JP2009211065A - フォトレジスト組成物及びこれを用いたアレイ基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトレジスト組成物及びこれを用いたアレイ基板の製造方法が開示される。
【解決手段】フォトレジスト組成物は、ａ）メタクレゾールを７０〜８５重量％で含むフェノール系化合物で製造されるノボラック系樹脂、ｂ）ジアジド系化合物、及びｃ）有機溶媒を含む。これにより、露光領域及び非露光領域の現像対比比、感光速度に依存する感度、半露光部の残膜均一度及び基板に対する接着力を向上させることにより、製造工程の信頼性及び生産性を向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、フォトレジスト組成物及びこれを用いたアレイ基板の製造方法に関し、より詳細には液晶表示装置製造用フォトレジスト組成物及びこれを用いたアレイ基板の製造方法に関する。

一般的に、液晶表示パネルは、各画素領域を駆動するためのスイッチング素子が形成されたアレイ基板と、前記アレイ基板と対向する対向基板と、前記アレイ基板及び前記対向基板の間に介在され形成された液晶層を含む。前記液晶表示パネルは、前記液晶層に電圧を印加して光の透過率を制御する方式で画像を表示する。

前記アレイ基板は、フォトレジスト組成物を用いたフォトリソグラフィ工程を通じて形成される。最近には、工程の単純化のために４枚のマスクを用いて前記アレイ基板を製造する４枚工程を用いている。前記４枚工程は、スリット部又はハーフトーン部を含むマスクを用いて１次的に領域別に厚みが異なるフォトパターンを形成し、前記フォトパターンを用いて２次的に領域別に厚みが異なる残留パターンを形成することにより、従来の２枚のマスクを用いた工程を１枚のマスクだけを用いて２つの層をそれぞれ互いに異なるパターンに形成することができる。このような工程で用いられるフォトレジスト組成物は、露光部と非露光部間の現像速度差による現像対比比（ｃｏｎｔｒａｓｔ）のみならず、前記スリット部又はハーフトーン部と対応する半露光部の残膜均一度が重要である。また、フォトパターンの下部に形成された下部膜をエッチングする選択性を増加させるために、即ち、フォトパターンが形成された領域の前記下部膜はエッチングされず、前記フォトパターンが形成されない領域の前記下部膜のみを選択的にエッチングするためにフォトレジスト組成物の接着力も重要視される。

一方、生産的な側面では、生産性を向上させるために従来のフォトレジストパターンを形成するのに用いられる装備、特に、露光装備を利用しながらも露光装備の効率を最大化させるように感度の良いフォトレジスト組成物が必要である。

しかし、一般的にフォトレジスト組成物の感度を向上させると、前記半露光部の残膜均一度が低下するという問題点があり、製造工程の信頼性を低下させる主要因となっている。今まで液晶表示装置を製造するのに用いられるフォトレジスト組成物の多様な好ましい特性のうち、いずれか１つの特性を損なわず、全ての特性を充足させるフォトレジスト組成物を開発することは困難であり、これに対する要求は継続されている。

本発明は、このような問題を解決するためのもので、感度の向上と共に、半露光部の残膜均一度を向上させたフォトレジスト組成物を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、前記フォトレジスト組成物を用いたアレイ基板の製造方法を提供することである。

前記した本発明の目的を実現するための実施例によるフォトレジスト組成物は、ａ）メタクレゾールを７０〜８５重量％で含むフェノール系化合物で製造されるノボラック系樹脂、ｂ）ジアジド系化合物、及びｃ）有機溶媒を含む。

前記ａ）ノボラック系樹脂は、ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールとを４０：６０〜６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第１ノボラック系樹脂、及びａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールとを９０：１０〜１００：０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第２ノボラック系樹脂を含むことが好ましい。

前記ｂ）ジアジド系化合物は、ｂ−１）感光剤、及びｂ−２）フェノール系化合物がバラストとして結合されたジアジド系化合物を含むことを好ましい。前記ｂ−２）フェノール系化合物がバラストとして結合されたジアジド系化合物の重量平均分子量は約５００〜約１５００であることが好ましい。

前記した本発明の他の目的を実現するための実施例によるアレイ基板の製造方法は、ゲートライン及び前記ゲートラインと連結されたゲート電極が形成されたベース基板上にデータ金属層を形成する工程、前記データ金属層上に、ａ）メタクレゾールを７０〜８５重量％で含むフェノール系化合物で製造されるノボラック系樹脂、ｂ）ジアジド系化合物、及びｃ）有機溶媒を含むフォトレジスト組成物を含むフォトレジストパターンを形成する工程、前記フォトレジストパターンを用いて前記ゲートラインと交差するデータライン、前記データラインと連結されたソース電極及び前記ソース電極と離隔したドレイン電極を形成する工程、及び前記ドレイン電極とコンタクトして電気的に連結された画素電極を形成する工程を含む。

