KR100402481B1 - 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시소자 제조 방법 - Google Patents

액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시소자 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법은 기판위에 캐소드 전극라인 및 저항층, 절연층을 차례로 형성하는 단계와; 절연층상에 게이트 금속을 증착하는 단계와; 게이트 금속을 마스크로 하여 소정의 액티브 영역에 해당하는 절연층만을 식각하여 공동을 형성하는 단계와; 공동이 형성된 기판 전면에 제1 분리층을 전자빔 경사 증착법에 의하여 형성하는 단계와; 액티브 영역상에만 마스크를 형성하고, 제2 분리층을 전면에 수직 증착법에 의하여 형성하는 단계와; 마스크를 제거하고 전면에 이미터 재료를 수직 증착하는 단계와; 제1 및 제2 분리층을 제거하는 단계로 상기 액티브 영역인 동공내에만 이미터를 형성한다. 여기서, 제1 및 제2 분리층은 알루미늄(Al)이며, 게이트 금속을 증착하는 단계는 절연층상에 레이저 간섭 노광법에 의하여 감광성 수지의 기둥을 형성하는 단계와; 전면에 게이트 금속을 증착하는 단계와; 감광성 수지의 기둥을 제거하여 게이트 금속을 형성하는 단계로 이루어진다.
이상에서와 같이 본 발명은 분리층 수직 증착법 및 메탈 리프트-오프법에 의하여 액티브 영역에만 이미터 팁을 형성시킴에 의하여 패널 내의 고전압에 의한 전계 집중에 의한 아킹 소스가 될 수 있는 것을 줄임으로서 전계 방출형 표시 소자의 수명 및 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법{The manufacturing method of FED's emitter tip which is only formed on the active area}
본 발명은 전계 방출형 표시 소자의 제조 분야에 관한 것으로서, 특히 세가지의 빔을 이용한 레이저 간섭 노광시 분리(parting)층 수직 증착법 및 메탈 리프트-오프(metal lift-off)법에 의하여 게이트 홀이 엑티브(active) 영역에만 위치하도록 하여 고전압에 의한 전계 집중에 의한 아킹 현상을 줄일 수 있고 그에 따른 전계 방출형 표시 소자의 수명 및 신뢰성을 높일 수 있는 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법에 관한 것이다.
전계 방출형 표시 소자에서 게이트 홀의 직경을 서브-마이크론(sub-micron)으로 줄임으로서 다음과 같은 여러 가지 장점이 있다.
첫째, 이미터 팁으로부터 동일한 전류밀도를 방출하기 위한 게이트 전압은 이미터 팁과 게이트 전극의 간격, 즉 게이트 홀의 직경이 작을수록 감소한다.
즉, 게이트 홀의 직경이 1㎛일때 구동전압은 70V이지만, 0.1㎛로 감소하면 게이트 구동 전압이 15V미만으로 감소하여 저가의 시모스(CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconducter)구동 집적 회로(IC:Integrated Circuit)를 쓸 수 있어 패널의 제조단가를 낮출 수 있다.
둘째, 게이트와 이미터간의 전기 용량 값을 낮출 수 있어 패널의 소모 전력을 줄일 수 있다.
셋째, 게이트에 인가된 저전압으로 인해 잔류가스들의 이온화 확률이 줄어들어 스퍼터링에 의한 팁의 손상을 줄여서 팁의 수명을 늘일 수 있다.
넷째, 단위 면적당 팁의 갯수가 증가함으로서 픽셀당 전류 밀도가 증가하고, 이미터 팁의 여분(redundancy)를 올릴 수 있다.
다섯째, 게이트 홀의 직경이 작을수록 전자빔의 집속효과가 증대하여 형광체의 칼라(color)간 혼선(cross-talk)을 줄일 수 있다.
이상의 여러 이유들로 인하여 게이트 홀의 직경을 줄이기 위한 서브-마이크론 노광기술 개발에 집중해 왔으며, 이중에서 이온 트랙킹법과 레이저 간섭 노광(IL:Interferometric Lithography)법이 가장 널리 쓰이고 있다.
이중에서 이온 트랙킹법은 홀 패턴이 무작위적으로 배열되는 단점이 있으므로, 레이저 간섭 노광법이 전계 방출형 표시 소자용 홀의 노광기술의 표준으로 채택될 전망이다.
