JP4964534B2 - 薄膜トランジスタ基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フォトレジスト組成物及び前記フォトレジスト組成物を用いる薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。
一般的に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ためにポジティブ型フォトレジスト組成物を用いる。しかし、前記ポジティブ型フォトレジスト組成物を用いてフォトレジスト層を形成する場合、チャンネル部に対応するフォトレジスト層の残量均一性が非常に不良であって、これによる断線、画素不良などが発生するおそれがある。また、ソース−ドレイン電極の下部に半導体層が突出し過ぎるので、表示装置の開口率の低下を発生させるおそれがある。また、２回にわたるエッチング工程によって歪み等が増加するという問題点がある。
前記のような問題点を解決するために、フォトレジスト層のエッジ部に高いパターンアングルを形成しうるネガティブ型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が行われている。しかし、既存のネガティブフォトレジスト組成物の場合、コントラストが非常に高くてスリット露光によるハフトーンの具現が不可能である問題点がある。
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであって、スリット露光によってフォトレジスト層のハフトーンを安定的に実現することができ、優秀な耐熱性及び現像性を有するフォトレジスト組成物を提供することにある。
また、本発明の目的は、前記フォトレジスト組成物を適用することで安定的に４枚のマスク工程によって薄膜トランジスタ基板を製造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ことである。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、特定のフォトレジスト組成物を用いる。このようなフォトレジスト組成物は、フェノール系重合体を含むバインダ樹脂１０〜７０％、光酸発生剤０．５〜１０重量％、架橋結合剤１〜２０重量％、染料０．１〜５重量％及び溶媒１０〜８０重量％を含む。
前記バインダ樹脂としてはノボラック樹脂を用いることができ、前記染料としてアゾ系染料を用いることができる。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でネガティブ型フォトレジスト層を形成する。

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、まず、基板上に第１金属層を形成し、フォトリソグラフィ工程によってゲート電極パターンを形成する。前記ゲート電極パターン上には、絶縁層、半導体層、第２金属層、及びフォトレジスト層が順次積層される。前記フォトレジスト層上にはマスクが配置され、前記マスクを用いてフォトレジスト層が露光される。前記マスクは中央部に複数のスリットを含むスリット露光部を含み、前記スリット露光部に隣接する領域には、それぞれ開口が形成されている。露光工程の後には、前記フォトレジスト層の非露光領域及びスリット露光領域が現像され露出された第２金属層及び半導体層をエッチングする。その後、残留フォトレジスト層を１次ストリッピングして第２金属層の一部を露出させる。前記露出された第２金属層は、エッチング液などによってエッチングされ、前記半導体層上にはソース−ドレイン電極パターンが形成される。前記ソース電極とドレイン電極との間に露出された半導体層は、一部がエッチングされる。前記フォトレジスト層は、２次ストリッピングされ基板から完全除去される。
前記フォトレジスト組成物は、スリット露光時、ハフトーンのフォトレジスト層を安定的に実現することができるので、４枚のマスクを用いた薄膜トランジスタ基板の製造工程にネガティブ型フォトレジストを効果的に適用できるようにする。
前記薄膜トランジスタの製造方法によると、半導体層の突出長さの減少による開口率の増加などのネガティブ型フォトレジスト層の長所を製造工程で安定的に活用することができる。
以下、本発明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>
本発明の一特徴によるフォトレジスト組成物は、バインダ樹脂、光酸発生剤、架橋結合剤、染料及び溶媒を含む。
前記バインダ樹脂は、水性アルカリ現像液などのアルカリ性溶液に対しては可溶性であり、水に対しては不溶性であるヒドロキシ芳香族重合体であることが望ましい。
前記バインダ樹脂は、前記架橋結合剤の存在下で架橋結合を形成することができ、架橋結合される前には前記水性アルカリ現像液に溶解することができる。反面、架橋結合の後にはアルカリ性溶液に溶解されない性質を有する。
