한다. 즉, 발광 다이오드(102)는 노광공정에 이용되는 단파장의 광, 예를 들어 100~400nm 파장의 자외선을 생성한다. 이와 같이, 발광 다이오드(102)는 단파장의 광을 사용하므로 종래 방전 램프에서 생성된 장파장의 광 중 불용광을 필터링하는 종래의 광학 필터가 불필요하다. 따라서, 본 발명에 따른 노광 장치의 구조는 단순해져 비용을 절감할 수 있음과 아울러 설치 공간 을 최소화할 수 있다. 또한, 발광 다이오드(102)의 수명은 수만 내지 수십만 시간대로 반영구적이므로 발광 다이오드(102)의 교체 기간 및 휴지 기간이 불필요하므로 실사용시간이 증가하게 된다. 또한, 발광 다이오드(102)는 순간적인 온/오프가 가능해 필요한 순간에만 점등가능하기 때문에 소비전력이 저감된다. 뿐만 아니라, 발광 다이오드(102)는 종래 방전 램프에 주입되는 수은 등의 유해물질을 사용하지 않으므로 친환경적이다.
한편, 다수의 발광 다이오드(102)는 개별적으로 온/오프가 가능하므로 마스크(108) 없이 감광성막의 노광 영역과 대응하는 발광 다이오드(102)를 선택적으로 온하고, 감광성막의 비노광 영역과 대응하는 발광 다이오드(102)는 오프하여 감광성막을 노광할 수도 있다.
차광막(104)은 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 발광 다이오드(102)들 사이에 격자 형태 또는 라인 형태로 형성되어 각 발광 다이오드(102)의 발광 영역(114)을 마련한다.
이러한 차광막(104)은 각 발광 다이오드(102)의 출사면 중 외곽 출사면에서 출사되어 균일도가 상대적으로 낮은 불용광(116)을 차광한다. 구체적으로, 차광막(104)은 각 발광 다이오드(102)의 외곽 출사면에서 출사되는 불용광(116)이 인접한 발광 다이오드(102)의 발광 영역(114)으로 입사되지 못하도록 각 발광 다이오드(102)의 외곽 출사면에서 출사되는 불용광을 차광한다. 이는 각 발광 다이오드(102)의 불용광(116)이 인접한 발광 다이오드(102)의 발광 영역(114)으로 입사되 어 노이즈로 작용하기 때문이다. 이를 위해, 차광막(104)은 예를 들어 Al2O3등의 흡광 재질로 형성된다. 차광막(104)의 재질인 Al2O3는 Al판을 애노다이징(Anodizing)처리함으로써 형성된다.
평행광 발생부(106)는 각 발광 다이오드(102)로부터의 광을 기판(101)의 두께방향과 나란한 평행광으로 변화시킨다. 이 평행광 발생부(106)는 유리, 아크릴, 폴리 메틸 메타 아크릴레이트(PMMA), PC, 또는 실리콘과 같은 높은 광투과성을 나타내는 투명한 재질로 형성된다.
평행광 발생부(106)는 각 발광 다이오드(102)와 일대일 대응하는 다수의 광학 렌즈(116)로 형성된다. 이 다수의 광학 렌즈(116)는 마스크(108)와 마주보는 면이 마스크(108)쪽으로 돌출된 곡면 형태로 형성된다. 이러한 다수의 광학 렌즈(116) 각각은 도 3a 내지 도 3d 중 적어도 어느 한 구조로 형성된다.
도 3a에 도시된 광학 렌즈(116)는 각 발광 다이오드(102)와 대응하는 영역에서 구면으로 형성된다. 이 때, 광학 렌즈(116)의 곡률 반경은 각 발광 다이오드(102)와 대응하는 영역마다 같게(R1=R2=R3=R4=....=Rn) 형성되거나 다르게(R1≠R2≠R3≠R4≠....≠Rn) 형성될 수 있다.
