KR19980034394A - TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)용 TFT 기판의 유리기판 재생방법 - Google Patents

TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)용 TFT 기판의 유리기판 재생방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유리기판 위에 여러 가지 종류의 막을 적층 형성시키는 TFT-LCD용 TFT 기판의 제조 공정 중 에러가 발생하면 각종 에칭액을 이용하여 유리기판 상에 형성된 막을 차례대로 제거한 후 린스 공정 및 건조 공정을 거쳐 원재료인 유리기판을 재생시키는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법에 관한 것으로서, 각종 에러가 발생한 TFT-LCD용 TFT 기판을 에칭 공정, 린스 공정 및 건조 공정을 거쳐 원재료인 유리기판을 재생시킴으로써 고가인 유리기판의 재활용을 가능하게 하기 때문에 원재료비를 절감시킬 수 있고, TFT 기판의 폐기에 따른 비용 발생을 막을 수 있으며, 폐 TFT 기판의 매립에 의한 환경 오염을 막을 수 있는 효과가 있다.

Description

TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)용 TFT 기판의 유리기판 재생방법
본 발명은 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)용 TFT 기판의 유리기판 재생방법에 관한 것으로서, 특히 유리기판 위에 여러 가지 종류의 막을 적층 형성시키는 TFT-LCD용 TFT 기판의 제조 공정 중 에러가 발생하면 각종 에칭액을 이용하여 유리기판 상에 형성된 막을 차례대로 제거한 후 린스 공정 및 건조 공정을 거쳐 원재료인 유리기판을 재생시키는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법에 관한 것이다.
일반적으로 TFT-LCD는 TFT와 화소 전극이 배열되어 있는 하판과, 색상을 나타내기 위한 컬러 필터와 공통 전극으로 형성된 상판과, 상기 하판과 상판 사이에 채워져 있는 액정으로 구성되어 있다.
상기에서 복수개의 TFT가 배열되어 있는 하판을 TFT 기판이라 하는 데, 상기 TFT 기판은 보통 유리기판 위에 게이트 전극인 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막과, 절연막인 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)과, 액티브층인 i-a-SiH, n+-a-SiH막과, 소스 및 드레인 전극인 크롬(Cr)막과, ITO(Indium Thin Oxide)막이 적층 형성되어 있다.
상기에서 각 막은 클리닝 공정, 스퍼터링 공정, 에칭 공정, 포토 레지스트를 이용한 노광 및 현상 공정을 거쳐 형성된다.
한편, 종래에는 TFT 기판의 제조 공정 중 패턴 불량, 미립자(particle) 불량, 현상 불량 및 깃털 불량 등의 에러가 발생하면 여러 가지 종류의 막이 형성되어 있는 상태로 매립하여 폐기 처분한다.
그러나, 종래와 같이 제조 공정 중 각종 에러가 발생한 TFT 기판을 매립하여 폐기시키면 여러 가지 종류의 막을 구성하는 성분들 특히, 소스 및 드레인 전극을 이루는 크롬(Cr)에 의해 토양이 오염되기 때문에 생태계가 파괴되고, TFT 기판의 매립에 따른 폐기 비용이 발생하며, 고가의 유리기판 역시 폐기되어 원재료비가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, TFT-LCD용 TFT 기판의 제조 공정 중 각종 에러가 발생할 때 유리기판 위에 형성된 여러 가지 종류의 막을 차례대로 에칭한 후 린스, 건조 공정을 거쳐 고가의 유리기판을 재생시킴으로써 원재료비의 절감, 폐기 비용의 절감 및 토양 오염의 감소를 가능하게 하는 TFT-LCD 모듈용 TFT 기판의 유리기판 재생방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 TFT-LCD 모듈용 TFT 기판의 유리기판 재생방법은 유리기판 위에 게이트 전극인 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막과, 절연막인 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)과, 액티브층인 i-a-SiH, n+-a-SiH막과, 소스 및 드레인 전극인 크롬(Cr)막과, ITO(Indium Thin Oxide)막을 적층 형성시키는 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)용 TFT 기판의 제조 공정 중 에러가 발생하면 상기 유리기판 위에 적층된 여러 가지 종류의 막을 각각에 해당되는 에칭액을 이용하여 상층부터 차례대로 제거하는 에칭 공정과; 상기 에칭 공정을 수행한 후 상기 유리기판의 표면에 남아 있는 에칭액이 제거되도록 상기 유리기판의 표면을 헹구어 내는 린스 공정과; 상기 린스 공정을 수행한 후 상기 유리기판의 표면을 건조시키는 건조 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법은 실시예에 의하면 상기 에칭 공정에서 상기 ITO막은 질산(HNO3) 30∼40 중량%, 염산(HCl) 20∼40 중량%, 물(H2O) 20∼50 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 35∼50℃로 유지한 상태에서 30초∼4분간 