JP2007128067A - フォトレジスト組成物及びそれを用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法 - Google Patents

フォトレジスト組成物及びそれを用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法 Download PDF

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Abstract


【課題】 本発明はフォトレジスト組成物及び前記フォトレジスト組成物を用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供する。
【解決手段】フォトレジスト組成物はノボラック樹脂及びアクリル樹脂を含む混合樹脂１００重量部及びナフトキノンジアゾスルホン酸エステル１０〜５０重量部を含む。前記ノボラック樹脂の重量平均分子量は３００００以上であり前記アクリル樹脂の重量平均分子量は２００００以上である。前記アクリル樹脂の含量は全体混合樹脂の１〜１５重量％である。前記フォトレジスト組成物は薄膜トランジスタ基板の製造工程のパターン形成の際、リフローによるプロファイルの角度変化を最小化し、パターンの構造の安定性及び残膜厚さ均一性を向上させることで配線のショート及びオープン不良を減少させることができる。
【選択図】 図６

Description

本発明はフォトレジスト組成物及び前記フォトレジスト組成物を用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。さらに詳細には、４枚のマスクを用いて薄膜トランジスタ基板を製造する工程（「４枚マスク工程」ということがある。）を適用した際のベイク工程のうち、リフローされるフォトレジスト組成物を最小化してプロファイルを大きくすることを可能にする高耐熱性のフォトレジスト組成物及び前記フォトレジスト組成物を用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。
液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造のためには５枚のマスクを用いた工程（「５枚マスク工程」ということがある。）を採用することが一般的であるが、液晶表示装置の製造原価を減少させ工程効率を増加させるために、４枚マスク工程が開発され、量産化の段階にある。前記４枚マスク工程においては、フォトレジスト組成物が基板に塗布されて形成されたフォトレジスト（ＰＲ）のプロファイルが大きくなれば工程が容易になる。前記プロファイルが大きく形成されるほど、より小さなデザインを用いることができ工程を進める際のエッチング工程が容易に行われる。しかし、現在使用されているフォトレジスト組成物は普通にベイクして１２５℃以上の熱が加えられるとパターンが流れてしまい、端部テーパー角が４０°以下の低い角度を形成するのでプロファイルを大きくすることができないという問題点がある。
図１乃至図４はベイク処理後フォトレジスト組成物のリフロー現象を示す写真である。
図１は塗布されたフォトレジスト層の現象途中を示す写真であり、図２は現象過程が完了した後の初期プロファイルを示す写真である。初期プロファイルは、端部テーパー角が、基板の水平面と略５０°程度の角度を有する。
現象の後、エッチング工程の前に、フォトレジスト層の接着力を向上させエッチング耐性を向上させる目的でポストベイク、ハードベイクなどを実施する。ポストベイクやハードベイク工程を実施するとベイクの際受ける熱によって感光剤が流れ、プロファイルを測定すると基板の底面とプロファイルとが成す角が３０°〜３５°と低くなってしまう。
図３はベイク工程の際に、フォトレジスト組成物がリフローされる様子を示す写真であり、図４はフォトレジスト組成物がリフローされたプロファイルを示す写真である。
前記のようにフォトレジスト層がリフローされると図４に示すようにチャンネルの長さが狭くなる（短くなる）。エッチングを多くしなければならなくなり、さらに、スキューが大きくなるという問題が発生する。また、このように熱に敏感に反応して流れ出すフォトレジスト組成物は設備の温度偏差によって大きく影響を受けるので結果的に設備の温度偏差がフォトレジストパターン形状イメージにそのまま反映される。それにより、チャンネル部の残留膜の厚さ変化が大きくなりフォトレジスト層が多く残る領域ではショート不良が発生し、それとは反対に、フォトレジスト層が少なく残る領域ではオープン不良が発生される。
本発明は前記のような問題点を勘案したもので、ベイク工程中のリフロー現象を最小化することができ高耐熱性のフォトレジスト組成物を提供する。
本発明は前記フォトレジスト組成物を適用することでエッチスキュー特性を向上させパターンの均一性を向上させ配線のショート及びオープン不良の発生を低減することができる薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供する。
本発明の一特徴によるフォトレジスト組成物はノボラック樹脂及びアクリル樹脂を含む混合樹脂１００重量部及びナフトキノンジアゾスルホン酸エステル１０〜５０重量部を含む。
