KR20060123810A - 금속패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법 - Google Patents

금속패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법 Download PDF

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lift
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 습식각(wet etch) 공정을 사용하지 않고 전극 또는 신호배선을 형성할 수 있는 금속패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 금속패턴 형성방법은, 기판 상에 포토레지스트를 도포하고 이를 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 포토레지스트가 형성된 기판 상에 금속막을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 금속막을 리프트 오프 공정에 따라 금속패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 포토레지스트는 네가티브 성질을 갖고, 상기 포토레지스트를 패터닝할 때, 단면 양측 영역에 소정의 테이퍼 각도를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 습식각 공정없이 리프트 오프(lift off) 공정을 사용하여 다양한 테이퍼 각도를 갖는 금속 패턴 또는 액정표시장치의 전극, 신호배선등을 형성할 수 있는 효과가 있다.
LCD, 금속패턴, 네가티브, 리프트 오프, 포토레지스트

Description

금속패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING METAL PATTERN AND MANUFACTURING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 금속패턴 형성과정을 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 금속패턴 형성과정을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조공정을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110: 절연기판 120: 포토레지스트
120a: 패터닝된 포토레지스트 130: 마스크
130a: 광투과 영역 130b: 광차단 영역
111: 금속막 111a: 금속패턴
본 발명은 액정표시장치의 전극 또는 신호배선들의 형성에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 습식각(wet etch) 공정을 사용하지 않고 전극 또는 신호배선을 형성할 수 있는 금속패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법에 관한 것 이다.
일반적으로 현대사회가 정보 사회화로 변해 감에 따라 정보표시장치의 하나인 액정표시장치 모듈의 중요성이 점차로 증가되어 가고있다. 지금까지 가장 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)는 성능이나 가격적인 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성 측면에서 많은 단점을 갖고 있다.
반면에 액정표시장치는 가격 측면에서 다소 비싸지만 소형화, 경량화, 박형화, 저 전력, 소비화 등의 장점을 갖고 있어, CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체수단으로 주목되고 있다.
상기 액정표시장치는 TFT와 화소전극이 형성된 하부기판과 컬러필터층이 형성된 상부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있는데, 상기 하부기판과 상부기판은 여러번의 마스크 공정에 따라 금속막과 절연막을 패터닝 하여 제조된다.
예를 들어, 상기 하부기판은 금속막을 증착하고 식각한 다음 이를 패터닝 하거나, 반도체 물질을 순차적으로 증착하고 식각하여 패터닝하는 공정을 반복하여 원하는 금속패턴 또는 절연패턴을 형성하여 제조된다.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 금속패턴 형성과정을 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 투명성 절연기판(10) 상에 원하는 금속패턴을 형성하기 위해서는 먼저, 스퍼터링(sputtering) 방식에 따라 금속을 상기 절연기판(10) 상에 박막 형태로 형성한다. 이와 같이 절연기판(10) 상에 금속막 (11)이 형성되면, 상기 금속막(11) 상에 감광성 물질인 포토레지스트(photo resist: 20)를 도포한다.
상기 포토레지스트(20)는 보통 포지티브(positive) 특성을 갖는 감광막을 사용하는데, 이런 포토레지스트(20)의 특징은 노광 및 현상 공정 후에 노광된 부분의 포토레지스트는 제거되고 노광되지 않은 부분의 포토레지스트는 그대로 남는다.
상기와 같이 절연기판(10) 상에 포토레지스트(20)가 도포되면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 광투과 영역(30a)과 광차단 영역(30b)을 갖는 마스크(30)를 사용하여 노광 공정을 진행한다.
상기 마스크(30)의 패턴에 따라 노광 공정이 진행되면, 광투과 영역(30a)에 대응되는 포토레지스트(20)는 광에 노출되고, 광차단 영역(30b)에 대응되는 포토레지스트(20)는 광에 노출되지 않는다.