このようなフォトレジスト組成物及びこれを用いたアレイ基板の製造方法によれば、感光速度に依存する感度、現像対比比、半露光部の残膜均一度及び前記フォトレジスト組成物の基板に対する接着力を向上させることができる。これによって、製造工程の信頼性及び生産性を向上させることができる。

本発明の実施例によって製造されたアレイ基板を示す平面図である。 図１に図示されたアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１に図示されたアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１に図示されたアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１に図示されたアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１に図示されたアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１に図示されたアレイ基板の製造方法を示す断面図である。

以下、本発明のフォトレジスト組成物について詳細に説明し、添付した図面を参照して前記フォトレジスト組成物を用いたアレイ基板の製造方法について詳細に説明する。

フォトレジスト組成物
本発明によるフォトレジスト組成物は、ａ）ノボラック系樹脂、ｂ）ジアジド系化合物、及びｃ）有機溶媒を含む。
ａ）ノボラック系樹脂
本発明のノボラック系樹脂は、例えば、フェノール系化合物とアルデヒド系化合物又はケトン系化合物とを酸性触媒の存在下で反応させて得ることができる。

前記フェノール系化合物の例としては、オルトクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、２，３−ジメチルフェノール、３，４−ジメチルフェノール、３，５−ジメチルフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２，６−ジメチルフェノール、２，３，６−トリメチルフェノール、２−ｔ−ブチルフェノール、３−ｔ−ブチルフェノール、４−ｔ−ブチルフェノール、２−メチルレゾルシノール、４−メチルレゾルシノール、５−メチルレゾルシノール、４−ｔ−ブチルカテコール、２−メトキシフェノール、３−メトキシフェノール、２−プロピルフェノール、３−プロピルフェノール、４−プロピルフェノール、２−イソプロピルフェノール、２−メトキシ−５−メチルフェノール、２−ｔ−ブチル−５−メチルフェノール、チモール、イソチモール等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で、又は混合され使用されることができる。

前記アルデヒド系化合物の例としては、ホルムアルデヒド、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｍ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、ｍ−クロロベンズアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−エチルベンズアルデヒド、ｐ−ｎ−ブチルベンズアルデヒド、テレフタル酸アルデヒド等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で又は混合され使用されることができる。

前記ケトン系化合物の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジフェニルケトンが挙げられる。これらはそれぞれ単独で又は混合され使用されることができる。

本発明のノボラック系樹脂は、メタクレゾールを約７０重量％〜８５重量％を含むフェノール系化合物で製造することができる。前記フェノール系化合物のメタクレゾールの含量をこの範囲とすることにより、フォトレジスト膜に光が均一に照射された場合に、フォトレジストが反応する程度を整えて、現像後におけるフォトレジストパターンの厚みの不均一を防止することができる。特に、半露光部の残膜均一度を向上させることができる。前記フォトレジストパターンの厚みが均一ではない場合、前記フォトレジストパターンをエッチング防止膜として用いて形成する下部金属パターンの信頼性の低下を招く。

また、相対的に前記ノボラック系樹脂に含まれるパラクレゾールの含量が少なくなるに従って、前記ノボラック系樹脂を含むフォトレジスト組成物の感度を制御し難いという問題点があるが、上述した範囲とすることにより、感度の制御が容易となる。従って、本発明の前記ノボラック系樹脂のメタクレゾールの含量は、約７０重量％〜約８５重量％であることが好ましい。

具体的に、本発明の前記ノボラック系樹脂は、互いに異なる組成を有する第１ノボラック系樹脂及び第２ノボラック系樹脂を含む。より好ましくは、前記第１ノボラック系樹脂は、メタクレゾールとパラクレゾールとを４０：６０〜６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、前記第２ノボラック系樹脂は、メタクレゾールとパラクレゾールとを８０：２０〜１００：０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される。前記第１ノボラック系樹脂と前記第２ノボラック系樹脂との重量比は約１０：９０〜約６０：４０であることが好ましい。