도 3b에 도시된 광학 렌즈(116)는 각 발광 다이오드(102)와 대응하는 영역에서 비구면으로 형성된다. 이 때, 다수개의 곡면 중 적어도 어느 하나의 곡면은 나머지 곡면과 다른 곡률 반경을 가지도록 형성되거나 다수개의 곡면이 동일한 곡률반경을 가지도록 형성된다.
도 3c에 도시된 평행광 발생부(106)는 구면의 광학 렌즈(116)로 형성된 적어도 1개의 평행광 발생부(106a,106b), 또는 비구면의 광학 렌즈(116)로 형성된 적어도 1개의 평행광 발생부(106), 또는 구면의 광학 렌즈(116)로 형성된 적어도 1개의 평행광 발생부(106)와 비구면이 광학 렌즈(116)로 형성된 적어도 1개의 평행광 발생부(106)로 이루어진다.
도 3d에 도시된 광학 렌즈(116)는 마스크(108)와 마주보는 전면 뿐만 아니라 발광 다이오드(102)와 마주보는 배면도 마스크(108)를 향해 볼록하게 형성된다.
광학 렌즈(116)는 도 4에 도시된 바와 같이 입사광이 광학 렌즈(116)의 배면에서 1차 굴절된 후 광학 렌즈(116)의 전면에서 2차 굴절되어 차광막(104)과 나란한 평행광으로 변화된다. 이러한 광학 렌즈(116)는 차광막(104)과 나란한 평행광으로 변화되도록 수학식 1의 스넬의 법칙에 따라 굴절률과 곡률 반경이 결정된다.
n1sinθ1=n2sinθ2, n3sinθ3=n4sinθ4
여기서, θ1은 광학 렌즈(116)의 배면에 수직한 법선과 입사광이 이루는 입사각이며, θ2는 광학 렌즈(116)의 배면에 수직한 법선과 굴절광이 이루는 각이며, θ3은 면의 한 점(P1)에서의 접평면(T)에 수직한 법선(N)과 입사광이 이루는 각인 입사각이며, θ4는 법선(N)과 굴절광인 평행광이 이루는 각이며, n1은 입사광의 입사 영역, 즉 광학 렌즈(116)와 발광 다이오드(102) 사이의 영역의 굴절률이며, n2, n3은 광학 렌즈(116)의 굴절률이며, n4는 평행광의 출사 영역의 굴절률이다.
이 때,
Figure 112009060334627-pat00017
이며,
Figure 112009060334627-pat00002
이다.
광학 렌즈(116)는 발광 다이오드(102)로부터의 출사광 중 불용광이 입사되지 않고 유효광이 입사될 수 있도록 발광 다이오드(102)와 소정의 이격 거리(h) 및 폭(w1)을 가진다. 특히, 광학 렌즈(116)의 폭(w1)은 발광 다이오드(102)의 폭(w2)보다 큰 폭으로 형성된다. 이는 광학 렌즈(116)의 폭(w1)이 발광 다이오드(102)의 폭(w2) 이하로 형성되면, 발광 다이오드(102)에서 출사되는 유효광 중 퍼짐각(Sθ)이 큰 유효광은 입사되지 못하고 퍼짐각(Sθ)이 작은 유효광만이 입사되므로 효율이 저하되기 때문이다.
한편, 평행광 발생부(106)의 광학 렌즈들(116)은 온도가 상승하게 되면 팽창하게 되어 곡률이 달라지게 되므로 노광 장치는 일정한 온도를 유지하여야 한다. 이를 위해, 노광 장치의 온도를 감지하기 위한 온도 센서와, 감지된 온도에 의해 노광 장치의 온도를 상승시키거나 하강시키는 온도 제어부를 추가로 구비할 수도 있다.
