KR20070035234A - 표시 기판의 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 제조 장치 - Google Patents

표시 기판의 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 제조 장치 Download PDF

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KR20070035234A
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이영범
박명일
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Abstract

공정의 간단화 및 공정의 신뢰성을 향상시키기 위한 표시 기판의 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 제조 장치가 개시된다. 복수의 화소부들과, 각 화소부는 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함하는 표시 기판의 제조 방법은 베이스 기판 위에 스위칭 소자의 게이트 전극을 형성하는 단계와, 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 게이트 절연막 위에 스위칭 소자의 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와, 소스 및 드레인 전극 위에 보호 절연막을 형성하는 단계와, 레이저 빔을 이용하여 드레인 전극의 일부영역을 노출시키는 제1 콘택홀을 형성하는 단계 및 제1 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 레이저 빔을 이용하여 표시 기판의 절연막을 패터닝함으로써 공정의 간단화 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
레이저 빔, 콘택홀, 절연막, 패턴, UV 엑시머

Description

표시 기판의 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 제조 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING DISPLAY SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판의 제조 장치에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 헤드부에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 제조 장치에 의해 다양한 형태의 패터닝 방식들을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조 장치의 헤드부에 대한 사시도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 헤드부를 갖는 제조 장치에 의해 표시 기판의 절연막이 패터닝되는 과정을 설명하는 공정도들이다.
도 6은 도 1에 도시된 제조 장치를 이용하여 제조된 표시 기판의 평면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 제1 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 8a 내지 도 8d는 제2 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 9는 제3 실시예에 따른 표시 기판의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 정반부 20 : 표시 기판
30 : 헤드부 50 : 이송부
TFT : 스위칭 소자 SCL : 스토리지 공통배선
GLn-1,GLn : 게이트 배선 DLm-1, DLm : 소스 배선
GP : 게이트 패드부 SP : 소스 패드부
CH : 채널 패턴
본 발명은 표시 기판의 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정의 간단화 및 공정의 신뢰성을 향상시키기 위한 표시 기판의 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 전계를 인가하여 액정 분자의 배열을 변화시켜 액정의 광학적 성질을 이용하는 표시 장치이다.
상기 액정표시장치는 어레이 기판과 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 기판과, 상기 기판들에 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시패널을 구비한다. 상기 어레이 기판은 복수의 게이트 배선들과 상기 게이트 배선들과 교차하는 복수의 데이터 배선들이 형성되며, 상기 게이트 배선들과 데이터 배선들에 의해 복수의 화 소부가 정의된다. 각각의 화소부에는 상기 게이트 배선과 데이터 배선에 연결된 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)에 연결된 화소 전극이 형성된다.
상기 어레이 기판 및 대향 기판의 제조 공정은 사진 식각 공정에 의해 이루어진다. 상기 사진 식각 공정은 포토레지스트(Photoresist:PR) 코팅 공정, 건조 공정, 노광 공정, 현상 공정, 열 처리 공정 및 에치 공정을 포함한다.
상기와 같은 사진 식각 공정에 의한 제조 설비는 표시 기판의 대형화됨에 따라 공간적 제약 및 새로운 설비기술 개발의 필요성이 강하게 대두되고 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 제조 공정의 간단화 및 신뢰성을 향상시키기 위한 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 기판의 제조하기 위한 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 복수의 화소부들과, 각 화소부는 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함하는 표시 기판의 제조 방법은 베이스 기판 위에 상기 스위칭 소자의 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막 위에 상기 스위칭 소자의 소스 및 드레인 전 극을 형성하는 단계와, 상기 소스 및 드레인 전극 위에 보호 절연막을 형성하는 단계와, 레이저 빔을 이용하여 상기 드레인 전극의 일부영역을 노출시키는 제1 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 제1 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 기판의 제조 장치는 헤드부, 이송부 및 정반부를 포함한다. 상기 헤드부는 레이저 빔을 주사하고, 상기 이송부는 상기 헤드부가 고정되고, 상기 헤드부를 소정의 위치로 이동시킨다. 상기 정반부는 피처리 표시 기판이 배치되어, 상기 레이저 빔에 의해 상기 정반부에 배치된 표시 기판의 절연막이 패터닝된다.
