KR101293155B1 - 패턴 형성용 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 표시장치 패턴 형성 방법 - Google Patents

패턴 형성용 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 표시장치 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

리플로우 특성 및 접착력이 향상된 패턴 형성용 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 표시장치 패턴 형성 방법이 개시되어 있다.
상기 포토레지스트 조성물은 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하고 있다. 이러한 포토레지스트 조성물로 표시장치의 패턴을 형성 시 포토레지스트 잔량 균일성을 향상할 수 있을 뿐더러 액티브돌출부의 감소 및 스큐 감소를 구현할 수 있다.
내열성 조정 첨가제, 하드베이킹, 리플로우, 접착력

Description

패턴 형성용 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 표시장치 패턴 형성 방법{PHOTORESIST COMPOSITION FOR FORMING A PATTERN AND METHOD OF FORMING A PATTERN OF DISPLAY USING THE SAME}
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 포토레지스트 조성물을 사용하여 표시장치의 패턴 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10 : 절연기판 20 : 게이트전극
30 : 게이트절연막 40 : 활성층
50 : 오믹접촉층 60 : 액티브패턴
65 : 액티브돌출부 70 : 소스/드레인금속층
80 : 소스/드레인금속패턴 90 : 소스전극
100 : 드레인전극 110 : 포토레지스트패턴
본 발명은 패턴 형성용 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 표시장치의 패턴을 형성하기 위한 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
액정표시장치 또는 유기EL 표시장치 등 평면패널표시장치(FPD)는 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있을 뿐 아니라 음극선관(cathode ray tube; CRT)에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 그 요구가 급증하고 있으며 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.
일반적으로 표시장치는 절연기판 상에 서로 교차하여 형성되는 게이트선 및 데이타선과, 게이트선 및 데이타선과 접속된 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터와 접속된 전극을 포함하고 있다. 이러한, 게이트선, 데이타선, 박막트랜지스터 및 전극 등과 같은 패턴들은 절연기판 상에 세정, 포토, 식각 및 스트립공정 등을 반복 수행함으로써 제조되게 된다.
그런데, 박막트랜지스터를 형성하는 과정에서, 박막트랜지스터의 채널부 상부의 포토레지스트 잔량 균일성의 한계로 인해 쇼트(short)가 발생하거나 화소불량이 야기될 수 있으며 박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 하부에 박막트랜지스터의 액티브돌출부가 크게 형성되기 때문에 개구율 저하가 발생할 수 있다. 또한, 식각공정에 의해 스큐(skew) 증가 라는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 개선된 포토레지스트 조성물을 제공하는 데 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 상기 포토레지스트 조성물을 이용한 패턴 형성 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 노볼락 수지와, 디아지드계 감광성 화합물, 내열성 조정 첨가제 및 유기용매를 포함하는 패턴 형성용 포토레지스트 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 패턴 형성용 포토레지스트 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 본 발명은 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 포토레지스트 조성물 용액을 사용하여 절연기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 사진 식각 공정을 수행하여 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 베이킹공정을 수행하여 상기 포토레지스트 패턴을 리플로우 시키는 단계와, 상기 리플로우된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제 3 영역의 금속층을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 본 발명은 절연기판 상에 반도체층과 금속층을 형성하는 단계, 상기 금속층 상에, 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 포토레지스트 조성물 용액을 사용하여 포토레지스트층을 형성하는 단계, 사진 식각 공정을 수행하여 상기 포토레지스트가 존재하지 않는 제 1 영역, 상기 포토레지스트가 잔존하는 제 2 영역 및 상기 제 2 영역의 포토레지스트 두께보다 작은 두께를 가지고 제 2 영역 사이에 위치하며 상기 포토레지스트가 잔존하는 제 3영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 제 1 식각 공정을 통하여 제 1 영역의 금속층을 제거하는 단계, 제 2 식각 공정을 통하여 제 1 영역의 반도체층을 제거하는 단계, 상기 제 3 영역의 포토레지스트를 제거하는 단계, 베이킹 공정을 수행하여 제 2 영역에 위치한 포토레지스트 패턴을 리플로우 시키는 단계와, 상기 리플로우된 포토레지스트 패턴을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 패턴 형성용 포토레지스트 조성물은 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하고 있다.