前記ノボラック樹脂の分子量は３００００以上であり、前記アクリル樹脂の分子量は２００００以上である。前記アクリル樹脂の含量は全体混合樹脂の１〜１５重量％である。
本発明の一特徴による薄膜トランジスタ基板を製造するためには、まず、基板上にゲート線を形成する。前記ゲート線上にゲート絶縁膜、半導体層及びデータ層を順次に形成する。前記データ層上にノボラック樹脂及びアクリル樹脂を含む混合樹脂１００重量部、ナフトキノンジアゾスルホン酸エステル１０〜５０重量部を含むフォトレジスト組成物を塗布してフォトレジスト膜を形成する。前記フォトレジスト膜をパターニングしてフォトレジストパターンを形成する。前記フォトレジストパターンを用いて前記データ層を１次エッチングする。前記１次エッチングされたデータ層をマスクにして半導体層をエッチングする。前記フォトレジストパターンを熱処理してリフローさせる。前記リフローされたフォトレジストパターンを用いて前記データ層を２次エッチングする。
前記ノボラック樹脂の分子量３００００以上であり、前記アクリル樹脂の分子量は２００００以上である。前記アクリル樹脂の含量は全体混合樹脂の１〜１５重量％である。
本発明によるフォトレジスト組成物は耐熱性が良好でベイク工程中のリフロー現象を最小化することができ前記フォトレジスト組成物を薄膜トランジスタ製造工程に採用することでパターンの均一性を向上させさらに配線のショート及びオープン不良の発生を低減することができる。
以下、本発明の一特徴によるフォトレジスト組成物を詳細に説明する。
（フォトレジスト組成物）
前記フォトレジスト組成物はポジ型フォトレジスト組成物として高耐熱性を有する。前記フォトレジスト組成物は混合樹脂１００重量部及びナフトキノンジアゾスルホン酸エステル１０〜５０重量部を含む。
前記混合樹脂はノボラック樹脂及びアクリル樹脂を含む。
前記ノボラック樹脂はフェノールとアルデヒド類を軸重合反応させ形成される。前記フェノール類としては、フェノール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾールなどを単独または２種以上混合して使用することができる。前記アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアルデヒドなどを挙げることができる。前記フェノール類とアルデヒド類との縮合反応には通常の酸性触媒が使用されることができる。望ましくは、シュウ酸が使用される。本発明においてノボラック樹脂はｍ−クレゾールとｐ−クレゾールの混合比率によって互いに異なる種類のノボラック樹脂を混合使用して残膜率を増加させることができる。
前記ノボラック樹脂は重量平均分子量３００００以上であることを使用する。
前記アクリル樹脂はメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メタクリル酸、スチレン、ベンジルメタクリレート、及びアクリル酸などのモノマーから共重合された共重合体として、少なくとも２種以上のモノマーが使用される。
前記アクリル樹脂は重量平均分子量が２００００以上であるのを使用する。
前記アクリル樹脂の含量は全体混合樹脂の１〜１５重量％であり、望ましくは５〜１２重量％である。
前記感光剤化合物としてのナフトキノンジアゾスルホン酸エステルは前記混合樹脂１００重量部に対して１０〜５０重量部を使用して望ましくは１５〜４０重量部を使用する。
前記ナフトキノンジアゾスルホン酸エステルは具体的にナフトキノン１，２−ジアゾ−５スルホン酸の２，３，４−テトラヒドロキシベンゾフェノンエステルまたは２，３，４，４−テトラヒドロキシベンゾフェノンなどを挙げることができる。
前記ナフトキノンジアゾスルホン酸エステルは前記混合樹脂１００重量部に対して１０〜５０重量部を使用する。ナフトキノンジアゾスルホン酸エステルの含量が１０重量部未満であるとフォトレジスト中で露光されていない部分の皮膜の厚さが過度に減少することができ、反面、５０重量部を超過すると組成物の感光性が減少され残渣が残るという問題点が発生する。前記ナフトキノンジアゾスルホン酸エステルは望ましくは前記混合樹脂１００重量部に対して２０〜４０重量部が使用される。
前記フォトレジスト組成物は望ましくは有機溶剤と混合して使用され、使用可能な有機溶剤としては、２−ヘプタノン、クロロヘキサノンなどのケトン類、エチレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエテール類、モノプロピルエテール類、モノブチルエテール類及びジエチレングリコールまたはそれのモノアセテート酸のモノプロピルエテール類などの多価のアルコール類及びその誘導体類、プロピレングリコールモノメチルエテールアセテート、ベンジルアルコール、ガンマブチロラクトン、エチル乳酸塩、ｎ−ブチルアセテート、メトキシメチルプロピオネートなどを挙げることができ、これらの溶剤は単独または混合されて使用することができる。
本発明のポジ型フォトレジスト組成物は界面活性剤などの多様な添加剤と混合して使用することができる。
以下では、具体的な実施例を挙げて本発明のフォトレジスト組成物をさらに詳細に説明する。しかし、下記実施例によって本発明の技術的思想は限定されない。