이와 같이, 노광 공정이 완료되면, 도 1d에 도시한 바와 같이 현상(develop) 공정을 진행하여 노광된 영역의 포토레지스트(20)를 제거함으로써, 패터닝된 포토레지스트(20a)를 얻는다.
A 영역을 확대한 도면을 보면 패터닝된 포토레지스트(20a)는 소정의 테이퍼(taper) 각도가 형성되어 있다. 이와 같이 상기 포토레지스트(20a)는 노광과 현상 공정의 조절에 따라 다양한 테이퍼 각도를 갖도록 패터닝할 수 있는 장점이 있다.
그런 다음, 도 1e 및 도 1f에 도시한 바와 같이, 패터닝된 포토레지스트(20a)를 마스크로 사용하여 습식각 공정을 진행하여, 금속막(11)을 식각한다.
그러면 상기 금속막(11)은 패터닝된 포토레지스트(20a)를 따라 원하는 금속 패턴(11a) 형태로 식각되고, 이후 스트립(PR Strip) 공정에 따라 상기 금속패턴(11a) 상에 남아 있는 패터닝된 포토레지스트(20a)를 제거한다.
일반적으로 액정표시장치의 기판 상에 금속 전극 또는 신호 배선 등을 형성할 때, 상기와 같은 포토레지스트를 사용한다. 즉, 금속막이 형성된 기판 상에 포토레지스트를 도포하고, 포토리소그라피(photolithography) 공정에 따라 노광 및 현상 공정을 진행하여 원하는 포토레지스트 패턴을 얻는다.
그런 다음, 상기의 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 습식각 공정을 진행하여 원하는 형태의 금속패턴을 형성한다.
그러나, 상기와 같이 금속패턴(11a)을 형성하는 방법은 테이퍼 각도가 형성된 패터닝된 포토레지스트를 따라 습식각 공정이 진행되기 때문에 금속패턴(11a)에 원하는 테이퍼 각을 형성하기 매우 어려운 문제가 있다.
왜냐하면, 도 1d 내지 도 1f에 도시한 바와 같이, 패터닝된 포토레지스트(20a)는 소정의 테이퍼 각이 형성되어 있지만, 이를 마스크로 하여 식각하면 하부 금속막은 상기 패터닝된 포토레지스트(20a)의 양측가장자리 영역을 따라 테이퍼 각도에 상관없이 식각되기 때문이다.
즉, 상기 패터닝된 포토레지스트(20a)의 양측 테이퍼 영역에 수직한 방향으로 식각용액이 침투하면서 식각되기 때문에 상기 패터닝된 포토레지스트(20a)와 같은 테이퍼 각도를 얻기 어렵다.
또한, 상기와 같은 습식각 공정에서는 금속을 식각시키는 식각용액을 사용하기 때문에 형성되는 금속패턴의 폭에 한계가 있고, 단선 불량이 빈번히 발생하는 문제가 있다.
본 발명은, 습식각 공정없이 리프트 오프(lift off) 공정을 사용하여 다양한 테이퍼 각도를 갖는 금속 패턴 또는 액정표시장치의 전극, 신호배선 등을 형성하고, 아울러, 제조공정을 단순화 시킬 수 있는 금속패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 금속패턴 형성방법은,
기판 상에 포토레지스트를 도포하고 이를 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 포토레지스트가 형성된 기판 상에 금속막을 형성하는 단계; 및
상기 형성된 금속막을 리프트 오프 공정에 따라 금속패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 포토레지스트는 네가티브 성질을 갖고, 상기 포토레지스트를 패터닝할 때, 단면 양측 영역에 소정의 테이퍼 각도를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치 제조방법은,
기판 상에 리프트 오프 공정에 따라 게이트 전극 및 게이트 배선을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극이 형성된 기판 상에 채널층과 오믹콘택층으로된 액티브층 을 형성하는 단계;
상기 액티브층이 형성된 기판 상에 리프트 오프 공정에 따라 소스/드레인 전극 및 데이터 전극을 형성하는 단계;
상기 소스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성한 다음, 콘택홀을 형성하는 단계; 및
상기 보호막이 형성된 기판 상에 투명 금속막으로된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 습식각 공정없이 리프트 오프(lift off) 공정을 사용하여 다양한 테이퍼 각도를 갖는 금속 패턴 또는 액정표시장치의 전극, 신호배선등을 형성하고, 아울러, 제조공정을 단순화 시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 금속패턴 형성과정을 도시한 도면이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 투명성 절연기판(110) 상에 네가티브(negative) 특성을 갖는 포토레지스트(photo resist: 120)를 도포하였다.