포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 노볼락 수지란 페놀 수지의 제조공정 중 산성 촉매로 생성되는 1차 수지를 말한다. 포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 노볼락 수지의 함량이 5중량부 미만이면 포토레지스트 조성물의 점도가 너무 낮 아 원하는 두께를 갖는 포토레지스트 막을 형성하는데 문제점이 발생하고, 노볼락 수지의 함량이 30중량부를 초과하면 포토레지스트 조성물의 점도가 너무 높아 균일한 두께를 갖는 포토레지스트 막의 코팅이 어렵다는 문제점이 발생한다.
따라서, 포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 노볼락 수지의 함량은 5 내지 30중량부를 갖아야 하고, 바람직하게는 10 내지 20중량부의 함량을 갖아야 한다.
이 때, 노볼락 수지는 2000 내지 5000의 중량평균분자량을 갖는 것이 바람직하다. 이는 노볼락 수지의 중량평균분자량이 2000 미만이면 현상액에 용해되는 속도가 빨라져 감도 조절의 어려움이 발생함과 아울러 접착력 저하 문제가 발생하고, 중량평균분자량이 5000을 초과하면 리플로우 특성 저하가 발생하기 때문이다.
또한, 노볼락 수지는 하기 [화학식 1]의 구조를 가짐과 아울러 메타 크레졸과 파라 크레졸을 포름알데히드류와 혼합, 가열하여 합성한다.
Figure 112006007667512-pat00001
그런데, 메타 크레졸은 감광 속도를 빨리하는 경향이 있고, 파라 크레졸은 감광 속도를 늦추는 경향이 있다. 그러므로, 적당한 감광 속도를 유지하기 위해 메타 크레졸과 파라 크레졸의 비가 대략 60중량부 : 40중량부인 것이 바람직하다.
포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 디아지드계 감광성 화합물은 하기 [화학식 2]로 표기되는 2,2’-메틸렌비스[6-(2-하이드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸페놀을 밸러스트(ballast)로 포함하는 구조를 가지고 있다. 여기서, 밸러스트란 디아지드계 감광성 화합물의 기본 골격을 이루는 물질을 말한다.
Figure 112006007667512-pat00002
이러한 구조로 인해 포토레지스트 조성물의 리플로우 특성은 향상된다. 구체적으로, 디아지드계 감광성 화합물로는 예를 들어, 2,2’-메틸렌비스[6-(2-하이드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트를 사용할 수 있다.
포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 디아지드계 감광성 화합물의 함량이 2중량부 미만이면 포토레지스트 조성물의 감광 속도가 너무 빨라져 잔막률이 저하되는 문제점이 발생하고, 디아지드계 감광성 화합물의 함량이 10중량부를 초과하면 포토레지스트 조성물의 감광 속도가 너무 느려지는 문제점이 발생한다.
따라서, 포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 디아지드계 감광성 화합물의 함량은 2 내지 10중량부를 갖아야 하고, 바람직하게는 3 내지 7중량부의 함량을 갖아야 한다.
포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 내열성 조정 첨가제는 하기 [화학식 3]의 구조를 가진다. 내열성 조정 첨가제는 불소기를 함유하고 있으므로 포토레지스트 조성물의 리플로우 특성은 극대화된다. 이러한 내열성 조정 첨가제는 150℃ 이하의 녹는점을 갖고, 500 이하의 분자량을 가진다. 녹는점이 150℃ 이상이거나 분자량이 500 이상이면 하드베이킹공정에서 포토레지스트패턴의 리플로우가 유발되기 힘들게 되기 때문이다.
Figure 112006007667512-pat00003
상기 [화학식 3]에서, R1은 알킬기이고, R2는 알킬기 및 페닐기 중 어느 하나이다.
포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 내열성 조정 첨가제의 함량이 0.5중량부 미만이면 포토레지스트 조성물의 리플로우 특성이 나빠지는 문제점이 발생하고, 내열성 조정 첨가제의 함량이 3중량부를 초과하면 리플로우 특성이 과다하게 향상되어 원하는 두께의 포토레지스트를 형성하기 힘들게 된다.
따라서, 포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 내열성 조정 첨가제의 함량은 0.5 내지 3중량부를 갖아야 한다.
포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 유기용매로는 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 단독으로 사용하거나, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 에틸락테이트(EL), 에틸셀루솔브-아세테이트(ECA), 감마-부티로락톤(GBL), 2-메톡시에틸아세테이트(MMP), 에틸베타-에톡시프로피오네이트(EEP), 노말프로필아세테이트(nPAC), 노말부틸아세테이트(nBA) 등을 혼합하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 잔량의 유기용매는 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)이거나, 프로필렌리콜메틸에테르아세테이트 (PGMEA)와 노말부틸아세테이트(nBA)가 혼합된 유기용매이거나, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)와 노말프로필아세테이트(nPAC)가 혼합된 유기용매이거나, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)와 에틸베타-에톡시프로피오네이트(EEP)와 노말프로필아세테이트(nPAC)가 혼합된 유기용매이거나, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)와 에틸베타-에톡시프로피오네이트(EEP)와 노말부틸아세테이트(nBA)가 혼합된 유기용매이다.