（実施例１）
メタクレゾール及びパラクレゾールを６０：４０の重量比で混合された混合物及びホルマリンの混合物を凝縮触媒としてシュウ酸を使用して重合させたノボラック樹脂を準備した。前記ノボラック樹脂の重量平均分子量は約３８０００であった。続いて、重量平均分子量が約２８０００であるアクリル樹脂を準備して前記ノボラック樹脂と混合させた。前記アクリル樹脂は前記混合樹脂全体重量に対して１０重量％を占めるように混合された。続いて、前記混合樹脂１００重量部に対して、１，２−ジアゾ−５−スルホン酸の２，３，４４−テトラヒドロキシベンゾフェノンエステル２０重量部を混合し前記混合物を２００重量部のプロピレングリコールモノメチルエテールアセテートとベンジルアルコールの混合溶媒に溶解させた。前記溶解物を直径０．２μｍの濾過膜を介して濾過させ最終産物であるフォトレジスト組成物が得られた。
（比較例１）
混合樹脂の代わりに重量平均分子量約１２０００であるノボラック樹脂１００重量部を使用したのを除いては前記実施例１と同一の方法のフォトレジスト組成物を準備した。
（比較例２）
混合樹脂の代わりに重量平均分子量約２７０００であるノボラック樹脂１００重量部を使用したのを除いては前記実施例１と同一の方法のフォトレジスト組成物を準備した。
（フォトレジストパターン評価）
前記実施例１及び比較例１〜２で準備したフォトレジスト組成物を用いてパターンを形成し、残留フォトレジストの厚さ偏差、プロファイルスキューを評価した。前記プロファイルは熱処理前の傾斜度Ｂ、熱処理１３０、１３５後の傾斜度Ｃ、Ｄを測定することで評価された。スキューは第１エッチング後のスキューＥ及び最終スキューＦ（第１エッチング＋アクティブエッチング＋エッチバック後のスキュー）をそれぞれ測定した。評価結果は下記表１に示した。
前記表１に示すように実施例１のフォトレジストパターンは比較例に比べて残膜が均一で、熱処理以後にもリフローによるプロファイル傾斜角が殆ど小さくならなかった。それにより、比較例に比べて顕著にスキュー発生が減少した。
また、図５乃至図７は実施例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジストパターンを示す写真でそれぞれハードベイク（hard bake）前のフォトレジストパターン、ハードベイク後のフォトレジストパターン及びドライエッチング後のフォトレジストパターンの写真である。図８乃至図１０は比較例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたパターン写真であり、図１１乃至図１３は比較例２のフォトレジスト組成物を用いて形成されたパターン写真である。
図５乃至図１３を参照すると、実施例１にフォトレジスト組成物を用いてパターンを形成する場合初期パターンの形態が熱処理によるリフローによって大きく変化されない構造的安定性を示した。
以下、添付された図面を参照し本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を詳細を説明する。
（薄膜トランジスタ基板の製造方法）
まず、図１４乃至図１６を参照して本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について詳細に説明する。
図１４は本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図１５及び図１６はそれぞれ図１４のＶＩ−ＶＩ‘線及びＶＩＩ−ＶＩＩ‘線に沿って切断した断面図である。
透明なガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び複数の蓄積電極線１３１が形成されている。
ゲート線１２１はゲート信号を伝達し主に横方向に伸びている。各ゲート線１２１は下方に突出した複数のゲート電極１２４と他の層または外部駆動回路との接続のために面積の広いターミナル部分（端部分）１２９を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は基板１１０上に付着されるフレキシブル印刷回路フィルム（図示せず）上に搭載されるか、基板１１０上に直接搭載されるか、基板１１０に集積されてもよい。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、ゲート線１２１が延長され直接接続される。
蓄積電極線１３１は所定の電圧の印加を受け、ゲート線１２１と略並んで伸びている枝線とそこから分岐された複数の蓄積電極１３３ａ、１３３ｂを含む。蓄積電極線１３１のそれぞれは隣接した２つのゲート線１２１の間に位置し、枝線は２つのゲート線１２１のうち下方に近いところに位置する。蓄積電極１３３ａ、１３３ｂのそれぞれは枝線と接続された固定端とその反対側の自由端を有している。一方の蓄積電極１３３ａの固定端は面積が広く、その自由端は直線部分と曲がった部分の２つに分けられる。しかし、蓄積電極線１３１のパターン及び配置は多様に変形される。