에칭을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에칭 공정에서 상기 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)은 불산(HF) 0.01∼0.5 중량%, 물(H2O) 99.5∼99.99 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 에칭을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에칭 공정에서 상기 크롬(Cr)막은 셀륨암모늄나이트라이트(CeNH4NO3) 20∼40 중량%, 염산(HCl) 30∼40 중량%, 물(H2O) 20∼50 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼8분간 에칭을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에칭 공정에서 상기 n+-a-SiH막은 초산(HAC) 10∼20 중량%, 불산(HF) 1∼5 중량%, 요드산(HIO3) 5∼15 중량%, 물(H2O) 60∼84 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 3초∼1분간 에칭을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에칭 공정에서 상기 i-a-SiH막은 불산(HF) 0.01∼0.5 중량%, 물(H2O) 99.5∼99.99 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 20초∼2분간 에칭을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에칭 공정에서 상기 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막은 불산(HF) 0.5∼3.5 중량%, 물(H2O) 96.5∼99.5 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 1∼4분간 에칭을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 린스 공정은 순도 18㏁·cm의 순수를 이용하여 상기 에칭액을 제거하고, 상기 순수의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 헹굼을 수행하여 상기 에칭액을 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 건조 공정은 IPA(Isopropylalcohol) 용제를 이용하여 상기 유리기판의 표면을 건조시키고, 상기 IPA 용제의 온도를 50∼60℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 건조를 수행하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법의 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법은 다음과 같다.
먼저, TFT-LCD용 TFT 기판의 제조 공정 중 패턴 불량, 미립자 불량, 현상 불량 및 깃털 불량 등의 에러가 발생하면 작업자는 TFT 기판을 에칭 공정으로 보낸다.
상기 에칭 공정은 유리기판 위에 적층된 여러 가지 종류의 막을 각각에 해당되는 에칭액을 이용하여 상층부터 차례대로 제거하는 공정으로서, 에칭 방법은 스프레이(spray) 방식이나 딥(dip) 방식 모두 가능하다.
한편, 상기 TFT 기판은 종래 기술에서 설명된 바와 같이 유리기판 위에 게이트 전극인 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막과, 절연막인 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)과, 액티브층인 i-a-SiH, n+-a-SiH막과, 소스 및 드레인 전극인 크롬(Cr)막과, ITO(Indium Thin Oxide)막이 적층 형성되어 있다.
첫째, 상기 ITO막은 질산(HNO3) 30∼40 중량%, 염산(HCl) 20∼40 중량%, 물(H2O) 20∼50 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 35∼50℃로 유지한 상태에서 30초∼4분간 에칭을 수행하여 제거한다.
상기에서 에칭 시간이 30초 미만이 되면 ITO막을 제거할 수 없고, 4분을 초과하면 다른 막에 손상을 주는 동시에 재생시간이 길어져서 단위 생산성이 떨어지는 결과를 초래한다.
또한, 상기 에칭액의 온도가 35℃보다 낮으면 ITO막의 제거에 40∼50분의 많은 시간이 소요되고, 50℃보다 높으면 액의 노화가 빨라 액 교환주기가 짧아지고, 에너지 소비량이 많아지며, 발생 가스(hume)에 의한 주변 장비의 부식을 초래한다.
둘째, 절연막인 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)은 불산(HF) 0.01∼0.5 중량%, 물(H2O) 99.5∼99.99 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 에칭을 수행하여 제거한다.
상기에서 불산(HF)의 함량이 0.5 중량%를 초과하거나 에칭 시간이 3분을 초과하면 유리기판 또는 다른 막의 손상을 주는 동시에 재생시간이 길어져서 단위 생산성이 떨어지는 결과를 초래하고, 불산(HF)의 함량이 0.01 중량% 미만이거나 에칭 시간이 2분 미만이 되면 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)의 제거가 불가능해 진다.