한편, 평행광 발생부(106)는 차광막(104)과 접착제(도시하지 않음) 등을 통해 접착되거나 도 5에 도시된 바와 같이 각 광학 렌즈(116) 사이에 형성된 홈(118)에 차광막(104)이 삽입됨으로써 평행광 발생부(106)는 차광막(104)에 고정된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6에 도시된 노광 장치는 도 1에 도시된 노광 장치와 대비하여 차광막이 발광 다이오드의 외곽 출사면을 덮도록 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 따라서, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6에 도시된 차광막(126)은 발광 다이오드(102)의 출사면 중 외곽 출사면을 덮도록 형성되거나 도 7에 도시된 바와 같이 발광 다이오드(102)의 외곽 출사면 및 발광 다이오드(102) 사이의 인쇄 회로 기판(112)을 덮도록 형성된다. 구체적으로 차광막(126)은 도 8에 도시된 바와 같이 자외선을 생성하는 발광칩(122)을 보호하는 유전체(124)의 외곽 출사면을 덮도록 형성된다. 따라서, 발광 다이오드(102)는 자신의 출사면 중 외곽 출사면을 제외한 나머지 출사면에서 광이 출사된다.
이와 같이, 차광막(126)은 발광 다이오드(102)에서 생성되는 광 중 불용광이 출사되는 외곽 출사면 상에 형성되어 불용광이 출사되는 것을 방지한다. 즉, 차광막(126)은 각 발광 다이오드(102)의 외곽 출사면에서 출사되는 불용광(116)이 인접한 발광 다이오드(102)의 발광 영역(114)으로 입사되지 못하도록 각 발광 다이오드(102)의 외곽 출사면에서 출사되는 불용광을 차광한다. 이는 각 발광 다이오드(102)의 불용광(116)이 인접한 발광 다이오드(102)의 발광 영역(114)으로 입사되어 노이즈로 작용하기 때문이다. 이를 위해, 차광막(126)은 Al2O3등의 재질로 형성된다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9에 도시된 노광 장치는 도 1에 도시된 노광 장치와 대비하여 광보정 부(138)를 추가로 구비하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 따라서, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9에 도시된 광보정부(138)는 마스크(108)와 감광성막이 도포된 기판(101) 사이에 형성된다. 특히, 박막트랜지스터 기판의 박막은 광보정부(138)를 가지는 노광 장치(110)를 이용하여 패터닝한다. 이는 박막 트랜지스터 기판의 박막들, 예를 들어 금속층과 반도체층은 CVD, 스퍼터링(Sputtering) 등의 증착 방법 등에서 필요로 하는 열처리 공정 때문에 기판의 크기가 수십 내지 수백 ppm 단위로 수축되거나 팽창되기 때문이다.
이에 따라, 광보정부(138)는 박막트랜지스터 기판의 하부 기판의 크기가 수축 또는 팽창될 양을 고려하여 마스크(108)에서 출사되는 광을 보정한 후 그 보정된 광을 이용하여 감광성막을 노광한다. 따라서, 증착 공정시 열처리 공정으로 인한 감광성막의 선폭이 축소되는 것이 방지된다.
이외에도 컬러 필터 기판의 박막들 역시 프리 베이킹(pre-baking) 및 소프트 베이킹(soft-baking) 공정등의 열처리 공정을 포함하는 포토리소그래피 공정에 의해 형성되므로 광보정부(138)를 가지는 노광 장치를 이용하여 패터닝될 수도 있다.
한편, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 노광 장치는 도 10에 도시된 광조절부를 이용하여 각 발광 다이오드의 광량을 조절한다.
도 10에 도시된 광조절부(130)는 광검출부(132), 광원 제어부(134) 및 광원 구동부(136)를 포함한다.
광검출부(132)는 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 노광 장치의 다수 의 발광 다이오드(102)와 일대일 대응하도록 형성되어 발광 다이오드(102)에서 출사되는 광량을 측정한다.
광원 제어부(134)는 광검출부(132)에서 측정된 광량을 통해 광원 제어 신호를 생성한다. 즉, 광원 제어부(134)는 광검출부(132)에서 측정된 광량이 미리 설정된 기준 광량을 비교하여 그 차이에 해당하는 광원 제어 신호를 생성한다.