これら配線は、アルミニウムＡｌやアルミニウム合金などアルミニウム系列金属、銀、銀合金など銀系列金属、銅Ｃｕ、銅合金など銅系列金属、モリブデンＭｏ、モリブデン合金などモリブデン系列金属、クロムＣｒ、タンタルＴａ及びチタンＴｉなどで形成することができる。また、これらは物理的性質が異なる２種類の導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。これらのうち一つの導電膜は信号遅延や電圧降下を減少することができるように比抵抗の低い金属、例えば、アルミニウム系列金属、銀系列金属、銅系列金属などからなる。これとは異なり、他の導電膜は他の物質、特に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）との物理的、化学的、電気的コンタクト特性の優れた物質、例えば、モリブデン系列金属、クロム、タンタル、チタンなどからなる。このような組み合わせの例としてはクロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜、及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜を挙げることができる。しかし、ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１は他の多様な金属または導電体などで形成することができる。
ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１の側面は基板１１０面に対して傾斜されており、その傾斜角は約３０〜８０であることが望ましい。
ゲート線１２１及び蓄積電極１３１上には窒化シリコンＳｉＮｘまたは酸化シリコンＳｉＯｘなどからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上には水素化アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉ）などからできた複数の線形半導体１５１が形成されている。線形半導体１５１は主に縦方向に伸びており、ゲート電極１２４に向かって伸びている複数の突出部１５４を含む。線形半導体１５１はゲート線１２１及び蓄積電極線１３１付近で幅が広くなってこれらを幅広く覆っている。
各半導体１５１上には線形及び島形オーミックコンタクト部材（抵抗性接触部材）１６１、１６５が形成されている。オーミックコンタクト部材１６１、１６５は燐Ｐなどのｎ型不純物が高濃度でドーピングされているｎ＋水素化アモルファスシリコンなどの物質からなるかシリサイドからなる。線形オーミックコンタクト部材１６１は複数の突出部１６３を有しており、突出部１６３と島形オーミックコンタクト部材１６５は双を成して半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。
半導体１５１とオーミックコンタクト部材１６１、１６５の側面も基板１１０面に対して傾斜されており傾斜角は３０°〜８０°程度である。
オーミックコンタクト部材１６１、１６５上には複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５が形成されている。
データ線１７１はデータ信号を伝達し主に縦方向に伸びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１はまた蓄積電極線１３１と交差し隣接した蓄積電極１３３ａ、１３３ｂの間に形成される。各データ線１７１はゲート電極１２４に向かって伸びている複数のソース電極１７３、及び他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広いターミナル部分１７９を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は基板１１０上に付着されるフレキシブル印刷回路フィルム（図示せず）上に搭載されるか、基板１１０上に直接搭載されるか、基板１１０に集積される。データ駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、データ線１７１が延長され直接接続される。
ドレイン電極１７５はデータ線１７１と分離されておりゲート電極１２４を中心にしてソース電極１７３と向き合う。各ドレイン電極１７５は面積の広い一方のターミナル部分と棒形状である他のターミナル部分を有している。広いターミナル部分は蓄積電極線１３１と重畳し、棒形のターミナル部分は曲がったソース電極１７３で一部取り囲まれている。
一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレイン電極１７５は半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタを成し、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。
データ線１７１及びドレイン電極１７５はモリブデン、クロム、タンタル及びチタンなど耐火性金属またはこれらの合金からなることが望ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することができる。多重膜構造の例としてはクロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜を挙げることができる。しかし、データ線１７１及びドレイン電極１７５は他にも多様な金属または導電体からなることができる。