또한, 상기 에칭액의 온도가 20℃보다 낮으면 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)의 제거에 1시간 20분∼2시간의 많은 시간이 소요되고, 30℃보다 높으면 액의 노화가 빨라 액 교환주기가 짧아지고, 에너지 소비량이 많아지며, 발생 가스에 의한 주변 장비의 부식을 초래한다.
셋째, 소스 및 드레인 전극인 크롬(Cr)막은 셀륨암모늄나이트라이트(CeNH4NO3) 20∼40 중량%, 염산(HCl) 30∼40 중량%, 물(H2O) 20∼50 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼8분간 에칭을 수행하여 제거한다.
상기에서 에칭 시간이 2분 미만이 되면 크롬(Cr)막을 제거할 수 없고, 8분을 초과하면 다른 막에 손상을 주는 동시에 재생시간이 길어져서 단위 생산성이 떨어지는 결과를 초래한다.
또한, 상기 에칭액의 온도가 20℃보다 낮으면 크롬(Cr)막의 제거에 40∼50분의 많은 시간이 소요되고, 30℃보다 높으면 액의 노화가 빨라 액 교환주기가 짧아지고, 에너지 소비량이 많아지며, 발생 가스에 의한 주변 장비의 부식을 초래한다.
넷째, 액티브층인 n+-a-SiH막은 초산(HAC) 10∼20 중량%, 불산(HF) 1∼5 중량%, 요드산(HIO3) 5∼15 중량%, 물(H2O) 60∼84 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 3초∼1분간 에칭을 수행하여 제거한다.
상기에서 에칭 시간이 3초 미만이 되면 n+-a-SiH막을 제거할 수 없고, 1분을 초과하면 다른 막에 손상을 주는 동시에 재생시간이 길어져서 단위 생산성이 떨어지는 결과를 초래한다.
또한, 상기 에칭액의 온도가 20℃보다 낮으면 n+-a-SiH막의 제거에 40∼50분의 많은 시간이 소요되고, 30℃보다 높으면 액의 노화가 빨라 액 교환주기가 짧아지고, 에너지 소비량이 많아지며, 발생 가스에 의한 주변 장비의 부식을 초래한다.
다섯째, 액티브층인 i-a-SiH막은 불산(HF) 0.01∼0.5 중량%, 물(H2O) 99.5∼99.99 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 20초∼2분간 에칭을 수행하여 제거한다.
상기에서 불산(HF)의 함량이 0.5 중량%를 초과하거나 에칭 시간이 2분을 초과하면 유리기판 또는 다른 막의 손상을 주는 동시에 재생시간이 길어져서 단위 생산성이 떨어지는 결과를 초래하고, 불산(HF)의 함량이 0.01 중량% 미만이거나 에칭 시간이 20초 미만이 되면 i-a-SiH막의 제거가 불가능해 진다.
또한, 상기 에칭액의 온도가 20℃보다 낮으면 i-a-SiH막의 제거에 1시간 20분∼2시간의 많은 시간이 소요되고, 30℃보다 높으면 액의 노화가 빨라 액 교환주기가 짧아지고, 에너지 소비량이 많아지며, 발생 가스에 의한 주변 장비의 부식을 초래한다.
여섯째, 게이트 전극인 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막은 불산(HF) 0.5∼3.5 중량%, 물(H2O) 96.5∼99.5 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 1∼4분간 에칭을 수행하여 제거한다.
상기에서 에칭 시간이 1분 미만이 되면 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막을 제거할 수 없고, 4분을 초과하면 유리기판에 손상을 주는 동시에 재생시간이 길어져서 단위 생산성이 떨어지는 결과를 초래한다.
또한, 상기 에칭액의 온도가 20℃보다 낮으면 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막의 제거에 1시간 20분∼2시간의 많은 시간이 소요되고, 30℃보다 높으면 액의 노화가 빨라 액 교환주기가 짧아지고, 에너지 소비량이 많아지며, 발생 가스에 의한 주변 장비의 부식을 초래한다.
한편, 상기 에칭 공정에서 유리기판 위에 적층 형성된 모든 막의 제거가 완료되면 유리기판의 표면에 남아 있는 에칭액이 제거되도록 상기 유리기판의 표면을 헹구어 내는 린스 공정을 수행한다.
