JP4730093B2 - フォトレジスト組成物、及びこれを利用したパターンの形成方法、並びに薄膜トランジスタ表示板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フォトレジスト組成物、及びこれを利用したパターンの形成方法、並びに薄膜トランジスタ表示板の製造方法に関し、特にフォトレジスト膜にクラック発生を減少させることができるフォトレジスト組成物、及びこれを利用したパターンの形成方法、並びに薄膜トランジスタ表示板の製造方法に関する。
液晶表示装置は現在最も広く使用されている平板表示装置のうちの一つであって、電極が形成されている二枚の表示板と、その間に挿入されている液晶層からなって、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光量を調節する表示装置である。
液晶表示装置の中でも現在主に使用されているのは電界生成電極が二枚の表示板に各々備えられている構造である。この中でも、一つの表示板には複数の画素電極が行列形態で配列されており、他の表示板には一つの共通電極が表示板全面を覆っている構造が主流である。このような液晶表示装置における画像の表示は各画素電極に別途の電圧を印加することによって行われる。
そのために画素電極に印加される電圧をスイッチングするための三端子素子である薄膜トランジスタを各画素電極に連結し、この薄膜トランジスタを制御するための信号を伝達するゲート線と、画素電極に印加される電圧を伝達するデータ線を表示板（以下、‘薄膜トランジスタ表示板’と言う）に形成する。薄膜トランジスタはゲート線を通じて伝達される走査信号によってデータ線を通じて伝達される画像信号を画素電極に伝達または遮断するスイッチング素子としての役割を果たす。このような薄膜トランジスタは、自発光素子である能動型有機発光表示素子（ＡＭ−ＯＬＥＤ）でも各発光素子を個別的に制御するスイッチング素子としての役割を果たす。
このような液晶表示装置または有機発光表示素子のような表示装置は複数のパターンを含む。このようなパターンは一般に導電性または非導電性層をスパッタリングなどの方法で積層した後、その上にフォトレジスト膜の塗布、露光、現像及び上記層のエッチング工程を含むフォトリソグラフィ（フォトエッチング）工程によってパターン化される。
このような一連のフォトリソグラフィ工程において、各パターン上に形成されているフォトレジスト膜はエッチング液に露出される。しかしながら、エッチング液はほとんどが強酸成分を含むために、フォトレジスト表面にクラックを誘発しやすい。
フォトレジスト膜表面にクラックが発生する場合、下部層に必要でないエッチングが発生してパターンが不良になるという問題点がある。
そこで、本発明は上記従来のフォトリソグラフィ工程における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、フォトリソグラフィ工程中、フォトレジスト膜にクラック発生を減少させることができるフォトレジスト組成物、フォトレジスト組成物を利用したパターンの形成方法、及びフォトレジスト組成物を利用した薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明によるフォトレジスト組成物は、下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂と、下記の化学式（２）で示されるメルカプト（ｍｅｒｃａｐｔｏ） 化合物と、光感応剤と、溶剤とを有することを特徴とするフォトレジスト組成物。
（但し、前記化学式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数であり、前記化学式（２）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリール基である。）
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるパターンの形成方法は、基板上に導電性または非導電性層を形成する段階と、前記基板上に形成された導電性または非導電性層の層上に下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂と、下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物と、光感応剤と、残量の溶剤とを有するフォトレジスト組成物を形成する段階と、前記フォトレジスト組成物を露光及び現像してフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを利用して前記基板上に形成された導電性または非導電性層をエッチングする段階とを有することを特徴とするパターンの形成方法。
（但し、前記化学式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数であり、前記化学式（２）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリール基である。）
また、上記目的を達成するためになされた本発明による薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、基板上にゲート電極を含むゲート線を形成する段階と、前記ゲート線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層上にソース電極を含むデータ線、及び前記ソース電極と所定間隔で対向するドレイン電極を形成する段階と、前記ドレイン電極と連結される画素電極を形成する段階とを有し、前記各段階のうちの少なくとも一つの段階はフォトリソグラフィ段階を含み、前記フォトリソグラフィ段階は、導電性または非導電性層を形成する段階と、形成された導電性または非導電性層の層上に下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂と、下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物と、光感応剤と、溶剤とを有するフォトレジスト組成物を塗布する段階と、前記フォトレジスト組成物を露光及び現像してフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを利用して前記形成された導電性または非導電性層をエッチングする段階とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
（但し、前記化学式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数であり、前記化学式（２）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリール基である。）
本発明に係る、フォトレジスト組成物、及びこれを利用したパターンの形成方法、並びに薄膜トランジスタ表示板の製造方法によれば、ノボラック樹脂、メルカプト化合物、光感応剤、及び溶剤を含むフォトレジスト組成物を利用することによって、導電層エッチング工程で発生するフォトレジスト膜のクラックを効果的に改善する同時に、このようなクラックから生じ得る下部層の不必要なエッチングによる配線の不良を防止することができる。
次に、本発明に係るフォトレジスト組成物、及びこれを利用したパターンの形成方法、並びに薄膜トランジスタ表示板の製造方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
まず、本発明によるフォトレジスト組成物について詳細に説明する。
本発明によるフォトレジスト組成物は、下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂、下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物、光感応剤及び溶剤を含む。
（但し、前記化学式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数であり、前記化学式（２）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリル基である。）
フォトレジスト組成物成分のうちの一つであるノボラック樹脂は、酸触媒の存在下にフェノールモノマー及びアルデヒド化合物を反応させて得ることができる。