データ線１７１及びドレイン電極１７５はその側面が基板１１０面に対して３０°〜８０°程度の傾斜角で傾いたことが望ましい。
オーミックコンタクト部材１６１、１６５はその下の半導体１５１とその上のデータ線１７１及びドレイン電極１７５の間のみに存在しこれらの間のコンタクト抵抗を低くする。
半導体１５１は薄膜トランジスタが位置する突出部１５４を除いてはデータ線１７１、ドレイン電極１７５及びその下部のオーミックコンタクト性１６１、１６５と実質的に同一の平面形態を有している。即ち、線形半導体層１５１はデータ線１７１及びドレイン電極１７５とその下部のオーミックコンタクト層１６１、１６３、１６５の下に全部形成されており、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間には露出されている。しかし、実際は工程上問題に起因して、半導体１５１及びオーミックコンタクト層１６１、１６３、１６５がデータ線１７１及びドレイン電極１７５より突出される形態を有する。
データ線１７１、ドレイン電極１７５及び露出された半導体１５４部分上には保護膜１８０が形成されている。
保護膜１８０は窒化シリコンや酸化シリコンなどの無機絶縁物、有機絶縁物、低誘電率絶縁物などからなる。有機絶縁物と低誘電率絶縁物の誘電常数は４．０以下であることが望ましく低誘電率絶縁物の例としてはプラズマ化学気相蒸着で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどを挙げることができる。有機絶縁物のうち感光性を有するもので保護膜１８０を作ることもでき、保護膜１８０の表面は平坦であってもよい。しかし、保護膜１８０は有機膜の優秀な絶縁特性を生かしながら露出された半導体１５１部分に悪い影響をかけないように下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造を有することができる。
保護膜１８０にはデータ線１７１のターミナル部分１７９とドレイン電極１７５をそれぞれ露出させる複数のコンタクトホール１８２、１８５が形成されており、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にはゲート線１２１のターミナル部分１２９と露出させる複数のコンタクトホール１８１、蓄積電極１３３ａ、１３３ｂの固定端付近または自由端の蓄積電極線１３１一部を露出させる複数のコンタクトホール１８３ａ、１８３ｂが形成されている。
保護膜１８０上には複数の画素電極１９１、複数の連結橋（overpass）８４及び複数のコンタクト補助部材８１、８２が形成されている。これらはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀またはその合金などの反射性金属から形成されることが可能である。
画素電極１９１はコンタクトホール１８５を通じてドレイン電極１７５と電気的に接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９１は共通電圧の印加を受ける他の基板（図示せず）の共通電極（図示せず）と共に電界を生成することで、２つの電極の間の液晶層（図示せず）の液晶分子の方向を決定する。画素電極１９１と共通電極はキャパシタ（以下、液晶キャパシタ）を成し薄膜トランジスタがターンオフされた後にも印加された電圧を保持する。
画素電極１９１は蓄積電極１３３ａ、１３３ｂを初め蓄積電極線１３１とオーバーラップ(重畳)する。画素電極１９１及びこれとは電気的に接続されたドレイン電極１７１が蓄積電極線１３１と重畳して成すキャパシタを蓄積キャパシタとし、蓄積キャパシタは液晶キャパシタの電圧保持能力を強化する。
コンタクト補助部材８１、８２はそれぞれコンタクトホール１８１、１８２と通じてゲート線１２１のターミナル部分１２０及びデータ線１７１のターミナル部分１７９と接続される。コンタクト補助部材８１、８２はデータ線１７１及びゲート線１２１のターミナル部分１７９、１２９と外部装置とのコンタクト性を補完しこれらを保護する。
連結橋８３はゲート線１２１を横切り、ゲート線１２１を間において反対側に位置する一対のコンタクトホール１８３ａ、１８３ｂを通じて蓄積電極線１３１の露出された部分と蓄積電極１３３ｂの自由端の露出されたターミナル部分に接続されている。蓄積電極１３３ａ、１３３ｂを初め蓄積電極１３１は連結橋８３と共にゲート線１２１やデータ線１７１または薄膜トランジスタの欠陥を修理するに使用することができる。
図１７、図２８及び図３１は本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順次に示した配置図であり、図１８及び図１９は図１７のＩＸ−ＩＸ‘線及びＸ−Ｘ‘線に沿って切断した断面図であり、図２０乃至図２７は本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法により順次に示した断面図であり、図２９及び図３０は図２８のＸＸ−ＸＸ‘線及びＸＸＩ−ＸＸＩ‘線に沿って切断した断面図であり、図３２及び図３３は図３１のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ‘線及びＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ‘線に沿って切断した断面図である。
