KR20050064920A - 액정표시패널 제조공정용 마스크 - Google Patents

Abstract

액정표시패널의 제조과정에서 안정적인 노광작업이 이루어지도록 하기 위하여, 본 발명은 투명한 베이스 플레이트의 외곽 테두리를 따라서 차광막이 형성된 테두리부; 상기 테두리부에 차광막이 형성되지 않은 다수개의 접촉부들; 그리고 상기 베이스 플레이트의 내측의 기판과 대응되는 부분에 차광막이 패터닝된 노광부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크를 제공한다.

Description

액정표시패널 제조공정용 마스크{Mask for Manufacturing Liquid Crystal Display Panel}

본 발명은 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 노광단계에서 사용되는 액정표시패널 제조공정용 마스크에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치에서는 액정표시패널 상에 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들의 광투과율을 그에 공급되는 비디오 데이터 신호로 조절함으로써 데이터 신호에 해당하는 화상을 패널 상에 표시한다. 여기서, 상기 액정표시패널은 유리를 베이스로 하는 상부기판과 하부기판을 포함하여 이루어진다. 상기 상부기판 및 하부기판의 사이에는 일정한 셀 갭을 확보하는 스페이서가 제공되고, 상기 스페이서에 의하여 상기 상부 및 하부기판의 사이에 마련된 공간에 액정이 충전된다.

상기 하부기판에는 상기 액정층에 전계를 인가하기 위한 전극들, 액정셀 별로 데이터 공급을 절환하기 위한 박막트랜지스터, 외부에서 공급되는 데이터를 액정셀들에 공급하는 신호배선 및 박막트랜지스터의 제어신호를 공급하기 위한 신호배선 등이 형성된다. 또한, 상기 상부기판에는 칼라필터 등이 형성된다.

여기서, 상기 상부기판 또는 하부기판에 각종 전극들 또는 컬러필터층은 포토 리소그래피(Photo-lithography) 공정에 의하여 패터닝된다. 상기 포토 리소그라피 공정은 포토 레지스터를 사용하여 증착층에 식각면을 표시하고 원하는 패턴을 형성하는 공정이다.

상기 포터 리소그래피 공정은 포토 레지스터(Photo resist) 도포단계, 마스크를 사용한 노광단계, 현상단계, 그리고 식각단계를 포함하여 수행된다.

여기서, 상기 기판은 세정된 후 그의 상면에 박막이 증착된다. 상기 박막으로서 금속막 및 투명전극의 경우 스퍼터링(Sputtering)방법을, 실리콘(Silicon) 및 절연막은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposion)방법을 사용하여 증착된다.

상기 증착된 박막의 상면에는 포토 레지스터가 도포된다. 여기서, 상기 포토 레지스터는 빛을 받으면 화학반응에 의하여 성질이 변화됨으로써 삭제가능하게 되는 물질이다. 또한, 상기 노광단계에서는 얻고자 하는 마스크를 사용하여 원하는 패턴을 따라서 빛을 선택적으로 상기 포토 레지스터에 조사한다.

이후, 상기 현상단계에서 상기 마스크에 의하여 선택적으로 빛이 조사된 부분의 포토 레지스터가 현상액에 의하여 현상됨으로써 상기 포토 레지스터에 식각면이 형성된다. 또한, 식각단계는 물리적, 화학적인 반응을 이용하여 유리(Glass)기판상에 감광액에 의하여 형성된 패턴(Pattern)대로 박막을 선택적으로 제거함으로써 실제의 박막 패턴을 구현하는 단계이다. 여기서, 상기 패턴이 형성된 부분의 박막은 남게 되고 포토 테지스터가 없는 부분의 박막은 제거된다. 식각 공정에는 가스(Gas) 플라즈마(Plasma)가 사용되는 건식 식각과 화학용액을 이용하는 습식 식각방법이 있으며, 식각공정 후에는 유기용매 등에 의한 포토 레지스터의 제거공정이 이루어 진다.

전술한 바와 같이, 상기 마스크에서 상기 식각될 부분에 대응하는 부분은 빛이 통과되도록 투명하게 형성되고, 상기 패턴이 형성될 부분에 대응하는 부분은 빛을 차단하는 차광막이 형성된다. 따라서, 상기 기판에 형성될 패턴을 따라서 빛이 통과되고 그 나머지 부분은 빛이 차단되도록 상기 차광막이 형성된다.