前記バインダ樹脂は、フェノール系重合体を含むことができる。前記バインダ樹脂はホルムアルデヒドなどのアルデヒド化合物とフェノール系化合物とを縮重合することにより合成することができる。前記フェノール化合物としてはオルト−クレゾール、メタ−クレゾール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、３，４−キシレノール、これらから誘導されたノボラックなどを挙げることができる。前記フェノール系化合物は、単独または二つ以上の組み合わせで用いることができる。
前記バインダ樹脂としては、ポリ（パラ−ヒドロキシスチレン）、ポリ（パラ−ヒドロキシ−アルパメチルスチレン）などのポリ（ビニルフェノール）と、パラ−ヒドロキシスチレン、パラ−ヒドロキシ−アルパメチルスチレン、アセトキシレン、アクリル酸またはメタクリル酸から共重合された共重合体と、ヒドロキシフェニルカルボニル重合体またはノボラック／ポリ（ビニルフェノール）共重合体などを挙げることができる。
前記バインダ樹脂としては、ノボラック樹脂を用いることが望ましく、具体的には下記の化学式（１）に示される化合物を反復単位として有するノボラック樹脂が用いられる。
Figure 0004964534
 前記化学式（１）で、Ｒは炭素数１〜５のアルキル基である。
前記ノボラック樹脂のポリヒドロキシスチレン換算重量平均分子量は３０００〜２００００であることが望ましく、より望ましくは４０００〜１２０００である。
全体フォトレジスト組成物内における前記バインダ樹脂の含量は１０〜７０重量％である。
前記光酸発生剤は、露光工程時に光を吸収して酸を発生させる。前記酸は架橋剤による架橋結合反応で触媒の役割を果たす。
前記光酸発生剤の例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾスルホニル化合物、スルホニルオキシイミド、ニトロベンジルスルホン酸エステル、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホン酸、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホン酸、トリアジン、オキサゾール、オキサジアゾール、ティアゾール、フェノール系スルホン酸エステル、ビス−スルホニルメタン、ビス−スルホニルジアゾメタン、トリフェニルスルホニウムトリス（トリフルロメチルスルホニル）メタイド、ジフェニルヨードニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、及びこれらの同属体を挙げることができる。前記化合物は、単独または二種以上の組み合わせで用いることができる。
フォトレジスト組成物の全量に対して前記光酸発生剤の含量は０．５〜１０重量％である。
前記架橋結合剤は、前記光酸発生剤によって発生された酸の存在下でカルボニウム塩を提供して前記バインダ樹脂を架橋結合させることができるオリゴマーを含む。前記架橋結合剤は、露光領域のバインダ樹脂がアルカリ溶液に溶解されないようにしてフォトレジスト層のパターン形成を可能にする。
前記架橋結合剤は、ウレア、メラミン及びグリコールウレアなどのアミン化合物及びアミノプラストを含む。前記架橋結合剤の例としては、アレア−ホルムアルデヒドオリゴマ、メラミン−ホルムアルデヒドオリゴマ、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒドオリゴマ、グリコールウリル−ホルムアルデヒドオリゴマー、ヘキサ（メトキシメチル）メラミンオリゴマーなどを挙げることができ、特にヘキサ（メトキシメチル）メラミンオリゴマーが望ましい。
フォトレジスト組成物全量に対して、前記架橋結合剤の含量は１〜２０重量％である。
前記染料はネガティブ型フォトレジスト層のコントラストを調節するために使用される。前記ネガティブ型フォトレジスト層はコントラストが非常に高くてスリット露光によるハーフトーンのフォトレジスト層を形成することができる。よって、前記染料を添加すると前記染料が光エネルギを適切に吸収することができ、ハーフトーンのフォトレジスト層を安定的に実現することができる。その結果、ネガティブ型フォトレジスト層を適用して４枚マスク工程を実現することができる。
前記染料の例としては、アゾ系染料、トリフェニルメタン系染料、アントラキノン系染料、アントラピリドン系染料、ベンジリデン系染料、オキソノール系染料、シアニン系染料、フェノチアジン系染料、ピロールピラゾールアゾメチン（ｐｙｒｏｌｐｙｒａｚｏｌ ａｚｏｍｅｔｈｉｎ）系染料、キサンテン系染料、フタロシアニン系染料、ベンゾピラン系染料などを挙げることができる。前記染料は単独または２つ以上の組合で使用されることができる。
特に、前記アゾ系染料の例としては、ピラゾールアゾ系化合物、アニリノアゾ系化合物、アリールアゾ系化合物、ピラゾールトリアゾールアゾ系化合物またはピリドンアゾ系化合物を挙げることができる。また、前記アゾ系染料は下記化学式（２）で表示される染料化合物を含むことができる。
Figure 0004964534
