KR101002470B1 - 액정표시장치 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조 공정 중에서 게이트 패드와 데이터 패드 영역을 오픈 시킬 때, 데이터 패드 상의 얇은 절연층 상에 하프톤 패턴을 형성한 후 식각하여 오픈되는 영역의 절연막의 프로파일 불량을 개선할 수 있는 액정표시장치 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 게이트 버스 라인, 게이트 전극 및 게이트 패드가 형성되어 있는 투명성 하부 기판 상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘막, 도핑된 비정질 실리콘막을 차례로 도포하고 식각하여 액티브 층을 형성하는 단계; 상기 액티브 층이 형성되어 있는 하부 기판 상에 소오스/드레인 금속막을 증착하고, 식각하여 소오스/드레인 전극, 데이터 버스 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계; 상기 소오스/드레인 전극 등이 형성된 하부 기판의 전 영역 상에 보호막을 도포하는 단계; 상기 보호막이 도포된 하부 기판 상에 포토레지트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 데이터 패드 영역에 하프톤 패턴 구조를 갖는 포토 패턴을 형성하고, 상기 포토 패턴에 따라 상기 드레인 전극 영역 및 상기 게이트 패드 영역과 데이터 패드 영역을 오픈시키는 단계; 및 상기 드레인 전극 상부의 보호막 상에 콘택홀을 형성하고, 패드를 오픈 시킨 기판 상에 투명 금속막을 증착하고 이를 식각하여 화소 전극 및 콘택 패드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LCD}
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 액정표시장치 제조 공정을 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 패드 영역의 절연막 불량을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조 공정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 패드 영역의 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 유리 기판 101: 게이트 전극
101a: 게이트 패드 108: 데이터 패드
107: 보호막 111: 화소 전극
113, 115: 콘택 패드
본 발명은 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 게이트 패드와 데이터 패드 영역을 오픈 시킬 때, 포토레지스터의 하프톤 패턴을 데이터 패드 영역에 형성하여 식각되는 두께가 동일하도록 함으로써, 오픈되는 영역의 절연막의 프로파일 불량을 개선할 수 있는 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.
텔레비전이나 컴퓨터용 모니터 등과 같은 표시장치에 채용되고 있는 음극선관(CRT)은 중량, 장치공간, 소비 전력 등이 크기 때문에 설치 및 이동시에 제약을 받는다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 액정을 이용하는 액정표시장치, 면 방전을 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 발광을 이용한 표시장치 등과 같이 평판 패널을 이용한 표시장치들이 제안되었고, 현재 널리 사용되고 있다.
상기와 같은 평판표시기들 중 액정표시장치는 여타의 평판표시장치에 비하여 저 소비전력, 저 전압 구동과 함께 고정세화, 풀 컬러 표시등 음극선관에 가까운 표시 품질이 가능하고, 제조공정의 용이화 등의 이유로 여러 전자 장치들에서 적용되고 있다.
상기의 액정표시장치는 어레이 기판과 칼라 필터 기판을 합착하고 액정을 주입하여 제작되는데, 상기 어레이 기판과 칼라 필터 기판은 여러 번의 마스크 공정에 의하여 제작된다.
그 중 상기 어레이 기판은 금속막과 반도체 막을 반복적으로 증착 하거나 도포한 후 식각하여 화소 전극, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터, 구동 신호 전달 소자인 게이트 버스 라인, 데이터 신호 전달 소자인 데이터 버스 라인들을 형성한다.
이때, 각각의 공정 단계에서는 포토레지스트를 도포하고, 이를 노광 및 현상하여 식각을 위한 패터닝을 제작한 다음, 패터닝에 따라 식각 공정을 진행하는 방식으로 작업한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 액정표시장치 제조공정을 도시한 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 투명한 하부 기판(10) 상에 게이트 금속을 기판의 전 영역 상에 증착하고, 포토 공정을 진행하여 게이트 전극(1), 게이트 버스 라인 및 게이트 패드(1a)를 형성한다. 그런 다음 상기 하부 기판(10)의 전 영역 상에 게이트 절연막(3)을 도포하고, 계속해서 비정질 실리콘막과 도핑된 비정질 실리콘막을 차례대로 도포한다.
상기 도핑된 비정질 실리콘막이 도포된 상기 하부 기판(10)에 대하여 포토 공정을 진행하여 TFT가 형성될 영역 상에 채널층(4)과, 오믹 콘택층(5)으로 구성된 액티브 층을 형성하고, 상기 액티브 층이 형성된 상기 하부 기판(10)의 전 영역 상에 소오스/드레인 금속을 증착한다.