フェノールモノマーは、例えばフェノール（ｐｈｅｎｏｌ）、ｏ−クレゾール（ｏ−ｃｒｅｓｏｌ）、ｍ−クレゾール（ｍ−ｃｒｅｓｏｌ）、ｐ−クレゾール（ｐ−ｃｒｅｓｏｌ）、ｏ−エチルフェノール（ｏ−ｅｔｈｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、ｍ−エチルフェノール（ｍ−ｅｔｈｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、ｐ−エチルフェノール（ｐ−ｅｔｈｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、ｏ−ブチルフェノール（ｏ−ｂｕｔｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、ｍ−ブチルフェノール（ｍ−ｂｕｔｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、ｐ−ブチルフェノール（ｐ−ｂｕｔｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、２，３−キシレン（２，３−ｘｙｌｅｎｅ）、２，４−キシレン（２，４−ｘｙｌｅｎｅ）、２，５−キシレン（２，５−ｘｙｌｅｎｅ）、２，６−キシレン（２，６−ｘｙｌｅｎｅ）、３，４−キシレン（３，４−ｘｙｌｅｎｅ）、３，５−キシレン（３，５−ｘｙｌｅｎｅ）、３，６−キシレン（３，６−ｘｙｌｅｎｅ）、２，３，５−トリメチルフェノール（２，３，５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、３，４，５−トリメチルフェノール（３，４，５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、ｐ−フェニルフェノール（ｐ−ｐｈｅｎｙｌ ｐｈｅｎｏｌ）、レゾルシノール（ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ）、ヒドロキノン（ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ）、ヒドロキノンモノメチルエーテル（ｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、ピロガロール（ｐｙｒｏｇａｌｌｏｌｅ）、クロログルシノル（ｃｈｌｏｒｏｇｌｕｃｉｎｏｌ）、ヒドロキシジフェニル（ｈｙｄｒｏｘｙ ｄｉｐｈｅｎｙｌ）、ビスフェノール−Ａ（ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ−Ａ）、没食子酸（ｇａｌｉｃ ａｃｉｄ）、α−ナフトール（α−ｎａｐｈｔｈｏｌ）及びβ−ナフトール（β−ｎａｐｈｔｈｏｌ）などより選択された１種または２種以上の化合物を混合して使用することができる。
また、アルデヒド化合物はフォルムアルデヒド（ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）、ｐ−フォルムアルデヒド（ｐ−ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）、ベンズアルデヒド（ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）、ニトロベンズアルデヒド（ｎｉｔｒｏｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ）及びアセトアルデヒド（ａｃｅｔａｌｄｅｈｙｄｅ）などより選択された１種または２種以上を混合して使用することができる。
また、フェノール化合物及びアルデヒド化合物の反応時に添加される酸触媒としては、例えば塩酸（ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ）、硝酸（ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、硫酸（ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ）、蟻酸（ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ）またはシュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）などより選択された１種または２種以上を混合して使用することができる。
ノボラック樹脂は、フォトレジスト組成物の全含量に対して、好ましくは５〜５０重量％含まれる。
フォトレジスト組成物成分のうちの一つであるメルカプト化合物としては、例えば２−メルカプトトルエン（２−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｔｏｌｕｅｎｅ）、３−メルカプトトルエン（３−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｔｏｌｕｅｎｅ）、４−メルカプトトルエン（４−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｔｏｌｕｅｎｅ）、３−メルカプトプロピオン酸エチルエステル（ｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ ３−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）、３−メルカプトプロピオン酸メチルエステル（ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ ３−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）、３−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン（３−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｐｒｏｐｙｌ ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ ｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌａｎｅ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（３−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、２−メルカプトエチルスルファイド（２−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｉｄｅ）、２−メルカプトピリミジン（２−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、２−メルカプト−４−ピロミドン（２−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、２−メルカプト−パラ−キシレン（２−ｍｅｒｃａｐｔｏ−４−ｐｙｒｉｍｉｄｏｎｅ）、４−メルカプト−メタ−キシレン（４−ｍｅｒｃａｐｔｏ−ｍｅｔａ−ｘｙｌｅｎｅ）及び１−ドデシルメルカプタン（１−ｄｏｄｅｃｙｌ ｍｅｒｃａｐｔａｎｅ）などが含まれ、これら化合物より選択された１種または２種以上の化合物を混合して使用することができる。
本発明では、フォトレジスト組成物にメルカプト化合物を含ませることによってエッチング工程中にエッチング液によってフォトレジスト膜表面にクラックが発生することを防止することができる。
一般に、導電性または非導電性層をパターニングするために、現像後のフォトレジストパターンとフォトレジストパターンが形成されずに露出されている層上にエッチング液を浸漬または噴霧して供給する。この場合、露出されている層はエッチング液によってエッチングされ、フォトレジストパターンによって覆われている下部層はエッチング液によってエッチングされなければ良好なプロファイルを有するパターンを形成することができる。
しかし、エッチング液にはほとんど塩酸または硝酸のような強酸を含む。特に、最近は配線のプロファイルを向上させるためにエッチング速度を調節することができる強酸の含量を増加させる傾向にある。このような強酸を含有したエッチング液がフォトレジストパターンに接触する場合、強酸とフォトレジスト組成物をなす化合物の作用基の間の化学的攻撃メカニズムによってフォトレジストパターンの表面にクラックが発生する。この場合、クラックを通じてフォトレジストパターンによって覆われている下部層にもエッチング液が接触してパターンが不良になることがある。
したがって、良好なパターンを形成するためには、フォトレジストパターンの表面にクラックの発生を防止することが重要である。
本発明によるフォトレジスト組成物は、このような化学的攻撃メカニズムを最少化することができるメルカプト化合物を含む。つまり、メルカプト化合物はフォトレジスト膜内にクラック発生を防止する耐食刻性添加剤としての役割を果たす。
メルカプト化合物はフォトレジスト組成物の全含量に対して、好ましくは０．５〜１５重量％含まれている。メルカプト化合物が０．５重量％未満である場合、耐食刻性が発揮できない反面、１５重量％を超える場合にはフォトレジストの感光速度を制御することが難しくて感光された部分と感光されていない部分の境界が不明確になって不良なパターンを形成することがある。
フォトレジスト組成物のうちの他の成分である光感応剤は、一般に露光工程時に光と反応して光化学的反応を起こす化合物であって、通常使用されるものを利用することができ、特に制限されない。好ましくは、下記の化学式（３）〜化学式（１０）で示される化合物の中で選択することができる。
上記化学式（３）〜（１０）において、Ｒ及びＲ’は互いに独立的に水素原子、２，１−ジアゾナフトキノン−４−スルホン酸エステル（２，１−ｄｉａｚｏｎａｐｈｔｏｑｕｉｎｏｎｅ−４−ｓｕｌｆｏｎｉｃ ｅｓｔｅｒ）または２，１−ジアゾナフトキノン−５−スルホン酸エステル（２，１−ｄｉａｚｏｎａｐｈｔｏｑｕｉｎｏｎｅ−５−ｓｕｌｆｏｎｉｃ ｅｓｔｅｒ）であり、Ｒ１〜Ｒ５は互いに独立的に水素原子、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、１〜６個の炭素原子を有するアルコキシ基または４〜１０個の炭素原子を有するシクロアルキル基であり、Ｒ６、Ｒ８、Ｒ１０及びＲ１２は互いに独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｒ７、Ｒ９、Ｒ１１及びＲ１３は互いに独立的に水素原子、１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、１〜６個の炭素原子を有するアルコキシ基または４〜１０個の炭素原子を有するシクロアルキル基である。