상기 네가티브 특성을 갖는 포토레지스(120)는 노광 및 현상 공정시 노광된 부분의 포토레지스트는 존재하고, 노광되지 않은 부분의 포토레지스트는 제거되는 특성을 갖는다.
상기와 같이 네가티브 포토레지스트(120)를 사용하는 이유는 포토레지스트(120)는 노광 및 현상 공정에 따라 다양한 테이퍼 각도를 갖는 패턴을 형성하기 용 이하기 때문이다.
상기와 같이 절연기판(110) 상에 네가티브 특성을 갖는 포토레지스트(120)가 도포되면, 도 2b에 도시한 바와 같이, 광투과 영역(130a)와 광차단 영역(130b)으로 구성된 마스크(130)를 사용하여 노광 공정을 진행한다.
그런 다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, 현상 공정을 진행하는데 상기 노광 공정에서 광투과 영역을 통하여 광에 노출된 영역의 포토레지스트(120)는 현상 공정에서 패터닝된 포토레지스트(120a)로 남게되고 광차단 영역을 통하여 광에 노출되지 않은 영역의 포토레지스트(120)는 제거된다.
따라서, 도 2c의 B 영역을 확대한 패터닝된 포토레지스트(120a)를 보면, 역삼각형 형태의 테이퍼 각을 갖도록 포토레지스트(120a)가 패터닝되어 있음을 볼 수 있다.
상기와 같이 네가티브 특성을 갖는 포토레지스트가 패터닝되면 도 2d에 도시한 바와 같이, 패터닝된 포토레지스트(120a)가 형성된 절연기판(110)의 전영역 상에 금속막(111)을 증착한다.
그러면 상기 금속막(111)은 상기 절연기판(110) 상에 패터닝된 포토레지스트(120a) 상측과 포토레지스트가 제거된 절연기판(110) 상에 형성된다.
상기 도 2d의 C 영역을 확대한 도면을 보면 절연기판(110) 상에 패터닝된 포토레지스트(120a)가 형성되어 있고, 상기 패터닝된 포토레지스트(120a)와 상기 패터닝된 포토레지스트(120a) 사이의 절연기판(110) 상에 금속막(111)이 형성되어 있음을 볼 수 있다.
즉, 네가티브 포토레지스를 사용하여 패터닝된 포토레지스트(120a)는 마치 금속패턴을 형성하기 위한 주형 역할을 하게 된다.
따라서, 상기 패터닝된 포토레지스트(120a)가 형성된 영역 사이, 즉 절연기판(110)이 노출된 영역에 형성되는 금속막은 인접한 양측의 패터닝된 포토레지스트(120a)에 의하여 소정의 테이퍼 각도를 갖도록 금속패턴이 형성된다.
즉, 패터닝된 포토레지스트(120a)의 양측 테이퍼 각도와 금속패턴의 양측 테이퍼 각도는 서로 맞닿기 때문에 상기 패터닝된 포토레지스트(120a)의 테이퍼 각도에 대응되는 테이퍼 각도를 얻을 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 금속막(111)이 형성된 절연기판(110)을 스트리퍼 용액에 넣고, 패터닝된 포토레지스트(120a)를 제거하는 리프트 오프(lift off)공정을 진행하면 절연기판(110) 상에 형성된 금속막으로부터 소정의 테이퍼 각도를 갖는 금속패턴(111a)이 형성된다.