광원 구동부(136)는 다수의 발광 다이오드(102)를 개별적으로 구동한다. 이 광원 구동부(136)는 광원 제어 신호에 응답하여 발광 다이오드(102)에 공급되는 구동 전류를 제어한다. 구체적으로, 발광 다이오드(102)의 측정 광량이 미리 설정된 기준 광량보다 낮아 그 발광 다이오드(102)가 상대적으로 낮은 휘도를 구현할 경우, 광원 구동부(136)는 상대적으로 낮은 휘도를 구현하는 발광 다이오드(102)에 공급되는 구동 전류를 증가시킨다. 구동 전류가 증가된 발광 다이오드(102)는 휘도가 높아져 기준 휘도를 구현하게 된다. 그리고, 발광 다이오드(102)의 측정 광량이 기준 광량보다 높아 그 발광 다이오드(102)가 상대적으로 높은 휘도를 구현할 경우, 광원 구동부(136)는 상대적으로 높은 휘도를 구현하는 발광 다이오드(102)에 공급되는 구동 전류를 감소킨다. 구동 전류가 감소된 발광 다이오드(102)는 휘도가 낮아져 기준 휘도를 구현하게 된다. 여기서, 발광 다이오드에 공급되는 구동 전류를 조절하기 위해서는 발광 다이오드와 연결된 광원 구동부(136)의 스위치(도시하지 않음)의 온/오프를 제어한다. 즉, 스위치의 온/오프를 제어하는 펄스의 듀티비 또는 진폭을 조절한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 노광 장치의 발광 다이오드(102)로부터 출사되는 광의 전체 휘도는 균일하게 유지된다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 노광 장치를 이용한 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 다수의 박막을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
도 11에 도시된 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 액정층(160)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(150) 및 칼라 필터 기판(140)을 구비한다.
칼라 필터 기판(140)은 상부기판(142) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(144), 칼라필터(146), 공통 전극(148), 컬럼 스페이서(도시하지 않음)를 구비한다.
블랙 매트릭스(144)는 상부기판(142)을 칼라 필터(146)가 형성되어질 다수의 셀영역들로 나누고, 인접한 셀들간의 광 간섭 및 외부광 반사를 방지한다. 칼라 필터(146)는 블랙 매트릭스(144)에 의해 구분된 셀영역에 적(R), 녹(G), 청(B)으로 구분되게 형성되어 적, 녹, 청색 광을 각각 투과시킨다. 공통 전극(148)은 투명 도전층으로 액정 구동시 기준이 되는 공통 전압(Vcom)을 공급한다. 컬럼 스페이서는 박막 트랜지스터 기판(150)과 칼라 필터 기판(140)과의 셀갭을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
박막 트랜지스터 기판(150)은 하부 기판(152) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(156) 및 데이터 라인(154)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(158)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(170)을 구비한다.
박막 트랜지스터(158)는 게이트 라인(156)에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(154)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(170)에 충전되어 유지되게 한다. 화소 전극(170)은 박막 트랜지스터(158)로부터 공급된 화소 신호를 충전하여 칼라 필터 기판(140)에 형성되는 공통 전극(148)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판(150)과 칼라 필터 기판(140)에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 백라이트 유닛으로부터 화소 전극(170)을 경유하여 입사되는 광량을 조절하여 칼라 필터 기판(140) 쪽으로 투과시키게 된다.
이러한 박막트랜지스터 기판 및 칼라 필터 기판에 포함되는 비감광성막(예를 들어, 도전층 및 반도체층 등)은 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 노광 장치를 이용한 포토리소그래피공정에 의해 패터닝된 감광성막을 이용한 식각 공정에 의해 패터닝되어 형성된다. 구체적으로, 비감광성막 상에 형성된 감광성막은 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예 중 어느 한 실시예의 노광 장치의 발광 다이오드에서 생성된 광이 평행광으로 변환된 후, 그 평행광이 마스크를 통해 감광성막에 조사됨으로써 노광된다. 노광된 감광성막은 현상 공정을 통해 패터닝됨으로써 감광패턴이 형성된다. 이 감광패턴을 마스크로 이용한 식각 공정을 통해 비감광성막은 패터닝된다.
