KR20040060243A - 박막 트랜지스터 완성 후 셀공정 진행 전 장기 대기품의처리방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 완성 후 셀공정 진행 전 장기 대기품의처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터(thin film transistor) 완성 후 셀(cell)공정 진행 전에 장기 대기품의 처리방법에 관한 것이다. 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터 기판의 최상부에는 유기 또는 무기 절연물질로 이루어진 보호막이 형성되어 있는데, 이 박막트랜지스터 기판이 다음 공정인 셀(cell)공정으로 가기위해서는 클린룸(clean room)에서 장시간 대기하는 경우가 발생한다. 이때 보호막의 표면에는 유기물 및 불순물이 형성될 수 있으며, 이들 유기물 및 불순물을 제거하기 위해 보호막에 UV(ultra-violet)광 처리를 해 줌으로써 보호막에 아무런 손상도 주지 않고 불순물의 제거가 가능하다. 그러므로 이후의 셀(cell)공정에서 더울 안정적인 제조공정 진행이 수행될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 더욱 향상된 액정표시장치를 제조할 수 있게 한다.

Description

박막 트랜지스터 완성 후 셀공정 진행 전 장기 대기품의 처리방법{Rework Flow Method After Forming TFT Array Substrate Before Conducting Cell Process}
본 발명은 액정표시장치에서 박막트랜지스터(thin film transistor, TFT)가 형성되어 있는 어레이기판(array substrate)의 처리방법에 관한 것으로, 특히 어레이기판이 클린룸(clean room)안에서 셀(cell)공정을 위해 대기할 때에 어레이기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 시대를 맞이하여 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 특히 우수한 액정표시장치(liquid crystal display)가 개발되어, 노트북(potable computer)이나 데스크탑(desktop) 모니터(monitor) 등에 활발하게 적용되고 있다.
액정표시장치란 각각 일면에 화소전극을 가지는 하부 어레이기판(lower substrate)과 공통전극을 가지는 상부 공통전극기판(upper substrate)을 구비하여, 이들 전극을 서로 마주보도록 배열한 상태에서 그 사이에 액정을 충진하여 구성한다. 상기 충진된 액정은 광학적 이방성과 분극성질을 가지고 있어서, 서로 대향되는 두 전극에 전압을 인가하게 되면 발생된 전기장의 변화에 의해 구동하게 된다. 즉, 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다. 이에 따라 달라지는 빛의 투과율을 통해 화상을 표현하는 장치가 액정표시장치인 것이다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정 표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
일반적으로 액정 표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정 패널의 구조를 살펴보면 이하 도 1에서 도시한 바와 같은 구성을 가지고 있다.
도 1은 일반적인 컬러액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(11)는 블랙매트릭스(16)를 포함하는 컬러필터(17)와 컬러필터 상에 투명한 공통전극(13)이 형성된 상부기판(15)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 화소전극(19)과 스위칭소자(T)를 포함한 어레이배선이 형성된 하부기판(21)으로 구성되며, 상기 상부기판(15)과 하부기판(21) 사이에는 액정(23)이 충진되어 있다.
상기 하부기판(21)은 박막 트랜지스터 어레이 기판(TFT array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(25)과 데이터배선(27)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(25)과 데이터배선(27)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에 형성된 화소전극(19)은 주로 투명전극으로 형성하여 구성한다. 일반적으로, 상기 화소전극(19)의 투명전극은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같은 빛의 투과율이 비교적 뛰어난투명도전성 금속을 사용한다. 이러한 구성을 갖는 액정표시장치(11)는 빛의 대부분을 외부의 자연광원 또는 인조광원을 사용하게 된다.
상기 도 1에서 설명한 각 구성요서를 상부기판 또는 하부기판에 구성하기 위해서는, 일반적으로 유리기판과 같은 곳에 리소그래피(lithography)공정을 이용하여 다수의 금속막 및 절연막을 박막(thin film) 형태로 형성하고 패턴(pattern)을 하는 공정을 거치게 된다. 다시 말해서, 유리기판과 같은 곳에 박막(thin film)을 형성하기 위해서는 증착(deposition), 노광(exposure), 현상(developing), 식각(etching), 세정(rinsing & cleaning)과 같은 여러 작업을 요구하고 있다.
이하, 블록도인 도 2를 참조하여 액정표시장치의 제작공정을 알아본다.