まず、図１７乃至図１９に示すように、透明ガラスまたはプラスチックなどからなる絶縁基板１１０上にモリブデンからなる金属層を形成した後、ウェット（湿式）エッチングしてゲート電極１２４及びターミナル部分１２９を含む複数のゲート線１２１と蓄積電極１３３ａ、１３３ｂを含む複数の蓄積電極線１３１を形成する。
続いて、図２０に示すように、ゲート線１２１及び蓄積電極線１３１上に窒化シリコンＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜１４０、不純物がドーピングされていない真性アモルファスシリコンａ−Ｓｉ層１５０及び不純物がドーピングされたアモルファスシリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）１６０層を化学気相蒸着方法で形成する。真性アモルファスシリコン層１５０は水素化アモルファスシリコンなどで形成し不純物がドーピングされたアモルファスシリコン層１６０は燐（Ｐ）などのｎ型不純物が高濃度でドーピングされたアモルファスシリコンまたはシリサイドから形成する。
連続的に、不純物がドーピングされたアモルファスシリコン層１６０上にモリブデンからなるデータ層１７０をスパッタリングに形成する。
その後、データ層１７０上にスピンコーティング方法でフォトレジスト膜を形成する。
前記フォトレジスト膜はフォトレジスト組成物をデータ層１７０上に塗布して形成する。前記フォトレジスト組成物は混合樹脂１００重量部及びナフトキノンジアゾスルホン酸エステル１０〜５０重量部を含む。前記混合樹脂はノボラック樹脂及びアクリル樹脂を同時に含む樹脂として、前記アクリル樹脂の含量は全体混合樹脂内で１〜１５重量％である。前記ノボラック樹脂の重量平均分子量は３００００以上であり、前記アクリル樹脂の重量平均分子量は２００００以上である。前記フォトレジスト組成物は望ましくは有機溶剤と混合して使用される。
続いて、図２１及び図２２に示すように、フォトレジスト膜を露光及び現象して第１フォトレジストパターン５２と第１フォトレジストパターン５２より薄い第２フォトレジストパターン５４を形成する。
この際、フォトレジスト膜を現象した後、別途の熱処理は実施しない。一般的に、この段階で実施する熱処理は現象液によってパターニングされたフォトレジスト膜を基板上に堅固に固定するために実施する。しかし、このような熱処理はフォトレジストのリフローを誘発して初期に形成されたフォトレジストパターンのプロファイルを悪化させる。この場合、チャンネル領域に形成されたフォトレジストのプロファイル及び傾斜角が変わり後続するエッチングの不良を誘発し場合によってショートを起こし薄膜トランジスタ特性に影響を与えることがある。
そこで、フォトレジスト膜を現象した後、別途の熱処理を実施せず、すぐエッチングを実施する。
ここで、説明の便宜上、配線が形成される部分のデータ層１７０、不純物がドーピングされたアモルファスシリコン層１６０、真性アモルファスシリコン層１５０を配線部分Ａとし、ゲート電極１２４上にチャンネルが形成される部分をチャンネル部分Ｂとし、配線部分Ａ及びチャンネル部分Ｂを除いた領域を残りの部分Ｃとする。
フォトレジストパターン５２、５４中で配線部分Ａに位置した第１フォトレジストパターン５２はチャンネル部分Ｂに位置した第２フォトレジストパターン５４より厚く形成し、残りの部分Ｃのフォトレジスト膜は全部除去する。この際、第１フォトレジストパターン５２の厚さと第２フォトレジストパターン５４の厚さとの比は後術するエッチング工程での工程条件によって異なるようにするものの、第２フォトレジストパターン５４の厚さを第１フォトレジストパターン５２の厚さの１/２以下にすることが望ましい。
このように、位置によってフォトレジスト膜の厚さを異なるように形成する方法には幾つかがあるが、露光マスクに透明領域と遮光領域だけではなく半透明領域を置くことがその例である。半透過領域にはスリットパターン、格子パターンまたは透過率が中間であるか、厚さが中間である薄膜が具備される。スリットパターンを使用する時にはスリットの幅やスリットの間の間隔がフォト工程に使用する露光器の分解能がより小さいことが望ましい。
続いて、図２２及び図２３に示すように、第１フォトレジストパターン５２を用いて残りの部分Ｃに露出されているデータ層１７０をウェットエッチングで除去して複数のデータパターン１７１、１７４、１７９を形成する。
その後、データパターン１７１、１７４、１７９をマスクとして残りの部分Ｃに残っている不純物がドーピングされたアモルファスシリコン層１６０及び真性アモルファスシリコン層１５０をドライエッチングする。
続いて、図２４及び図２５に示すように、エッチバック工程を用いてチャンネル部分Ｂに存在する第２フォトレジストパターン５４を除去する。この際、第１フォトレジストパターン５２も第２フォトレジストパターン５４の厚さ分だけ除去されるので薄くなる。また、第１フォトレジストパターン５２の側面もある程度除去されるので下部に形成されているデータパターン１７１、１７４、１７９の両端を露出させる。