상기 소오스/드레인 금속이 증착된 금속막을 식각하여 소오스/드레인 전극(6a, 6b)을 형성하여 액정표시장치의 스위칭 소자인 TFT를 완성하고, 데이터 버스 라인, 데이터 패드(8)를 형성한다.
상기 TFT와 데이터 버스 라인 및 데이터 패드(8)가 형성된 상기 하부 기판(10)의 전 영역 상에 보호막(7)을 도포한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 하부 기판(10) 상에 보호막(7)이 코팅되면, 포토레지스트와 같은 감광 물질을 도포한 다음, 이를 노광하고 현상하여 포토 패턴(20)을 형성한다.
상기 포토 패턴(20)은 도시된 바와 같이, 상기 드레인 전극(6b) 영역이 오픈 되어 있는데, 이는 이후에 형성될 화소 전극과의 전기적 콘택을 위하여 보호막(7)을 오픈 시키기 위해서이다.
아울러, 게이트 패드 영역과 데이터 패드 영역 상의 상기 포토 패턴(7)도 오픈 되어 있는데, 이는 상기 게이트 패드(1a)와 데이터 패드(8)를 오픈시켜 신호 전달을 위한 TCP 단자의 전기적 콘택을 하기 위해서이다.
따라서, 상기의 포토 패턴(7)을 따라 상기 보호막을 식각함으로써, 상기 소오스/드레인 전극(6a, 6b) 상과 게이트 패드(1a)와 데이터 패드(8) 영역을 오픈(open) 시킨다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 보호막(7)을 식각하여 드레인 전극 상에 콘택홀을 형성하고, 게이트 패드(1a)와 데이터 패드(8)를 오픈시킨 다음, 하부 기판(10)의 전 영역 상에 투명 금속인 ITO 금속을 증착하고, 이를 식각하여 화소 전극(11)을 형성한다.
상기 화소 전극(11)은 드레인 전극(6b)과 콘택홀을 통하여 전기적으로 연결되고, 상기 게이트 패드(1a)와 데이터 패드(8)에는 콘택 패드들(13, 15)이 형성되어 있다.
상기 콘택 패드들(13, 15)은 패드와 식각된 게이트 절연막(3), 보호막(7)에 의하여 일정한 단차를 가지고 있기 때문에 TCP 단자들과의 전기적 콘택 불량을 방지하기 위해서이다.
그러나, 상기와 같은 액정표시장치 제조 공정 중 패드 오픈을 시키는 공정에서 상기 게이트 패드 상부는 게이트 절연막과 보호막이 존재하지만, 상기 데이터 패드 상부에는 보호막만 존재하여 식각 두께차이가 존재하여 오픈되는 영역의 절연막 유니포머티(UNIFORMITY) 불량이 발생한다.
도 2는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 패드 영역의 절연막 불량을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 상기 하부 기판(10) 상에 게이트 패드(1a)와 데이터 패드(8)가 형성되어 있는데, 패드 오픈 공정에 의하여 상기 게이트 패드 영역은 게이트 절연막(3)과 보호막(7)이 차례로 식각되어 오픈된다.
하지만, 상기 데이터 패드 영역은 상기 게이트 패드 영역이 오픈될 때, 상기 보호막(7)만 식각된 후, 식각된 영역이 계속해서 식각되는 결과가 되어 상기 데이터 패드 영역 상의 보호막(7)은 오버 행(OVER HANG) 구조를 갖는 문제가 발생한다.
상기와 같은 식각에 의한 오픈 영역의 패턴 불량은 패드와의 전기적 콘택 불량을 유발하는 문제가 있다.