光感応剤は、フォトレジストの全含量に対して、好ましくは３〜２０重量％含まれている。光感応剤が３重量％未満含まれている場合、露光時に感応速度が低下し、２０重量％を超えて含まれている場合には感応速度が急激に増加するためである。したがって、適切な感応速度を維持するために３〜２０重量％含まれているのが好ましい。
また、本発明によるフォトレジスト組成物は添加剤としてエポキシ基またはアミン基を含むシリコン系化合物をさらに含むことができる。シリコン系化合物には、例えば（３−グリシドオキシプロピル）トリメトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）トリエトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）メチルジメトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）メチルジエトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）ジメチルメトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）ジメチルエトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、３，４−エポキシブチルトリメトキシシラン（３，４−ｅｐｏｘｙ ｂｕｔｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、３，４−エポキシブチルトリエトキシシラン（３，４−ｅｐｏｘｙ ｂｕｔｙｌ ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（２−（３，４−ｅｐｏｘｙ ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ）ｅｔｈｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン（２−（３，４−ｅｐｏｘｙ ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ）ｅｔｈｙｌ ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）及びアミノプロピルトリメトキシシラン（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）が含まれる。添加剤はフォトレジストの硬化性及び耐熱性を向上させる役割を果たす。
また、フォトレジスト組成物は、必要に応じて可塑剤、安定剤または界面活性剤のような他の添加剤をさらに含むこともできる。
ノボラック樹脂、メルカプト化合物、光感応剤、及び各種添加剤は有機溶媒に溶解された形態で利用される。有機溶媒としては、例えば、エチルアセテート（ｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ブチルアセテート（ｂｕｔｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、ジエチレングリコールジメチルエチルエーテル（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、メチルメトキシプロピオン酸（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｏｘｙ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）、エチルエトキシプロピオン酸（ｅｔｈｙｌ ｅｔｈｏｘｙ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）、乳酸エチル（ｅｔｈｙｌ ｌａｃｔａｔｅ）、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ）、プロピレングリコールメチルエーテル（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、プロピレングリコールプロピルエーテル（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｐｒｏｐｙｌ ｅｔｈｅｒ）、メチルセロソルブアセテート（ｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ ａｃｅｔａｔｅ）、エチルセロソルブアセテート（ｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ ａｃｅｔａｔｅ）、ジエチレングリコールメチルアセテート（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ジエチレングリコールエチルアセテート（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、アセトン（ａｃｅｔｏｎｅ）、メチルイソブチルケトン（ｍｅｔｈｙｌ ｉｓｏｂｕｔｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、シクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）、ジメチルホルムアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｆｏｒｍａｍｉｄ， ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｍｉｄ， ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌ−２−ｐｙｒｏｌｉｄｏｎｅ）、γ−ブチロラクトン（γ−ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ジエチルエーテル（ｄｉｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、エチレングリコールジメチルエーテル（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、ジグライム（ｄｉｇｌｙｍｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、メタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、プロパノール（ｐｒｏｐａｎｏｌ）、イソプロパノール（ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ）、メチルセロソルブ（ｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ）、エチルセロソルブ（ｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ）、ジエチレングリコールメチルエーテル（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、ジエチレングリコールエチルエーテル（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、ジプロピレングリコールメチルエーテル（ｄｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）、キシレン（ｘｙｌｅｎｅ）、ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）、ヘプタン（ｈｅｐｔａｎｅ）、オクタン（ｏｃｔａｎｅ）などより選択することができる。
本発明の第１の実施例では、本発明によるフォトレジスト組成物を適用した場合、フォトレジスト膜表面でクラック発生の有無及びパターンの良好性について評価した。
（フォトレジスト組成物の製造）
まず、ｍ−クレゾールとｐ−クレゾールを重量比４０：６０として含むクレゾール混合物（Ｍｗ＝８，０００）とフォルムアルデヒド化合物を酸触媒としてシュウ酸の存在下で縮重合して上述の化学式（１）で示されるノボラック樹脂を得た。
その後、上記で得られたノボラック樹脂３０重量％、上記化学式９及び１０で示された光感応剤１０重量％、及び各実施条件によって含量を０〜１７重量％に変化させた１−ドデシルメルカプタン（１−ｄｏｄｅｃｙｌ ｍｅｒｃａｐｔａｎｅ）化合物（メルカプト化合物）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解させた。
上記で製造された組成物の組成比は下記表１の通りである。
（フォトエッチング工程）
上記で製造された各々のフォトレジスト組成物を利用して金属パターンを形成した。各々のフォトレジスト組成物に対して工程中の他の条件は全て同一に設定した。
まず、ガラスなどからなる基板上にモリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）及びモリブデン（Ｍｏ）を順次に積層した。その後、上記金属層上に上記にて製造されたフォトレジスト組成物をスピンコーティング法で塗布した。次に、フォトレジスト膜を約１００〜１１０℃の温度で９０秒間プレベークした。
次いで、フォトレジスト膜を露光装置を利用して露光した後、パドル方式で現像して露光された領域のフォトレジスト膜を除去した。
次に、リン酸、硝酸及び酢酸などが所定比率で含まれている統合エッチング液を準備し、エッチング液を各々のエッチングチャンバーに充填した。その後、エッチング液に現像工程が完了された各々の基板を浸漬して金属層をエッチングした。