이러한 표시 기판의 제조 방법 및 이를 위한 제조 장치에 의하면, 레이저 빔을 이용하여 표시 기판의 절연막을 패터닝함으로써 공정의 간단화 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판의 제조 장치에 대한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 기판의 제조 장치는 정반부(10), 헤드부(30) 및 이송부(50)를 포함한다.
상기 정반부(10)는 피처리 대상물인 표시 기판(20)이 배치된다.
상기 헤드부(30)는 상기 정반부(10)에 배치된 표시 기판(20)에 레이저 빔 (31)를 주사한다. 상기 표시 기판(20)에 형성된 절연막은 상기 레이저 빔(31)에 의해 소정의 패턴(21)을 형성한다. 상기 표시 기판의 절연막은 보호 절연막 및 유기 절연막을 포함한다. 상기 패턴(21)은 홀 형상으로 소정 깊이와 소정 폭으로 형성된다.
상기 레이저 빔(31)은 UV 엑시머(Excimer)로서, 다광자 흡수 방식(Multiphoton absorption process)으로 상기 표시 기판의 절연막을 패터닝한다. 상기 UV 엑시머 레이저 빔은 대략 193nm(ArF) 내지 351nm(XeF)이 파장을 가지고, 최소 2㎛ 의 사이즈의 패턴 형성이 용이하다. 상기 UV 엑시머 레이저 빔의 최대 파워는 대략 300W 정도이고, 반복율(Repetition Rate)은 대략 50 내지 200Hz 로서, 폴리머 또는 얇은 무기막을 패터닝에 용이하다. 이하 UV 엑시머 레이저 빔을 '레이저 빔'이라 명칭한다.
도시되지는 않았으나, 상기 헤드부(30)가 복수개 구비될 수 있으며, 복수개의 헤드부를 구비한 경우에는 표시 기판의 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 이송부(50)는 상기 헤드부(30)를 원하는 위치로 이송시킨다. 상기 헤드부(30)는 상기 이송부(50)에 고정되어 상기 소정의 패턴(21)이 형성되는 위치로 이송된다.
바람직하게 상기 이송부(50)가 이송됨에 따라서 상기 헤드부(30)는 표시 기판에 형성되는 절연막을 용이하게 식각하여 원하는 패턴을 형성할 수 있다.
도 2는 도 1의 헤드부에 대한 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 헤드부(30)는 광원부(31), 마스크(33) 및 투 사 렌즈(35)를 포함한다.
상기 광원부(31)는 레이저 빔들을 생성하고 생성된 레이저 빔을 집광하여 에너지가 높은 레이저 빔을 주사한다.
상기 마스크(33)는 소정 형상으로 개구된 개구 패턴(33a)을 포함하며, 상기 광원부(31)로부터 주사된 레이저 빔은 상기 개구 패턴(33a)에 대응하는 형상의 레이저 빔으로 성형된다.
상기 투사 렌즈(35)는 상기 마스크(33)의 개구 패턴(33a)에 대응하여 성형된 레이저 빔을 피처리 표시 기판에 투사시킨다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 제조 장치에 의해 다양한 형태의 패턴을 형성하는 방식들을 설명하기 위한 개략도들이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 개구 패턴을 갖는 마스크를 포함하는 헤드부(30-1)로부터 주사된 레이저 빔을 이용하여 패턴을 형성하는 경우이다.
상기 정반부(10-1)에 피처리 기판인 표시 기판(20-1)을 배치시키고, 원하는 위치로 헤드부(30-1)를 이동시킨다. 상기 헤드부(30-1)로부터 주사된 레이저 빔에 의해 표시 기판(20-1)의 절연막을 패터닝한다. 이와 같은 경우, 상기 표시 기판(20-1)에는 홀(hole) 형태의 패턴(21a)이 형성된다.