도 1은 종래기술에 따른 노광장치에 사용되는 마스크를 도시한 평면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래기술에 따른 마스크(20)는 투명한 재질로 이루어진 플레이트의 일면에 원하는 형상으로 차광막이 패터닝되어 제공된다.

상기 플레이트의 최외곽의 테두리부(25)에는 빛이 하측으로 새지 않도록 하기 위하여 차광막이 형성된다. 상기 테두리부(25)의 내측에는 상기 기판의 면적과 대응한 크기의 노광부(26)가 형성된다.

상기 노광부(26)는 기판의 데드 스페이스 영역 및 액티브 영역과 각각 대응되는 부분들(26a,26b)로 구분된다. 여기서, 상기 데드 스페이스 영역과 대응되는 부분(26a)에는 차광막이 형성되지 않고, 상기 액티브 영역(26b)과 대응되는 부분에는 기판에 형성될 전극들의 형상에 대응되는 차광막의 패턴이 형성된다. 즉, 상기 기판에 형성된 증착층에서 잔존되어야 할 부분을 따라서는 차광막이 형성되고, 식각될 부분을 따라서는 빛이 투과되도록 차광막이 없이 투명하게 형성된다. 상기 마스크(20)는 상기 기판에 전극을 형성하기 위한 포토 리소그래피 공정의 노광단계에서 사용된다.

도 2는 상기 마스크를 노광장치의 내부로 로딩하는 로딩장치를 도시한 도면이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 상기 로딩장치(50)의 전면에는 수평으로 이동되는 로드핸드(51, Load hand)가 장착된다. 상기 로드핸드(51)의 전방측에는 상기 마스크(20)의 양측 테두리부가 얹히는 돌출부들(52)이 설치된다. 여기서, 상기 로드핸드(51)는 노광작업이 수행되는 노광장치(미도시)의 내부로 상기 마스크(20)를 로딩시킨다. 즉, 상기 마스크(20)는 상기 돌출부들(52)의 상면에 얹힌 상태에서 상기 로드핸드(51)의 이동에 의하여 노광장치의 내부로 반입된다.

여기서, 상기 노광장치의 내부에는 증착막이 증착된 기판이 반입되어 얼라인된 상태로 일정위치에 고정된다. 또한, 상기 마스크(20)는 기판의 상측으로 로딩된 후 얼라인되어 일정위치에 고정되고, 그의 상측에는 빛을 제공하는 광원이 장착된다. 따라서, 상기 광원에서 제공된 빛은 마스크(20)를 지나면서 선택적으로 상기 기판의 상면에 입사된다.

한편, 하나의 기판에 형성되는 각종 전극들은 다수개의 층을 이루므로, 상기 각 층에 대응하는 패턴들이 별개로 형성된다. 또한, 상기 마스크도 각 층에 대응하여 다수개가 필요하다. 따라서, 상기 각 층을 모두 형성하기 위해서는 마스크가 빈번히 교체되어야 한다. 즉, 경제적인 측면에서 노광장치의 수는 한정되고 각 층에 대응되는 마스크의 수는 많으므로, 노광공정 중에 상기 마스크가 교체되어야 한다. 이때, 상기 마스크의 교체작업은 전술한 바와 같이 로딩장치(50)에 의하여 수행된다.

여기서, 상기 로드핸드(51)에 설치된 돌출부들(52)의 상면에 마스크가 얹힌 상태에서 상기 노광장치의 내부로 반입 및 반출됨으로써 상기 교체작업이 수행된다. 이때, 상기 각각의 마스크의 테두리부(25)는 돌출부들(52)의 상면과 접촉된다.

한편, 종래기술에 따른 마스크(20)는 다음과 같은 문제점을 갖는다.

첫째, 상기 교체작업시에 상기 로드핸드의 돌출부들과 상기 마스크의 테두리부가 빈번하게 접촉됨으로써, 상기 테두리부에 형성된 차광막을 이루는 물질이 마모되면서 파티클(particle)이 발생되는 문제점이 있었다.