各基板をエッチングする途中にフォトレジスト膜の表面にクラックが発生する場合、基板を直ちに取り出した。
各基板に対してクラック発生の有無及びクラックが発生する時間を測定した。
その後、クラックが発生しなかった基板に対して金属層のエッチングが完了すれば、フォトレジストパターンを除去した後、金属層パターンを観察した。
以上の結果は下記の表１の通りである。
表１に示すように、耐食刻添加剤としてメルカプト化合物を含有する場合、クラック発生が顕著に減少することが分かる。
より具体的に説明すれば、同一含量のノボラック樹脂及び光感応剤を使用した組成物にメルカプト化合物を０〜０．４重量％添加する場合（比較例５〜９）、エッチング液浸漬後、６０秒内にフォトレジスト膜表面にクラックが多量発生したことが分かる。しかし、メルカプト化合物が０．５重量％以上含まれている場合、耐食刻性が次第に向上して６０秒、１２０秒または１８０秒以上のエッチング液浸漬でもクラックが発生しなかったことが分かった。
一方、メルカプト化合物が１５重量％を超える場合、フォトレジスト膜表面にクラックは発生しなかったが、メルカプト化合物の過剰な添加によって本来フォトレジストの耐熱特性及び残膜率特性に影響を与えると確認された。図３１はハードベーク時にフォトレジストがリフローされる温度を確認することができる断面写真（ＳＥＭ）であって、（Ａ）は上記表１で「●」を示す断面写真であり、（Ｂ）は表１で「▲」を示す断面写真である。また、図３２はメルカプト化合物の添加量によるフォトレジスト残膜率（％）を示すグラフであって、１５％以上添加される場合、残膜率が５０％以下に低くなってパターン特性が不良になることが分かった。
したがって、フォトレジスト膜表面にクラックを発生せず、本来フォトレジストの特性を維持するためにメルカプト化合物はフォトレジスト組成物の全含量に対して約０．５〜１５重量％含まれるのが好ましい。
次に、本発明の第２の実施例によるフォトレジスト組成物を利用して薄膜トランジスタ表示板を製造する方法について説明する。
本実施例は図面を参照して説明するが、図面で多様な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似の部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。これに反し、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
図１は、本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図であり、図２は、図１の薄膜トランジスタ表示板をＩＩ−ＩＩ’線に沿って切断した断面図である。
図１及び図２に示すように、絶縁基板１１０上にゲート信号を伝達する複数のゲート線１２１が形成されている。ゲート線１２１は横方向に伸びており、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２４を構成し、ゲート線１２１の他の一部は下方向に突出して複数の拡張部１２７を構成する。また、外部回路と連結するためのゲート線の端部１２９が備えられている。
ゲート線１２１はアルミニウムまたはアルミニウムにネオジムが所定量添加されたアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）からなる第１金属層１２４ｐ、１２７ｐ、１２９ｐと、第１金属層１２４ｐ、１２７ｐ、１２９ｐ上部に形成されたものでモリブデン（Ｍｏ）からなる第２金属層１２４ｑ、１２７ｑ、１２９ｑからなっている。
第１金属層１２４ｐ、１２７ｐ、１２９ｐと第２金属層１２４ｑ、１２７ｑ、１２９ｑの側面は各々傾いており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０〜８０度をなす。
ゲート線１２１上には窒化シリコン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上部には水素化非晶質シリコンなどからなる複数の線状半導体層１５１が形成されている。線状半導体層１５１は縦方向に伸びており、これから複数の突出部１５４がゲート電極１２４に向かって伸びている。また、線状半導体層１５１はゲート線１２１と会う地点付近で幅が広くなってゲート線１２１の広い面積を覆っている。
半導体層１５１の上部にはシリサイドまたはｎ型不純物が高濃度でドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質からなる線状抵抗性接触層１６１及び複数の島型抵抗性接触層１６３、１６５が形成されている。島型抵抗性接触層１６３、１６５は対をなして半導体層１５１の突出部１５４上に位置している。半導体層１５１と抵抗性接触層１６３、１６５の側面はやはり傾いており、傾斜角は基板１１０に対して３０〜８０゜である。
抵抗性接触層１６１、１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には各々ソース電極１７３を含む複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５及び複数のストレージキャパシタ用導電体１７７が形成されている。また、外部回路と連結するためのデータ線の端部１７９が備えられている。
データ線１７１は縦方向に伸びてゲート線１２１と交差してデータ電圧を伝達する。各データ線１７１からドレイン電極１７５に向かって伸びた複数の分枝がソース電極１７３を構成する。一対のソース電極１７３とドレイン電極１７５は互いに分離されていて、ゲート電極１２４に対して互いに反対側に位置している。
ソース電極１７３を含むデータ線１７１及びドレイン電極１７５はアルミニウムを含む第１金属層１７１ｑ、１７３ｑ、１７５ｑ、１７７ｑ、１７９ｑ及び第１金属層１７１ｑ、１７３ｑ、１７５ｑ、１７７ｑ、１７９ｑの下部及び上部に形成されたモリブデンを含む第２金属層１７１ｐ、１７３ｐ、１７５ｐ、１７７ｐ、１７９ｐ及び第３金属層１７１ｒ、１７３ｒ、１７５ｒ、１７７ｒ、１７９ｒからなる複数層で形成される。
このように比抵抗の低いアルミニウムまたはアルミニウム合金層をモリブデン層の間に介在する構造を有することによって、低い比抵抗の特性をそのまま維持しながら、中間に介されたアルミニウム層が下部の半導体層及び上部の画素電極と直接接触しないことによって接触不良による薄膜トランジスタの特性低下を防止することができる利点がある。
ゲート電極１２４、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５は半導体１５１の突出部１５４と共に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成し、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。ストレージキャパシタ用導電体１７７はゲート線１２１の拡張部１２７と重なっている。
データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７もゲート線１２１と同様にその側面が基板１１０に対して約３０〜８０゜の角度で各々傾いている。
抵抗性接触層１６３、１６５はその下部の半導体層１５４とその上部のソース電極１７３及びドレイン電極１７５の間にのみ存在して、接触抵抗を低くする役割を果たす。線状半導体層１５１はソース電極１７３とドレイン電極１７５との間をはじめとしてデータ線１７１及びドレイン電極１７５に覆われずに露出された部分を有しており、大部分の領域で線状半導体層１５１の幅がデータ線１７１の幅より狭いが、上述したようにゲート線１２１と会う部分で幅が広くなってゲート線１２１とデータ線１７１との間の絶縁を強化する。
データ線１７１、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７と露出された半導体層１５１部分の上には平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化シリコンなどからなる保護膜１８０が単一層または複数層で形成されている。例えば、有機物質で形成する場合にはソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の半導体層１５４が露出された部分に保護膜１８０の有機物質が接触することを防止するために、有機膜の下部に窒化シリコンまたは酸化シリコンからなる絶縁膜（図示せず）を追加的に形成することもできる。
保護膜１８０にはゲート線の端部１２９、ドレイン電極１７５、ストレージキャパシタ用導電体１７７及びデータ線の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８１、１８５、１８７、１８２が形成されている。
保護膜１８０上にはＩＴＯまたはＩＺＯからなる複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。
画素電極１９０は接触孔１８５、１８７を通じてドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７と各々物理的・電気的に連結されてドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受けて、ストレージキャパシタ用導電体１７７にデータ電圧を伝達する。
データ電圧が印加された画素電極１９０は共通電圧の印加を受ける他の表示板（図示せず）の共通電極（図示せず）と共に電場を生成することによって液晶層の液晶分子を再配列する。