상기와 같은 방식에 의해 형성된 홀 패턴(21a)은 표시 기판 상에서 스위칭 소자(TFT)와 화소 전극(Pixel Electrode)을 전기적으로 연결시키기 위해 형성되는 콘택홀을 형성할 때 용이하게 적용될 수 있다.
도 3b는 개구 패턴을 갖는 마스크를 포함하는 헤드부(30-2)로부터 주사된 레 이저 빔을 이용하여 패턴을 형성하는 경우이다.
상기 정반부(10-2)에는 표시 기판(20-2)이 배치시키고, 원하는 제1 위치로 헤드부(30-2)를 이송시킨다. 상기 헤드부(30-2)로부터 레이저 빔을 주사시키면서 헤드부(30-2)를 일정 길이(ℓ)만큼 이송시킨다. 이에 의해 표시 기판(20-2)의 절연막에는 그루브 형태의 직선 패턴(21b)이 형성된다.
상기와 같은 방식에 의해 형성된 직선 패턴(21b)은 표시 기판에서 배선의 일단부에 형성되는 패드부를 제조할 때 용이하게 적용할 수 있다.
도 3c는 슬릿 마스크(33-1)를 포함하는 헤드부(미도시)로부터 주사된 레이저 빔을 이용하여 패턴을 형성하는 경우이다.
상기 정반부(10-3)에 피처리 기판인 표시 기판(20-3)을 배치시키고, 원하는 위치로 헤드부를 이동시킨다. 상기 헤드부로부터 주사된 레이저 빔에 의해 상기 표시 기판(20-3)의 절연막을 패터닝한다. 상기 헤드부로부터 주사된 레이저 빔은 슬릿 마스크(33-1)의 제1 및 제2 개구 패턴들(33b, 33c)에 의해 서로 다른 강도를 갖는다.
구체적으로, 제1 개구 패턴(33b)의 개구 영역이 상기 제2 개구 패턴(33c)의 개구 영역 보다 크다. 이에 의해 제1 개구 패턴(33b)을 통과한 레이저 빔의 에너지가 상기 제2 개구 패턴(33c)을 통과한 레이저 빔의 에너지 보다 크다. 상기 제1 개구 패턴(33b)에 의해 상기 표시 기판(20-3)에는 일정 깊이의 홈이 형성되고, 상기 제2 개구 패턴(33c)에 의해 상기 홈의 주변에는 일정한 기울기를 갖도록 패터닝 된다.
이와 같이, 슬릿 마스크(33-1)를 갖는 헤드부에 의해 상기 표시 기판(20-3)에는 경사각을 갖는 패턴(21c)이 형성된다. 상기 패턴(21c)이 인접한 영역에 반복적으로 형성되는 경우, 상기 표시 기판(20-3)에는 산(mountain) 형상의 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조 장치의 헤드부에 대한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 헤드부(130)는 광원부(131), 마스크(133), 조리개(135) 및 투사 렌즈(137)를 포함하며, 상기 헤드부(130)는 X 방향으로 이동가능하다.
상기 광원부(131)는 레이저 빔을 생성하고 생성된 레이저 빔을 집광하여 에너지가 높은 레이저 빔을 주사한다.
상기 마스크(133)는 소정 형상으로 개구된 복수의 개구 패턴들(133a, 133b, 133c, 133d)을 포함하며, 상기 광원부(131)로부터 주사된 레이저 빔은 상기 개구 패턴들(133a, 133b, 133c, 133d)에 대응하는 형상의 레이저 빔으로 성형된다.
상기 조리개(135)는 상기 마스크(133) 위에 배치되어 -X 방향으로 이동하면서 상기 마스크(133)에 투사되는 레이저 빔의 양을 조절한다.