 前記化学式（２）において、Ｒ1はハロゲン原子；炭素水１〜５アルキル基；シクロヘキシル基、ビシクロヘキシル基、フェニル基、ビフェニル基、それぞれ置換基としてアルコキシ基を有するシクロヘキシル基、ビシクロヘキシル基、フェニル基、またはビフェニル基；置換基としてそれぞれ炭素水１〜５のアルコキシ基、ニトリルハロゲン、水酸基または水素原子を有する炭素水１〜５のアルキレン基；置換基として炭素水１〜５のアルキル基、ニトリル基、ハロゲン原子または水酸基を有するフェニル基で置換された炭素水１〜５アルキレン基とすることができる。
前記染料の含量が０．１重量％未満であるとスリット露光の際、ハーフトーンのフォトレジスト層の実現が難しく、反面、５重量％を超過すると過度な露光量を必要とする問題点がある。従って、前記染料の含量は０．１〜５重量％であり、望ましくは０．５〜３重量％である。
前記溶媒としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類；テトラヒドロフランなどのエテール類、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などのグリコールエーテル類；メチルセルソルブアセテート、エチルセルソルブアセテートなど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アーテル、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など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など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など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ン酸、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオン酸、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオン酸、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオン酸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、キシレンなど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−ペンタノンなどのケトン類；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などのエステル類などを挙げることができる。特に、溶解性及び各成分との反応性の優れ塗布膜の形成が容易である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が望ましい。
フォトレジスト組成物全量に対して、溶媒の含量は１０〜８０重量％である。
前記フォトレジスト組成物は接着増進剤、界面活性剤、感光剤、Ｔ−トップ（Ｔ−ＴＯＰ）形成抑制剤などの添加剤をさらに含むことができる。
前記感光剤は特定波長範囲で光エネルギを相異した波長で伝達することができる。前記Ｔ−トップ形成抑制剤はパターン表面のＴ−トップの形成を抑制することができる。前記Ｔ−トップ形成抑制剤は塩基性物質を含む。前記Ｔ−トップ形成抑制剤の例としては、テトラブチルアンモニウム水酸化物、トリエタンノールアミン、ジエタノールアミン、トリオクチルアミン、ｎ−オクチルアミン、トリメチルスルホニウム水酸化物、トリフェニルスルホニウム水酸化物などの化合物を含むことができる。前記Ｔ−トップ形成抑制剤に含まれる前記化合物は単独または２つ以上の組合で使用することができる。
前記フォトレジス組成物は、スプレイ法、ロール塗布法、回転塗布法などの塗布方式を用いて基板に塗布されプリベイクを通じて塗布膜として形成される。
前記フォトレジスト組成物はネガティブ型フォトレジスト層を形成するにもかかわらず、スリット露光によるハーフトーンを安定的に実現することができる。また、耐熱性及び現象性の優れ９０°以上のテーパー角度を有するフォトレジスト層を形成することができ複数のエッチング工程によるフォトレジスト層の消耗を最小化することができる。従って、ソース−ドレイン金属層下部に形成される半導体層の突出を最小化することができる。
以下、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が限定されない。<実施例１>
溶媒としてプロピレングリコールメチルエーテルプロピオン酸４００ｇにノボラック樹脂として分子量が６０００であるメタ−クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂（Ｍｗ/Ｍｎ＝１．６９）１００ｇ、架橋結合剤としてヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル１０ｇ、光酸発生剤としてジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸３．０ｇ、アゾ系染料（ＵＶ ｙｅｌｌｏｗ １５４９）０．６ｇ、アミン添加剤としてトリオクチルアミン１．０ｇをそれぞれ添加及び混合してフォトレジスト組成物を調製した。