도시한 블록도는 일반적으로 적용되는 박막 트렌지스터 어레이기판을 완성후 액정셀의 제작공정을 도시한 흐름도로서, st10 단계에서는 먼저 하부기판(또는 박막 트랜지스터 어레이기판)을 준비한다. 상기 하부기판에는 스위칭 소자로 다수개의 박막 트랜지스터(TFT)가 배열되어 있고, 상기 TFT와 일대 일 대응하게 화소전극이 형성되어있다.
st20 단계는 상기 하부기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다.
상기 배향막 형성은 고분자 박막의 도포(spread)와 러빙(rubbing) 공정을 포함한다. 상기 고분자 박막은 통상 배향막이라 하고, 하판 상의 전체에 균일한 두께로 증착 되어야 하며 러빙 또한 균일해야 한다.
상기 러빙은 액정의 초기 배열방향을 결정하는 주요한 공정으로, 상기 배향막의 러빙에 의해 정상적인 액정의 구동이 가능하고, 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다. 러빙공정은 천을 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말하며, 러빙방향(rubbing direction)에 따라 액정 분자들이 정렬하게 된다.
일반적으로 배향막은 유기질계열의 유기배향막인 폴리이미드(polyimide)계열이 주로 쓰이고 있다.
st30 단계는 씰 패턴(seal pattern)을 인쇄하는 공정을 나타낸다.
액정 셀에서 씰 패턴은 액정주입을 위한 갭(gap) 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 기능을 한다. 상기 씰 패턴은 열경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있다.
st40 단계는 스페이서(Spacer)를 도포하는 공정을 나타낸다.
액정 셀의 제조공정에서 상부기품과 하부기판 사이의 갭(gap)을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 따라서, 상기 스페이서 산포 시(時) 하부기판에 대해 균일한 밀도로 산포해야 하며, 산포방식은 크게 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식산포법과 스페이서만을 산포하는 건식산포법으로 나눌 수 있다. 또한, 건식산포에는 정전기를 이용하는 정전산포식과 기체의 압력을 이용하는 제전산포식으로 나뉘는데, 정전기에 취약한 구조를 갖고 있는 액정 셀에서는 제전산포법을 많이 사용한다.
상기 스페이서의 산포 공정이 끝나면, st50 단계에서 보여주는 것과 같이 컬러필터 기판인 상판과 박막 트랜지스터 배열 기판인 하판의 합착공정을 진행한다.
상판과 하판의 합착 배열은 각 기판의 설계 시(時) 주어지는 마진(Margin)에의해 결정되는데, 보통 수 ㎛의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어나오게 되어 액정셀(liquid crystal cell)의 구동 시(時) 원하는 화질 특성을 기대할 수 없다.
st60 단계는 상기 st10 내지 st50 단계에서 제작된 액정 셀을 단위 셀로 절단하는 공정이다. 일반적으로 액정셀은 대면적의 유리기판에 다수개의 액정 셀을 형성한 후 각각 하나의 액정 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 셀 절단 공정이다.
초기 액정 표시장치의 제조공정에서는 여러 셀에 동시에 액정주입 후 셀 단위로 절단하는 공정을 진행하였으나, 셀 크기가 증가함에 따라 단위 셀로 절단한 후 액정을 주입하는 방법을 사용한다.
셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(scribe) 공정과 힘을 가해 절단하는 브레이크(break) 공정으로 이루어진다.
st70 단계는 각 단위 셀로 절단된 액정 셀에 액정을 주입하는 단계이다.
단위 액정 셀은 수백 cm2의 면적에 수 ㎛의 갭을 갖는다. 따라서 이런 구조의 셀에 효과적으로 액정을 주입하는 방법으로 셀 내외의 압력차를 이용한 진공 주입법이 가장 널리 이용된다.
도 2에서 설명한 배향막 형성/처리 단계인 st20에서 상기 유기배향막은 회전도포법이나 인쇄도포법으로 기판 상에 유기고분자막을 형성하고 경화시킨 후러빙(Rubbing)공정을 거치게 된다. 상기 러빙공정은 배향막의 표면에 배향각도를 정의하여 액정분자에 배향방향을 부여하는 역할을 하게 된다. 이하, 도 3을 참조하여 배향막 형성/처리 단계를 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 2의 배향막 형성/처리 단계(st20)를 구체적으로 세분화한 도면이다. 도시한 바와 같이 배향막 형성공정은 크게 3 단계로 나눌 수 있다. 첫째로 기판에 배향물질을 도포하여 배향막을 형성하는 공정(st22)과 둘째로 상기 배향막에 강도를 주기 위해 소정의 온도에서 경화(st24)하는 단계이다. 셋째, 경화된 배향막의 표면에 러빙처리를 함으로써 미소한 배향방향을 갖는 배향막을 완성할 수 있다(ST3).