구체적으로, -X 방향으로 제1 스텝 이동하여 상기 제1 개구 패턴(133a)으로 레이저 빔을 통과시키고, 제2 스텝 이동하여 상기 제1 및 제2 개구 패턴들(133a, 133b)로 레이저 빔을 통과시키고, 제3 스텝 이동하여 제1 내지 제3 개구 패턴들(133a, 133b, 133c)로 레이저 빔을 통과시키고, 제4 스텝 이동하여 제1 내지 제4 개구 패턴들(133a, 133b, 133c, 133d)로 레이저 빔을 통과시킨다.
상기 투사 렌즈(137)는 상기 마스크(133)의 개구 패턴들(133a, 133b, 133c, 133d)에 대응하여 성형된 레이저 빔을 피처리 기판인 표시 기판(120)에 투사시킨다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 헤드부를 갖는 제조 장치에 의해 표시 기판의 절연막이 패터닝되는 과정을 설명하는 공정도들이다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 복수의 개구 패턴들이 형성된 마스크(133)를 구비한 헤드부(130)를 X 방향으로 제1 스텝 이동하고, 이때, 상기 조리개(135)는 제1 개구 패턴(133a)으로 레이저 빔이 통과하도록 -X 방향으로 1차 열린다. 상기 레이저 빔은 제1 개구 패턴(133a)을 통과해 표시 기판(120)에 제1 홈의 제1 패턴(121a)을 형성한다.
도 4 및 도 5b를 참조하면, 상기 조리개(135)는 제1 및 제2 개구 패턴들(133a, 133b)로 레이저 빔이 통과하도록 상기 -X 방향으로 2차 열린다. 상기 조리개(135)가 2차 열림과 동시에 상기 헤드부(130)는 X 방향으로 제2 스텝 이동한다.
상기 레이저 빔은 제1 및 제2 개구 패턴들(133a, 133b)을 통과해 표시 기판(120)에 제1 및 제2 홈들을 형성한다. 구체적으로 상기 제1 패턴(121a)이 형성된 제1 홈에는 상기 제2 개구 패턴(133b)에 대응하는 제2 패턴(121b)이 형성된다. 상기 제2 홈에는 상기 제1 개구 패턴(133a)에 대응하는 제1 패턴(122a)이 형성된다.
도 4 및 도 5c를 참조하면, 상기 조리개(135)는 제1, 제2 및 제3 개구 패턴들(133a, 133b, 133c)로 레이저 빔이 통과하도록 상기 -X 방향으로 3차 열린다. 이때, 상기 헤드부(130)는 상기 X 방향으로 제3 스텝 이동한다.
상기 레이저 빔은 제1, 제2 및 제3 개구 패턴들(133a, 133b, 133c)을 통과해 표시 기판(120)에 제1, 제2 및 제3 홈들을 형성한다.
구체적으로 상기 제1 및 제2 패턴(121a, 121b)이 형성된 제1 홈에는 상기 제3 개구 패턴(133c)에 대응하는 제3 패턴(121c)이 형성된다. 상기 제1 패턴(122a)이 형성된 제2 홈에는 상기 제2 개구 패턴(133b)에 대응하는 제2 패턴(122b)이 형성된다. 상기 제3 홈에는 상기 제1 개구 패턴(133a)에 대응하는 제1 패턴(123a)이 형성된다.
도 4 및 도 5d를 참조하면, 상기 조리개(135)는 제1, 제2, 제3 및 제4 개구 패턴(133a, 133b, 133c, 133d)에 레이저 빔이 통과하도록 상기 -X 방향으로 4차 열린다. 이때, 상기 헤드부(130)는 상기 X 방향으로 제4 스텝 이동한다.
상기 레이저 빔은 제1, 제2, 제3 및 제4 개구 패턴(133a, 133b, 133c, 133d)을 통과해 표시 기판(120)에 제1, 제2, 제3 및 제4 홈들을 형성한다.