接触補助部材８１、８２は接触孔１８１、１８２を通じてデータ線の端部１７９と各々連結される。接触補助部材８１、８２はゲート線の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と駆動集積回路のような外部装置との接着性を補完して、これらを保護する。
次に、図１及び図２に示した薄膜トランジスタ表示板の本発明に係る第２の実施例による製造方法について図３乃至図１６と図１及び図２を参照して詳細に説明する。
まず、図３に示すように、絶縁基板１１０上にアルミニウムを含む第１金属層１２０ｐ及びモリブデンを含む第２金属層１２０ｑを順次に積層する。
ここで、第１金属層１２０ｐと第２金属層１２０ｑは共同スパッタリングで形成する。
本実施例では共同スパッタリングのターゲットとしてアルミニウムにネオジムが２ａｔ％程度添加されたアルミニウム合金（Ａｌ−Ｎｄ）とモリブデン（Ｍｏ）を使用する。
共同スパッタリングは次のような方法で実施する。
まず、初期にモリブデンターゲットにはパワーを印加せず、アルミニウム合金ターゲットにのみパワーを印加して基板上にアルミニウム合金からなる第１金属層１２０ｐを形成する。この場合、約２，５００Å程度の厚さを有するのが好ましい。その後、アルミニウム合金ターゲットに印加されるパワーをオフした後、モリブデンターゲットにパワーを印加して第２金属層１２０ｑを形成する。
次いで、第２金属層１２０ｑ上に下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂、
（ここで、化学式（１）のＲ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数）
下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物、
（ここで、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリル基）
光感応剤、及び溶剤を含むフォトレジスト組成物をスピンコーティング法で塗布する。
フォトレジスト組成物は、好ましくは５〜５０重量％のノボラック樹脂、３〜２０重量％の光感応剤、０．５〜１５重量％のメルカプト化合物及び残量の溶媒を含み、本実施例ではｍ−クレゾールとｐ−クレゾールを重量比４０／６０として含むクレゾール混合物（Ｍｗ＝８，０００）とフォルムアルデヒド化合物を酸触媒としてシュウ酸の存在下で縮重合して得たノボラック樹脂３０重量％、前述の化学式（９）で示された光感応剤５重量％、前述の化学式（１０）で示された光感応剤５重量％、及びメルカプト化合物として１−ドデシルメルカプタン化合物５重量％をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解して製造したポジ−フォトレジスト組成物を利用した（実施例１でＮｏ．８の組成物）。
その後、図４に示すようにマスク５０を利用してフォトレジスト膜４０を露光した後、現像する。
次に、図６に示すようにフォトレジストパターン４２が残っている部分を除いた領域の第１金属層１２０ｐ及び第２金属層１２０ｑをエッチング液を利用して一度にエッチングする。この時、エッチング液としてはリン酸、硝酸、酢酸及び脱塩水を適正比率で含むエッチング液が適している。
その後、フォトレジスト剥離剤を利用してフォトレジストパターン４２を除去することによって、図７に示すようにゲート電極１２４、拡張部１２７及びゲート線の端部１２９を含むゲート線１２１が形成される。
次に、図８及び図９に示すようにゲート線１２１を覆うように窒化シリコンまたは酸化シリコンを蒸着してゲート絶縁膜１４０を形成する。ゲート絶縁膜１４０の積層温度は約２５０〜５００℃、厚さは２，０００〜５，０００Å程度であるのが好ましい。
そして、ゲート絶縁膜１４０上に真性非晶質シリコン層、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層の三層膜を連続して積層し、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層と真性非晶質シリコン層をフォトエッチングして複数の突出部１５４と複数の不純物半導体パターン１６４を各々含む線状真性半導体層１５１及び不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６１を形成する。
その後、図１０に示すように不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６１上にスパッタリングなどの方法でモリブデンを含む第１金属層１７０ｐ、アルミニウムを含む第２金属層１７０ｑ、及びモリブデンを含む第３金属層１７０ｒを順次に蒸着する。金属層は第１金属層１７０ｐ、第２金属層１７０ｑ及び第３金属層１７０ｒを全て合せて約３０００Å程度の厚さで形成し、スパッタリング温度は約１５０℃程度が好ましい。
次に、図１１に示すように第３金属層１７０ｒ上にスピンコーティングなどの方法で下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂、
（ここで、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数）、
下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物、
（ここで、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリル基）、
光感応剤、及び溶剤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４４を形成する。
フォトレジスト組成物は、好ましくは５〜５０重量％のノボラック樹脂、３〜２０重量％の光感応剤、０．５〜１５重量％のメルカプト化合物、及び残量の溶剤を含み、本実施例ではｍ−クレゾールとｐ−クレゾールを重量比４０：６０として含むクレゾール混合物（Ｍｗ＝８，０００）とフォルムアルデヒド化合物を酸触媒としてシュウ酸の存在下で縮重合して得たノボラック樹脂３０重量％、前述の化学式（９）で示した光感応剤５重量％、前述の化学式（１０）で示した光感応剤５重量％、及びメルカプト化合物として１−ドデシルメルカプタン化合物５重量％をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解して製造したポジ−フォトレジスト組成物（実施例１でＮｏ．８の組成物）を利用した。
その後、図１１に示すようにマスク５１を利用してフォトレジスト膜４４を露光した後、現像する。
次いで、図１３に示すようにフォトレジストパターン４６が残っている部分を除いた領域の金属層１７０をエッチングする。この時、エッチング液はリン酸、硝酸、酢酸、及び脱塩水を適正比率で含有したエッチング液が適している。
次に、フォトレジスト剥離剤を利用してフォトレジストパターン４６を除去することによって、図１４に示すようにソース電極１７３、ドレイン電極１７５、ストレージキャパシタ用導電体１７７、及びデータ線の端部１７９を形成する。
また、ソース電極１７３、ドレイン電極１７５及びストレージキャパシタ用導電体１７７に覆われずに露出された不純物半導体層１６１、１６４部分を除去することによって複数の突出部１５４を各々含む複数の線状抵抗性接触層１６１と複数の島型抵抗性接触層１６３、１６５を完成する一方、その下の真性半導体層である突出部１５４の一部分を露出させる。この場合、露出された真性半導体層である突出部１５４の一部分の表面を安定化させるために酸素プラズマを実施するのが好ましい。
次に、図１５及び図１６に示すように、平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化シリコンなどを単一層または複数層で形成して保護膜１８０を形成する。
その後、保護膜１８０上に感光膜をコーティングした後、光マスクを通じて感光膜に光を照射した後、現像して複数の接触孔１８１、１８５、１８７、１８２を形成する。この時、保護膜１８０が感光性を有する有機膜である場合には写真工程（塗布、感光、現像）のみで接触孔を形成することもできる。ゲート絶縁膜１４０と保護膜１８０に対して実質的に同一なエッチング比を有するエッチング条件で実施するのが好ましい。
次に、最後に図１及び図２に示したように、基板上にＩＴＯまたはＩＺＯをスパッタリングで積層して、フォトエッチング工程で複数の画素電極１９０と複数の接触補助部材８１、８２を形成する。
本実施例では特定組成で製造された一種類のフォトレジスト組成物（実施例１のＮｏ．８の組成物）のみを適用したが、この組成比に特に限られるわけではない。
また、本実施例ではゲート線及びデータ線の形成時にのみ本実施例によるフォトレジスト組成物を適用した例を示したが、本発明によるフォトレジスト組成物はゲート線及びデータ線に限定されて使用されるわけではなく、全ての導電性または非導電性層をパターン化する場合に同一に適用することができることは当然である。
また、ゲート線１２１及びデータ線１７１を二重層で形成した場合に対してのみ示したが、単一層または三重層以上の多重層である場合もまた同一に適用することができ、本実施例ではゲート線１２１及びデータ線１７１でモリブデンとアルミニウムからなる金属層のみを適用したが、これに限定されず、全ての導電体に対して同一に適用することができる。
上述の第２の実施例では半導体層とデータ線を互いに異なるマスクを利用したフォトエッチング工程で形成する方法について説明したが、本実施例では製造費用を最少化するために半導体層とデータ線を一つの感光膜パターンを利用したフォトエッチング工程で形成する薄膜トランジスタ表示板の製造方法について説明する。