一例として、本発明の前記ノボラック系樹脂は、メタクレゾールとパラクレゾールとを約４０：６０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造された第１ノボラック系樹脂及びメタクレゾールのみを含むフェノール系化合物で製造された第２ノボラック系樹脂を含むことができる。この際、前記第１ノボラック系樹脂と前記第２ノボラック系樹脂との重量比率は約４０：６０であることが好ましく、前記ノボラック系樹脂を製造するのに用いられたフェノール系化合物のメタクレゾールの含量は、前記フェノール系化合物の全体重量の約７６重量％でもよい。
他の例として、本発明の前記ノボラック系樹脂は、メタクレゾールとパラクレゾールとを約５０：５０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造された第１ノボラック系樹脂及びメタクレゾールとパラクレゾールとを約９０：１０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造された第２ノボラック系樹脂を含むことができる。この際、前記第１ノボラック系樹脂と前記第２ノボラック系樹脂との比率は約４０：６０〜５０：５０が適しており、前記ノボラック系樹脂を製造するのに用いられたフェノール系化合物のメタクレゾールの含量は約７０重量％〜約７４重量％が好ましい。
さらに、他の例として、本発明の前記ノボラック系樹脂は、メタクレゾールとパラクレゾールとを約６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造された第１ノボラック系樹脂及びメタクレゾールとパラクレゾールとを約８０：２０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造された第２ノボラック系樹脂を含むことができる。この際、前記第１ノボラック系樹脂及び前記第２ノボラック系樹脂の比率は約４０：６０〜５０：５０が適しており、前記ノボラック系樹脂を製造するのに用いられたフェノール系化合物のメタクレゾールの含量は約７０重量％〜約７２重量％が好ましい。
さらに他の例として、本発明の前記ノボラック系樹脂は、メタクレゾールとパラクレゾールとを約６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造された第１ノボラック系樹脂及びメタクレゾールのみを含むフェノール系化合物で製造された第２ノボラック系樹脂を含むことができる。この際、前記第１ノボラック系樹脂及び前記第２ノボラック系樹脂の比率は約４０：６０〜６０：４０が適しており、前記ノボラック系樹脂を製造するのに用いられたフェノール系化合物のメタクレゾールの含量は約７６重量％〜約８４重量％が好ましい。

前記第１ノボラック系樹脂と前記第２ノボラック系樹脂の重量比は約１０：９０〜約６０：４０であることが好ましい。前記第１ノボラック系樹脂を製造するのに用いられたフェノール系化合物のメタクレゾールの含量及び前記第２ノボラック系樹脂を製造するのに用いられたフェノール系化合物のメタクレゾールの含量を考慮して、本発明のノボラック系樹脂を製造するのに用いられたフェノール系化合物のメタクレゾールの含量が約７０重量％〜約８５重量％であることが好ましい。

前記ノボラック系樹脂の分子量は約４０００〜１５０００であることが好ましい。前記分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＧＰＣ）を用いて測定した単分散ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
前記ノボラック系樹脂の分子量がこの範囲である場合には、前記ノボラック系樹脂が現像液に溶解される速度が速くなることがなく、フォトレジスト組成物の感度を制御することができ、露光された部分と露光されない部分の前記現像液に対する溶解度の差異を確保して鮮明なフォトレジストパターンを得ることができる。また、フォトレジスト組成物が前記現像液に溶解される速度が遅くなることもなく、所望の感度でフォトレジストパターンを形成することができる。

前記ノボラック系樹脂は、フォトレジスト組成物全体重量の約５重量％〜約３０重量％であることが好ましい。
前記ノボラック系樹脂を前記フォトレジスト組成物全体重量に対してこの範囲とすることにより、フォトレジスト組成物の粘度を適度な程度にすることができ、基板上にフォトレジスト組成物をコーティングしやすく、従って、所望の厚みを有するフォトレジスト膜を形成することが容易となる。

ｂ）ジアジド系化合物
前記ジアジド系化合物は、感光速度を調節する感光剤としての機能を果たす。前記感光剤の例としては、１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で又は混合され使用されることができる。前記感光剤は、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネートであることが好ましい。

また、前記ジアジド系化合物は、基板と前記ａ）ノボラック系樹脂間の引力を増加させる付着性増加剤を含む。前記付着性増加剤の例としては、バラストとしてフェノール系化合物と結合されたジアジド系化合物を含む。前記付着性増加剤のフェノール系化合物がバラストとして作用することにより、前記フェノール系化合物と結合されたジアジド系化合物が安定化されることができる。これによって、前記付着性増加剤は、前記基板とノボラック系樹脂間の引力を増加させると共に、前記フォトレジスト組成物内で前記ノボラック系樹脂を前記有機溶媒内に均一に分散させることにより、前記基板に対するフォトレジストパターンの接着力を向上させることができる。より好ましくは、具体的に、前記付着性増加剤は、下記化学式で表示されるフェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネートを含む。

前記バラストとして結合されたフェノール系化合物の重量平均分子量は約５００〜約１５００であることが好ましい。
前記バラストとして結合されたフェノール系化合物の重量平均分子量をこの範囲とすることにより、前記付着性増加剤が前記基板と前記ノボラック系樹脂の引力を適度に増加させることができる。また、前記フェノール系化合物の程度なサイズを確保することができ、前記付着性増加剤による前記引力を制御することができる。

前記感光剤と前記付着性増加剤の重量比は、約４０：６０〜約６０：４０であることが好ましい。
前記感光剤と前記付着性増加剤の重量比をこの範囲とすることにより、フォトレジスト組成物の感度を維持又は向上させることができ、前記フォトレジスト組成物の基板に対する接着力を確保してフォトレジストパターンがカバーしている下部金属膜の腐食を防止することができる。また、前記フォトレジスト組成物を、必要に応じて、基板から剥離させることが容易となる。

