문맥 (context)
칼라 필터 기판은 칼라 필터의 적녹청 패턴과 각 화소 사이의 누설광을 차단하고 대비를 향상시키기 위한 역할을 하는 블랙 매트릭스, 보호막인 오버코트, 및 액정 셀에 전압을 인가하는 공통 전극으로 구성되어 있다.
상기 칼라 필터를 제조하는 공정은 다음과 같다.
먼저, 용도에 따라 유리기판 위에 블랙 매트릭스 재료로 사용되는 Cr/CrOx 또는 유기재료를 유리기판에 도포하고 패턴을 형성한다. 블랙 마스크 패턴을 형성한 후, 색상을 구현하기 위한 칼라 레지스트 패턴을 사진공정기술에 의해 형성한다. 칼라 레지스트를 유리기판 위에 도포하고 노광시켜, 광중합반응에 의하여 칼라 레지스트를 경화시킨다. 노광이 끝난 후 칼라 레지스트는 현상에 의해 노광되지 않은 부분이 제거되고, 소성과정을 거치게 된다.
칼라 레지스트는 안료분산법, 염색법, 전착법 등에 의해 제조되며, 이 중 안료 분산법이 주로 사용된다. 일반적으로 포토레지스트와 같은 감광 조성물인 광중합 개시제, 단량체, 바인더 등에 색상을 구현하는 유기 안료가 분산되어 있다. 광중합 개시제는 빛을 받아 라디칼을 발생시키는 고감도 화합물이며, 단량체는 라디칼에 의하여 중합반응 개시 후 고분자 형태로 결합되어 현상 용제에 녹지 않는 형태가 된다. 바인더는 상온에서 액체 상태의 단량체를 현상액으로부터 보호하며, 안료 분산의 안정화 및 적녹청 패턴의 내열성, 내광성, 내약품성 등의 신뢰성을 좌우한다.
현재 칼라 필터 공정에서 발생되는 불량 칼라 필터 기판의 칼라 레지스트는 한번 경화되면 패턴이 잘못된 부분만을 제거하여 수리하는 것이 거의 불가능하며, 또한 칼라 레지스트를 제거할 수 있는 용제가 거의 없었기 때문에 불량 칼라 필터는 수리 등의 재작업을 거치지 않고 바로 대부분 폐기 처리되고 있다.
상기 칼라 레지스트는 네가티브형 레지스트의 특성을 갖고 있는데, 일반적으로 네가티브형 레지스트의 경우 포지티브형에 비해 박리 제거가 어렵기 때문에 네가티브형 레지스트는 강력한 박리 성능이 요구되었다.
이런 이유로 종래에는 무기계 또는 유기계 박리액과 플라즈마를 이용한 RIE(reactive ion etching)을 사용하였다. 그러나, 상기 유기계 박리액의 경우 무기계 박리액 보다 처리 시간이 길며, 칼라 필터 상부에 올라가는 오버코팅 재료에 대해서 박리에 어려움이 있었다. 무기계 박리액의 경우 유기계 박리액에 비해 안정성이 떨어져 장시간 사용시 무기염이 액 중에서 석출되어 사용시 세심한 주의를 요해야하는 불편함이 존재하였다. 유기계 박리액의 예를 들면, 일본특허 공개공보 소51-72503호에 개시되어 있고, 스트리퍼가 유럽특허 공보 제 0119337호에 개시되어 있다.
또한, 유기계 박리액에서의 박리의 어려움을 해소하기 위해 일부 특허에서는 유기용제에 잘 녹는 무기염을 사용하여 오버코팅 재료에 대한 박리 성능을 높이는 방법이 고안되었으나, 무기계 박리액의 박리 시간에 미치지 못하는 단점이 있었다. 예를 들면 유기계 박리액의 경우 한국특허공개 제2005-0006980호에 개시되어 있다.