구체적으로 상기 제1 내지 제3 패턴(121a, 121b, 121c)이 형성된 제1 홈에는 상기 제4 개구 패턴(133d)에 대응하는 제4 패턴(121d)이 형성된다. 상기 제1 내지 제2 패턴(122a, 122b)이 형성된 제2 홈에는 상기 제3 개구 패턴(133c)에 대응하는 제3 패턴(122c)이 형성된다. 상기 제1 패턴(123a)이 형성된 제3 홈에는 상기 제2 개구 패턴(133b)에 대응하는 제2 패턴(123b)이 형성된다. 상기 제4 홈에는 상기 제1 개구 패턴(133a)에 대응하는 제1 패턴(124a)이 형성된다.
이 후, 상기 조리개(135)가 완전히 열린 상태의 제1 내지 제4 개구 패턴(133a, 133b, 133c, 133d)을 이용하여 상기 헤드부(130)는 상기 X 방향으로 한 스 텝씩 이동하면서 표시 기판(120)에 패턴들을 형성한다. 상기 레이저 빔은 가우시안 프로파일(Gaussian Profile)을 가짐에 따라서 도시된 바와 같이 상기 표시 기판(120)에 형성된 제1 내지 제4 홈들은 일정한 기울기를 갖도록 패터닝된다.
상기와 같이, 하나의 패턴을 형성하기 위해 단계적으로 레이저 빔을 주사하는 방식을 일반적으로 동기된 이미지 스캐닝(Synchronized Image Scanning, 이하 SIS 라 함) 방식이라고 한다.
이상에서는 서로 다른 형태의 개구 패턴들을 갖는 마스크를 이용하여 상기 SIS 방식으로 표시 기판의 절연막을 단계적으로 패터닝하는 공정을 예로 설명하였으나, 상기 SIS 방식으로 표시 기판의 스위칭 소자의 콘택홀 및 패드부의 콘택홀들을 형성할 수 있음은 당연하다. 또한, 마스크에 형성된 개구 패턴의 형상 및 개수에 따라서 다양한 형상의 패턴을 형성할 수 있음은 당연하다.
도 6은 도 1에 도시된 제조 장치를 이용하여 제조된 표시 기판의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 표시 기판은 복수의 게이트 배선들(GLn-1, GLn)과, 복수의 소스 배선들(DLm-1, DLm)과, 상기 게이트 배선들(GLn-1, GLn)과 소스 배선들(DLm-1, DLm)에 의해 정의된 복수의 화소부(P)들을 포함한다.
상기 게이트 배선들(GLn-1, GLn)은 제1 방향으로 배열되고 제2 방향으로 연장된다. 상기 데이터 배선들(DLm-1, DLm)은 상기 제2 방향으로 배열되고 제1 방향으로 연장된다.
상기 게이트 배선들(GLn-1, GLn)의 일단부에는 게이트 패드부(GP)들이 형성 되고, 상기 소스 배선들(DLm-1, DLm)의 일단부에는 소스 패드부(SP)들이 형성된다.
상기 화소부(P)는 스위칭 소자(TFT), 스토리지 공통배선(SCL) 및 화소 전극(PE)이 형성된다. 상기 스위칭 소자(TFT)는 상기 n 번째 게이트 배선(GLn)과 상기 m 번째 데이터 배선(DLm) 및 상기 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결된다.
도 7a 내지 도 7e는 제1 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 6 및 도 7a를 참조하면, 베이스 기판(101) 위에 게이트 금속층을 형성한다. 상기 게이트 금속층을 제1 마스크를 이용해 패터닝하여 게이트 배선들(GLn-1, GLn)과, 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(111) 및 스토리지 공통배선(SCL)을 포함하는 게이트 금속패턴들을 형성한다.
상기 게이트 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(101) 위에 게이트 절연막(102)을 형성한다.
도 6 및 도 7b를 참조하면, 상기 게이트 절연막(102) 위에 채널층(112)을 형성한다. 상기 채널층(112)은 아몰퍼스 실리콘층으로 형성된 활성층(112a)과 인 시튜(in-situ) 도핑된 n+ 아몰퍼스 실리콘층으로 형성된 저항성 접촉층(112b)을 포함한다.