前記ジアジド系化合物は前記フォトレジスト組成物全体重量の約２重量％〜約１０重量％であることが好ましい。
前記ジアジド系化合物をこの範囲とすることにより、感光速度を適度な速度に制御することができ、基板とフォトレジスト膜との間の付着力を向上させることができる。

ｃ）有機溶媒
前記有機溶媒の好ましい例としては、メタノール、エタノール等のアルコール類；テトラヒドロフラン等のエーテル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類；メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類；ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のジエチレングリコール類；プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類；プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類；プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネートのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン等のケトン類；及び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸メチル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、３−ヒドロキシプロピオン酸メチル、３−ヒドロキシプロピオン酸エチル、３−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、３−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、２−ヒドロキシ−３−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、２−メトキシプロピオン酸メチル、２−メトキシプロピオン酸エチル、２−メトキシプロピオン酸プロピル、２−メトキシプロピオン酸ブチル、２−エトキシプロピオン酸メチル、２−エトキシプロピオン酸エチル、２−エトキシプロピオン酸プロピル、２−エトキシプロピオン酸ブチル、２−ブトキシプロピオン酸メチル、２−ブトキシプロピオン酸エチル、２−ブトキシプロピオン酸プロピル、２−ブトキシプロピオン酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸プロピル、３−メトキシプロピオン酸ブチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸プロピル、３−エトキシプロピオン酸ブチル、３−プロポキシプロピオン酸メチル、３−プロポキシプロピオン酸エチル、３−プロポキシプロピオン酸プロピル、３−プロポキシプロピオン酸ブチル、３−ブトキシプロピオン酸メチル、３−ブトキシプロピオン酸エチル、３−ブトキシプロピオン酸プロピル、３−ブトキシプロピオン酸ブチル等のエステル類等が挙げられる。

より好ましくは、溶解性及び各成分との反応性が優れ、塗布膜の形成が容易なグリコールエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、及びジエチレングリコール類を用いることができる。最も好ましくは、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートを利用することができる。

ｄ）添加剤
一方、本発明のフォトレジスト組成物は、必要によって着色剤、染料、擦痕防止剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を更で含むことにより、写真エッチング工程の個別工程の特性による性能を改善することができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を参照して本発明によるフォトレジスト組成物について説明する。

実施例１
ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールを６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が５０００である第１ノボラック系樹脂１２ｇ及びａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールを９０：１０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が６０００である第２ノボラック系樹脂８ｇ；ｂ−１）２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇ、及びｂ−２）下記化学式で表示されるフェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇを含むジアジド系化合物４ｇ；及びｃ）プロピレングリコールメチルエーテルアセテート６０ｇを均一に混合してフォトレジスト組成物を製造した。前記フォトレジスト組成物の粘度は、約１５ｃＰであった。

実施例２
ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールを５０：５０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が６０００である第１ノボラック系樹脂１０ｇ、及びａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールを９０：１０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が６０００である第２ノボラック系樹脂１０ｇ；ｂ−１）２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇ、及びｂ−２）下記化学式１で表示されるフェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇを含むジアジド系化合物４ｇ；及びｃ）プロピレングリコールメチルエーテルアセテート６０ｇを均一に混合してフォトレジスト組成物を製造した。前記フォトレジスト組成物の粘度は約１５ｃＰであった。

実施例３
ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールを６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が８０００である第１ノボラック系樹脂１２ｇ、及びａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールを９０：１０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が６０００である第２ノボラック系樹脂８ｇ；ｂ−１）２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇ、及びｂ−２）下記化学式１で表示されるフェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇを含むジアジド系化合物４ｇ、及びｃ）プロピレングリコールメチルエーテルアセテート６０ｇを均一に混合してフォトレジスト組成物を製造した。前記フォトレジスト組成物の粘度は約１５ｃＰであった。

実施例４
ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールを６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が８０００である第１ノボラック系樹脂約１０ｇ及びａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールを９０：１０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が６０００である第２ノボラック系樹脂１０ｇ；ｂ−１）２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇ、及びｂ−２）下記化学式１で表示されるフェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇを含むジアジド系化合物４ｇ；及びｃ）プロピレングリコールメチルエーテルアセテート６０ｇを均一に混合してフォトレジスト組成物を製造した。前記フォトレジスト組成物の粘度は約１５ｃＰであった。

比較例１
メタクレゾールとパラクレゾールを６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が約５０００であるノボラック系樹脂２０ｇ；２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇ、及び２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇを含むジアジド系化合物；及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテート６０ｇを均一に混合してフォトレジスト組成物を製造した。前記フォトレジスト組成物の粘度は約１５ｃＰであった。

比較例２
メタクレゾールとパラクレゾールを６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が約５０００であるノボラック系樹脂１２ｇ及びメタクレゾールとパラクレゾールを９０：１０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造され、分子量が約６０００であるノボラック系樹脂８ｇ；２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇ、及び２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート２ｇを含むジアジド系化合物４ｇ；及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテート６０ｇを均一に混合してフォトレジスト組成物を製造した。前記フォトレジスト組成物の粘度は約１５ｃＰであった。