これについて以下、図面を参照して詳細に説明する。
図１７は本発明の第３の実施例による薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１８は図１７のＸＩＶ−ＸＩＶ’線に沿って切断した断面図である。
図１７及び図１８に示すように、本発明の第３の実施例による薄膜トランジスタ表示板の層状構造は図１及び図２に示した液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造とほとんど同一である。つまり、基板１１０上にアルミニウムを含む第１金属層１２１ｐ、１２４ｐ及びモリブデンからなる第２金属層１２１ｑ、１２４ｑを含む複数のゲート線１２１及びゲート電極１２４が形成されており、その上にゲート絶縁膜１４０、複数の突出部１５４を含む複数の線状半導体層１５１、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状抵抗性接触層１６１、及び複数の島型抵抗性接触層１６５が順次に形成される。抵抗性接触層１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上にはアルミニウムを含む第１金属層１７１ｑ、１７５ｑ及び第１金属層１７１ｑ、１７５ｑの下部及び上部に形成されたモリブデン（Ｍｏ）を含む第２金属層１７１ｐ、１７５ｐ及び第３金属層１７１ｒ、１７５ｒからなる複数のデータ線１７１及びドレイン電極１７５が形成されていて、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び／またはゲート絶縁膜１４０には複数の接触孔１８５、１８２が形成されており、保護膜１８０上には複数の画素電極１９０と複数の接触補助部材８２が形成されている。
しかし、図１及び図２に示した薄膜トランジスタ表示板と異なって、本実施例による薄膜トランジスタ表示板はゲート線１２１に拡張部を置く代わりにゲート線１２１と同一層にゲート線１２１と電気的に分離された複数の維持電極線１３１を置いてドレイン電極１７５と重ねてストレージキャパシタを作る。維持電極線１３１は共通電圧などの既に決められた電圧の印加を外部から受け、画素電極１９０とゲート線１２１の重畳で発生する保持容量が十分である場合、維持電極線１３１は省略することもでき、画素の開口率を極大化するために画素領域の周縁に配置することもできる。
そして、半導体層１５１は薄膜トランジスタが位置する突出部１５４を除けばデータ線１７１、ドレイン電極１７５、及びその下部の抵抗性接触層１６３、１６５と実質的に同一な平面形態を有している。具体的には、線状半導体層１５１はデータ線１７１及びドレイン電極１７５とその下部の抵抗性接触層１６３、１６５の下に存在する部分の他にもソース電極１７３とドレイン電極１７５との間に覆われずに露出された部分を有している。
以下では本実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を図１９〜図３０と図１７及び図１８を参照して詳細に説明する。
まず、図１９に示すように透明ガラスなどで作られた基板１１０上にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第１金属層１２０ｐとモリブデンまたはモリブデン合金からなる第２金属層１２０ｑをスパッタリング法で各々形成する。
その後、図２０に示すように第２金属層１２０ｑ上に下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂、
（ここで、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数）、
下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物、
（ここで、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリル基）、
光感応剤、及び溶剤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６０をスピンコーティング方法で形成する。
フォトレジスト組成物は５〜５０重量％のノボラック樹脂、３〜２０重量％の光感応剤、０．５〜１５重量％のメルカプト化合物、及び残量の溶剤を含み、本実施例ではｍ−クレゾールとｐ−クレゾールを重量比４０：６０として含むクレゾール混合物（Ｍｗ＝８，０００）とフォルムアルデヒド化合物を酸触媒としてシュウ酸の存在下で縮重合して得たノボラック樹脂３０重量％、前述の化学式（９）で示した光感応剤５重量％、前述の化学式（１０）で示した光感応剤５重量％、及びメルカプト化合物として１−ドデシルメルカプタン化合物５重量％をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解して製造したポジ−フォトレジスト組成物（実施例１でＮｏ．８の組成物）を利用した。
その後、図２０に示すようにマスク５２を利用してフォトレジスト膜６０を露光した後、現像する。
次いで、図２２に示すようにフォトレジストパターン６２が残っている部分を除いた領域の第１金属層１２０ｐ及び第２金属層１２０ｑをエッチング液を利用して一度にエッチングする。この時、エッチング液としてはリン酸、硝酸、酢酸及び脱塩水を適正割合で含むエッチング液が適している。
その後、フォトレジスト剥離剤を利用してフォトレジストパターン６２を除去することによって、図２３に示すようにゲート電極１２４を含むゲート線１２１及びゲート線１２１と電気的に分離された複数の維持電極線１３１を形成する。
次に、図２４に示すようにゲート電極１２４を含むゲート線１２１及び維持電極線１３１を覆う窒化シリコンなどの絶縁物質を蒸着してゲート絶縁膜１４０を形成する。
次に、ゲート絶縁膜１４０上に不純物がドーピングされなかった非晶質シリコン、不純物がドーピングされた非晶質シリコン（ｎ＋ ａ−Ｓｉ）を蒸着して真性非晶質シリコン層１５０、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６０を順次に積層する。真性非晶質シリコン層１５０は水素化非晶質シリコンなどで形成し、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６０はリンなどの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またはシリサイドで形成する。
また、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６０上にスパッタリングなどの方法でモリブデンを含む第１金属層１７０ｐ、アルミニウムを含む第２金属層１７０ｑ及びモリブデンを含む第３金属層１７０ｒを順次に積層する。
次に、前記第３金属層１７０ｒ上に下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂、
（ここで、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数）、
下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物、
（ここで、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリル基）
光感応剤、及び溶剤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。
フォトレジスト組成物は、５〜５０重量％のノボラック樹脂、３〜２０重量％の光感応剤、０．５〜１５重量％のメルカプト化合物及び残量の溶剤を含み、本実施例ではｍ−クレゾールとｐ−クレゾールを重量比４０／６０として含むクレゾール混合物（Ｍｗ＝８，０００）とフォルムアルデヒド化合物を酸触媒としてシュウ酸の存在下で縮重合して得たノボラック樹脂３０重量％、前述の化学式（９）で示した光感応剤５重量％、前述の化学式（１０）で示した光感応剤５重量％、及びメルカプト化合物として１−ドデシルメルカプタン化合物５重量％をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解して製造したポジ−フォトレジスト組成物（実施例１でＮｏ．８の組成物）を利用した。
その後、フォトレジスト膜を露光及び現像して、図２５に示すように互いに異なる厚さを有するフォトレジストパターン６４、６６を形成する。
説明の便宜上、配線が形成される部分の金属層１７０、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６０、不純物がドーピングされなかった非晶質シリコン層１５０の部分を配線部分「Ａ」とし、チャンネルが形成される部分に位置した不純物ドーピングされた非晶質シリコン層１６０、不純物がドーピングされなかった非晶質シリコン層１５０の部分をチャンネル部分「Ｂ」として、チャンネル及び配線部分を除いた領域に位置する不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６０、不純物がドーピングされなかった非晶質シリコン層１５０部分を他の部分「Ｃ」とする。
フォトレジストパターン６４、６６の中で薄膜トランジスタのチャンネル部「Ｂ」に位置したフォトレジストパターン６６は、データ線が形成される部分「Ａ」に位置した部分より厚さを薄くし、残りの部分「Ｃ」のフォトレジストは全て除去する。この時、チャンネル部「Ｂ」に残っているフォトレジストパターン６６の厚さと「Ａ」部分に残っているフォトレジストパターン６４の厚さの比は後述するエッチング工程における工程条件に応じて異ならせ、フォトレジストパターン６６の厚さをフォトレジストパターン６４の厚さの１／２以下とするのが好ましい。