이하 도면을 참조하여 종래의 배향막 형성방법을 구체적으로 알아보도록 한다. 도 4는 배향막 코팅 장치를 이용한 일반적인 배향막 형성방법을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 복수개가 맞물려 돌아가는 롤(Roll)을 이용하여 유리기판(30)위에 배향막을 코팅하는 일반적인 방법에서는 닥터롤(doctor roll)(31), 아닐록스롤(anilox roll)(33), 인쇄롤(printing roll)(35)과 고무판(37)으로 구성된 인쇄장비를 사용한다. 상기 복수개의 롤 중, 상기 닥터롤(31)은 상기 아닐록스롤(33)과 맞물려 돌아가게 되어 있고, 상기 인쇄롤(35)은 상기 아닐록스롤(33)과 맞물려 돌아가도록 구성되어 있다. 상기 아닐록스롤(33)의 측면은 도시한 바와 같이, 미세한 홈(33a)이 형성되어 있다.
또한, 상기 인쇄롤(35)의 한 면에는 임의의 패턴이 형성되어 있는 고무판(인쇄 마스크)(37)이 부착되어 있다. 상기 고무판(37)의 패턴은 어레이기판의 표면 중 접착제를 도포할 부분과 패드를 형성할 부분을 제외한 부분에 배향막이 인쇄될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 인쇄장비를 이용하여 유리기판 위에 배향막을 형성하는 방법을 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.
먼저 임의의 고정수단(32)에 유리기판(30)을 고정한다. 다음으로, 전술한 구성에서 상기 아닐록스롤(33)에 임의의 배향물질을 분사한다. 전술한 바와 같이 복수개의 롤(roll)로 구성된 인쇄장비가 동작되면, 상기 닥터롤(31)은 상기 아닐록스롤(33)과 맞붙어 돌아가면서 상기 아닐록스롤(33)에 분사된 배향물질을 상기 아닐록스롤(33)의 미세홈(33a)에 침적(沈積)시키게 되고, 연속으로 아닐록스롤(33) 내부에 침적된 배향물질은 상기 아닐록스롤(33)과 상기 인쇄롤(35)이 맞붙어 돌아가면서 상기 인쇄롤(35)의 고무판(37)에 다시 전사(轉寫)된다. 다음으로 상기 고무판에 전사된 배향물질은 상기 인쇄롤(35)이 돌아가면서 다시 상기 기판(30)위에 상기 고무판(37)의 패턴대로 배향막(40)이 형성되어 진다.
이때, 상기 고무판(37)의 패턴은 제작하려는 액정표시장치의 모델(액정패널의 크기)에 따라 크기가 달라진다. 따라서 기판(30)위에 다양한 형태로 배향막(40)을 구성할 수 있다.
다음으로, 상기 기판(30)에 형성된 배향막(40)을 소정의 온도로 경화하는 공정을 행하게 되며, 상기 경화된 배향막(40)의 표면을 러빙롤(50)을 이용하여 러빙하는 공정이 진행된다.
전술한 바와 같은 방법으로 유리기판 위에 배향막을 형성할 수 있다.
그러나 박막트랜지스터 기판의 형성(도 2의 st10)과 배향막 형성을 위한 인쇄단계(도 3의 st22) 사이에는 시간적 간격이 존재하며, 박막트랜지스터 기판은 배향막 형성 시(時)까지 클린룸(clean room)에서 장기간 대기해야 하는 경우가 발생한다. 이에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 박막트랜지스터기판의 형성단계 및 배향막 형성까지의 단계를 도시한 블록도이다. 먼저 유리기판과 같은 투명기판위에 게이트배선(도 1의 25)을 형성한다(st11). 이때, 박막트랜지스터의 게이트전극도 동시에 형성한다.
st12 단계는 박막트랜지스터(도 1의 T)를 형성하는 단계로, 절연막과 액티브층 및 소스/드레인 전극 등을 형성하는 단계를 말한다. 소스/드레인 전극 형성 시(時)에는 데이터배선(도 1의 27)도 함께 형성한다.
st13 단계는 픽셀전극(도 1의 19)을 형성하는 단계이다. 픽셀전극은 박막트랜지스터와 연결되어 있고, 화소영역(도 1의 P)안에 형성되도록 한다.
