CN1991590A - 形成图案的方法以及使用其制造液晶显示器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种形成图案的方法以及使用其制造LCD器件的方法，其中在不使用光致抗蚀剂剥离剂的情况下从基板上移除光致抗蚀剂层，从而可以以较低的制造成本形成图案，该方法包括在基板上连续形成图案材料层、转移材料层和光致抗蚀剂层；通过使用掩模的曝光和显影而对该光致抗蚀剂层构图；通过使用构图的光致抗蚀剂层作为掩模选择性地蚀刻转移材料层和图案材料层；和通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层。

Description

形成图案的方法以及使用其制造液晶显示器件的方法
本申请要求2005年12月27日提交的韩国专利申请No.P2005-130494的优先权，在这里将其结合进来作为参考。
技术领域
本发明涉及一种制造液晶显示(LCD)器件的方法，尤其涉及一种形成图案的方法以及使用其制造LCD器件的方法。
背景技术
在具有几厘米(cm)厚度的超薄平板显示器中，由于LCD器件具有低功耗和便携性的有利特性，故一般将其用在笔记本计算机、监视器、太空船、飞机等中。
LCD器件包括以预定间隔彼此面对的下基板和上基板、以及形成在下基板和上基板之间并由密封剂密封的液晶层。
下基板包括垂直形成以限定像素区域的栅线和数据线、靠近栅线和数据线的交叉点形成的作为开关元件的薄膜晶体管以及与薄膜晶体管相连接并形成在像素区域中的像素电极。上基板包括阻止除像素区域之外其他区域中的光泄漏的遮光层、在对应于像素区域的区域中用于表现色彩的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色片层、以及形成在滤色片层上的公共电极。
如上所述，LCD器件包括由重复步骤制造的各种元件。尤其是，各种元件通过光刻可以变化形状。
下面将参照附图解释通过现有技术的光刻来形成图案的方法。
图1A到1E是图解通过现有技术的光刻形成图案的方法截面图。
如图1A所示，在基板10上连续形成图案材料层20和光致抗蚀剂层30。
如图1B所示，在光致抗蚀剂层30上设置具有预定图案的掩模35之后，通过掩模35将光施加到光致抗蚀剂层30上。
参照图1C，通过显影选择性地移除光致抗蚀剂层30，由此对该光致抗蚀剂层30构图。在该情形中，光致抗蚀剂层30可由正型或负型形成。对于正型光致抗蚀剂，移除掉被光照射的部分。同时，在负型光致抗蚀剂的情形中，移除掉没有被光照射的部分。
如图1D所示，通过使用构图的光致抗蚀剂层30a作为掩模而选择性地蚀刻图案材料层20。在该情形中，移除构图的光致抗蚀剂层30的工序使用光致抗蚀剂剥离剂。
图2A和2B图解了通过使用现有技术的光致抗蚀剂剥离剂移除光致抗蚀剂层30a的工序。
如图2A所示，在容器的底部上设置衬垫料50，该容器填充有光致抗蚀剂剥离剂40。然后，将具有光致抗蚀剂层30a的基板浸入到填充有光致抗蚀剂剥离剂40的容器中，由此从基板上移除光致抗蚀剂层30a。
如图2B所示，通过喷嘴45将光致抗蚀剂剥离剂40喷射到基板上，由此从基板上移除光致抗蚀剂层30a。然而，光致抗蚀剂剥离剂比较昂贵，并且设置光致抗蚀剂剥离剂必须花费额外的成本。此时，设置光致抗蚀剂剥离剂的成本对应于整个制造成本的20％。此外，设置光致抗蚀剂剥离剂会造成环境污染。
发明内容
因此，本发明涉及一种形成图案的方法和使用其制造LCD器件的方法，其基本上克服了由于现有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种形成图案的方法以及使用其制造LCD器件的方法，其中不使用光致抗蚀剂剥离剂从基板上移除光致抗蚀剂层，从而可以以较低的制造成本形成图案。
将在下面的描述中部分地列出本发明其他的优点、目的和特征，根据下面的解释或从本发明的实践理解，这些对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。通过在所写说明书和权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的目的和其它的优点。
为了实现这些目的和其它的优点并根据本发明的目的，如这里具体化和广泛描述的，一种形成图案的方法包括：在基板上连续形成图案材料层、转移材料层和光致抗蚀剂层；通过使用掩模的曝光和显影而对该光致抗蚀剂层构图；通过使用构图的光致抗蚀剂层作为掩模选择性地蚀刻转移材料层和图案材料层；和通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层。
此时，通过从图案材料层被选择性蚀刻的基板后表面施加高能量光来执行所述通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层的工序，由此由于转移材料层的膨胀而将转移材料层从图案材料层分离。
此外，通过从图案材料层被选择性蚀刻的基板后表面施加高能量光来执行所述通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层的工序，由此由于转移材料层的分解而将转移材料层从图案材料层分离。
转移材料层由丙烯酸树脂形成。