또한, 플라즈마를 이용한 RIE(reactive ion etching)을 이용한 방법으로서, 일반적인 습식 에칭으로는 제거가 불가능한 경화된 칼라 레지스트의 에칭은 O2-RIE, SF6-RIE를 연속적으로 사용하여 제거하는 방법이 미국특허 제 5,756,239호에 개시되어 있다. 또한, 흡수층으로 폴리에스터, 폴리아미드, 노블락 레진을 사용하고 장벽층으로는 폴리실란, 폴리실록산, 유기실리콘 화합물, 실리카, 실리콘 니트리드의 혼합물을 사용하는 경화된 칼라 레지스트에 대하여, 흡수층은 산소를 이용한 플라즈마로 제거하고 장벽층은 육불화황이나 삼불화질소를 이용한 RIE을 사용하는 방법이 미국특허 제 5,059,500호에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 플라즈마를 이용한 칼라 필터의 에칭은 고진공, 고에너지가 필요하며, 공정조건을 잡기가 어려우며, 대면적에는 사용하기 어렵다는 점과 장비의 고가 등과 같은 단점을 가지고 있다.
이와 같이, 종래의 칼라 레지스트 제거방법으로는 안정적으로 대량의 칼라 레지스트 및 오버코팅 재료를 제거하는 것이 곤란하거나, 작업자들의 안전성이 문제되거나, 생산성 또는 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 칼라 레지스트를 안전한 방법을 통해 대량으로 제거하는 방법이 요구되고 있는 실정이다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
칼라 필터 제조 공정 중 사진공정기술을 통해 칼라 레지스트 패턴을 형성하는 구체적인 단계는 어떻게 진행되는가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation사진공정기술을 이용한 칼라 레지스트 패턴 형성의 작동 방식(단계)을 파악해야 한다.
- 칼라 레지스트 패턴을 사진공정기술에 의해 형성한다.
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2정보 추출
information_extraction본문에서 칼라 레지스트 형성 및 경화와 관련된 공정 순서를 추출한다.
- 칼라 레지스트를 유리기판 위에 도포하고 노광시켜, 광중합반응에 의하여 칼라 레지스트를 경화시킨다. 노광이 끝난 후 칼라 레지스트는 현상에 의해 노광되지 않은 부분이 제거되고, 소성과정을 거치게 된다.
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3근거 선택
evidence_selection도포, 노광(경화), 현상, 소성으로 이어지는 공정 흐름을 근거로 선택한다.
- 칼라 레지스트를 유리기판 위에 도포하고 노광시켜, 광중합반응에 의하여 칼라 레지스트를 경화시킨다. 노광이 끝난 후 칼라 레지스트는 현상에 의해 노광되지 않은 부분이 제거되고, 소성과정을 거치게 된다.
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4논리 통합
logical_integration도포 -> 노광(광중합반응을 통한 경화) -> 현상(미노광부 제거) -> 소성 순으로 공정을 통합한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation추출된 단계들을 논리적 순서에 따라 정리하여 답변을 구성한다.
- 칼라 레지스트를 유리기판 위에 도포하고 노광시켜, 광중합반응에 의하여 칼라 레지스트를 경화시킨다. 노광이 끝난 후 칼라 레지스트는 현상에 의해 노광되지 않은 부분이 제거되고, 소성과정을 거치게 된다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 공정 순서를 명확히 기술한다.
최종 답변 (final_answer)
칼라 레지스트 패턴을 형성하는 과정은 먼저 칼라 레지스트를 유리기판 위에 도포한 후, 노광을 통해 광중합반응을 일으켜 칼라 레지스트를 경화시킨다. 그 다음 노광이 끝난 후 현상 공정을 거쳐 노광되지 않은 부분을 제거하며, 마지막으로 소성과정을 거친다.
핵심 해석 (core_interpretation)
칼라 레지스트 패턴은 유리기판 위에 레지스트를 도포하고 노광을 통해 경화시킨 뒤, 현상을 거쳐 미노광부를 제거하고 소성 과정을 거쳐 형성된다.