포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 유기 용매의 함량이 60중량부 미만이면 고형분 함량이 많아지면서 포토레지스트 코팅 시 일정 회전수에 의한 원하는 두께를 얻을 수 없는 문제점이 발생하고, 유기 용매의 함량이 90중량부를 초과하면 점도가 낮아지면서 원하는 회전수보다 더 낮은 회전수에서 포토레지스트를 코팅해야 때문에 공정 지연과 코팅 불균일성이 발생한다.
따라서, 포토레지스트 조성물에 포함되어 있는 유기 용매의 함량은 60 내지 90중량부를 갖아야 하고, 바람직하게는 75 내지 85중량부의 함량을 갖아야 한다.
상술한 본 발명의 포토레지스트 조성물은 표시장치의 패턴을 형성하기 위해 수행되는 포토공정에서 사용된다.
이하, 본 발명을 다음의 실시예와 실험예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나, 이들에 의해 본 발명의 기술적 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
메타 크레졸과 파라 크레졸의 비가 60중량부와 40중량부로 합성된 중량평균분자량이 3048인 노볼락 수지 20g에 2,2'-메틸렌비스[6-(2-하이드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트 감광제를 4g을 혼합하고 내열성 조정 첨가제로서 4,4'-메틸렌비스[2-플루오로페놀] 0.5g이 포함되도록 혼합하고 고형분 농도가 30중량부가 되도록 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트에 용해시킨 뒤 0.2㎛의 밀리포아 필터로 여과하고 포지티브형 포토레지스트 조성물 용액을 수득하였다. 여기서, 4,4'-메틸렌비스[2-플루오로페놀]의 녹는점은 101℃이다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 포지티브형 포토레지스트 조성물을 수득하는 공정을 수행하되 내열성 조정 첨가제로서 4,4'-메틸렌비스[2-플루오로페놀] 대신에 2,2‘-메틸렌비스[4-플루오로페놀] 2중량부가 포함된 포지티브형 포토레지스트 조성물 용액을 수득하였다. 여기서, 2,2‘-메틸렌비스[4-플루오로페놀]의 녹는점은 116℃이다.
실시예 3
실시예 1과 동일한 방법으로 포지티브형 포토레지스트 조성물을 수득하는 공정을 수행하되 내열성 조정 첨가제로서 4,4'-메틸렌비스[2-플루오로페놀] 대신에 사이클헥실리덴비스[2-플루오로페놀]　2중량부가 포함된 포지티브형 포토레지스트 조성물 용액을 수득하였다. 여기서, 사이클헥실리덴비스[2-플루오로페놀]의 녹는점은 128℃이다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 방법으로 포지티브형 포토레지스트 조성물을 수득하는 공정을 수행하되 내열성 조정 첨가제로서 4,4'-메틸렌비스[2-플루오로페놀] 대신에 2,6-비스[(2-하이드록시-5-플루오로페닐)메틸]-4-플루오로페놀　2중량부가 포함된 포지티브형 포토레지스트 조성물 용액을 수득하였다. 여기서, 2,6-비스[(2-하이드록시-5-플루오로페닐)메틸]-4-플루오로페놀의 녹는점은 124℃이다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 포지티브형 포토레지스트 조성물을 수득하는 공정을 수행하되 메타 크레졸과 파라 크레졸의 비가 40중량부와 60중량부로 합성된 분자량이 3048인 노볼락 수지를 100중량부로 하고 2,2'-메틸렌비스[6-(2-하이드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트 감광제를 20중량부로 혼합한 포토레지스트 조성물 용액을 수득하였다. 이 때, 내열성 조정 첨가제는 혼합하지 않았다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 포지티브형 포토레지스트 조성물을 수득하는 공정을 수행하되 메타 크레졸과 파라 크레졸의 비가 40중량부와 60중량부로 합성된 중량평균분자량이 3048인 노볼락 수지를 100중량부로 하고 2,2'-메틸렌비스[6-(2-하이드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트 감광제를 20중량부로 혼합하고 내열성 조정 첨가제로서 4,4‘,4“-메틸리딘트리스페놀 2중량부가 포함된 포지티브형 포토레지스트 조성물 용액을 수득하였다. 여기서, 4,4‘,4“-메틸리딘트리스페놀의 녹는점은 250℃이다.