본 발명은, 액정표시장치 제조 공정 중에 드레인 전극 영역과 패드 영역을 식각하여 오픈 시킬 때, 드레인 전극 영역과 데이터 패드 영역에 하프톤 패턴을 형성함으로써, 게이트 패드 영역의 식각 두께가 동일하도록 함으로써, 식각에 의한 전극 영역과 패드 오픈 영역의 패턴 불량을 방지할 수 있는 액정표시장치 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은,
게이트 버스 라인, 게이트 전극 및 게이트 패드가 형성되어 있는 투명성 하부 기판 상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘막, 도핑된 비정질 실리콘막을 차례로 도포하고 식각하여 액티브 층을 형성하는 단계;
상기 액티브 층이 형성되어 있는 하부 기판 상에 소오스/드레인 금속막을 증착하고, 식각하여 소오스/드레인 전극, 데이터 버스 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계;
상기 소오스/드레인 전극 등이 형성된 하부 기판의 전 영역 상에 보호막을 도포하는 단계;
상기 보호막이 도포된 하부 기판 상에 포토레지트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 데이터 패드 영역에 하프톤 패턴 구조를 갖는 포토 패턴을 형성하고, 상기 포토 패턴에 따라 상기 드레인 전극 영역 및 상기 게이트 패드 영역과 데이터 패드 영역을 오픈시키는 단계; 및
상기 드레인 전극 상부의 보호막 상에 콘택홀을 형성하고, 패드를 오픈 시킨 기판 상에 투명 금속막을 증착하고 이를 식각하여 화소 전극 및 콘택 패드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호막을 식각하기 위하여 형성된 포토 패턴의 구조는 상기 드레인 전극과 게이트 패드 영역이 완전 노광되어 오픈 되어 있고, 상기 데이터 패드 영역은 회절 노광되어 하프톤 패턴을 갖고, 상기 보호막을 식각하기 위한 작업에서는 회절 노광 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 게이트 패드와 데이터 패드를 오픈 공정 시에 상기 데이터 패드 영역은 하프톤 패턴의 포토레지스트가 일차적으로 식각되고 이후 보호막이 식각되어 패드 오픈이 되며, 상기 하프톤 구조를 하는 포토 패턴중 상기 데이터 패드 영 역 상부에 존재하는 하프톤 패턴의 두께는 게이트 패드 상부에 존재하는 게이트 절연막의 두께보다 같거나 작고, 상기 게이트 패드 상부에 존재하는 게이트 절연막과 보호막의 전두께는 상기 데이터 패드 상부에 존재하는 보호막과 하프톤 포토 패턴 전체 두께와 같은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액정표시장치 제조 공정 중에 패드 영역을 식각하여 오픈 시킬 때, 데이터 패드 영역에 하프톤 패턴을 형성함으로써, 게이트 패드 영역의 식각 두께가 동일하도록 함으로써, 식각에 의한 패드 오픈 영역의 패턴 불량을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 투명한 하부 기판(100) 상에 게이트 금속을 기판의 전 영역 상에 증착하고, 포토 공정을 진행하여 게이트 전극(101), 게이트 버스 라인 및 게이트 패드(101a)를 형성한다. 그런 다음 상기 하부 기판(100)의 전 영역 상에 게이트 절연막(103)을 도포하고, 계속해서 비정질 실리콘막과 도핑된 비정질 실리콘막을 차례대로 도포한다.
상기 도핑된 비정질 실리콘막이 도포된 상기 하부 기판(100)에 대하여 포토 공정을 진행하여 TFT가 형성될 영역 상에 채널층(104)과, 오믹 콘택층(105)으로 구성된 액티브 층(104, 105)을 형성하고, 상기 액티브 층(104, 105)이 형성된 상기 하부 기판(100)의 전 영역 상에 소오스/드레인 금속을 증착한다.
상기 소오스/드레인 금속이 증착된 금속막을 식각하여 소오스/드레인 전극(106a, 106b)을 형성하여 액정표시장치의 스위칭 소자인 TFT를 완성하고, 데이터 버스 라인, 데이터 패드(108)를 형성한다.
상기 TFT와 데이터 버스 라인 및 데이터 패드(108)가 형성된 상기 하부 기판(100)의 전 영역 상에 보호막(107)을 도포한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 하부 기판(100) 상에 보호막(107)이 코팅되면, 포토레지스트와 같은 감광 물질을 도포한 다음, 이를 노광하고 현상하여 포토 패턴(120)을 형성한다.
상기 포토 패턴(120)은 종래와 달리 하프톤 패턴을 사용하여 게이트 패드 영역은 오픈 되어 있고, 데이터 패드 영역과 드레인 전극(106b) 영역에는 하프톤 패턴 구조를 갖는다.
이것은 상기 게이트 패드(101a) 상부에는 식각할 게이트 절연막(103)과 보호막(107)이 존재하는데, 상기 데이터 패드(108) 상부와 드레인 전극(106b) 상부에는 보호막(107)만 존재하여 상기 게이트 절연막(103)의 두께만큼의 차이를 보상하기 위해서이다.
상기 드레인 전극(106b) 영역에서도 하프톤 패턴을 형성하여, 식각을 진행할 수 있기 때문에 하프톤 패턴의 영역의 특정 부위에 한정되지는 않는다. 즉, TFT 영역의 드레인 전극(106b)과 데이터 패드(108) 상부와 같이 보호막(107) 만 존재하는 영역에서는 게이트 패드와의 식각 두께를 조절하기 위해 하프톤 패턴을 형성하여 식각 보상을 할 수 있다.
따라서, 상기 포토 패턴(120) 중에서 상기 데이터 패드 영역과 드레인 전극(106b) 상에 형성된 하프톤 패턴의 두께는 상기 게이트 절연막(103)의 두께와 같거나 작아야한다.