제2 마스크를 이용하여 상기 채널층(112)을 패터닝하여 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(111)위에 상기 채널 패턴(CH)을 형성한다.
도 6 및 도 7c를 참조하면, 상기 채널 패턴(CH)이 형성된 베이스 기판(101) 에 소스 금속층을 형성한다. 상기 소스 금속층을 제3 마스크를 이용하여 패터닝하여 상기 소스 배선들(DLm-1, DLm), 상기 스위칭 소자(TFT)의 소스 및 드레인 전극(113, 114)을 포함하는 소스 금속패턴들을 형성한다.
상기 소스 및 드레인 전극(113, 114) 사이로 노출된 채널 패턴(CH)의 저항성 접촉층(112b)을 상기 소스 및 드레인 전극(113, 114)을 마스크로 식각하여 상기 스위칭 소자(TFT)의 채널 영역을 정의한다.
도 1 내지 도 7d를 참조하면, 상기 소스 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(101) 위에 보호 절연막(103)(이하 '패시베이션층'이라 함)을 형성한다. 상기 패시베이션층(103)은 무기 절연막 또는 유기 절연막으로 대략 4000 Ω(옹스트롬) 이하의 두께로 형성한다.
도 1 및 도 4에 도시된 제조 장치를 이용하여 레이저 빔으로 상기 패시베이션층(103) 및 게이트 절연막(102)을 식각한다.
구체적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 원형의 개구 패턴을 갖는 마스크를 통과한 레이저 빔(LS1)을 이용하여 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(114) 위에 패시베이션층(103)을 식각하여 제1 콘택홀(117)을 형성한다.
다음, 도 3b에 도시된 바와 같이 헤드부(30)를 일정 길이 만큼 계속적으로 레이저 빔(LS2)을 주사하여 게이트 패드부(GP) 위에 형성된 게이트 절연막(102) 및 패시베이션층(103)을 식각하여 일정 길이를 갖는 제2 콘택홀(152)을 형성한다.
상기 제2 콘택홀(152)과 같은 방식으로, 헤드부(30)를 일정길이 만큼 계속적으로 레이저 빔(LS3)을 주사하여 소스 패드부(SP) 위에 형성된 패시베이션층(103) 을 식각하여 일정 길이를 갖는 제3 콘택홀(172)을 형성한다.
또는 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 제2 및 제3 콘택홀(152, 172)의 크기에 대응하는 개구 패턴을 갖는 헤드부에 의해 게이트 절연막(102) 및 패시베이션층(103)을 패터닝할 수도 있음은 당연하다.
또한, 도 4에 도시된 제조 장치에 의해서 상기 제1 내지 제3 콘택홀을 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 방식으로 동일한 형상의 개구 패턴들이 구비된 마스크를 이용하여 단계적으로 식각하여 콘택홀을 형성할 수 있다. 또는, 조리개를 조절하여 원하는 형상의 개구 패턴으로만 레이저 빔을 통과시켜 콘택홀을 형성할 수도 있다.
도 6 및 도 7e를 참조하면, 상기 제1 내지 제3 콘택홀(117, 152, 172)이 형성된 패시베이션층(103) 위에 화소 전극층을 형성한다. 상기 화소 전극층은 상기 투명한 전도성 물질로서, 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide : IZO) 또는 인듐-틴-아연 옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide)를 포함한다.
상기 화소 전극층은 상기 제1 콘택홀(117)을 통해 상기 드레인 전극(114)과 전기적으로 접촉되고, 제2 콘택홀(152)을 통해 게이트 패드부(GP)의 게이트 금속패턴(151)과 전기적으로 접촉되며, 제3 콘택홀(172)을 통해 소스 패드부(SP)의 데이터 금속패턴(171)과 전기적으로 접촉된다.
이후, 제4 마스크를 이용해 상기 화소 전극층을 패터닝하여 상기 화소부(P)의 화소 전극(PE), 게이트 패드부(GP)의 제1 패드 전극(153) 및 소스 패드부(SP)의 제2 패드 전극(173)을 형성한다.