실험예
상기 실시예 1 내지 4 및 상기 비교예 1 및 2에서 수득된 포토레지스트 조성 물 용액을 스핀 코터를 사용하여 절연기판 상에 도포한 뒤, 95℃로 90초간 핫플레이트에서 프리베이크하여 막을 형성하였다. 얻어진 막에 패턴 형성용 마스크를 사용하여 복합파장(365 nm, 405nm, 436nm)에서의 강도가 각각 12mW/cm2, 45mW/cm2, 수용액으로 23℃에서 60초간 현상한 후, 초순수로 60초간 세정 후 패턴을 형성하였다. 그 결과가 표1에 개시되어 있다.
표1
감도
(mJ/㎠)		 현상 후
포토레지스트패턴 폭(㎛)		 하드베이킹 후
포토레지스트패턴 폭(㎛)
실시예 1 34 4.5 7.2
실시예 2 35.5 4.4 6.7
실시예 3 33 4.5 6.4
실시예 4 34 4.6 6.5
비교예 1 40 4.5 4.6
비교예 2 35 3.5 3.8
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 2, 3, 4의 포토레지스트 조성물은 리플로우 특성이 우수하다라는 것을 알 수 있었다. 다시말하면, 상기 실시예 1, 2, 3, 4의 포토레지스트 조성물을 사용하였을 시, 하드베이킹 후 포토레지스트패턴의 폭은 현상 후 포토레지스트패턴의 폭보다 크게 된다. 이는 하드베이킹에 의해 리플로우가 유발되기 때문이다.
이하, 본 발명의 포토레지스트 조성물을 사용하여 표시장치의 패턴 형성 방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 표시장치는 제 1마스크공정을 통해 절연기판 상에 게이트전극을 형성하는 단계와, 제 1마스크공정이 수행된 절연기판 상에 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 포토레지스트 조성물 용액 과 슬릿마스크를 사용한 제 2마스크공정을 통해 게이트절연막, 활성층, 오믹접촉층, 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계와, 제 2마스크공정이 수행된 절연기판 상에 제 3마스크공정을 통해 보호막을 형성하는 단계와, 제 3마스크공정이 수행된 절연기판 상에 제 4마스크공정을 통해 화소전극을 형성하는 단계를 거쳐 제조된다. 이러한 제 1 내지 제 4마스크공정 중 제 2마스크공정에 대해 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 포토레지스트 조성물을 사용하여 표시장치의 패턴 형성 방법을 나타내는 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 게이트전극(20)이 형성되고, 게이트절연막(30), 활성층(40), 오믹접촉층(50) 및 소스/드레인금속층(70)이 연속 증착된 절연기판(10) 상에 상기 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 포토레지스트 조성물 용액을 사용하여 포토공정을 수행한다.
구체적으로, 먼저 노볼락 수지를 함유하는 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 포토레지스트 조성물 용액을 마련한 후, 포토레지스트 조성물 용액을 스핀 코터를 사용하여 균일한 두께를 갖도록 소스/드레인금속층(70) 상에 도포한다.
이어, 포토레지스트 조성물 용액이 균일한 두께로 도포된 절연기판(10)을 약 80 내지 100℃의 온도로 프리베이크하여 포토레지스트 조성물 용액에 포함되어 있 는 유기용매를 고체 성분을 열분해시키지 않으면서 증발시켜 포토레지스트 막을 형성한다.
이어, 프리베이크 공정이 수행되어 포토레지스트 막이 형성된 절연기판(10)에 슬릿마스크를 투과한 자외선을 노출시켜 포토레지스트 막을 선택적으로 노광한다. 포토레지스트 막의 노광된 부위는 광 반응에 의해 후속의 현상공정에서 용해되는 가용성 수지로 변형된다.