레이저 간섭 노광법은 256메가 디램의 극대 규모 집적 회로(ULSI:Ultra Large Scale Integration)공정에 쓰이는 스텝-앤드-리핏(step-and-repeat) 또는 스텝-앤드-스캔(step-and-scan)법에 비하여 마스크가 필요 없고, 구성장치가 간단하고, 촛점 심도가 무한대이므로 기판의 형태에 관계 없이 정확한 페터닝을 할 수 있고, 필드의 크기가 대각 1m까지 가능하므로 기존의 스테퍼(stepper)에 비하여 대면적 기판의 노광이 가능하다는 장점이 있다.
제1도는 일반적인 레이저 간섭 노광 시스템의 원리 및 구성장치를 나타낸 도면이다.
도1을 참조하면, 레이저 간섭 노광 시스템은 빔 스플리터(110), 가변감쇠기(120), 제1 반사 거울(130), 제2 반사 거울(131), 전기-광학 소자(140), 제1 공간 필터(150), 제2 공간 필터(151), 광 다이오드(160), 감광막(170)으로 구성된다.
아르곤 이온 레이저 빔을 상기 빔 스플리터(110)에 투사하여 레이저 빔을 두 방향으로 쪼개고 그 두 빔 중 하나는 가변 감쇠기(120)를 거처 제1 반사거울(130)에 의해 반사되어 제1 공간 필터(150)을 통과하며, 한편 반대측의 또하나의 빔은 전기 광학 소자(140)를 거처 제2 반사 거울에 의해 반사되어 제2 공간 필터(151)를 통과하여 상기 제1 공간 필터(150)에 통과된 빔과의 간섭현상에 의하여 발생한 레이저 빔 강도의 간섭패턴을 감광막(170)에 90도로 교차하도록 두 번 조사하여, 주기 P의 2차원 배열을 갖는 홀(hole), 또는 기둥 배열(post array)을 형성시킨다.
여기서 레이저 빔의 강도와 주기P는 다음과 같은 관계가 있다.
/2sinθ
I는 레이저 빔의 강도를 나타내고, P는 패턴 주기를 의미하며,는 입사 레이저 빔의 파장을 의미한다. 그리고, θ는 두 레이저 빔의 교차 각도이다.
레이저 간섭 노광법은 두 개의 빔을 이용하는 방법과 세 개의 빔을 이용하는 방법이 있으며, 전자는 기둥(post) 직경:간격=1:1인 등간격을 형성하는 것에 비해후자는 기둥(post) 직경:간격=1:1보다 큰 드문드문한 홀(hole) 구조의 감광막 배열을 형성할 수 있다.
드문드문한 홀(hole) 배열은 1:1배열에 비해 이미터 팁간의 간격이 크기 때문에 특정 팁이 과전류에 의해 파괴될 경우 주위의 팁이 손상을 받을 확률이 적어지게 되므로 전계 방출형 표시 소자에서는 바람직한 배열 방법이다.
제2도는 종래의 세 개의 빔을 이용한 노광법에 의한 이미터 팁의 제작 공정도를 나타낸 도면이다.
도2를 참조하면, 우선 도2의 (a)와 같이 유리 기판(200)위에 캐소드 전극(210), 저항막(220), 절연막(230)을 차례로 형성시킨다.
도2의 (b)와 같이 세 개의 빔을 이용한 레이저 간섭 노광법에 의하여 양(positive)의 감광막(240)을 적정 두께로 절연막(230) 위에 형성시킨다.
상기 레이저 간섭 노광법은 파장이 355㎚인 아르곤 이온 레이저의 빔을 세 개의 빔으로 쪼갠 후 기판에 노출시키는 것이다.
도2의 (c)와 같이 전자빔 증착법에 의하여 게이트 금속(250)을 감광막(240) 및 절연막(230) 위에 증착한다.
도2의 (d)와 같이 감광막(240)을 리프트-오프하여 게이트 홀(260)을 전면에 형성시킨다.
도2의 (e)와 같이 활동 영역 이외의 부분을 감광성 수지(270)로 마스킹 한 후 게이트 전극(250)을 하드 마스크로 이용하여 절연막(230)중에서 활동 영역 내의 부분을 건식 식각하여 SiO2공동(cavity)을 형성시킨다.
도2의 (f)와 같이 감광성 수지(270)를 제거한 후 분리층인 알루미늄(280)을 전자빔 경사 증착법에 의해 전면에 증착한다.
도2의 (g)와 같이 이미터 재료인 몰리므덴(Mo)(290)을 수직 증착한다.
도2의 (h)와 같이 알루미늄 분리층을 리프트-오프한 후 몰리브덴 마이크로 팁(291)을 웨이퍼 전면에 형성시킨다.