フォトレジスト特性評価
前記実施例１〜４及び比較例１、２によって製造されたフォトレジスト組成物をそれぞれ約０．７ｍｍのガラス基板上に滴下させ、一定の速度でスピン塗布した後、約０．１ｔｏｒｒの圧力で約６０秒間減圧させ乾燥した。その後、前記ガラス基板を約１１０℃で約９０秒間加熱乾燥して約１．９０μｍ厚みのフォトレジスト膜を形成した。前記フォトレジスト膜をマスクを用いて約３６５ｎｍ〜約４３５ｎｍ波長の紫外線を用いて露光させ、テトラメチルアンモニウム水酸化物を含む水溶液で約６０秒間現像してフォトレジストパターンを形成した。この際、前記フォトレジスト組成物の感光速度及び前記フォトレジスト膜の残膜率を測定して、その結果を表１に示した。その後、前記フォトレジストパターンを約１３０℃でハードベークした。

一方、フォトレジストパターンの接着性を測定するために、ガラス基板上にモリブデンを含む金属層を形成し、前記金属層上に前記フォトレジストパターンを形成した後、前記金属層のエッチング液を印加した。この際、前記フォトレジストパターンの下部に形成され前記フォトレジストパターンによって露出しない前記金属層が前記エッチング液によって腐食された厚みを測定してその結果を表１に示した。

表１において、感光速度は、現像液によってフォトレジスト膜が完全に溶解される露光エネルギーを示し、前記残膜率は式１及び式２によって計算された値である。

＜式１＞
初期フォトレジスト膜の厚み＝損失された厚み＋残留した膜の厚み
＜式２＞
残膜率＝（残留した膜の厚み／初期フォトレジスト膜の厚み）

前記ハーフトーン傾きは、露光されフォトレジスト膜が現像液によって完全に除去される時の露光量を１００とする時、半露光部の露光量を５０とし、前記露光量５０の約３０％、約４０％、約５０％、及び約６０％の光を前記フォトレジスト膜に照射して前記現像液で現像した後、残留する残膜の厚みを測定してｘ軸が露光量、ｙ軸が残膜の厚みであるグラフを作成する時の傾きである。

前記表１を参照すると、実施例１〜４によって製造されたフォトレジスト組成物のハーフトーン傾きが、比較例１及び２によって製造されたフォトレジスト組成物のハーフトーン傾きより小さいことが確認できる。前記ハーフトーン傾きが小さいほど、半露光部の露光量に対する残膜の厚み変化が少ないことで、実施例１〜４によって製造されたフォトレジスト組成物の半露光部の残膜均一度が比較例１及び２によって製造されたフォトレジスト組成物の半露光部の残膜均一度に対して良いことが確認できる。

また、実施例１〜実施例４によって製造されたフォトレジスト組成物の接着性が、比較例１及び２によって製造されたフォトレジスト組成物の接着性と比較して良好であることが確認できる。

実施例１〜４によって製造されたフォトレジスト組成物は、半露光部の残膜均一度及び接着性は向上されるものの、感光速度に依存する感度及び残膜率等は比較例１及び２と比較して、殆ど同じ水準に他の特性の低下なしに残膜均一度及び接着性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明のアレイ基板の製造方法について詳細に説明する。

アレイ基板の製造方法
図１は、本発明の実施例によって製造されたアレイ基板を示す平面図で、図２〜図７は、図１に図示されたアレイ基板の製造方法を示す断面図である。ここで、図２〜図７は、図１のＩ−Ｉ’に沿って切断した場合の断面図である。

図１及び図２を参照すると、ベース基板１１０上にゲート金属層を形成した後、第１露光マスク（図示せず）を用いた写真エッチング工程を通じて前記ゲート金属層をパターニングしてゲートパターン１２０を形成する。

前記ゲートパターン１２０は、ゲートライン１２２及び前記ゲートライン１２２と連結されたゲート電極１２４を含む。前記ゲートライン１２２は前記ベース基板１１０の第１方向Ｄ１に延長され、前記第１方向Ｄ２と異なる第２方向Ｄ２に複数個が平行に配列される。例えば、前記第１方向Ｄ１及び前記第２方向Ｄ２は互いに垂直とすることができる。前記ゲート電極１２４は前記ゲートライン１２２と連結され、各画素Ｐに形成されるスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のゲート端子を構成する。