이어, 선택적으로 노광된 포토레지스트 막이 형성된 기판을 알칼리성 현상 수용액에 침지시켜 자외선에 노출된 부위의 포토레지스트 막의 노광된 부분이 전부 또는 거의 대부분 용해될 때까지 방치하는 현상공정을 수행하여 포토레지스트패턴(110)을 형성한다. 이 때, 포토레지스트패턴(110)의 양측은 가파른 기울기, 즉 가파른 테이퍼각을 갖게 된다. 또한, 슬릿마스크로 노광하기 때문에 포토레지스트패턴(110) 중 가운데 부위의 두께가 다른 부위에 비해 작게 된다. 즉, 포토레지스트패턴은 포토레지스트가 존재하지 않는 제 1 영역(A)과, 포토레지스트가 잔존하는 제 2 영역(B)과, 제 2 영역(B)의 포토레지스트 두께보다 작은 두께를 가지고 제 2 영역(B) 사이에 위치하며 포토레지스트가 잔존하는 제 3영역(C)을 갖게 된다.
도 1b를 참조하면, 포토공정이 수행된 절연기판(10) 상에 제 1식각공정을 수행한다.
구체적으로, 포토레지스트패턴(110)이 형성되지 않은 영역의 소스/드레인금속층을 제거하여 소스/드레인금속패턴(80)을 형성함과 아울러 그 하부의 오믹접촉층(50)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식식각 또는 습식식각 방법을 모두 사용할 수 있으나, 습식식각을 행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 건식식각의 경우 소스/드레인금속층만을 식각하고 포토레지스트패턴(110)은 식각되지 않는 조건을 찾기가 어렵기 때문이다.
소스/드레인금속층이 몰리브덴 텅스텐 합금이고 습식식각을 행하는 경우에는 식각액은 0.1 내지 10중량부의 질산, 45 내지 55중량부의 인산, 5 내지 20중량부의 초산, 0.1 내지 5중량부의 안정제 및 나머지 초순수를 포함하는 식각액을 사용할 수 있다.
제 1식각공정이 수행된 후 소스/드레인금속패턴(80)의 폭은 포토레지스트패턴(110)의 폭보다 약간 작게 된다. 이는 습식식각의 등방성 식각 특성에 기인한다.
도 1c를 참조하면, 제 1식각공정이 수행된 절연기판(10) 상에 제 2식각공정을 수행한다.
구체적으로, 포토레지스트패턴(110)이 형성되지 않은 영역의 오믹접촉층 및 활성층을 제거하여 액티브패턴(60)을 형성함과 아울러 그 하부의 게이트절연막(30)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식식각 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 제 2식각공정에 의해서 포토레지스트패턴(110)도 약간 식각될 수 있다.
제 2식각공정에 사용되는 건식식각 기체는 6불화황과 염화수소의 혼합 기체나, 6불화황과 산소의 혼합 기체를 사용할 수 있다. 이러한 혼합 기체는 액티브패턴(60)과 게이트절연막(30) 간의 선택비가 다르므로 게이트절연막(30)은 식각되지 않는다.
제 2식각공정이 수행된 후 액티브패턴(60)의 폭은 포토레지스트패턴(110)의 폭과 유사하게 된다. 이는 건식식각의 일방성 식각 특성에 기인한다. 이 때문에, 소스/드레인금속패턴(80)에 비해 액티브패턴(60)은 약간 돌출되어 형성된다.
도 1d를 참조하면, 제 2식각공정이 수행된 절연기판(10) 상에 에치백(etch back)공정을 수행한다.
구체적으로, 에치백공정에 의해 박막트랜지스터의 채널이 형성될 부분 상에 형성된 포토레지스트패턴(110)이 제거된다. 이러한 에치백공정은 절연기판(10)을 산소플라즈마에 노출시켜 수행할 수 있다. 그런데, 에치백공정에 의해 박막트랜지스터의 채널이 형성될 부분 상의 포토레지스트패턴(110) 만이 제거되는 것이 아니라 포토레지스트패턴(110)이 전체적으로 균일하게 제거되어 포토레지스트패턴(110)의 끝단은 소스/드레인금속패턴(80)의 안쪽에 형성되게 된다.
도 1e를 참조하면, 에치백공정이 수행된 절연기판(10) 상에 하드베이킹공정을 수행한다.
구체적으로, 포토레지스트패턴(110)의 연화점 이하의 온도에서, 바람직하게는 90 내지 140℃온도에서 하드베이킹공정을 수행한다. 이 때, 포토레지스트패턴(110)의 리플로우가 유발되어 포토레지스트패턴(110)의 끝단은 소스/드레인금속패턴(80)의 끝단까지 형성되게 된다.
도 1f를 참조하면, 하드베이킹공정이 수행된 절연기판(10) 상에 제 3식각공정을 수행한다.
