KR100891997B1 - 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 반도체기판상에 투명전극 물질층, 게이트물질층 및 포토레지스트를 차례로 형성한 후 그레이 톤 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 하여 상기 게이트물질층과 상기 투명전극 물질층을 일괄적으로 식각하는 단계; 상기 그레이 톤 마스크의 그레이 톤 영역의 상기 포토레지스트 부분을 애싱하여 게이트물질층의 상면을 노출시키는 단계; 및 상기 노출된 게이트물질층을 식각하여 게이트를 형성하고 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.
Description
도 1a 내지 도 1g는 종래기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정별 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정 평면도.
도 3a 내지 도 3f는 도 2의 라인 III-III 에 따른 공정별 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정별 평면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호설명)
50 : 반도체기판 100, 100a : 투명전극 물질층
150, 150a, 150b : 게이트물질층 200 : 포토레지스트
본 발명은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그레이 톤 마스킹 방법을 이용한 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD : Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)에서 공정 단순화를 위한 노력이 끊임없이 제시되고 연구되어 오고 있다.
최근 개발된 분해능 이하영역에서의 광회절을 이용하여 활성층과 데이타라인(소오스/드레인영역 포함)을 한번의 노광을 통해 형성하는 그레이 톤 마스킹방법도 이러한 노력중 하나로 볼 수 있다.
종래의 그레이 톤 마스킹방법을 적용할 경우 전체적인 어레이 공정프로세스를 판단하는 마스크 공정 즉, 포토레지스트 도포공정, 노광공정, 현상공정 및 식각공정을 감소시킬 수 있다.
일반적인 마스킹방법은 노광영역이 2원화(풀 톤 영역 및 마스킹영역)되어 있는데 반해, 상기 그레이 톤 마스킹방법은 노광영역이 3원화(풀 톤 영역, 그레이 톤 영역, 마스킹영역)되도록 설계 제작된다.
따라서, 한번의 노광으로 풀 톤 영역의 식각, 그레이 톤 영역의 잔류 포토레지스트 제거, 그레이 톤 영역의 식각공정을 통해 두가지 패턴을 형성할 수 있다.
이러한 종래의 그레이 톤 마스킹방법은 이미 많은 연구가 되어 왔으며, 실제 산업에 적용되며 그 적용범위를 넓혀가고 있는 중이다. 현재까지는 TN(Twisted Nematic) 모드의 패널에 주로 적용되어 왔지만, 이외에도 IPS(In Plane Switching), PVA(Patterned Vertical Alignment)등의 모드에 적용하려는 많은 노력이 진행중이다.
특히, 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching : FFS) 모드의 경우 그레이 톤 마스킹방법을 적용하여 현재 6개의 마스크공정을 4개의 마스크공정으로 줄이는 방법이 제시되어 있다.
종래의 6 마스크공정에서는 제 1 투명전극 물질층 마스크공정, 게이트마스크공정, 활성영역 마스크공정, 소오스/드레인영역 마스크공정, 비아홀 마스크공정 및 제 2 투명전극 물질층 마스크공정이 수행된다.
또한, 종래의 그레이 톤 마스크방법을 적용한 4개의 마스크공정에서는 상기 제 1 투명전극 물질층 마스크공정과 게이트 마스크공정을 하나의 마스크공정으로 수행하는 제 1 마스크공정, 활성영역 마스크공정과 소오스/드레인영역 마스크공정은 또다른 하나의 마스크공정으로 수행하는 제 2 마스크공정, 비아홀을 형성하기 위한 비아홀 마스크공정인 제 3 마스크공정, 그리고 화소전극을 형성하기 위한 제 2 투명전극 물질층 마스크공정인 제 4 마스크공정으로 이루어져 있다.
여기서, 종래의 그레이 톤 마스크공정중 제 2 마스크공정인 활성영역 마스크공정과 소오스/드레인영역 마스크공정에 대한 설명은 생략한다.
도 1a 내지 도 1g는 종래기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법 중 제 1 투명전극 물질층과 게이트를 하나의 마스크공정으로 형성하는 공정을 도시한 공정별 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 반도체기판(5)상에 ITO막(10)과 게이트물질층(15)을 차례로 형성한다.
그 다음, 도 1b에 도시된 바와 같이 그레이 톤 마스크공정을 진행하여 포토레지스트(20)를 패터닝한 후 현상공정을 진행한다.
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 게이트물질층(15)을 1차로 건식식각하여 게이트물질층(15a)을 잔류시킨다.
그 다음, 도 1d에 도시된 바와 같이 상기 ITO막(10)을 습식식각하여 ITO막(10a)을 잔류시킨다. 이때, ITO막(10)을 식각하기 위해 이용되는 식각제가 ITO막 식각시 그 상부의 게이트물질층(15a)을 손상시켜 게이트손상부분(25)을 형성한다.
이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이 그레이 톤 영역의 포토레지스트(20a)를 애싱하여 게이트가 형성될 부분을 제외한 게이트물질층(15a)의 상부면을 노출시킨다.