<実施例２>
溶媒としてはプロピレングリコールメチルエーテルプロピオン酸４００ｇにノボラック樹脂として分子量が７０００であるメタ−クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂（Ｍｗ/Ｍｎ＝１．７１）１００ｇ、架橋結合剤としてヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル８．０ｇ、光酸発生剤としてトリアジン４．０ｇ、アゾ系染料（ＵＶ ｙｅｌｌｏｗ １５４９）１．０ｇ、アミン添加剤としてトリオクチルアミン１．０ｇをそれぞれ添加及び混合してフォトレジスト組成物を調製した。
<実施例３>
溶媒としてはプロピレングリコールメチルエーテルプロピオン酸４００ｇにノボラック樹脂として分子量が８０００であるメタ−クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂（Ｍｗ/Ｍｎ＝１．７４）１００ｇ、架橋結合剤としてヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル１２ｇ、光酸発生剤としてトリアジン５．０ｇ、アゾ系染料（ＵＶ ｙｅｌｌｏｗ １５４９）１．５ｇ、アミン添加剤としてトリオクチルアミン１．０ｇをそれぞれ添加及び混合してフォトレジスト組成物を調製した。
<実施例４>
溶媒としてはプロピレングリコールメチルエーテルプロピオン酸４００ｇにノボラック樹脂として分子量が９０００であるメタ−クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂（Ｍｗ/Ｍｎ＝１．８３）１００ｇ、架橋結合剤としてヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル１０ｇ、光酸発生剤としてトリアジン４．０ｇ、アゾ系染料（ＵＶ ｙｅｌｌｏｗ １５４９）２．０ｇ、アミン添加剤としてトリオクチルアミン１．０ｇをそれぞれ添加及び混合してフォトレジスト組成物を調製した。
<比較例>
溶媒としてはプロピレングリコールメチルエーテルプロピオン酸４００ｇにノボラック樹脂として分子量が６０００であるメタ−クレゾール/ホルムアルデヒドノボラック樹脂（Ｍｗ/Ｍｎ＝１．６９）１００ｇ、架橋結合剤としてヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル１０ｇ、光酸発生剤としてジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸３．０ｇ、アミン添加剤としてトリオクチルアミン１．０ｇをそれぞれ添加及び混合してフォトレジスト組成物を調製した。
前記実施例１〜４及び比較例で調製したフォトレジスト組成物を基板に塗布し、乾燥させ、フォトレジスト層を形成した。各フォトレジスト層の感度、現象速度、熱流動温度、コントラスト、現象後のエッジ部角度及び中心部角度を測定した。測定結果を、表１に示す。
Figure 0004964534
 表１に示すように、本発明によるフォトレジスト組成物によって形成されたフォトレジスト層は感度が優れ、高解像度を示し、染料添加によるコントラストを減少させることができる。また、スリット露光によるハーフトーン実現の際、中心部角度が５５°以上に示され、分離量の高いノボラック樹脂を使用することでハードベイク以後にも現象後形成されたエッジ部角度が大幅に低くなった。また、現象性が非常に優秀で現象後にも残渣が残らない。
以下、添付された図面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の製造方法を詳細に説明する。
<薄膜トランジスタ基板の製造方法>
図１は基板上にゲート電極パターンが形成されたことを示した断面図である。
図１に示すように、ゲート電極パターン１１０を基板１００上に形成するために、まず、前記基板１００上にゲート電極パターン１１０用第１金属層（図示せず）を形成する。前記金属層は単一層または互いに異なる金属を含む二つの金属層を含むことができる。前記第1金属層はモリブデン、クロム、銅などの導電性金属またはこれらの合金を含むことができる。
前記基板１００上に形成された第１金属層は、フォトエッチング工程によってパターニングされゲート電極パターン１１０を形成する。
図２は図１のゲート電極パターン上に絶縁層、半導体層、第２金属層及びフォトレジスト層が順次に形成されたことを示した断面図である。