다음으로 st14 단계에서는 박막트랜지스터와 픽셀전극이 형성된 기판의 전면에 이들을 보호하기 위해 보호막을 형성한다. 보호막으로는 무기절연물질인 질화실리콘(SiNX)을 사용하고, 또는 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB)을 사용한다.
이상과 같이 박막트랜지스터 기판을 완성하고 배향막을 형성하기 전까지, 박막트랜지스터 기판은 클린룸(clean room)에서 대기하는 과정을 거치게 된다(st15). 셀(cell)공정의 진행상황에 따라서 박막트랜지스터 기판은 길게는 10에서 20일 이상 다음공정을 위해 대기하는 시간적 간격이 생긴다. 이때 박막트랜지스터 기판이 아무리 클린룸(clean room)에 위치하고 있다 하더라도, 보호막의 표면에 유기막이나 산화막 또는 다른 미세한 입자(particle)들과 같은 불순물이 형성되는 경우가 발생한다. 이와 같은 불순물들은 도 3 및 도 4 에서와 같이 배향막을 형성할때에 배향막(polyimide)의 인쇄성을 현저하게 떨어뜨리며 공정중에 불량을 유발하는 원인이 된다.
그러므로 다음 단계인 st16에서와 같이 이런 불순물을 제거하는 단계가 필요하다. 상기와 같은 불순물들은 IPA(isopropyl alcohol)과 같은 물질로 스트립(strip)처리하거나 또는 드라이 애셔(dry asher) 장비로 애싱(ashing)처리 후 스트립(strip)처리하는 단계를 거치게 된다. 즉, 불순물들은 도 5의 st16 단계에서 스트립 및 애싱 후 스트립처리에 의해 보호막의 표면에서 제거된다.
이와 같은 불순물제거 공정은 다음단계인 st22에서 배향막이 인쇄될 때 배향막의 인쇄성을 증가시키는 역할을 수행한다.
그러나 보호막으로 유기물질인 BCB를 사용하였을 경우에, 애싱(ashing)처리시 BCB막에 심각한 손상을 주어 애싱(ashing)처리를 하지 못하는 경우가 발생하며, 무기물질인 질화실리콘(SiNX)을 보호막으로 사용하더라도 20일 이상의 장기 대기품의 경우에는 스트립(strip)처리 이전에 플라스마(plasma)를 이용하여 애싱(ashing)처리를 실시해야하는 문제점을 야기시키고 있다.
따라서 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 UV(ultra-violet)광을 이용하여 박막트랜지스터 기판의 최상부에 형성된 유기물 또는 불순물을 제거하는 것을 그 목적으로 하고 있다. 더구나, 애싱(ashing)처리가 곤란한 BCB 보호막의 경우에는 UV처리를 통해서 BCB 보호막에 아무런 손상을 주지 않고서 불순물의 제거가 가능하다.
도 1은 일반적인 컬러액정표시장치를 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 액정표시장치의 제작공정을 순서대로 나타낸 블록도이고,
도 3은 도 2의 배향막 형성공정을 구체적으로 세분화한 블록도 이고,
도 4는 배향막 코팅 장치를 이용한 일반적인 배향막 형성방법을 도시한 도면이고,
도 5는 박막트랜지스터기판의 형성단계 및 배향막 형성까지의 단계를 도시한 블록도이고,
도 6은 본 발명에 따라 박막트랜지스터 기판의 형성 및 배향막 형성까지의 단계를 나타낸 것으로 보호막으로 무기물질이 쓰였을 경우를 도시한 블록도이고,
도 7은 본 발명에 따라 박막트랜지스터 기판의 형성 및 배향막 형성까지의 단계를 나타낸 것으로 보호막으로 유기물질이 쓰였을 경우를 도시한 블록도이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 완성 후 셀(cell)공정 진행 전 장기 대기품의 처리방법은 기판의 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 픽셀전극을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 및 픽셀전극을 보호하기위해 기판의 전면에 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층이 형성된 기판을 클린룸(clean room)에서 보관하는 단계와; 상기 클린룸(clean room)에서의 보관 이후 상기 보호층에 UV(ultra-violet)광 처리를 수행하는 단계와; 상기 UV광 처리를 마친 보호층에 스트립(strip)처리를 하는 단계와; 상기 스트립(strip)처리를 마친 보호층 상부에 배향막을 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 UV광의 적산 조도량은 215 mJ/cm2이상인 것을 특징으로 한다. 상기 보호층은 유기 절연물질로서 예를 들어 벤조사이클로부텐(BCB)인 것을 특징으로 한다.