상기에서 린스 공정은 순도 18㏁·cm의 순수를 이용하여 에칭액을 제거하고, 상기 순수의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 헹굼을 수행하여 에칭액을 제거한다.
그 후, 상기 린스 공정을 거쳐 유리기판의 표면에 남아 있던 에칭액이 제거가 완료되면 상기 유리기판의 표면을 건조시키는 건조 공정을 수행하여 유리기판 표면에 남아 있던 순수를 제거한다.
상기에서 건조 공정은 IPA(Isopropylalcohol) 용제를 이용하여 유리기판의 표면을 건조시키고, 상기 IPA 용제의 온도를 50∼60℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 건조를 수행하여 순수를 제거한다.
상기와 같이 본 발명은 TFT-LCD용 TFT 기판의 제조 공정 중 각종 에러가 발생하면 종래와 같이 폐 TFT 기판을 폐기시키는 대신 에칭 공정, 린스 공정 및 건조 공정을 거쳐 원재료인 유리기판을 재생시킴으로써 TFT 기판의 폐기로 인해 발생하는 각종 문제점을 근본적으로 해결한다.
이와 같이 본 발명은 각종 에러가 발생한 TFT-LCD용 TFT 기판을 에칭 공정, 린스 공정 및 건조 공정을 거쳐 원재료인 유리기판을 재생시킴으로써 고가인 유리기판의 재활용을 가능하게 하기 때문에 원재료비를 절감시킬 수 있고, TFT 기판의 폐기에 따른 비용 발생을 막을 수 있으며, 폐 TFT 기판의 매립에 의한 환경 오염을 막을 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 유리기판 위에 게이트 전극인 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막과, 절연막인 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)과, 액티브층인 i-a-SiH, n+-a-SiH막과, 소스 및 드레인 전극인 크롬(Cr)막과, ITO(Indium Thin Oxide)막을 적층 형성시키는 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)용 TFT 기판의 제조 공정 중 에러가 발생하면 상기 유리기판 위에 적층된 여러 가지 종류의 막을 각각에 해당되는 에칭액을 이용하여 상층부터 차례대로 제거하는 에칭 공정과; 상기 에칭 공정을 수행한 후 상기 유리기판의 표면에 남아 있는 에칭액이 제거되도록 상기 유리기판의 표면을 헹구어 내는 린스 공정과; 상기 린스 공정을 수행한 후 상기 유리기판의 표면을 건조시키는 건조 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 공정에서 상기 ITO막은 질산(HNO3) 30∼40 중량%, 염산(HCl) 20∼40 중량%, 물(H2O) 20∼50 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 35∼50℃로 유지한 상태에서 30초∼4분간 에칭을 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 공정에서 상기 폴리-실리콘(poly-Si)막 또는 실리콘 질화막(SiNx)은 불산(HF) 0.01∼0.5 중량%, 물(H2O) 99.5∼99.99 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 에칭을 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 공정에서 상기 크롬(Cr)막은 셀륨암모늄나이트라이트(CeNH4NO3) 20∼40 중량%, 염산(HCl) 30∼40 중량%, 물(H2O) 20∼50 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼8분간 에칭을 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 공정에서 상기 n+-a-SiH막은 초산(HAC) 10∼20 중량%, 불산(HF) 1∼5 중량%, 요드산(HIO3) 5∼15 중량%, 물(H2O) 60∼84 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 3초∼1분간 에칭을 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 공정에서 상기 i-a-SiH막은 불산(HF) 0.01∼0.5 중량%, 물(H2O) 99.5∼99.99 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 20초∼2분간 에칭을 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 공정에서 상기 알루미늄(Al)막 또는 알루미늄-탄탈(Al-Ta)막은 불산(HF) 0.5∼3.5 중량%, 물(H2O) 96.5∼99.5 중량%를 혼합하여 만든 에칭액을 이용하여 제거하고, 상기 에칭액의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 1∼4분간 에칭을 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 린스 공정은 순도 18㏁·cm의 순수를 이용하여 상기 에칭액을 제거하고, 상기 순수의 온도를 20∼30℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 헹굼을 수행하여 상기 에칭액을 제거하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조 공정은 IPA(Isopropylalcohol) 용제를 이용하여 상기 유리기판의 표면을 건조시키고, 상기 IPA 용제의 온도를 50∼60℃로 유지한 상태에서 2∼3분간 건조를 수행하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD용 TFT 기판의 유리기판 재생방법.
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