その後、図２６及び図２７に示すように、第１フォトレジストパターン５２を約１００°〜１５０°で熱処理してリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）させる。
本発明によるフォトレジストは耐熱性が非常に良好でフォトレジスト組成物のリフローによるプロファイル変動がなく、非常に安定な構造を有する。
その後、図２８乃至図３０に示すように、リフローされた第１フォトレジストパターン５２を用いてエッチングして、データパターン１７４をソース電極１７３とドレイン電極１７５で分離し、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間のチャンネル領域に不純物がドーピングされたアモルファスシリコンパターン１６４を露出させる。
この際、エッチングはドライエッチングまたはウェットエッチングで実施することができる。
ドライエッチングで実施する場合、データパターン１７１、１７４、１７９の両端とリフローされた第１フォトレジストパターン５２の端が一致するのでフォトレジストパターン５２の内側にオーバエッチング（overetching）される程度が少ない。従って、下部に露出される半導体層の突出部を減少させることができる。
同様に、ウェットエッチングで実施する場合、第１フォトレジストパターン５２とデータパターン１７１、１７４、１７９の接着性が良好でフォトレジスト流動による応力が減少しフォトレジストパターン５２の内側にデータパターン１７１、１７４、１７９がオーバエッチング（ｏｖｅｒｅｔｃｈｉｎｇ）される程度が少ない。従って、下部に露出される半導体層の突出部を減少させることができる。
続いて、第１フォトレジストパターン５２を除去し、不純物がドーピングされたアモルファスシリコンパターン１６４の露出部分をドライエッチングして除去する。
その後、図３１乃至図３３に示すように、データ線１７１及びドレイン電極１７５によってカバーできない半導体の突出部１５４を覆うように保護膜１８０を形成する。
続いて、保護膜１８０をフォト工程でエッチングして複数のコンタクトホール１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５を形成する。
最後、図５乃至図７に示すように、保護膜１８０上にＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質をスパッタリングで蒸着した後パターニングして、画素電極１９１、コンタクト補助部材８１、８２及び連結橋８３を形成する。
以上の説明によると、本発明のフォトレジスト組成物は耐熱性を向上させパターン形成の際、前記組成物が熱によって流動化する程度が少なくなり、高いプロファイル角度を得ることができる。これにより、設計マージンを増加させることができ、エッチングの際減少するスキュー問題も改善することができる。
さらに、熱によって不均一に形成される残留膜の厚さを均一にすることで、パターン製作の際発生される配線のショート及びオープン不良を発生させない。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。
ベイク処理後フォトレジスト組成物のリフロー現象を示す写真である。 ベイク処理後フォトレジスト組成物のリフロー現象を示す写真である。 ベイク処理後フォトレジスト組成物のリフロー現象を示す写真である。 ベイク処理後フォトレジスト組成物のリフロー現象を示す写真である。 実施例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 実施例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 実施例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 比較例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 比較例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 比較例１のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 比較例２のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 比較例２のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 比較例２のフォトレジスト組成物を用いて形成されたフォトレジスト膜のリフロー過程を示す写真である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。 図１４のＶＩ−ＶＩ‘線及びＶＩＩ−ＶＩＩ‘線に沿って切断した断面図である。 図１４のＶＩ−ＶＩ‘線及びＶＩＩ−ＶＩＩ‘線に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順次に示した配置図である。 