前記ベース基板１１０は、透明性絶縁基板、例えば、ガラス基板によって形成することができる。前記ゲート金属層は、例えば、スパッタリング方法を通じて前記ベース基板１１０上に形成することができる。前記ゲートパターン１２０のパターニングは、例えば、ウェットエッチング工程を通じて進行することができる。前記ゲート金属層は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、ネオジウム（Ｎｄ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の単一金属又はこれらの合金で形成することができる。また、前記ゲート金属層は物理的性質が異なる２つ以上の金属層で形成することができる。例えば、ゲートパターン１２０は、低抵抗配線のために、アルミニウム（Ａｌ）とモリブデン（Ｍｏ）が積層されたＡｌ／Ｍｏ２層膜構造で形成することができる。

図３〜図７は、ソースパターン及びチャンネルを形成する工程を説明するための断面図である。

図３を参照すると、前記ゲートパターン１２０が形成されたベース基板１１０上にゲート絶縁層１３０及びアクティブ層１４０を順次に形成する。前記ゲート絶縁層１３０及び前記アクティブ層１４０は、例えば、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）方法を通じて形成することができる。

前記ゲート絶縁層１３０は、前記ゲートパターン１２０を保護して絶縁させるための絶縁膜であって、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ、０＜ｘ＜１）、酸化シリコン（ＳｉＯｙ、０＜ｙ＜１）で形成することができる。前記ゲート絶縁層１３０は、例えば、約４５００Åの厚みに形成することができる。

前記アクティブ層１４０は、半導体層１４２及びオーミックコンタクト層１４４を含むことができる。例えば、前記半導体層１４２は非晶質シリコン（以下、ａ−Ｓｉ）で形成し、前記オーミックコンタクト層１４４は、ｎ型不純物が高濃度でドーピングされた非晶質シリコン（以下、ｎ^＋ａ−Ｓｉ）で形成することができる。

その後、前記アクティブ層１４０上に前記ソース金属層１５０を形成する。前記ソース金属層１５０は、低抵抗配線の形成のために、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ３層膜構造に形成することができ、他の方法として、前記ソース金属層１５０はモリブデン又はアルミニウム等を含む単一膜でもよい。

図４を参照すると、前記ソース金属層１５０上に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た後、スリットマスク又はハーフトーンマスク等の第２露光マスク（図示せず）を用いた写真エッチング工程を通じて前記フォトレジスト膜をパターニングして、第１フォトレジストパターン１６０を形成する。

前記フォトレジスト組成物は、ａ）メタクレゾールを７０〜８５重量％で含むフェノール系化合物で製造されるノボラック系樹脂、ｂ）ジアジド系化合物、及びｃ）有機溶媒を含む。前記フォトレジスト組成物は、前述した本発明の実施例によるフォトレジスト組成物と実質的に同じなので、具体的な説明は省略する。

前記第１フォトレジストパターン１６０は、ソース電極／ライン部及びドレイン電極部上の前記ソース金属層１５０上に形成された第１厚み部ｄ１と、チャンネル形成部上の前記ソース金属層１５０上に形成された第２厚み部ｄ２を含む。前記第２厚み部ｄ２の厚みは、前記第１厚み部ｄ１の厚みより薄く形成される。前記第２厚み部ｄ２は、前記第２露光マスクのスリット部又は半透光部によって部分的に露光される部分である。

本発明の実施例によると、前記フォトレジスト組成物を用いることにより、前記フォトレジスト膜を前記ベース基板１１０上に均一に塗布することができ、前記第２厚み部ｄ２の厚みが均一である、即ち、前記フォトレジスト組成物の半露光部の残膜均一度が良好な前記第１フォトレジストパターン１６０を形成することができる。また、本発明の実施例による前記フォトレジスト組成物を含む前記フォトレジスト膜は、露光領域と非露光領域の現像液に対する対比比である現像対比比が大きく、下部膜に対する接着性がよいので、前記第１フォトレジストパターン１６０の側壁と前記ベース基板１１０の表面がなす角が大きくなる。一例として、前記第１フォトレジストパターン１６０の側壁と前記ベース基板１１０の表面がなす角（θ１）は約８０°〜約９０°でもよい。

図５を参照すると、前記第１フォトレジストパターン１６０をエッチング防止膜として用いて前記ソース金属層１５０をエッチングしてデータライン１５５及びスイッチングパターン１５６を形成する。

前記ソース金属層１５０は、例えば、エッチング液を用いてウェットエッチング工程で行われることができる。前記データライン１５５は、前記ゲートライン１２２と交差することができ、前記スイッチングパターン１５６は、前記データライン１５５と連結される。前記データライン１５５は前記第２方向Ｄ２に延長され、前記第１方向Ｄ１に複数個が並列に配置され形成される。

その後、前記第１フォトレジストパターン１６０、前記データライン１５５、及び前記スイッチングパターン１５６をエッチング防止膜として用いて前記アクティブ層１４０をエッチングする。前記アクティブ層１４０は、例えば、ドライエッチング工程でエッチングすることができる。前記第１フォトレジストパターン１６０の側壁が前記ベース基板１１０の表面となす角が大きいので、エッチングされたアクティブ層１４０のエッチング面は前記データライン１５５及び前記スイッチングパターン１５６のエッチング面が殆ど一致することができる。即ち、前記エッチングされたアクティブ層１４０のエッチング面が前記データライン１５５及び前記スイッチングパターン１５６のエッチング面より突出される突出部の長さを短くすることができる。