둘째, 상기 테두리부의 차광막에서 마모된 파티클이 정전기 등에 의하여 마스크 또는 기판에 부착되면 균일한 노광작업이 이루어지지 않음으로써 상기 기판에 치명적인 불량을 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크의 구조변경을 통하여 보다 안정적인 액정표시패널 제조공정용 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명한 베이스 플레이트의 외곽 테두리를 따라서 차광막이 형성된 테두리부; 상기 테두리부에 차광막이 형성되지 않은 다수개의 접촉부들; 그리고 상기 베이스 플레이트의 내측의 기판과 대응되는 부분에 차광막이 패터닝된 노광부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시패널 제조공정용 마스크를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 마스크가 로딩장치의 로드핸드에 적재된 상태의 단면을 도시한 도면이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크(120)는 투명한 베이스 플레이트 상에 테두리부(125), 다수개의 접촉부들(125a), 그리고 노광부(126)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 테두리부(125)는 상기 베이스 플레이트(121)의 외곽 테두리를 따라서 차광막이 형성된 부분으로서, 상기 마스크가 로딩되거나 노광장치에 장착될 때 로드핸드의 돌출부 또는 지지부재와 접촉되는 부분이다. 또한, 상기 테두리부(125)에 형성된 차광막은 노광작업시 측면으로 빛샘이 발생되지 않도록 빛을 차단한다.

또한, 상기 베이스 플레이트의 내측에는 노광작업이 수행될 기판과 대응되는 부분에 원하는 형상으로 차광부가 패터닝된 노광부(126)가 형성된다. 상기 노광부(126)는 상기 기판의 데드 스페이스 영역(dead space area) 및 액티브 영역(active area)과 대응되는 부분으로 구획된다.

여기서, 상기 기판의 데드 스페이스 영역은 액정표시패널이 시스템 케이스 등과 체결시 여유공간으로 활용되는 면적이다. 또한, 상기 액티브 영역은 원하는 화상이 구현되는 면적이다.

따라서, 상기 데드 스페이스 영역은 전극이 형성되지 않고 식각될 부분이므로, 상기 마스크의 대응되는 부분(126a)은 차광막이 형성되지 않고 투명하게 제공된다. 반면에, 상기 마스크의 액티브 영역에 대응되는 부분(126b)에는 각종 전극들이 형성되어야 하므로, 상기 전극의 형상에 대응한 패턴으로 차광막이 형성된다.

도 4에서 보는 바와 같이, 상기 마스크(120)는 차광막(128)이 일정한 패턴으로 형성된 베이스 플레이트(121)로 이루어진다. 여기서, 상기 마스크(120)는 차광막(128)이 형성된 면이 하측을 향하도록 상기 로드핸드(51)에 설치된 돌출부(52)에 적재된다. 즉, 상기 돌출부들(52)의 상면에 상기 테두리부(125)가 접촉된 상태로 적재된다.

한편, 본 발명에 따른 마스크(120)의 테두리부(125) 양측에 각각 2 이상의 접촉부(125a)가 제공된다. 여기서, 상기 테두리부(125)가 돌출부들(52)과 접촉될 때 차광막이 마모됨으로써 파티클이 발생되지 않도록 하기 위하여, 상기 접촉부(125a)에는 차광막이 형성되지 않는다. 여기서, 상기 접촉부들(125a)은 로드핸드에 설치된 돌출부들(52)과 대응되는 형상 및 위치를 갖는다.

도 3에서 보는 바와 같이, 상기 돌출부(52)의 형상 및 위치에 대응하여 상기 테두리부(125)에 다수개의 접촉부들(125a)이 형성된다. 상기 접촉부들(125a)에는 차광막이 형성되지 않으므로, 차광막이 마모되어 파티클이 발생되는 것이 방지된다.

상기 접촉부(125a)의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 마스크(120)에 형성되는 차광막은 빛을 차단하는 특성이 우수한 크롬(Cr)으로 이루어지지만, 상기 크롬은 상기 돌출부(52)와 빈번히 접촉되면 마모되기 쉬운 재질이다. 따라서, 상기 돌출부(52)와 접촉되는 접촉부(125a)에는 차광막이 없으므로, 상기 돌출부(52)는 바로 베이스 플레이트와 접촉된다.

여기서, 상기 베이스 플레이트(도 4의 121)는 투명한 수정(Quarts)으로 이루어진다. 상기 수정은 광투과성이 매우 우수하면서도 표면이 매끄럽고 내마모성이 우수하므로 마스크(120)의 베이스 플레이트(121)로서 사용되기에 적합하다. 따라서, 상기 접촉부(125a)에서 상기 돌출부(52)는 수정으로 이루어진 베이스 플레이트(121)와 바로 접촉되므로 마모로 인한 파티클이 거의 발생되지 않는다.

한편, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 각 접촉부(52)에는 합성수지로 이루어진 보호필름(140)이 부착됨이 바람직하다. 상기 보호필름(140)은 베이스 플레이트(121)와 돌출부(52)가 바로 접촉될 때 표면에 스크래치 등이 발생되는 것이 방지함으로써 보다 안정적인 마스크(120)의 교체작업을 보장한다. 또한, 상기 합성수지는 상기 마스크의 얼라인시 부드러운 이동을 보장하기 위하여 그의 표면이 매끄러운 재질로 이루어진다.