도 8a 내지 도 8d는 제2 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 6 및 도 8a를 참조하면, 베이스 기판(201) 위에 게이트 금속층을 형성한다. 상기 게이트 금속층을 제1 마스크를 이용해 패터닝하여 게이트 배선들(GLn-1, GLn), 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극(211) 및 스토리지 공통배선(SCL)을 포함하는 게이트 금속패턴들을 형성한다.
상기 게이트 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(201) 위에 게이트 절연막(102)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(202)이 형성된 베이스 기판(201) 위에 아몰퍼스 실리콘층으로 형성된 활성층(212a)과 인 시튜(in-situ) 도핑된 n+ 아몰퍼스 실리콘층으로 형성된 저항성 접촉층(212b)을 순차적으로 형성하여 채널층(212)을 형성한다.
제2 마스크를 사용하여 상기 채널층(212)을 패터닝하여 상기 게이트 전극(211)을 커버하도록 채널 패턴(CH)을 형성한다.
도 6 및 도 8b를 참조하면, 상기 채널 패턴(CH)이 형성된 베이스 기판(201) 위에 소스 금속층을 형성한다. 제3 마스크를 이용하여 상기 소스 금속층을 패터닝하여 소스 배선들(DLm-1, DLm), 스위칭 소자(TFT)의 소스 및 드레인 전극(213, 214)을 형성한다.
상기 소스 및 드레인 전극(213, 214) 사이로 노출된 채널층(212)의 저항성 접촉층(212b)을 상기 소스 및 드레인 전극(213, 214)을 마스크로 식각하여 상기 스위칭 소자(TFT)의 채널 영역을 정의한다.
도 1 내지 도 6 및 도 8c를 참조하면, 상시 소스 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(201) 위에 패시베이션층(203) 및 유기 절연막(204)을 순차적으로 형성한다. 상기 패시베이션층(203)은 무기 절연막 또는 유기 절연막으로 대략 4000 Ω(옹스트롬) 이하의 두께로 형성하고, 상기 유기 절연막(204)은 2㎛ 내지 4㎛의 두께로 형성한다.
도 1 및 도 4에 도시된 제조 장치를 이용하여 레이저 빔으로 상기 패시베이션층(203) 및 상기 유기 절연막(204)을 식각한다.
구체적으로 도 3a에 도시된 바와 같이, 원형의 개구 패턴을 갖는 마스크를 통과한 레이저 빔을 이용하여 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(214) 위에 패시베이션층(203) 및 유기 절연막(204)을 식각하여 제1 콘택홀(217)을 형성한다.
또한, 도 4에 도시된 제조 장치에 의해서 상기 제1 콘택홀을 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 방식으로 동일한 형상의 개구 패턴들이 구비된 마스크를 이용하여 단계적으로 식각하여 콘택홀을 형성할 수 있다. 또는, 조리개를 조절하여 원하는 형상의 개구 패턴으로만 레이저 빔을 통과시켜 콘택홀을 형성할 수도 있다.
다음, 도 3c 및 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같은 방식으로 게이트 패드부(GP)에 형성된 게이트 절연막(202), 패시베이션층(203) 및 유기 절연막(204)을 경사지게 식각하여 제2 콘택홀(252)을 형성한다.
상기 제2 콘택홀(252)과 같은 방식으로 소스 패드부(SP)에 형성된 패시베이션층(203) 및 유기 절연막(204)을 식각하여 제3 콘택홀(272)을 형성한다.
도 6 및 도 8d를 참조하면, 상기 제1 내지 제3 콘택홀(217, 252, 272)이 형성된 유기 절연막(204) 위에 화소 전극층을 형성한다. 상기 화소 전극층은 상기 투명한 전도성 물질로서, 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide : IZO) 또는 인듐-틴-아연 옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide)를 포함한다.