在本发明的另一方面中，一种制造LCD器件的方法，包括：在第一基板上形成遮光层；在包含遮光层的第一基板上形成滤色片层；制备第二基板；和在第一基板和第二基板之间形成液晶层，其中通过图案形成方法来执行在第一基板上形成遮光层和在第一基板上形成滤色片层的至少其中任意之一的步骤。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是典型性的和解释性的，意在提供对要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
为本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方案并与说明书一起用于解释本发明的原理：
图1A到1E是图解通过现有技术的光刻来形成图案的方法截面图；
图2A和2B是图解通过使用现有技术的光致抗蚀剂剥离剂从基板上移除光致抗蚀剂层的方法截面图；
图3A到3E是图解依照本发明优选实施方式的形成图案的方法截面图；
图4A到4C是图解在图案材料层上形成转移(transformed)材料层和光致抗蚀剂层的工序截面图，其中转移材料层和光致抗蚀剂层各自具有预定的图案；
图5A和5B是显示当施加高能量光时转移材料层体积膨胀的照片；
图6是图解当将光照射装置设置在基板之下时向基板施加光的工序截面图；和
图7A到7D是图解依照本发明优选实施方式制造LCD器件基板的方法截面图。
具体实施方式
现在将参照本发明的优选实施方式详细描述附图中图解的实施例。尽可能的，在整个附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。
下面将参照附图解释依照本发明的形成图案的方法以及使用其制造LCD器件的方法。
1.形成图案的方法
图3A到3E是图解依照本发明的优选实施方式来形成图案的方法截面图。图4A到4C是图解依照本发明在图案材料层上形成转移材料层和光致抗蚀剂层的工序截面图，其中转移材料层和光致抗蚀剂层各自具有预定的图案。
如图3A所示，在基板100上形成图案材料层200。然后，在图案材料层200上连续形成转移材料层250a和光致抗蚀剂层300a，其中转移材料层250a和光致抗蚀剂层300a各自具有预定的图案。
将参照图4A到4C解释形成图案材料层250a和光致抗蚀剂层300a的方法。
如图4A所示，在基板100上连续形成图案材料层200、转移材料层250和光致抗蚀剂层300。
参照图4B，在光致抗蚀剂层300上方设置具有预定图案的掩模350。在该情形中，光通过掩模350施加到光致抗蚀剂层300上。
如图4C所示，通过显影将光致抗蚀剂层构图，由此以掩模350的预定图案的形状形成光致抗蚀剂层300a。然后，通过使用构图的光致抗蚀剂层300a作为掩模移除图案材料层200，从而以预定图案形成转移材料层250a。
在图案材料层200上，存在预定图案的转移材料层250a和预定图案的光致抗蚀剂层300a。
之后，如图3B所示，使用转移材料层250a和光致抗蚀剂层300a作为掩模蚀刻图案材料层200。通过使用等离子体的干蚀刻方法或者使用蚀刻剂的湿蚀刻方法蚀刻图案材料层200。
如图3C所示，将包含光致抗蚀剂层300a和转移材料层250的基板100反转。然后，向基板100的后表面施加由光照射装置发射的高能量光，例如紫外线。
当高能量光通过基板100和图案材料层200a施加到转移材料层250a时，转移材料层250a体积膨胀，如图3C所示。
图5A和5B是表示当高能量光施加到转移材料层250a上时其体积膨胀的照片。
图5A是显示在施加高能量光之前转移材料层的照片，图5B是显示在施加高能量光之后转移材料层的照片。
如图5A和5B所示，随着向转移材料层250施加高能量光，该转移材料层250体积膨胀。
图5显示了体积膨胀的转移材料层250。基于用于转移材料层250的材料种类，可将转移材料层250分解。
当由于膨胀而使转移材料层250具有较弱的附着力时，转移材料层250a从预定图案的图案材料层200a分离，并且还与光致抗蚀剂层300a分离，如图3D所示，这称作提升(lift-off)方法。
通过使用气刀，向光致抗蚀剂层300a和转移材料层250a施加气体，从而可容易地从图案材料层200a移除转移材料层250a。优选地，以5~25[kg·f/m2]的压力提供气体。
当光照射装置600向基板施加紫外线的高能量光时，光照射装置600可设置在基板100之下和基板100之上。
如图6所示，如果光照射装置600设置在基板100之下，膨胀的转移材料层250a会滴落到光照射装置600上。因此，光照射装置600在发射光时会连续移动。
当转移材料层250设置在图案材料层200和光致抗蚀剂层300之间时，转移材料层250可由丙烯酸树脂形成。可通过涂覆或沉积形成丙烯酸树脂。此外，当向丙烯酸树脂施加光时该丙烯酸树脂具有膨胀特性，且丙烯酸树脂不与等离子体和蚀刻剂反应。在该方面中，丙烯酸树脂适宜用于转移材料层250。
除丙烯酸树脂之外，转移材料层250可由具有对于转移材料层来说是必需的上述特性的任何材料形成。例如，转移材料层可由Si类纳米粉末、纤维素分子或氯化钙形成。即，Si类纳米粉末具有良好的附着力，在预定的温度条件下体积膨胀，且与等离子体和蚀刻剂不反应。此外，纤维素分子在水中膨胀，从而纤维素分子具有较弱的粘结强度。氯化钙与水放热反应，由此氯化钙熔化。