その後、図２６に示すように他の部分「Ｃ」に露出されている金属層１７０をエッチング液を利用して湿式エッチングすることによって、その下部の不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６１の他の部分「Ｃ」を露出させる。
この時、チャンネル部分「Ｂ」に位置した真性非晶質シリコン層１５４の上部が一部除去されて厚さが薄くなることがあり、配線部分「Ａ」のフォトレジストパターン６４もこの時ある程度エッチングできる。
次に、他の部分「Ｃ」に位置した不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６１及びその下部の真性非晶質シリコン層１５１を除去すると共に、チャンネル部分「Ｂ」のフォトレジストパターン６６を除去して下部の金属層１７４を露出させる。
チャンネル部分「Ｂ」のフォトレジスト除去は他の部分「Ｃ」の不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６１及び真性非晶質シリコン層１５１の除去と同時に行ったり或いは別途に行う。チャンネル領域「Ｂ」に残っているフォトレジストパターン６６の残留物はアッシングで除去し、この段階で半導体層１５１、１５４が完成する。
その後、チャンネル部分「Ｂ」に位置した金属層１７４及び不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６４をエッチングして除去する。また、残っている配線部分「Ａ」のフォトレジストパターン６４も除去する。したがって、金属層１７４各々がソース電極１７３を含む一つのデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５に分離されながら完成され、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６４も線状抵抗性接触層１６１と島型抵抗性接触層１６５に分けて完成する。
このように、位置によってフォトレジストパターンの厚さを異ならせる方法としては多様なものがあり得るが、露光マスクに透明領域と遮光領域だけでなく半透過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用いられる。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写真（露光）工程に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましい。他の例としてはリフローが可能なフォトレジストを使用することがある。つまり、透明領域と遮光領域のみをもった通常のマスクでリフロー可能なフォトレジストパターンを形成した後、リフローさせてフォトレジストが残留しない領域に流すことによって薄い部分を形成する。
適切な工程条件を与えればフォトレジストパターン６４、６６の厚さの差のために下部層を選択的にエッチングすることができる。
一連のエッチング段階を経た後、フォトレジストパターン６４、６６上にフォトレジスト剥離剤を適用してフォトレジストパターン６４、６６を除去することによって、図２８に示すように複数のソース電極１７３を各々含む複数のデータ線１７１、複数のドレイン電極１７５及びデータ線の端部１７９を形成し、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状抵抗性接触層１６１及び複数の島型抵抗性接触層１６５、及び複数の突出部１５４を含む複数の線状半導体層１５１を形成する。
次に、図２９及び図３０に示すようにデータ線１７１、１７３及びドレイン電極１７５によって覆われない半導体層１５４を覆うように保護膜１８０を形成する。この時、保護膜１８０は平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化シリコンなどを断層または複数層で形成して保護膜１８０を形成する。
その後、保護膜１８０をフォトエッチング工程で複数の接触孔１８５、１８２を形成する。この時、感光性を有する有機膜である場合には写真工程（塗布、感光、現像）のみで接触孔を形成することができる。
次に、図１７及び図１８に示すように基板１１０にＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質を蒸着し、マスクを利用したフォトエッチング工程でエッチングして接触孔１８５、１８２を通じてデータ線の端部１７９と各々連結される接触補助部材８２、接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と連結される画素電極１９０を形成する。
本実施例では特定組成で製造された一種類のフォトレジスト組成物（実施例１のＮｏ．８の組成物）のみを適用したが、この組成比に特に限られるわけではない。
また、本実施例ではゲート線及びデータ線に対してのみ本実施例によるフォトレジスト組成物を利用してエッチングしたが、これに限定されず、導電性または非導電性層のパターン形成時に全て適用することができるのは当然である。
また、ゲート線１２１及びデータ線１７１を二重層で形成した場合についてのみ示したが、単一層または多重層である場合もまた同一に適用することができ、本実施例ではゲート線１２１及びデータ線１７１としてモリブデンとアルミニウムからなる金属層を適用したが、配線として適用できる全ての導電体に対して同一に適用することができる。
尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図である。 図１の薄膜トランジスタ表示板をＩＩ−ＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための配置図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための図５のＶＢ−ＶＢ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための配置図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための図８のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次説明するための断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次説明するための断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次説明するための配置図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次説明するための図１２のＸＢ−ＸＢ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次説明するための断面図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次説明するための配置図である。 本発明の第２の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次説明するための図１５のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第３の実施例による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１７の薄膜トランジスタ表示板をＸＩＶ−ＸＩＶ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の他の一実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための配置図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための図２１のＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための配置図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための図２７のＸＸＩＩＢ−ＸＸＩＩＢ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための配置図である。 本発明の第３の実施例にともなう薄膜トランジスタ表示板の製造方法を順次に説明するための図２９のＸＸＩＩＩＢ−ＸＸＩＩＩＢ’線に沿って切断した断面図である。 ハードベーク時にフォトレジストのリフロー開始温度を確認することができる写真（ＳＥＭ）である。 メルカプト化合物の添加量によるフォトレジスト残膜率を示すグラフである。
符号の説明
４０、４４、６０、 フォトレジスト
４２、４６、６２、６４、６６ フォトレジストパターン
５０、５１、５２ マスク
１１０ 絶縁基板
１２０ 金属層
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 維持電極線
１４０ ゲート絶縁膜
１５０ 真性非晶質シリコン層
１６０ 不純物がドーピングされた非晶質シリコン層
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレイン電極
１７７ ストレージキャパシタ用導電体
１８０ 保護膜
１８１、１８２、１８５、１８７ 接触孔