図６を参照すると、前記第１フォトレジストパターン１６０の前記第２厚み部ｄ２を除去して前記第１厚み部ｄ１を残留させる。以下、前記第２厚み部ｄ２が除去され残留する前記第１厚み部ｄ１を含む前記第１フォトレジストパターン１６０を「残留フォトパターン」として称し、図面で「１６２」で図示して説明する。

残留フォトパターン１６２は、前記第１厚み部ｄ１の下部に形成された前記スイッチングパターン１５６を露出させる。前記残留フォトパターン１６２は、例えば、前記第１フォトレジストパターン１６０をプラズマを用いてアッシングすることにより形成することができる。

前記残留フォトパターン１６２をエッチング防止膜として用いて前記スイッチングパターン１５６をエッチングして前記データライン１５５と連結されたソース電極１５７及び前記ソース電極１５７と離隔したドレイン電極１５８を形成する。ソース電極１５７は、ソース配線１５５と連結され薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のソース端子を構成する。ドレイン電極１５８は、ソース電極１５７と離隔して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン端子を構成する。前記スイッチングパターン１５６は、例えば、エッチングガスを用いたドライエッチング工程で行うことができる。これと異なり、前記スイッチングパターン１５６は、エッチング液を用いたウェットエッチング工程で行うことができる。

その後、前記ソース電極１５７及び前記ドレイン電極１５８と、前記残留フォトパターン１６２をエッチング防止膜として用いて前記残留フォトパターン１６２を通じて露出された前記オーミックコンタクト層１４４を除去してチャンネル部ＣＨを形成する。前記チャンネル部ＣＨが形成されたベース基板１１０上の前記残留フォトパターン１６２は、ストリップ溶液を用いたストリップ工程を行いながら除去することができる。

本発明の実施例によると、前記フォトレジスト組成物を用いることにより、前記残留フォトパターン１６２の側壁が前記ベース基板１１０の表面となす角（θ２、θ３）が大きく形成される。これによって、前記チャンネル部ＣＨのエッチングされたオーミックコンタクト層１４４のエッチング面は、前記チャンネル部ＣＨの前記ソース電極１５７及び前記ドレイン電極１５８の各エッチング面と殆ど一致させることができる。即ち、前記エッチングされたオーミックコンタクト層１４４のエッチング面が前記チャンネル部ＣＨの前記ソース電極１５７、及び前記ドレイン電極１５８のエッチング面より突出する程度を減少させることができる。これによって、前記チャンネル部ＣＨの開口率を向上させ、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の電気的特性を向上させることができる。

図７を参照すると、前記ソース電極１５７及び前記ドレイン電極１５８を含む前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたベース基板１１０上にパシベーション層１７０を形成する。前記パシベーション層１７０は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び前記データライン１５５を保護し、絶縁させるための絶縁膜である。前記パシベーション層１７０は、例えば、ＣＶＤ法を通じて約５００Å〜２０００Åの厚みに形成することができる。その後、前記パシベーション層１７０は、第３露光マスクを用いて写真エッチング工程を通じてパターニングされ、前記ドレイン電極１５８の一端部を露出させるコンタクトホール１７２を形成する。

前記コンタクトホール１７２を含む前記パシベーション層１７０上に透明導電層を形成し、前記透明導電層をパターニングして画素電極１８０を形成する。前記画素電極１８０は、例えば、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等で形成することができる。前記画素電極１８０は、前記ゲートライン１２２及び前記データライン１５５が交差して規定する前記ベース基板１１０の領域に形成することができる。前記画素電極１８０は、前記パシベーション層１７０の前記コンタクトホール１７２を通じて前記ドレイン電極１５８とコンタクトすることにより、前記画素電極１８０は前記薄膜トランジスタＴＦＴと電気的に接続される。

図示されていないが、前記画素電極１８０と前記パシベーション層１７２との間に有機絶縁膜をさらに形成することができる。

以上で説明したように、本発明のフォトレジスト組成物は、感度、露光領域、及び非露光領域の現像対比比及び半露光部の残膜均一度を向上させることができる。また、前記フォトレジスト組成物の基板に対する接着力を向上させることにより、金属パターンの信頼性を向上させることができる。これにより、製造工程の信頼性及び生産性を向上させることができる。

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逸脱することなく、本発明を修正または変更できる。

１１０ ベース基板
１２０ ゲートパターン
１２２ データライン
１２４ ゲート電極
１３０ ゲート絶縁層
１４０ アクティブ層
１５０ データ金属層
１５５ データライン
１５６ スイッチングパターン
１５７ ソース電極
１５８ ドレイン電極
１６０ 第１フォトレジストパターン
１６２ 残留フォトパターン
１７０ パシベーション層
１８０ 画素電極
ＣＨ チャンネル部