상기 보호층은 무기 절연물질로도 형성할 수 있는데, 예를 들어 상기 보호층은 무기 절연물질은 질화실리콘(SiNX)인 것을 특징으로 한다. 상기 상기 스트립(strip)처리는 IPA(isopropyl alcohol)를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 UV광 처리는 보호층으로부터 유기물 및 불순물을 제거하는 것을 특징으로 한다. 상기 박막트랜지스터는 인버티드 스테거 타입(inverted stagger type), 스테거 타입(stagger type) 또는 코플라나 타입(coplanar type)인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따라 박막트랜지스터 기판의 형성 및 배향막 형성까지의 단계를 나타낸 것으로 보호막으로 무기물질이 쓰였을 경우를 도시한 블록도 이다.
st 111 단계는 유리기판과 같은 투명기판위에 게이트배선(도 1의 25)을 형성하는 단계를 나타낸 것이다. 유리기판위에 금속과 같은 도전성 물질을 증착하고 패턴하여 제 1방향으로 연장된 다수의 게이트배선을 형성한다. 이때, 박막트랜지스터의 게이트전극도 동시에 형성한다.
st112 단계는 박막트랜지스터(도 1의 T)를 형성하는 단계이다. 게이트배선 및 게이트전극이 형성된 기판의 전면에 절연층 및 반도체층을 형성하고, 반도체층만을 패턴하여 액티브층을 형성한다. 그리고 금속층을 기판의 전면에 증착하고 패턴하여 소스/드레인 전극 및 데이터배선(도 1의 27)을 형성한다. 데이터배선은 제1 방향으로 연장된 게이트배선과 실질적으로 수직을 이루면서 제 2 방향으로 연장되어 있다.
st113 단계는 픽셀전극(도 1의 19)을 형성하는 단계이다. ITO 또는 IZO같은 투명도전성물질을 기판의 전면에 형성하고 패턴하여 화소영역(도 1의 P)안에 픽셀전극을 형성하다. 픽셀전극은 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.
다음으로 st114 단계에서는 박막트랜지스터와 픽셀전극이 형성된 기판의 전면에 이들을 보호하기 위해 무기 보호막을 형성한다. 무기 보호막으로는 무기절연물질인 질화실리콘(SiNX)을 사용한다.
이상과 같은 공정을 거쳐 박막트랜지스터 기판이 완성된다. 위에서는 인버티드 스테거 타입(inverted stagger type)의 박막트랜지스터를 형성하는 공정을 설명하였지만, 본 발명의 박막트랜지스터는 인버티드 스태거 타입에 한정되지 않으며 스테거 타입(stagger type) 또는 코플라나 타입(coplanar type) 등의 박막트랜지스터도 적용될 수 있다.
이상과 같이 박막트랜지스터와 픽셀전극이 형성된 기판에 무기 보호층이 형성된 박막트랜지스터 기판은 다음 공정인 셀(cell)공정에 앞서 클린룸(clean room)에서 그보다 먼저 형성되었던 박막트랜지스터 기판이 셀공정을 마치는 것을 기다린다.
먼저 형성된 박막트랜지스터 기판의 셀공정 진행상황에 따라 박막트랜지스터 기판은 클린룸에서 20일 이상 또는 미만의 대기시간을 갖는다.
st 116a는 20일 미만의 짧은 대기시간을 갖은 박막트랜지스터 기판의 처리를 나타낸 것이다. 20일 미만의 짧은 대기시간을 갖는 박막트랜지스터 기판은 스트립(strip)처리 만으로도 무기 보호막 표면에 형성되어 있는 유기물과 같은 불순물의 제거가 용이하다. 스트립(strip)처리는 IPA(isopropyl alcohol)와 같은 물질을 이용한다.