즉, 상기 스트리퍼에 의해서 패터닝된 포토레지스트(120a)가 제거되면서, 상기 패터닝된 포토레지스트(120a) 상에 형성된 금속막(111)은 제거되고, 상기 패터닝된 포토레지스(120a) 사이에 형성된 금속막은 금속패턴(111a)으로 남게 된다.
그리고 네가티브 포토레지스트를 노광 및 현상하여 패터닝된 포토레지스트를 형성할 때, 테이퍼 각도를 다양하게 조절함으로써, 리프트 오프 공정에 따라 형성되는 금속패턴(111a)의 테이퍼 각도를 다양하게 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명의 금속패턴 형성방법은 첫째로 금속 식각을 위한 습식각 공정을 진행하지 않기 때문에 공정이 매우 단순해지는 이점이 있다.
두번째로 증착된 금속막중 절연기판 상에 존재하는 금속막만을 남게하고 다른 영역의 금속막을 포토레지스트와 함게 제거하기 때문에 단선등의 불량이 줄어드는 이점이 있다.
셋째로 포토레지스트를 패터닝하고 이를 주형으로 금속패턴을 형성하기 때문에 금속패턴의 테이퍼 각도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 아울러 금속패턴의 폭을 다양하게 조절할 수 있다.
특히, 금속패턴을 단선없이 소정의 폭(3㎛) 이하의 금속패턴을 형성할 수 있다.
그리고 도 3a 내지 도 3d에서 상세히 설명하겠지만, 상기 금속패턴 형성방법은 액정표시장치의 금속 전극(게이트 전극, 소스/드레인 전극) 또는 신호 배선(게이트 배선, 데이터 패선) 형성시에도 네가티브 특성을 갖는 포토레지스트(120)를 도포한 다음, 리프트 오프 공정을 적용하여 형성할 수 있다.
이하는 상기 도 2a 내지 도 2e에서 설명한 리프트 오프 공정에 따라 금속패턴을 형성하는 공정을 액정표시장치 제조공정에 적용한 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조공정을 도시한 도면이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 금속패턴 형성방법을 적용하여 투명성 절연기판(200) 상에 게이트 전극(201)과 게이트 배선(미도시)을 형성한 것이다.
상기 게이트 전극(201)과 게이트 배선을 형성하는 방법은 도 2a 내지 도 2e에 설명한 바와 같이, 네가티브 포토레지스트를 도포하고 이를 패터닝한 다음, 금 속막을 증착하고 이를 리프트 오프 공정에 따라 상기 패터닝된 포토레지스트를 제거함으로써, 게이트 전극(201)과 게이트 배선을 형성하였다.
상기 게이트 전극(201)과 게이트 배선을 형성하는 과정은 도 2a 내지 도 2e를 참조하고 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치 제조공정에서는 게이트 전극(201)과 게이트 배선을 형성할 때, 습식각 공정을 사용하지 않는다.
상기와 같이 리프트 오프 공정에 따라 게이트 전극(201) 등이 절연기판(200) 상에 형성되면, 도 3b에 도시한 바와 같이, 절연기판(200)의 전영역 상에 게이트 절연막(202)를 형성하고, 계속해서 비정질 실리콘, 도핑된 비정질 실리콘을 형성한 다.
그런 다음, 포토리소그라피 공정에 따라 식각하여 상기 게이트 전극(201) 상부에 채널층(204)과 오믹콘택층(205)으로 구성된 액티브층을 형성한다.
상기 액티브층(204, 205)은 액정표시장치의 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성되는 게이트 전극(201) 상부에 형성되고, 이외의 영역에서는 모두 식각 공정에서 제거된다.
상기와 같이 액티브층(204, 205)이 형성되면, 도 3c에 도시한 바와 같이, 소스/드레인 전극(207a, 207b) 및 데이터 배선(208)을 형성하는데, 이때에도 도 2a 내지 도 2e에서 설명한 리프트 오프 공정을 적용한다.
따라서, 액티브층(204, 205)이 형성된 절연기판(200) 상에 네가티브 성질의 포토레지스트를 도포하고, 이를 패터닝한 다음, 상기 절연기판(200)의 전영역 상에 금속막을 증착한다.