이상에서와 같이 세 개의 빔을 이용한 레이저 간섭 노광법은 이미터 팁이 화소의 활동 영역에 형성되지 않고 기판 전면부에 걸쳐서 형성된다는 단점이 있다.
여기서 활동 영역이외의 부분에 형성된 이미터 팁은 애노드와 캐소드 사이에 걸린 8㎸이상의 고전압에 의한 전계 집중에 의해 아킹 소스가 될 수 있으며, 가속된 양이온에 의한 스퍼터링 손상에 의해 파괴되어 입자들을 형성하게 되어 아킹 발생을 가속화시킬 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 세가지의 빔을 이용한 레이저 간섭 노광시 분리(parting)층 수직 증착법 및 메탈 리프트-오프(metal lift-off)법에 의하여 게이트 홀이 엑티브(active) 영역에만 위치하도록 할 수 있는 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
제1도는 일반적인 레이저 간섭 노광 시스템의 원리 및 구성장치를 나타낸 도면.
제2도는 종래의 세 개의 빔을 이용한 노광법에 의한 이미터 팁의 제작 공정도를 나타낸 도면.
제3도는 본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법에서 분리층 수직 증착법에 의한 공정을 나타낸 도면.
제4도는 본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법에서 메탈 리프트-오프법에 의한 공정을 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
300:유리 기판 310:캐소드 전극
320:저항막 330:절연막
350:게이트 금속
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법은 기판위에 캐소드 전극라인 및 저항층, 절연층을 차례로 형성하는 단계와;
상기 절연층상에 게이트 금속을 증착하는 단계와;
상기 게이트 금속을 마스크로 하여 소정의 액티브 영역에 해당하는 절연층만을 식각하여 공동을 형성하는 단계와;
상기 공동이 형성된 기판 전면에 제1 분리층을 전자빔 경사 증착법에 의하여 형성하는 단계와;
상기 액티브 영역상에만 마스크를 형성하고, 제2 분리층을 전면에 수직 증착법에 의하여 형성하는 단계와;
상기 마스크를 제거하고 전면에 이미터 재료를 수직 증착하는 단계와;
상기 제1 및 제2 분리층을 제거하는 단계로 상기 액티브 영역인 동공내에만 이미터를 형성하는 단계를 포함하는 점을 그 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 분리층은 알루미늄(Al)인 점을 그 특징으로 한다.
여기서, 상기 게이트 금속을 증착하는 단계는 상기 절연층상에 레이저 간섭 노광법에 의하여 감광성 수지의 기둥을 형성하는 단계와;
상기 전면에 게이트 금속을 증착하는 단계와;
상기 감광성 수지의 기둥을 제거하여 게이트 금속을 형성하는 단계로 이루어지는 점을 그 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법은 기판 위에 캐소드 전극, 저항층, 절연층이 차례로 형성하는 단계와;
상기 절연층상에 금속 리프트-오프층을 액티브 영역 이외에만 형성하는 단계와;
상기 전면에 감광성 수지의 기둥을 레이저 간섭 노광법에 의하여 형성하는 단계와;
상기 금속 리프트-오프층을 제거하여 상기 액티브 영역에만 감광성 수지의 기둥을 남기는 단계와;
상기 전면에 게이트 금속층을 증착하고 상기 감광성 수지의 기둥을 제거하는 단계와;
상기 절연층을 상기 게이트 금속을 마스크로 식각하여 액티브 영역에 동공을 형성하는 단계와;
상기 소자 전면에 분리층을 경사 식각하는 단계와;
이미터 재료를 수직 증착하는 단계와;
상기 분리층을 제거하여 액티브 영역인 동공내에만 이미터를 형성하는 단계를 포함하는 점을 그 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법에서 분리층 수직 증착법에 의한 공정을 나타낸 도면이다.
도3을 참조하면, 우선 도3의 (a)와 같이 유리 기판(300)위에 캐소드전극(310), 저항막(320), 절연막(330)을 차례로 형성시킨다.
도3의 (b)와 같이 세 개의 빔을 이용한 레이저 간섭 노광법에 의하여 양(positive)의 감광막(340)을 적정 두께로 절연막(330) 위에 형성시킨다.
상기 레이저 간섭 노광법은 파장이 355㎚인 아르곤 이온 레이저의 빔을 세 개의 빔으로 쪼갠 후 기판에 노출시키는 것이다.
도3의 (c)와 같이 전자빔 증착법에 의하여 게이트 금속(350)을 감광막(340) 및 절연막(330) 위에 증착한다.
도3의 (d)와 같이 감광막(340)을 리프트-오프하여 게이트 홀(360)을 전면에 형성시킨다.