반면에 st116b는 20일 이상의 긴 대기시간을 갖는 박막트랜지스터 기판의 처리단계를 나타낸 것이다. 20일 이상의 비교적 긴 시간의 장기 대기품은 20일 미만의 대기시간보다 보다 많은 양의 유기물과 같은 불순물을 상기 무기 보호막의 표면에 형성시키는 원인이 된다. 아무리 클린룸(clean room)에 박막트랜지스터 기판이 보관되더라도 유기물과 같은 불순물의 형성을 감소시킬 수는 있어도 불순물의 형성을 완전히 막지는 못하는 것이다. 20일 이상의 장기 대기품에 대해서는 st116b에서 나타낸 것처럼, UV(ultra-violet)광으로 무기 보호막의 표면을 처리한다. UV광은 유기물 제거에 최고의 성능을 발휘하며, 무기 보호막에 어떠한 손상(damage)도 가하지 않는다. 또한, 종래기술의 애싱(ashing)처리와는 달리 작업의 단순화를 가져올 수 있으며 생산성의 향상을 가져올 수 있다. 이때 UV광의 적산 조도량은 215mJ/cm2이상으로 한다.
UV광 처리를 마치 기판은 다음으로 st117 단계에서 스트립(strip) 처리를 해한다. 스트립처리는 상기 st116에서와 같은 것으로 IPA(isopropyl alcohol)을 이용한다.
이와 같은 불순물제거 공정(st116a 또는 (st116b+st117))을 거친 박막트랜지스터 기판은 배향막의 인쇄공정으로 들어간다(st120). 불순물 제거공정인 st116a 또는 st116b+st117에서 무기 보호층에 형성된 불순물이 제거되므로, 배향막의 인쇄성은 향상된다. 또한, 상기 st116b의 UV처리는 무기 보호막에 아무런 손상도 입히지 않으므로, 이후의 셀(cell)공정에서 더울 안정적인 제조공정 진행이 수행될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 더욱 향상된 액정표시장치를 제조할 수 있게 한다.
도 7은 본 발명에 따라 박막트랜지스터 기판의 형성 및 배향막 형성까지의 단계를 나타낸 것으로 보호막으로 유기물질이 쓰였을 경우를 도시한 블록도 이다.
st 211 단계는 유리기판과 같은 투명기판위에 게이트배선(도 1의 25)을 형성하는 단계를 나타낸 것이다. 유리기판위에 금속과 같은 도전성 물질을 증착하고 패턴하여 제 1방향으로 연장된 다수의 게이트배선을 형성한다. 이때, 박막트랜지스터의 게이트전극도 동시에 형성한다.
st212 단계는 박막트랜지스터(도 1의 T)를 형성하는 단계이다. 게이트배선 및 게이트전극이 형성된 기판의 전면에 절연층 및 반도체층을 형성하고, 반도체층만을 패턴하여 액티브층을 형성한다. 그리고 금속층을 기판의 전면에 증착하고 패턴하여 소스/드레인 전극 및 데이터배선(도 1의 27)을 형성한다. 데이터배선은 제 1 방향으로 연장된 게이트배선과 실질적으로 수직을 이루면서 제 2 방향으로 연장되어 있다.
st213 단계는 픽셀전극(도 1의 19)을 형성하는 단계이다. ITO 또는 IZO같은 투명도전성물질을 기판의 전면에 형성하고 패턴하여 화소영역(도 1의 P)안에 픽셀전극을 형성하다. 픽셀전극은 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.
다음으로 st214 단계에서는 박막트랜지스터와 픽셀전극이 형성된 기판의 전면에 이들을 보호하기 위해 유기 보호막을 형성한다. 유기 보호막으로는 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB)을 사용한다.
이상과 같은 공정을 거쳐 박막트랜지스터 기판이 완성된다. 위에서는 인버티드 스테거 타입(inverted stagger type)의 박막트랜지스터를 형성하는 공정을 설명하였지만, 본 발명의 박막트랜지스터는 인버티드 스태거 타입에 한정되지 않으며 스테거 타입(stagger type) 또는 코플라나 타입(coplanar type) 등의 박막트랜지스터도 적용될 수 있다.