図２に示すように、前記ゲート電極パターン１１０上に絶縁層１２０を形成する。前記絶縁層１２０は前記ゲート電極パターン１１０を絶縁する。前記絶縁層１１０は窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などを含むことができる。前記絶縁層１２０上には半導体層１３０が形成される。前記半導体層１３０は第１半導体層（図示せず）及び前記第１半導体層上に形成された第２半導体層を含むことができる。前記第１半導体層はアモルファスシリコンを含み、前記第２半導体層は前記第１半導体層表面を高濃度のイオンでドーピングして形成されｎ＋アモルファスシリコンを含むことができる。前記半導体層１３０上には第２金属層１４０が形成される。前記第２金属層１４０はモリブデン、クロム、銅などの導電性金属またはこれらの合金を含むことができる。前記第２金属層１４０上にはフォトレジスト層２００が形成される。
前記フォトレジスト層２００は前記第２金属層１４０上にフォトレジスト組成物を塗布し７０〜１１０℃の温度上面下で１〜１５分間プリベイクさせ、形成される。
前記フォトレジスト組成物は、ネガティブ型フォトレジスト組成物であり、形成されたネガティブ型フォトレジスト層２００は露光されていない領域のみで現象液によって現象される。
前記フォトレジスト組成物はノボラック樹脂１０〜７０重量％、光酸発生剤０．５〜１０重量％、架橋結合剤１〜２０重量％、アゾ染料０．１〜５重量％及び溶媒１０〜８０重量％を含む。
前記アゾ系染料はスリット露光の際光エネルギを吸収してフォトレジスト層のコントラストを減少させることができ、ハーフトーンのフォトレジスト層を安定的に実現することができる。前記アゾ系染料の例としては下記化学式（２）で表示されるアゾ系化合物を挙げることができる。
Figure 0004964534
 前記化学式（２）で、Ｒ1はハロゲン原子；炭素水１〜５アルキル基；シクロヘキシル基、ビシクロヘキシル基、フェニル基、ビフェニル基；それぞれ置換基としてアルコキシ基を有するシクロヘキシル基、ビシクロヘキシル基、フェニル基、ビフェニル基；置換基としてそれぞれ炭素水１〜５のアルコキシ基、ニトリルハロゲン、水酸基または水素原子を有する炭素水１〜５のアルキレン基；置換基として炭素水１〜５のアルキル基、ニトリル基、ハロゲン原子または水酸基を有するフェニル基に置換された炭素水１〜５アルキレン基とすることができる。
図３は図２のフォトレジスト層上にマスクを配置し、露光する工程を示した断面図である。図４は露光及び現象工程後に第２金属層がエッチングされることを示した断面図である。
図３に示すように、マスク３００はゲート電極パターン１１０と対応する領域の中央部に複数のスリットを含むスリット露光部３１０を含む。また、前記マスク３００のスリット露光部３１０に隣接する両側領域にはそれぞれ開口３２０が形成されている。前記開口３２０はそれぞれソース−ドレイン電極（図示せず）に対応する領域である。
図４を参照すると、フォトレジスト層２００の非露光領域は現象液によって現象され除去される。残留フォトレジスト層２０１は前記スリット露光部３１０に対応する第１領域２１０及び前記開口３２０に対応する第２領域２２０に区分される。
前記第１領域２１０のフォトレジスト層２０１はスリット露光処置されハーフトーンのフォトレジスト層２０１を形成するので現象後にフォトレジスト層２００の一部のみ除去される。一部フォトレジスト層２００が除去された後、第１領域２１０の残留フォトレジスト層２０１の表面には平坦面が形成される。
前記残留フォトレジスト層２０１のエッジ部は９０°以上のテーパー角度を有する。前記第１領域２１０のフォトレジスト層２０１は前記第２領域２２０のフォトレジスト層２０１より低い高さを有し、望ましくは第１領域２１０のフォトレジスト層２０１の高さに比べて４０〜６０％の高さを有する。
完全に現象され除去されたフォトレジスト層下部の第２金属層１４０は前記残留フォトレジスト層２０１をマスクとしてエッチング液などによってエッチングされる。図５は第２金属層のエッチングによって露出された半導体層がエッチングされたことを示した断面図である。
図５を参照すると、前記半導体層１３０は前記第２金属層１４０がエッチングされることにより露出される。露出された前記半導体層１３０はエッチング液などによって完全にエッチングされる。前記半導体層１３０をエッチングする間残留フォトレジスト層２０１の一部が消失される（Ａ）。しかし、本発明のフォトレジスト層２０１はネガティブ型フォトレジストでテーパー角度が非常に大きいのでポジティブ型フォトレジスト層と比較すると消失する量が顕著に少ない。
図６は残留フォトレジスト層を１次ストリッピングしたことを示した断面図である。
図６に示すように、残留フォトレジスト層２０１は酸素プラズマを用いたアッシング工程などによって１次ストリッピングされる。前記残留フォトレジスト層２０１がアッシングされると第１領域２１０に残留していたフォトレジスト層２０１は除去される。また、第２領域２２０に残留するフォトレジスト層２０２の高さは除去された第１領域２０１のフォトレジスト層２０１の高さと略同一の高さ分だけ低くなる。第２領域２１０の残留フォトレジスト層２０２の周辺部は一部が消失される（Ｂ）。しかし、消失する量はポジティブ型フォトレジスト層に比べて相対的に非常に少ない。
前記第１領域２１０のフォトレジスト層２０１が除去されることで、第１領域２１０に対応する第２金属層１４０が露出される。