또한, 박막트랜지스터 기판 및 칼라 필터 기판에 포함되는 감광성막(예를 들어, 컬러필터 등)은 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 노광 장치를 이용한 포토리소그래피공정에 의해 패터닝됨으로써 형성된다. 구체적으로, 감광성막은 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예 중 어느 한 실시예의 노광 장치의 발광 다이오드에서 생성된 광이 평행광으로 변환된 후, 그 평행광이 마스크를 통해 감광성막에 조사됨 으로써 노광된다. 노광된 감광성막은 현상 공정을 통해 패터닝된다.
한편, 본원 발명은 상술한 액정 표시 패널 뿐만 아니라 플라즈마 디스플레이 패널, 전계 발광 표시 패널 및 전계 방출 소자 등의 평판 표시 소자의 박막도 본 발명의 노광 장치를 이용한 포토리소그래피 공정에 의해 형성된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 노광 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 평행광 발생부의 실시예들을 나타내는 단면도들이다.
도 4는 도 2에 도시된 평행광 발생부의 평행광의 발생을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 평행광 발생부와 차단막이 결합관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 발광 다이오드를 상세히 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 차광막의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 노광 장치의 발광 다이오드의 광량을 조절하는 광조절부를 나타내는 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 노광 장치를 이용한 포토리소그래피공정에 의해 형성된 다수의 박막을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
101 : 기판 102 : 발광 다이오드
104,126 : 차광막 106 : 평행광 발생부
108 : 마스크 110 : 노광 장치
112 : 인쇄회로기판 114 : 발광 영역
116 : 불용광 118 : 체결홈
122 : 발광층 124 : 유전체
130 : 광조절부 132 : 광검출부
134 : 광원 제어부 136 : 광원 구동부
138 : 광학 보상부

Claims (22)

  1. 감광성막이 형성된 기판이 안착된 스테이지와;
    상기 감광성막을 노광하기 위한 광을 생성하는 다수의 발광 다이오드와;
    상기 발광 다이오드에서 생성되는 광을 상기 기판의 두께방향과 나란한 평행광으로 변환시키는 적어도 하나의 평행광 발생부와;
    상기 발광 다이오드로부터의 광 중 유효광이 상기 평행광 발생부에 입사되도록 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 불용광을 차광하는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 다수의 발광 다이오드 사이에 격자 또는 라인 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 다수의 발광 다이오드의 출사면 중 상기 불용광이 출사되는 외곽 출사면을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행광 발생부는 상기 다수의 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 광학 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈의 전면 및 배면 중 적어도 어느 하나는 상기 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 영역마다 상기 기판을 향해 돌출된 곡면형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 영역마다 형성된 상기 광학 렌즈의 굴절율(n2,n3)은 하기 수학식과 같이 상기 평행광의 출사 영역의 굴절률(n4), 상기 발광 다이오드와 상기 광학 렌즈 사이 영역의 굴절률(n1), 상기 광학 렌즈의 배면에 수직한 법선과 입사광이 이루는 입사각(θ1), 상기 광학 렌즈의 배면에 수직한 법선과 굴절광이 이루는 각(θ2), 및 상기 법선과 상기 평행광이 이루는 각(θ4)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
    <수학식>
    Figure 112010025086163-pat00018
    ,
    Figure 112010025086163-pat00019
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 평행광 발생부로부터의 평행광을 선택적으로 투과 및 차단하는 마스크와;
    상기 기판의 팽창 및 수축 등을 고려하여 상기 마스크에서 출사되는 광을 보정하는 광보정부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제 1 항, 제2 항, 제3 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 다이오드 각각의 광량을 측정하는 광감지부와;
    상기 광감지부에서 측정된 광량과 기준 광량을 비교하는 광원 제어부와;
    상기 측정된 광량과 기준 광량의 차이만큼 상기 다수의 발광 다이오드 각각의 전류를 조절하는 광원 구동부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 다수의 발광 다이오드에서 광을 생성하는 단계와;
    상기 발광 다이오드로부터의 광 중 유효광이 평행광 발생부에 입사되도록 차광막에서 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 불용광을 차광하는 단계와;