図１７のＩＸ−ＩＸ‘線及びＸ−Ｘ‘線に沿って切断して示した断面図である。 図１７のＩＸ−ＩＸ‘線及びＸ−Ｘ‘線に沿って切断して示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法に従って順次に示した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順次に示した配置図である。 図２８のＸＸ−ＸＸＩ‘線及びＸＸＩ−ＸＸＩ‘線に沿って切断した断面図である。 図２８のＸＸ−ＸＸＩ‘線及びＸＸＩ−ＸＸＩ‘線に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順次に示した配置図である。 図３１のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ‘線及びＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ‘線に沿って切断した断面図である。 図３１のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ‘線及びＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ‘線に沿って切断した断面図である。
符号の説明
５２、５４ フォトレジストパターン
８１、８２ コンタクト補助部材
８３ 連結橋
１１０ 絶縁基板
１２０ ゲート層
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 蓄積電極線
１３３ａ、１３３ｂ 蓄積電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５４ 半導体層
１６０ 不純物アモルファスシリコン層
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１８０ 保護膜
１９１ 画素電極

Claims (11)

  1. ノボラック樹脂及びアクリル樹脂を含む混合樹脂１００重量部と、
    ナフトキノンジアゾスルホン酸エステル１０〜５０重量部と、
    を含むことを特徴とする高耐熱性フォトレジスト組成物。
  2. 前記ノボラック樹脂の重量平均分子量が３００００以上であることを特徴とする請求項１記載の高耐熱性フォトレジスト組成物。
  3. 前記アクリル樹脂は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メタクリル酸、スチレン、ベンジルメタクリレート、及びアクリル酸からなる群のうち選択される少なくとも２つ以上の化合物の共重合体であることを特徴とする請求項１記載の高耐熱性フォトレジスト組成物。
  4. 前記アクリル樹脂の重量平均分子量が２００００以上であることを特徴とする請求項３記載の高耐熱性フォトレジスト組成物。
  5. 前記アクリル樹脂の含量は、全体混合樹脂の１〜１５重量％であることを特徴とする請求項４記載の高耐熱性フォトレジスト組成物。
  6. 前記フォトレジスト組成物は、有機溶剤をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の高耐熱性フォトレジスト組成物。
  7. 前記有機溶剤は、プロピレングリコール、モノメチルエテールアセテート及びベンジルアルコールを含むことを特徴とする請求項６記載の高耐熱性フォトレジスト組成物。
  8. 基板上にゲート線を形成し、
    前記ゲート線上にゲート絶縁膜、半導体層及びデータ層を順次に形成し、
    前記データ層上にノボラック樹脂及びアクリル樹脂を含む混合樹脂１００重量部、及びナフトキノンジアゾスルホン酸エステル１０〜５０重量部を含むフォトレジスト組成物を塗布してフォトレジスト膜を形成し、
    前記フォトレジスト膜をパターニングしてフォトレジストパターンを形成し、
    前記フォトレジストパターンを用いて前記データ層を１次エッチングし、
    前記１次エッチングされたデータ層をマスクとして半導体層をエッチングし、
    前記フォトレジストパターンを熱処理してリフローし、
    前記リフローされたフォトレジストパターンを用いて前記データ層を２次エッチングすることを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  9. 前記ノボラック樹脂の重量平均分子量が３００００以上であることを特徴とする請求項８記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  10. 前記アクリル樹脂の重量平均分子量が２００００以上であることを特徴とする請求項８記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  11. 前記アクリル樹脂の含量は全体混合樹脂の１〜１５重量％であることを特徴とする請求項１０記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
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