半導体層１３０はアモルファスシリコンを含む第１半導体層１３２及びｎ+アモルファスシリコンを含む第２半導体層１３４を含む。
図７は第１領域に対応する第２金属層及び半導体層の一部がエッチングされることを示した断面図である。
図７に示すように、第１領域２１０のフォトレジスト層２０１が除去され、露出された第２金属層１４０はエッチャントなどによってエッチングされ半導体層１３０上にはソース電極１４２とドレイン電極１４４が形成される。また、前記ソース電極１４２及びドレイン電極１４４との間の第２金属層１４０がエッチングされると第１領域に対応する第２半導体層１３４が露出される。露出された前記第２半導体層１３４はエッチング液などによってエッチングされる。この過程で、第１半導体層１３２の一部もエッチングされることができる。第２金属層１４０及び第２半導体層１３４がエッチングされる間残留フォトレジスト層２０２の一部が微量消失される（Ｃ）。
図８は図７の‘Ｄ’部分の拡大図である。
図８に示すように、第２半導体層１３４及び第１半導体層１３２の一部がエッチングされると第１半導体層１３２が両側に突出される（Ｅ）。しかし、エッチング過程で残留フォトレジスト層２０２の消失量が少ないので第１半導体層１３２の突出長さはポジティブ型フォトレジストを適用した工程に比べて相対的に減少される。従って、ピクセルの開口率の低下を防止することができる。
図９は残留フォトレジスト層が完全に除去されたことを示した断面図である。
図９に示すように、残留フォトレジスト層２０２は酸素プラズマを用いたアッシング工程によって完全に除去される。この際、半導体層１３０は酸素プラズマに対するエッチング選択比が大きいので殆どエッチングされない。
それにより、薄膜トランジスタ基板が完成される。
示されてはいないが、前記ソース電極１４２及びドレイン電極１４４を覆うように基板１００上に保護膜を形成することができる。また、前記ドレイン電極１４４に対応する保護膜には露光及び現象工程によってコンタクトホール（図示せず）を形成することができる。
前記保護膜上には第３金属層（図示せず）をさらに形成することができる。前記第３金属層は表示用薄膜トランジスタ基板で画素電極として機能することができ、前記コンタクトホールによってドレイン電極と電気的に連結される。
前記薄膜トランジスタ基板製造工程は染料を含むネガティブフォトレジスト組成物を適用してネガティブ型フォトレジスト層を形成するので前記ネガティブ型フォトレジスト層の長所を充分に活用しながら同時に安定的に４枚マスクを用いて薄膜トランジスタ基板を製造することができる。
以上、本発明のフォトレジスト組成物はネガティブ型フォトレジスト組成物として基板に形成されたフォトレジスト層のテーパー角度が非常に大きいのでアッシング工程の際フォトレジスト層の消失量がポジティブ型フォトレジスト層に比べて相対的に少ない。従って、半導体層の突出長さを減少させ、表示装置のピクセル開口率の低下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はネガティブ型フォトレジスト層のコントラストを減少させハーフトーンのフォトレジスト層を安定的に実現することができ、さらにネガティブ型フォトレジストを適用した４枚マスク工程によって薄膜トランジスタ基板を安定的に製造することができる。
一方、前記フォトレジスト組成物は耐熱性及び現象性が非常に優秀である。
本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法によると、ソース電極及びドレイン電極との間に対応するフォトレジスト層の残量均一性が増加され断線発生及び画素不良を防止することができる。
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離脱することなく、本発明を修正または変更できる。
本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造工程を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工程を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工程を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工程を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工程を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工程を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工程を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工程を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工程を示した断面図である。