그런 다음, 리프트 오프 공정에 따라 패터닝된 포토레지스를 제거하여 상기 소스/드레인 전극(207a, 207b) 및 데이터 배선(208)을 형성한다.
상세한 형성과정은 도 2a 내지 도 2e를 참조하고 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치 제조공정에서는 소스/드레인 전극(207a, 207b)와 데이터 배선(208)을 형성할 때, 습식각 공정을 진행하지 않는다.
상기와 같이 소스/드레인 전극(207a, 207b)가 형성되면 도 3d에 도시한 바와 같이, 절연기판(200)의 전영역 상에 보호막(209)을 형성하고, 콘택홀 공정을 진행하여 드레인 전극(207a) 상부와 게이트 패드 및 데이터 패드(미도시)를 오픈한다.
상기와 같이 보호막(209) 상에 콘택홀 공정이 완료되면, 투명성 금속인 ITO를 절연기판(200) 상에 증착한 다음, 이를 식각하여 화소 전극(210)을 형성한다.
이와 같이, 본 발명의 액정표시장치 제조공정에서는 5번의 마스크 공정을 진행하였지만, 그중 게이트 전극과 게이트 배선 형성공정, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선 형성공정에서는 습식각 공정을 사용하지 않아 공정이 매우 단순해지고 아울러 단선 불량이 줄어드는 이점이 있다.
또한, 도 2a 내지 도 2e에서 설명한 바와 같이, 리프트 오프 공정에 따라 전극과 배선이 형성되기 때문에 테이퍼 각도를 다양하게 조절할 수 있다.
그리고 패터닝된 포토레지스트를 주형으로 배선 및 전극을 형성하기 때문에 매우 좁은 폭을 갖는 배선을 단선 없이 형성할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 리프트 오프(lift off) 공정을 이용하여 금속 패턴 또는 액정표시장치의 전극, 신호배선들을 형성함으로써, 테이퍼 각도의 조절이 용이한 효과가 있다.
또한, 금속패턴, 액정표시장치의 전극 및 신호배선을 형성할 때, 습식각 공정을 진행하지 않고, 리프트 오프 공정에 따라 형성하기 때문에 공정이 단순하고 단선불량 발생율이 낮아지는 이점이 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 (11)

  1. 기판 상에 포토레지스트를 도포하고 이를 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 포토레지스트가 형성된 기판 상에 금속막을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 금속막을 리프트 오프 공정에 따라 금속패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트는 네가티브 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트를 패터닝할 때, 단면 양측 영역에 소정의 테이퍼 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 리프트 오프 공정에 따라 형성되는 금속패턴의 테이퍼는 상기 패터닝된 포토레지스트의 단면 양측 영역에 형성된 테이퍼 각도에 대응되는 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 리프트 오프 공정에 따라 형성되는 금속패턴은 3㎛ 이하의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 금속패턴 형성방법.
  6. 기판 상에 리프트 오프 공정에 따라 게이트 전극 및 게이트 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극이 형성된 기판 상에 채널층과 오믹콘택층으로된 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층이 형성된 기판 상에 리프트 오프 공정에 따라 소스/드레인 전극 및 데이터 배선을 형성하는 단계;
    상기 소스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성한 다음, 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막이 형성된 기판 상에 투명 금속막으로된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 리프트 오프 공정은,
    기판 상에 포토레지스트를 도포하고 이를 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 포토레지스트가 형성된 기판 상에 금속막을 형성하는 단계; 및
    상기 패터닝된 포토레지스트를 제거하여 게이트 전극, 게이트 배선, 소스/드레인 전극, 데이터 배선등을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 포토레지스트는 네가티브 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 포토레지스트를 패터닝할 때, 단면 양측 영역에 소정의 테이퍼 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 금속패턴의 테이퍼 각도는 상기 패터닝된 포토레지스트의 단면 양측 영역에 형성된 테이퍼 각도에 대응되는 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 금속패턴은 3㎛ 이하의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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