한편, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 마스크의 테두리부(125)와 노광부(126)의 사이에는 팰리클(132, Pellicle)이 장착되는 사각 프레임(131)이 부착된다. 여기서, 상기 팰리클(132)은 상기 노광부를 보호하기 위하여 장착되는 필름으로 이루어진다.

본 발명에 따른 액정표시패널 제조공정용 마스크의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 마스크의 제조방법은 투명한 베이스 플레이트의 일면에 차광막을 증착하는 단계; 상기 차광막의 상면에 포토 레지스터를 도포하는 단계; 상기 포토 레지스터의 상면에 상기 차광막의 테두리를 따라서 접촉부들이 표시된 보조마스크를 덮고 노광하는 단계; 그리고 현상하고 식각하여 전극 및 접촉부들을 형성하는 단계를 포함하여 수행된다.

상기 포토 레지스터를 사용하여 식각면을 표시하고 원하는 형상을 만드는 포토 리소그래피 공정은 어떤 특정한 화학약품으로서 포토 레지스터(Photo resist)가 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용한다. 즉, 얻고자 하는 패턴의 차광막이 형성된 보조마스크를 사용하여 빛을 선택적으로 상기 포토 레지스터에 조사함으로써 원하는 패턴의 차광막을 가진 마스크를 제조하는 공정이다. 여기서, 상기 보조마스크에는 베이스 플레이트(121)의 테두리부(125)에 접촉부들(125a)이 형성되도록 노광면이 표시된다.

한편, 상기 공정은 사진의 필름(film)에 해당하는 포토 레지스터를 도포하는 도포공정, 마스크를 이용하여 선택적으로 자외선 등의 빛을 조사하는 노광공정, 그리고 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분의 포토 레지스터를 제거하여 패턴을 형성시키는 현상공정으로 을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 패턴은 차광막이 형성되어야 할 부분을 따라서 형성된다.

상기와 같이 패턴이 형성되면 상기 포토 레지스터가 제거된 부분의 차광막을 제거하는 식각공정이 진행된다. 상기 식각공정을 통하여 상기 마스크 상에 전극 및 접촉부들이 형성된다. 한편, 상기 모든 공정 단계는 각종 먼지입자에 대해 매우 취약하므로, 청정한 환경 하에서 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널 제조공정용 마스크는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 상기 마스크의 교체작업시에 상기 돌출부와 빈번하게 접촉되는 부분에 차광막이 없는 접촉부를 형성함으로써, 차광막을 이루는 물질이 마모되면서 파티클(particle)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 상기 마스크의 접촉부에서 파티클이 발생되는 것이 방지됨으로써 안정적인 노광작업이 보장되고 상기 기판에 불량 발생을 방지 할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 마스크를 도시한 평면도.

도 2는 종래기술에 따른 마스크의 로딩장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 마스크를 도시한 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 마스크가 로드핸드의 돌출부에 적재된 상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

52 : 돌출부 121 : 베이스 플레이트

125 : 테두리부 125a : 접촉부

126 : 노광부 128 : 차광막

131 : 프레임 132 : 팰리클

Claims (7)

1. 투명한 베이스 플레이트의 외곽 테두리를 따라서 차광막이 형성된 테두리부;

   상기 테두리부에 차광막이 형성되지 않은 다수개의 접촉부들; 그리고

   상기 베이스 플레이트의 내측의 기판과 대응되는 부분에 차광막이 패터닝된 노광부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 접촉부들은 로드핸드에 장착된 돌출부들과 대응되는 형상 및 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 접촉부의 상면에는 합성수지로 이루어진 보호필름이 부착됨을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 차광막은 크롬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트는 수정으로 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 테두리부와 상기 노광부의 사이에는 팰리클(Pellicle)이 장착된 사각 프레임이 부착됨을 특징으로 액정표시패널 제조공정용 마스크.
7. 투명한 베이스 플레이트의 일면에 차광막을 증착하는 단계;

   상기 차광막의 상면에 포토 레지스터를 도포하는 단계;

   상기 포토 레지스터의 상면에 상기 차광막의 테두리를 따라서 접촉부들이 표시된 보조마스크를 덮고 노광하는 단계; 그리고

   현상하고 식각하여 전극 및 접촉부들을 형성하는 단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 액정표시패널 제조공정용 마스크의 제조방법.