그 다음, 도 1f에 도시된 바와 같이 상기 게이트물질층(15a)을 2차로 습식식각하여 게이트(15b)를 형성한다.
이어서, 도 1g에 도시된 바와 같이 상기 게이트(15b) 상부의 포토레지스트(20)를 제거한다.
이때, 게이트재료로는 MoW 또는 단일Mo, Cr등을 이용할 수 있다.
그러나, 화면의 대형화 및 고정세화에 따른 판넬 특성의 저하를 막기 위해서는 게이트재료로 현재 알루미늄계열의 재료가 이용되고 있는데, 이러한 알루미늄계열의 재료를 이용할 경우 ITO계열의 재료를 식각하기 위해 적용되는 식각제가 ITO막 식각시 그 상부에 위치한 알루미늄계열의 게이트를 손상시키기 때문에 상기 제 1 투명전극 물질층 마스크공정과 게이트 마스크공정은 적용할 수 없게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 재료특성 및 디자인특성을 이용하여 프린지 필드 스위칭 모드의 판넬을 제작함에 있어서 그 제조공정을 단순화하여 제조비용을 저감할 수 있는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체기판상에 투명전극 물질층, 게이트물질층 및 포토레지스트를 차례로 형성한 후 그레이 톤 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 하여 상기 게이트물질층과 상기 투명전극 물질층을 일괄적으로 식각하는 단계; 상기 그레이 톤 마스크의 그레이 톤 영역의 상기 포토레지스트 부분을 애싱하여 게이트물질층의 상면을 노출시키는 단계; 및 상기 노출된 게이트물질층을 식각하여 게이트를 형성하고 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정평면도이고, 도 3a 내지 도 3f는 도 2의 라인 III - III에 따른 공정별 단면도이다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(50)상에 투명전극 물질층(100)과 게이트물질층(150)을 차례로 형성한다.
이때, 상기 투명전극 물질층(100)의 재료로는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 이용하며, 게이트물질층(150)의 재료로는 그 하부에 형성된 IZO막(100)과의 콘택저항을 향상시키며 비저항을 감소시키기 위해 알루미늄계열과 몰리브덴계열의 클래드(clad) 또는 화합물을 이용한다.
이로써, 후속공정에서 알루미늄계열 식각제에 의해 IZO막(100)과 알루미늄계열의 게이트물질층(150)을 일괄적으로 습식식각할 수 있으며, 게이트라인의 비저항을 감소시킬 수 있게 된다.
그 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 그레이 톤 마스크공정을 진행하여 포토레지스트(200)를 패터닝한 후 현상공정을 진행한다.
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 인산계열의 식각제를 이용한 화학적 습식식각에 의해 몰리브덴계열과 알루미늄계열의 게이트물질층(150)과 그 하부에 위치한 IZO막(100)을 일괄 식각하여 게이트물질층(150a)과 IZO막(100)을 형성한다.
여기서, 종래의 MoW계열의 게이트물질층과 ITO막을 적용한 공정과 대비했을 때 식각공정의 수는 하나의 공정으로 줄어들게 된다.
그 다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 그레이 톤 영역의 포토레지스트(200a)를 제거하는 애싱공정을 진행하여 게이트 형성될 부분을 제외한 게이트물질층(150a)의 상부면을 노출시킨다.
이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, BCl3계열의 가스를 이용하여 게이트물질층(150a)을 건식식각하여 게이트(150b)를 형성한다.
그 다음, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 게이트(150b) 상부의 잔류 포토레지스트(200)를 제거한다.
상술한 바와 같이, 투명전극 물질층(100a)과 게이트물질층(150a)은 하나의 마스크공정으로 형성하므로 마스크 공정수가 줄어들게 된다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 마스크공정을 통해 활성영역층과 소오스/드레인영역층(250)을 형성한다.
그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 3 마스크공정을 통해 비아홀(300)을 형성한다.
최종적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 4 마스크공정을 통해 화소전극(350)을 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 재료특성 및 디자인특성을 이용하여 프린지 필드 스위칭 모드의 패널을 제작함에 있어서 그 제조공정을 단순화하여 제조비용을 저감할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
Claims (5)
- 반도체기판상에 투명전극 물질층, 게이트물질층 및 포토레지스트를 차례로 형성한 후 그레이 톤 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 패터닝하는 단계;상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 하여 상기 게이트물질층과 상기 투명전극물질층을 일괄적으로 식각하는 단계;상기 그레이 톤 마스크의 그레이 톤 영역의 상기 포토레지스트 부분을 애싱하여 게이트물질층의 상면을 노출시키는 단계; 및상기 노출된 게이트물질층을 식각하여 게이트를 형성하고 상기 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투명전극 물질층은 IZO(Indium Zinc Oxide)를 이용하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 게이트물질층은 알루미늄계열과 몰리브덴계열의 클래드(clad) 또는 이들 화합물을 이용하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 게이트물질층과 상기 투명전극 물질층의 일괄 식각은 인산계열의 식각제로 습식식각하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 게이트물질층의 식각은 BCl3계열의 가스로 건식식각하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
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