2.制造LCD器件的方法
图7A到7D是图解依照本发明优选实施方式制造基板的方法截面图。
首先，如图7A所示，在第一基板130上形成遮光层230。然后，如图7B所示，在包含遮光层230的第一基板130上形成滤色片层260。此时，通过依照本发明优选实施方式的上述图案形成方法执行形成遮光层(图7A)和形成滤色片层(图7B)的至少任意一个工序。
之后，如图7C所示，制备第二基板160。通过依照本发明优选实施方式的上述图案形成方法执行制备第二基板的工序。尽管没有示出，但通过以下步骤制造第二基板160：垂直形成限定像素区域的栅线和数据线；靠近栅线和数据线的交叉点处形成薄膜晶体管；在包含薄膜晶体管的整个表面上形成钝化层；以及在钝化层上形成像素电极，该像素电极与薄膜晶体管的漏极电连接。
如图7D所示，在第一基板130和第二基板160之间形成液晶层700。此时，可以通过液晶分配方法形成液晶层700。在液晶分配方法中，在第一基板130和第二基板160的任意之一中形成不具有入口的密封剂，将液晶分配刀具有密封剂的基板上，然后将两个基板130和160彼此粘结。
可通过液晶注入方法形成液晶层700。在液晶注入方法中，在第一基板130和第二基板160的任意之一中形成具有入口的密封剂，并将两个基板彼此粘结，然后通过毛细管作用和压力差将液晶注入到第一基板130和第二基板160之间的空间中。
如上所述，依照本发明形成图案的方法以及使用其制造LCD器件的方法具有下面的优点。
在依照本发明形成图案的方法中，在图案材料层和光致抗蚀剂层之间形成转移材料层。因而，由于转移材料层的膨胀和较弱的附着力，可从基板上物理地移除光致抗蚀剂层。因而可在不使用昂贵的抗蚀剂剥离剂的情况下从基板移除光致抗蚀剂层，由此降低了制造成本。
此外，依照本发明形成图案的方法可节省光致抗蚀剂剥离剂的设置成本，还防止了环境污染。
在不脱离本发明精神或范围的情况下，在本发明中可做各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求及其等价物范围内的本发明的修改和变化。

Claims (13)

1.一种形成图案的方法，包括：
在基板上连续形成图案材料层、转移材料层和光致抗蚀剂层；
通过使用掩模的曝光和显影而对光致抗蚀剂层构图；
通过使用构图的光致抗蚀剂层作为掩模选择性地蚀刻转移材料层和图案材料层；和
通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过从图案材料层被选择性蚀刻的基板后表面施加高能量光来执行所述通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层的工序，由此由于转移材料层的膨胀而将转移材料层从图案材料层分离。
3.根据权利要求1所述的方法，其中通过从图案材料层被选择性蚀刻的基板后表面施加高能量光来执行所述通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层的工序，由此由于转移材料层的分解而将转移材料层从图案材料层分离。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在施加光之前，将图案材料层被选择性蚀刻的基板反转，然后将光照射装置设置在基板上方以向基板的后表面施加光。
5.根据权利要求2所述的方法，其中向基板施加高能量光的工序使用设置在基板下方的光源，并且该光源在发光时连续移动。
6.根据权利要求2所述的方法，其中高能量光对应于紫外线。
7.根据权利要求1所述的方法，其中通过施加光的提升方法移除转移材料层和构图的光致抗蚀剂层的工序包括通过使用气刀向光致抗蚀剂层和转移材料层施加气体。
8.根据权利要求1所述的方法，其中转移材料层由丙烯酸树脂形成。
9.一种制造液晶显示器件的方法，包括：
在第一基板上形成遮光层；
在包含遮光层的第一基板上形成滤色片层；
制备第二基板；和
在第一基板和第二基板之间形成液晶层，
其中通过权利要求1到8任意之一的图案形成方法来执行在第一基板上形成遮光层和在第一基板上形成滤色片层步骤的至少其中任意之一。
10.根据权利要求9所述的方法，其中制备第二基板的工序包括下述步骤：
在第二基板上垂直形成栅线和数据线，以限定单位像素区域；
靠近栅线和数据线交叉点处形成薄膜晶体管；
在包含薄膜晶体管的第二基板上形成钝化层；和
在钝化层上形成像素电极，该像素电极与薄膜晶体管的漏极电连接。
11.根据权利要求10所述的方法，通过权利要求1到8任意之一的图案形成方法来执行形成栅线和数据线、形成薄膜晶体管和形成像素电极步骤的至少其中任意之一。
12.根据权利要求9所述的方法，其中在第一基板和第二基板之间形成液晶层的工序包括：
在第一基板和第二基板的任意之一上形成不具有入口的密封剂；和
在将液晶分配到具有密封剂的基板上之后将两个基板彼此粘结。
13.根据权利要求9所述的方法，其中在第一基板和第二基板之间形成液晶层的工序包括：
在第一基板和第二基板的任意之一中形成具有入口的密封剂；和
在将两个基板彼此粘结之后通过该入口将液晶注入到第一基板和第二基板之间的空间中。
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