상기와 같은 구조를 갖는 포토 패턴(120)에 따라 식각을 진행하여, 상기 드레인 전극(106b) 상에 콘택홀을 형성하고, 상기 게이트 패드(101a)와 데이터 패드(108)를 오픈 시킨다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 보호막(107)을 식각하여 드레인 전극(106b) 상에 콘택홀을 형성하고, 게이트 패드(101a)와 데이터 패드(108)를 오픈시킨 다음, 하부 기판(100)의 전 영역 상에 투명 금속인 ITO 금속을 증착하고, 이를 식각하여 화소 전극(111)을 형성한다.
이때, 상기 게이트 패드(101a)와 데이터 패드(108) 상에는 콘택 패드(113, 115)를 형성한다.
상기 화소 전극(111)은 드레인 전극(106b)과 콘택홀을 통하여 전기적으로 연결된다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 패드 영역의 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 도시된 바와 같이, 패드 오픈 공정을 진행할 때 게이트 패드(101a) 상부에는 게이트 절연막(103)과 보호막(107)이 존재하게되고, 상기 데이터 패드(108) 상부에는 보호막(107)과 하프톤 패턴을 갖는 포토 패턴(도 3b의 120)이 존재하여 식각되는 두께는 동일하게 된다. 상기 데이터 패드 영역의 식각 두께는 드레인 전극(106b) 영역의 식각 두께와 동일하다.
따라서, 종래와 달리 식각에 의하여 상기 데이터 패드(108) 영역과 드레인 전극(106b) 영역에서 발생하던 절연막 불량 패턴이 나타나지 않게 되어, 전극 영역과 패드 영역에서 식각되는 절연막들의 패턴이 일정한 유니포머티를 유지할 수 있게된다.
이것은 이후 형성될 콘택 패드와 게이트 패드 및 데이터 패드들과의 전기적 콘택을 향상시켜 전체적인 생산 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치 제조 공정 중에 패드 영역을 식각하여 오픈 시킬 때, 데이터 패드 영역과 드레인 전극 영역에 하프톤 패턴을 형성함으로써, 게이트 패드 영역의 식각 두께가 동일하도록 함으로써, 식각에 의한 전극 영역과 패드 오픈 영역의 패턴 불량을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. 게이트 버스 라인, 게이트 전극 및 게이트 패드가 형성되어 있는 투명성 하부 기판 상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘막, 도핑된 비정질 실리콘막을 차례로 도포하고 식각하여 액티브 층을 형성하는 단계;
    상기 액티브 층이 형성되어 있는 하부 기판 상에 소오스ㆍ드레인 금속막을 증착하고, 식각하여 소오스ㆍ드레인 전극, 데이터 버스 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계;
    상기 소오스ㆍ드레인 전극 등이 형성된 하부 기판의 전 영역 상에 보호막을 도포하는 단계;
    상기 보호막이 도포된 하부 기판 상에 포토레지트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 드레인 전극 영역과 데이터 패드 영역에 하프톤 패턴 구조를 갖는 포토 패턴을 형성하고, 상기 포토 패턴에 따라 상기 드레인 전극 영역 및 상기 게이트 패드 영역과 데이터 패드 영역을 오픈시키는 단계; 및
    상기 드레인 전극 상부의 보호막 상에 콘택홀을 형성하고, 패드를 오픈 시킨 기판 상에 투명 금속막을 증착하고 이를 식각하여 화소 전극 및 콘택 패드를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 하프톤 구조를 하는 포토 패턴중 상기 드레인 전극 영역과 데이터 패드 영역 상부에 존재하는 하프톤 패턴의 두께는 게이트 패드 상부에 존재하는 게이트 절연막의 두께보다 같거나 작고,
    상기 게이트 패드 상부에 존재하는 게이트 절연막과 보호막의 전 두께는 상기 드레인 전극 또는 데이터 패드 상부에 존재하는 보호막과 하프톤 포토 패턴 전체 두께와 같은 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막을 식각하기 위하여 형성된 포토 패턴의 구조는 상기 게이트 패드 영역이 완전 노광되어 오픈되어 있고, 상기 데이터 패드 영역과 드레인 전극 영역은 회절 노광되어 하프톤 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막을 식각하기 위한 작업에서는 회절 노광 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 패드와 데이터 패드 및 드레인 전극 오픈 공정 시에 상기 데이터 패드 영역과 드레인 전극 영역은 하프톤 패턴의 포토레지스트가 일차적으로 식각되고 이후 보호막이 식각되어 패드 오픈 및 콘택홀 형성이 되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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