도3의 (e)와 같이 액티브 영역 이외의 부분을 감광성 수지(370)로 마스킹 한 후 게이트 금속(350)을 하드 마스크로 이용하여 절연막(330)중에서 액티브 영역 내의 부분을 건식 식각하여 SiO2공동(cavity)을 형성시킨다.
도3의 (f)와 같이 도3의 (e)의 감광성 수지(370)를 제거한 후 제1 분리층(380)인 알루미늄을 약 15도의 전자빔 경사 증착법에 의하여 전면에 증착시킨다.
도3의 (g)와 같이 액티브 영역을 감광성 수지(390)로 마스킹한 후 제2 분리층(391)인 알루미늄을 수직 증착시킨다.
도3의 (h)와 같이 도3의 (g)의 감광성 수지(390)를 제거한 후 이미터 재료인 몰리브덴(Mo)을 수직 증착(392)하여 액티브 영역 내에 이미터 팁을 형성시킨다.
도3의 (i)와 같이 제1 분리층(380)을 리프트-오프하면 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된다.
제4도는 본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법에서 메탈 리프트-오프법에 의한 공정을 나타낸 도면이다.
도4를 참조하면, 우선 도4의 (a)와 같이 유리 기판(400)위에 캐소드 전극(410), 저항막(420), 절연막(430)을 차례로 형성시킨다.
도4의 (b)와 같이 액티브 영역(441) 밖의 부분에 메탈 리프트-오프층(440)을 절연막(430)위에 마스킹한다.
도4의 (c)와 같이 레이저 간섭 노광용 감광성 수지(450)를 스핀 코팅법에 의하여 상기 액티브 영역(441) 및 메탈 리프트-오프층(440)위에 전면 도포한다.
도4의 (d)와 같이 세 개의 레이저 빔을 이용한 간섭 노광법에 의하여 전면에 감광성 수지의 기둥(post)(460)을 형성시킨다.
도4의 (e)와 같이 상기 메탈 리프트-오프층(440)을 메탈 리프트-오프에 의하여 제거시키면 액티브 영역에만 감광성 수지의 기둥(460)이 남아있게 된다.
도4의 (f)와 같이 전자빔 증착법에 의하여 게이트 금속(470)을 전면에 증착시킨다.
도4의 (g)와 같이 액티브 영역 내의 감광성 수지(460)를 리프트-오프에 의하여 게이트 홀(480)을 형성시킨다.
도4의 (h)와 같이 활동 영역 내의 부분을 건식 식각하여 SiO2공동(cavity)(490)을 형성시킨다.
도4의 (i)와 같이 분리층(491)을 경사 증착법에 의하여 증착시킨다.
도4의 (j)와 같이 이미터의 재료인 몰리브덴(Mo)(492)을 수직 증착시킨다.
도4의 (k)와 같이 분리층(491)을 리프트-오프하면 액티브 영역에만 이미터 팁(493)이 형성되는 것을 알 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법은 분리층 수직 증착법 및 메탈 리프트-오프법에 의하여 액티브 영역에만 이미터 팁을 형성시킴에 의하여 패널 내의 고전압에 의한 전계 집중에 의한 아킹 소스가 될 수 있는 것을 줄임으로서전계 방출형 표시 소자의 수명 및 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 메탈 리프트-오프법은 분리층 수직 증착법에 비하여 게이트 홀이 액티브 영역의 외부에는 존재하지 않으므로 게이트 전극의 면적 감소에 의한 저항 증가를 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판위에 캐소드 전극라인 및 저항층, 절연층을 차례로 형성하는 단계와;
    상기 절연층상에 레이저 간섭 노광법에 의하여 감광성 수지의 기둥을 형성하는 단계와;
    상기 전면에 게이트 금속을 증착하는 단계와;
    상기 감광성 수지의 기둥을 제거하여 게이트 금속을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 금속을 마스크로 하여 소정의 액티브 영역에 해당하는 절연층만을 식각하여 공동을 형성하는 단계와;
    상기 공동이 형성된 기판 전면에 제1 분리층을 전자빔 경사 증착법에 의하여 형성하는 단계와;
    상기 액티브 영역상에만 마스크를 형성하고, 제2 분리층을 전면에 수직 증착법에 의하여 형성하는 단계와;
    상기 마스크를 제거하고 전면에 이미터 재료를 수직 증착하는 단계와;
    상기 제1 및 제2 분리층을 제거하는 단계로 상기 액티브 영역인 동공내에만 이미터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 분리층은 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 하는 액티브 영역에만 이미터 팁이 형성된 전계 방출형 표시 소자 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
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