Claims (16)

1. ａ）メタクレゾールを７０〜８５重量％で含むフェノール系化合物で製造されるノボラック系樹脂と、
   ｂ）ジアジド系化合物と、
   ｃ）有機溶媒と、を含むフォトレジスト組成物。
2. 前記ａ）ノボラック系樹脂は、
   ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールとを４０：６０〜６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第１ノボラック系樹脂と、
   ａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールとを９０：１０〜１００：０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第２ノボラック系樹脂とを含む請求項１記載のフォトレジスト組成物。
3. 前記第１ノボラック系樹脂と前記第２ノボラック系樹脂の重量比率は、６０：４０乃至４０：６０であることを特徴とする請求項２記載のフォトレジスト組成物。
4. 前記ａ）ノボラック系樹脂は、
   ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールを５０：５０〜６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第１ノボラック系樹脂と、
   ａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールを８０：２０〜１００：０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第２ノボラック系樹脂を含む請求項１記載のフォトレジスト組成物。
5. 前記第１ノボラック系樹脂と前記第２ノボラック系樹脂の重量比率は、６０：４０〜４０：６０であることを特徴とする請求項４記載のフォトレジスト組成物。
6. 前記ノボラック系樹脂の重量平均分子量は、４０００〜１５０００の範囲である請求項１〜５のいずれか１つに記載のフォトレジスト組成物。
7. 前記ジアジド系化合物は、
   フェノール系化合物がバラストとして結合されたジアジド系化合物を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載のフォトレジスト組成物。
8. 前記バラストとして結合された前記フェノール系化合物の重量平均分子量は、５００〜１５００である請求項７記載のフォトレジスト組成物。
9. 前記（ｂ）ジアジド系化合物は、
   フェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート化合物と、
   ２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート化合物とを含む請求項１〜８のいずれか１つに記載のフォトレジスト組成物。
10. 前記フェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート化合物と２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート化合物の重量比は、４０：６０〜６０：４０である請求項９記載のフォトレジスト組成物。
11. 前記フォトレジスト組成物は、
    前記ノボラック系樹脂５重量％〜３０重量％と、
    前記ジアジド系化合物２重量％〜１０重量％と、
    有機溶媒とを含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載のフォトレジスト組成物。
12. ゲートライン及び前記ゲートラインと連結されたゲート電極が形成されたベース基板上にデータ金属層を形成する工程と、
    前記データ金属層上にａ）メタクレゾールを７０〜８５重量％で含むフェノール系化合物で製造されるノボラック系樹脂、ｂ）ジアジド系化合物、及びｃ）有機溶媒を含むフォトレジスト組成物で形成されたフォトレジストパターンを形成する工程と、
    前記フォトレジストパターンを用いて前記ゲートラインと交差するデータライン、前記データラインと連結されたソース電極及び前記ソース電極と離隔したドレイン電極を形成する工程と、
    前記ドレイン電極とコンタクトして電気的に連結された画素電極を形成する工程とを含むアレイ基板の製造方法。
13. 前記ドレイン電極を形成する工程は、
    前記データライン、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に第１厚みに形成された第１厚み部と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の離隔した領域上に前記第１厚みより薄い第２厚みに形成された第２厚み部を含む前記フォトレジストパターンをエッチング防止膜として用いて、前記データ金属層をエッチングする工程と、
    前記第２厚み部を除去して前記離隔した領域の前記データ金属層を露出させて、前記第１厚み部を残留させる工程と、
    残留された第１厚み部を用いて露出された前記データ金属層をエッチングして前記ソース及びドレイン電極を形成する工程とを含む請求項１２記載のアレイ基板の製造方法。
14. 前記ゲート電極及び前記ゲートラインと前記データ金属層との間にアクティブ層を形成する工程と、
    前記第１厚み部及び前記第２厚み部を含む前記フォトレジストパターンをエッチング防止膜として用いて前記アクティブ層をエッチングする工程と、
    前記ソース電極及び前記ドレイン電極を形成した後に、前記残留された第１厚み部をエッチング防止膜として用いてチャンネル部を形成する工程とをさらに含む請求項１３記載のアレイ基板の製造方法。
15. 前記ａ）ノボラック系樹脂は、
    ａ−１）メタクレゾールとパラクレゾールとを４０：６０〜６０：４０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第１ノボラック系樹脂と、
    ａ−２）メタクレゾールとパラクレゾールとを９０：１０〜１００：０の重量比率で含むフェノール系化合物で製造される第２ノボラック系樹脂と、を含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１つに記載のアレイ基板の製造方法。
16. 前記（ｂ）ジアジド系化合物は、
    フェノール系化合物がバラストとして結合された１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート化合物及び２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン−１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホネート化合物を含む請求項１２〜１５のいずれか１つに記載のアレイ基板の製造方法。