이상과 같이 박막트랜지스터와 픽셀전극이 형성된 기판에 유기 보호층이 형성된 박막트랜지스터 기판은 다음 공정인 셀(cell)공정에 앞서 클린룸(clean room)에서 그보다 먼저 형성되었던 박막트랜지스터 기판이 셀공정을 마치는 것을 기다린다.
st 215 단계는 이와 같은 박막트랜지스터 기판의 대기과정을 보여주고 있다. 먼저 형성된 박막트랜지스터 기판의 셀공정 진행상황에 따라 박막트랜지스터 기판은 클린룸에서 장시간 대기하게 되는 데, 아무리 클린룸(clean room)에 박막트랜지스터 기판이 대기하고 있더라도 유기물과 같은 불순물의 형성을 감소시킬 수는 있어도 불순물의 형성을 완전히 막지는 못하는 것이다.
이러한 기판 최상부의 유기 보호막에 형성된 유기물 및 불순물을 제거하기 위해 셀(cell)공정 전에 st216에서 보여준 것처럼 UV(ultra-violet)광 처리를 실시한다. 종래기술에서는 BCB에 애싱(ashing)처리 시(時) 유기 보호막에 손상(damage)를 주는 등 많은 문제점을 야기했었다. 그러나 본 발명에서처럼 UV광 처리를 한다면 이같은 문제점은 사라질 것이다. UV광은 유기물 제거에 최고의 성능을 발휘하며, 유기 보호막에 어떠한 손상(damage)도 가하지 않는다. 또한, 종래기술의 애싱(ashing)처리와는 달리 작업의 단순화를 가져올 수 있으며 생산성의 향상을 가져올 수 있다. 이때 UV광의 적산 조도량은 215mJ/cm2이상으로 한다.
다음으로 st217 단계에서는 UV광 처리를 마친 기판을 스트립(strip)처리를 하는 단계를 나타내는 것이다. 스트립(strip)처리는 IPA(isopropyl alcohol)와 같은 물질을 이용한다.
이와 같은 불순물제거 공정(st216 및 st217)을 거친 유기 보호층을 포함한 박막트랜지스터 기판은 배향막의 인쇄공정으로 들어간다(st220). 불순물 제거공정인 st216에서 유기 보호층에 형성된 불순물이 제거되므로, 배향막의 인쇄성은 향상된다. 또한, 상기 st216의 UV처리는 유기 보호층에 아무런 손상도 입히지 않으므로, 이후의 셀(cell)공정에서 더울 안정적인 제조공정 진행이 수행될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 더욱 향상된 액정표시장치를 제조할 수 있게 한다.
따라서 본 발명에 따른 장기 대기품의 처리방법은 다음과 같은 효과가 있다. 박막트랜지스터 기판이 클린룸에서 장시간 다음 공정인 셀(cell)공정을 위해 대기하게 되면, 기판의 최상부에 형성되어있는 보호층에 유기물과 같은 불순물이 생기는 결과가 발생하는데, 이를 다음공정 전에 제거하기 위해서 UV광 처리를 실시한다. 그렇게 하면, 기판의 최상부에 형성된 보호막에 아무런 손상도 입히지 않을 수 있으며, 이후의 셀(cell)공정에서 더울 안정적인 제조공정 진행이 수행될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 더욱 향상된 액정표시장치를 제조할 수 있게 한다.

Claims (11)

  1. 기판의 상부에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있는 픽셀전극을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터 및 픽셀전극 상부에 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층이 형성된 기판을 클린룸(clean room)에서 보관하는 단계와;
    상기 클린룸(clean room)에서의 보관 이후 상기 보호층에 UV(ultra-violet)광 처리를 수행하는 단계와;
    상기 UV광 처리를 마친 보호층에 스트립(strip)처리를 하는 단계와;
    상기 스트립(strip)처리를 마친 보호층 상부에 배향막을 인쇄하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 UV광의 적산 조도량은 215 mJ/cm2이상인 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 유기 절연물질로 이루어지는 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 절연물질은 벤조사이클로부텐(BCB)인 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 무기 절연물질로 이루어지는 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 절연물질은 질화실리콘(SiNX)인 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 UV광 처리는 보호층상부의 유기물 및 불순물을 제거하는 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 인버티드 스테거 타입(inverted stagger type)인 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 스테거 타입(stagger type)인 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 코플라나 타입(coplanar type)인 액정표시장치용 어레이기판 처리방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트립(strip)처리는 IPA(isopropyl alcohol)를 이용하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
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