구체적으로, 포토레지스트패턴(110)이 형성되지 않은 영역의 소스/드레인금속패턴을 제거하여 소스전극(90)과 드레인전극(100)을 형성함과 아울러 소스전극 (90)과 드레인전극(100) 사이의 오믹접촉층(50)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식식각 또는 습식식각 방법을 모두 사용할 수 있다.
제 3식각공정을 습식식각 방법으로 진행하는 경우 하드베이킹공정에 의해 포토레지스트패턴(110)의 리플로우가 유발되어 포토레지스트패턴(110)의 끝단은 소스/드레인금속패턴의 끝단까지 형성되므로 소스전극(90) 및 드레인전극(100) 하부의 액티브패턴(60)이 약간 돌출되어 형성된 액티브돌출부(65)가 감소하게 된다.
제 3식각공정을 건식식각 방법으로 진행하는 경우 하드베이킹공정에 의한 포토레지스트패턴(110)의 리플로우로 인해 스트레스 감소 및 포토레지스트패턴(110)과 소스/드레인금속패턴과의 접착력 강화로 스큐를 감소시켜 결과적으로 액티브돌출부(65)는 감소하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 개선된 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 통해 표시장치의 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하며,
    상기 내열성 조정 첨가제는 하기 화학식 1로 표기되고,
    <화학식 1>
    Figure 112013024603687-pat00011
    상기 화학식 1에서, 상기 R1은 알킬기이고, 상기 R2는 알킬기 및 페닐기 중 어느 하나이며,
    상기 내열성 조정 첨가제는 150℃ 이하의 녹는점을 갖고, 500 이하의 분자량을 갖는 패턴 형성용 포토레지스트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 노볼락 수지는 2000 내지 5000의 중량평균분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 포토레지스트 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 노볼락 수지는 10 내지 20중량부의 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 포토레지스트 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 디아지드계 감광성 화합물은 2,2’-메틸렌비스[6-(2-하이드록시-5-메틸페닐)메틸]-4-메틸페놀을 밸러스트(ballast)로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 포토레지스트 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 디아지드계 감광성 화합물은 3 내지 7중량부의 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 포토레지스트 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 포토레지스트 조성물 용액을 사용하여 절연기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
    사진 식각 공정을 수행하여 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    베이킹공정을 수행하여 상기 포토레지스트 패턴을 리플로우 시키는 단계와;
    상기 리플로우된 포토레지스트 패턴을 식각하는 단계를 포함하며,
    상기 내열성 조정 첨가제는 하기 화학식 1로 표기되고,
    <화학식 1>
    Figure 112013024603687-pat00012
    상기 화학식 1에서, 상기 R1은 알킬기이고, 상기 R2는 알킬기 및 페닐기 중 어느 하나이며,
    상기 내열성 조정 첨가제는 150℃ 이하의 녹는점을 갖고, 500 이하의 분자량을 갖는 패턴 형성 방법.
  9. 절연기판 상에 반도체층과 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 금속층 상에, 노볼락 수지 5 내지 30중량부와, 디아지드계 감광성 화합물 2 내지 10중량부와, 내열성 조정 첨가제 0.5 내지 3중량부 및 유기용매 60 내지 90중량부를 포함하는 포토레지스트 조성물 용액을 사용하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
    사진 식각 공정을 수행하여 상기 포토레지스트가 존재하지 않는 제 1 영역, 상기 포토레지스트가 잔존하는 제 2 영역 및 상기 제2 영역의 포토레지스트 두께보다 작은 두께를 가지고 제 2 영역 사이에 위치하며 상기 포토레지스트가 잔존하는 제 3영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    제 1 식각 공정을 통하여 제 1 영역의 금속층을 제거하는 단계와;
    제 2 식각 공정을 통하여 제 1 영역의 반도체층을 제거하는 단계와;
    상기 제 3 영역의 포토레지스트를 제거하는 단계와;
    베이킹 공정을 수행하여 제 2 영역에 위치한 포토레지스트 패턴을 리플로우 시키는 단계와;
    상기 리플로우된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제 3 영역의 금속층을 식각하는 단계를 포함하며,
    상기 내열성 조정 첨가제는 하기 화학식 1로 표기되고,
    <화학식 1>
    Figure 112013024603687-pat00013
    상기 화학식 1에서, 상기 R1은 알킬기이고, 상기 R2는 알킬기 및 페닐기 중 어느 하나이며,
    상기 내열성 조정 첨가제는 150℃ 이하의 녹는점을 갖고, 500 이하의 분자량을 갖는 패턴 형성 방법.
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