    상기 유효광을 상기 평행광 발생부에서 평행광으로 변환시키는 단계와;
    상기 변환된 평행광을 이용하여 기판 상에 형성된 감광성막을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 다수의 발광 다이오드 사이에 격자 또는 라인 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 다수의 발광 다이오드의 출사면 중 상기 불용광이 출사되는 외곽 출사면을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 평행광 발생부는 상기 다수의 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 광학 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈의 전면 및 배면 중 적어도 어느 하나는 상기 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 영역마다 상기 기판을 향해 돌출된 곡면형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 영역마다 형성된 상기 광학 렌즈의 굴절율(n2,n3)은 하기 수학식과 같이 상기 평행광의 출사 영역의 굴절률(n4), 상기 발광 다이오드와 상기 광학 렌즈 사이 영역의 굴절률(n1), 상기 광학 렌즈의 배면에 수직한 법선과 입사광이 이루는 입사각(θ1), 상기 광학 렌즈의 배면에 수직한 법선과 굴절광이 이루는 각(θ2), 및 상기 법선과 상기 평행광이 이루는 각(θ4)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
    <수학식>
    Figure 112010025086163-pat00020
    ,
    Figure 112010025086163-pat00021
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 평행광 발생부로부터의 평행광을 마스크를 이용하여 선택적으로 투과 및 차단하는 단계와;
    상기 기판의 팽창 및 수축 등을 고려하여 상기 마스크를 투과한 광을 광보정부에서 보정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  16. 제 9 항, 제10 항, 제11 항 및 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 다이오드 각각의 광량을 광감지부에서 측정하는 단계와;
    상기 광감지부에서 측정된 광량과 기준 광량을 광원 제어부에서 비교하는 단계와;
    상기 측정된 광량과 기준 광량의 차이만큼 상기 다수의 발광 다이오드 각각의 전류를 광원 구동부에서 조절하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  17. 기판 상에 감광성막을 형성하는 단계와;
    광을 생성하는 다수의 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드에서 생성되는 광을 평행광으로 변환시키는 적어도 하나의 평행광 발생부, 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 유효광이 상기 평행광 발생부에 입사되도록 상기 발광 다이오드로부터의 광 중 불용광을 차광하는 차광막을 포함하는 노광 장치를 상기 기판과 마주보도록 정렬하는 단계와;
    상기 노광 장치를 이용하여 상기 감광성막을 노광하는 단계와;
    상기 노광된 감광성막을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 감광성막 하부에 비감광성막이 형성된 경우, 상기 비감광성막을 상기 현상된 감광성막을 이용하여 식각하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 감광성막 및 비감광성막은 평판 표시 소자의 다수의 박막 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 노광 장치를 이용한 박막 패터닝 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 평행광 발생부는 상기 다수의 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 광학 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패터닝 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈의 전면 및 배면 중 적어도 어느 하나는 상기 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 영역마다 상기 기판을 향해 돌출된 곡면형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패터닝 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 각각과 일대일 대응하는 영역마다 형성된 상기 광학 렌즈의 굴절율(n2,n3)은 하기 수학식과 같이 상기 평행광의 출사 영역의 굴절률(n4), 상기 발광 다이오드와 상기 광학 렌즈 사이 영역의 굴절률(n1), 상기 광학 렌즈의 배면에 수직한 법선과 입사광이 이루는 입사각(θ1), 상기 광학 렌즈의 배면에 수직한 법선과 굴절광이 이루는 각(θ2), 및 상기 법선과 상기 평행광이 이루는 각(θ4)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 박막 패터닝 방법.
    <수학식>
    Figure 112010025086163-pat00022
    ,
    Figure 112010025086163-pat00023
KR1020070141751A 2007-12-31 2007-12-31 노광 장치 및 노광 방법과 그 노광 장치를 이용한 박막패터닝 방법 KR100983582B1 (ko)

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