１９０ 画素電極
８１、８２ 接触補助部材

Claims (14)

  1. 下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂と、
    下記の化学式（２）で示されるメルカプト（ｍｅｒｃａｐｔｏ） 化合物と、
    光感応剤と、
    溶剤とを有することを特徴とするフォトレジスト組成物。
    （但し、前記化学式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数であり、前記化学式（２）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリール基である。）
  2. 前記フォトレジスト組成物は、５〜５０重量％のノボラック樹脂、０．５〜１５重量％のメルカプト化合物、３〜２０重量％の光感応剤、及び残量の溶剤とを有することを特徴とする請求項１に記載のフォトレジスト組成物。
  3. 前記メルカプト化合物は、２−メルカプトトルエン（２−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｔｏｌｕｅｎｅ）、３−メルカプトトルエン（３−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｔｏｌｕｅｎｅ）、４−メルカプトトルエン（４−ｍｅｒｃａｐｔｏ ｔｏｌｕｅｎｅ）、２−メルカプト−パラ−キシレン（２−ｍｅｒｃａｐｔｏ−ｐａｒａ−ｘｙｌｅｎｅ）、４−メルカプト−メタ−キシレン（４−ｍｅｒｃａｐｔｏ−ｍｅｔａ−ｘｙｌｅｎｅ）、及び１−ドデシルメルカプタン（１−ｄｏｄｅｃｙｌ ｍｅｒｃａｐｔａｎｅ）からなる群より選択された少なくとも１種を有することを特徴とする請求項１に記載のフォトレジスト組成物。
  4. 前記フォトレジスト組成物は、エポキシ基及びアミン基のうちの少なくとも一つの作用基を含むシリコン系化合物をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のフォトレジスト組成物。
  5. 前記シリコン系化合物は、（３−グリシドオキシプロピル）トリメトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）トリエトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）メチルジメトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）メチルジエトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）ジメチルメトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、（３−グリシドオキシプロピル）ジメチルエトキシシラン（（３−ｇｌｙｃｉｄｅ ｏｘｙｐｒｏｐｙｌ）ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、３，４−エポキシブチルトリメトキシシラン（３，４−ｅｐｏｘｙ ｂｕｔｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、３，４−エポキシブチルトリエトキシシラン（３，４−ｅｐｏｘｙ ｂｕｔｙｌ ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（２−（３，４−ｅｐｏｘｙ ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ）ｅｔｈｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン（２−（３，４−ｅｐｏｘｙ ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ）ｅｔｈｙｌ ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）及びアミノプロピルトリメトキシシラン（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）からなる群より選択された少なくとも１種を有することを特徴とする請求項４に記載のフォトレジスト組成物。
  6. 基板上に導電性または非導電性層を形成する段階と、
    前記基板上に形成された導電性または非導電性層の層上に下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂と、下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物と、光感応剤と、残量の溶剤とを有するフォトレジスト組成物を形成する段階と、
    前記フォトレジスト組成物を露光及び現像してフォトレジストパターンを形成する段階と、
    前記フォトレジストパターンを利用して前記基板上に形成された導電性または非導電性層をエッチングする段階とを有することを特徴とするパターンの形成方法。
    （但し、前記化学式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数であり、前記化学式（２）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリール基である。）
  7. 前記フォトレジスト組成物は、５〜５０重量％のノボラック樹脂、０．５〜１５重量％のメルカプト化合物、３〜２０重量％の光感応剤、及び残量の溶剤とを有することを特徴とする請求項６に記載のパターンの形成方法。
  8. 前記導電性または非導電性層をエッチングする段階は、フォトレジストパターンが形成されている領域を除いた部分をエッチングすることを特徴とする請求項６に記載のパターンの形成方法。
  9. 基板上にゲート電極を含むゲート線を形成する段階と、
    前記ゲート線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
    前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する段階と、
    前記半導体層上にソース電極を含むデータ線、及び前記ソース電極と所定間隔で対向するドレイン電極を形成する段階と、
    前記ドレイン電極と連結される画素電極を形成する段階とを有し、
    前記各段階のうちの少なくとも一つの段階はフォトリソグラフィ段階を含み、
    前記フォトリソグラフィ段階は、導電性または非導電性層を形成する段階と、形成された導電性または非導電性層の層上に下記の化学式（１）で示されるノボラック樹脂と、下記の化学式（２）で示されるメルカプト化合物と、光感応剤と、溶剤とを有するフォトレジスト組成物を塗布する段階と、前記フォトレジスト組成物を露光及び現像してフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを利用して前記形成された導電性または非導電性層をエッチングする段階とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
    （但し、前記化学式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立的に水素原子または１〜６個の炭素原子を有するアルキル基、ｎは０〜３の整数であり、前記化学式（２）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基またはアリール基である。）
  10. 前記フォトレジスト組成物は、５〜５０重量％のノボラック樹脂、０．５〜１５重量％のメルカプト化合物、３〜２０重量％の光感応剤、及び残量の溶剤とを有することを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  11. 前記半導体層を形成する段階と前記データ線及びドレイン電極を形成する段階とは同一のフォトレジスト膜を利用してフォトリソグラフィすることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  12. 前記半導体層を形成する段階と前記データ線及びドレイン電極を形成する段階とは第１部分と該第１部分より厚さの厚い第２部分とを有するフォトレジストパターンを利用してフォトリソグラフィすることを特徴とする請求項１１に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  13. 前記第１部分は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置するように形成し、前記第２部分は、前記データ線上部に位置するように形成することを特徴とする請求項１２に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  14. 前記形成された導電性または非導電性層をエッチングする段階は、フォトレジストパターンが形成されている領域を除いた部分をエッチングすることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
JP2005380489A 2005-02-03 2005-12-28 フォトレジスト組成物、及びこれを利用したパターンの形成方法、並びに薄膜トランジスタ表示板の製造方法 Active JP4730093B2 (ja)

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