符号の説明
１００ 基板
１１０ ゲート電極パターン
１２０ 絶縁層
１３０ 半導体層
１４０ 第２金属層
２００ フォトレジスト層
３００ マスク

Claims (9)

  1. 基板上に第１金属層を形成し、フォトリソグラフィ工程によってゲート電極パターンを形成する工程と、
    前記ゲート電極パターン上に絶縁層、半導体層、第２金属層及びフォトレジスト層を順次積層する工程と、
    前記フォトレジスト層上にスリット露光部を含むマスクを配置し、前記フォトレジスト層を露光する工程と、
    前記フォトレジスト層の非露光領域及びスリット露光領域を現像して除去し、露出された第２金属層及び半導体層をエッチングする工程と、
    露出された第２金属層及び半導体層をエッチングする工程と、
    残留フォトレジスト層を１次ストリッピングして第２金属層の一部を露出させる工程と、
    前記露出された第２金属層をエッチングして前記半導体層上にソース−ドレイン電極パターンを形成する工程と、
    前記ソース電極とドレイン電極との間に露出された半導体層の一部をエッチングする工程と、
    前記フォトレジスト層を２次ストリッピングして前記フォトレジスト層を基板から完全除去する工程とを含み、
    前記フォトレジスト層は、
    フェノール系重合体を含むバインダ樹脂１０〜７０重量％と、
    光酸発生剤０．５〜１０重量％と、
    架橋結合剤１〜２０重量％と、
    染料０．１〜５重量％と、
    溶媒１０〜８０重量％とを含むフォトレジスト組成物によって形成されることを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  2. 前記バインダ樹脂は、ノボラック樹脂を含む請求項１記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  3. 前記ノボラック樹脂は、下記の化学式（１）
    （１）
    Figure 0004964534
    （式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキル基である。）
    に示される化合物を反復単位として有する請求項２記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  4. 前記ノボラック樹脂は、ポリヒドロキシスチレン換算重量平均分子量が３０００〜２００００である請求項２又は３に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  5. 前記光酸発生剤は、露光時に酸を発生させる請求項１〜４のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  6. 前記光酸発生剤は、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾスルホニル化合物、スルホニルオキシイミド、ニトロベンジルスルホン酸エステル、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホン酸、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホン酸、トリアジン、オキサゾール、オキサジアゾール、ティアゾール、フェノール系スルホン酸エステル、ビス−スルホニルメタン、ビス−スルホニルジアゾメタン、トリフェニルスルホニウムトリス（トリフルロメチルスルホニル）メタイド、ジフェニルヨードニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、及びこれらの同属体からなる群より選択された少なくとも一種の化合物を含む請求項５記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  7. 前記架橋結合剤は、ウレア系化合物、メラミン系化合物及びグリコールウレア系からなる群より選択された少なくとも一種の化合物を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  8. 前記架橋結合剤は、ヘキサ（メトキシメチル）メラミンオリゴマを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  9. 前記染料は、アゾ系染料、トリフェニルメタン系染料、アントラキノン系染料、アントラピリドン系染料、ベンジリデン系染料、オキソノール系染料、シアニン系染料、フェノティアジン系染料、ピロルピラゾールアゾメチン系染料、キサンテン系染料、プタロシアニン系染料、ベンゾピラン系染料及びインディゴ系染料からなる群より選択された少なくとも一種の染料を含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
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