상기 화소 전극층은 상기 제1 콘택홀(217)을 통해 상기 드레인 전극(214)과 전기적으로 접촉되고, 제2 콘택홀(252)을 통해 게이트 패드부(GP)의 게이트 금속패턴과 전기적으로 접촉되며, 제3 콘택홀(272)을 통해 소스 패드부(SP)의 소스 금속패턴과 전기적으로 접촉된다.
이후, 제4 마스크를 이용해 상기 화소 전극층을 패터닝하여 상기 화소부(P)의 화소 전극(PE), 게이트 패드부(GP)의 제1 패드 전극(253) 및 소스 패드부(SP)의 제2 패드 전극(273)을 형성한다.
상기 게이트 패드부(GP) 및 소스 패드부(SP)의 제2 및 제3 콘택홀(252, 272)을 단차를 갖도록 형성함으로써 상기 게이트 패드부(GP) 및 소스 패드부(SP)에 접촉되는 외부 장치의 출력단자와 접촉을 용이하게 한다.
일반적으로 상기 게이트 및 소스 패드부(GP, SP)와 외부 장치의 출력단자들은 이방성 도전 필름을 통해 상호 전기적으로 접촉된다.
상기와 같이, 단차를 갖는 패드부들에 의한 접촉 효과는 동일한 출원인에 의 해 기출원된 한국특허공개번호 2002-0063424 호(2002.08.03), 발명의 명칭 "액정표시장치 및 이의 제조 방법" 에 상세하게 기재되어 있다.
도 9는 제3 실시예에 따른 표시 기판의 단면도이다. 도 9는 도 6에 도시된 II-II'선을 따라 절단한 표시 기판의 단면도이다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 베이스 기판(301) 위에는 게이트 금속층을 증착 및 패터닝하여 게이트 배선들(GLn-1, GLn)과, 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극 및 스토리지 공통배선(SCL)을 포함하는 게이트 금속패턴들을 형성한다.
상기 게이트 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(301) 위에 게이트 절연막(302)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(302) 위에 채널층을 증착 및 패터닝하여 상기 스위칭 소자(TFT)의 게이트 전극 위에 채널 패턴(112)을 형성한다.
상기 채널 패턴(112)이 형성된 베이스 기판(301) 위에 소스 금속층을 증착 및 패터닝하여 상기 소스 배선들(DLm-1, DLm), 상기 스위칭 소자(TFT)의 소스 및 드레인 전극을 포함하는 소스 금속패턴들을 형성한다.
상기 소스 금속패턴들이 형성된 베이스 기판(301) 위에 보호 절연막(303)(이하 '패시베이션층'이라 함) 및 유기 절연막(304)을 순차적으로 형성한다. 상기 유기 절연막(304)이 형성되는 경우, 상기 패시베이션층(303)은 형성하지 않을 수도 있다.
이후, 도 1 및 도 4에 도시된 제조 장치를 이용하여 상기 유기 절연막(304) , 패시베이션층(303) 및 게이트 절연막(302)을 선택적으로 식각하여 패턴을 형성한다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이 화소부(P)의 영역에 형성된 상기 유기 절연막(304)을 패터닝하여 산 구조로 형성한다. 도 1의 제조 장치에 의해서는 도 3c에 도시된 바와 같이 슬릿 마스크를 사용하여 상기 유기 절연막(304)을 산 형상으로 패터닝한다.
또한, 도 4에 도시된 제조 장치에 의해서는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이 SIS 방식을 이용하여 상기 유기 절연막(304)을 산 형상으로 패터닝한다.
또한, 상기 제조 장치의 레이저 빔을 이용하여 상기 유기 절연막(304) 및 패시베이션층(303)을 식각하여 상기 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극의 일부 영역을 노출시키는 제1 콘택홀(117)을 형성한다.
상기 레이저 빔을 이용하여 상기 유기 절연막(304), 패시베이션층(303) 및 게이트 절연막(302)을 식각하여 게이트 패드부(GP)를 게이트 금속층의 일부 영역을 노출시키는 제2 콘택홀(152)을 형성한다. 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 유기 절연막(304), 패시베이션층(303)을 식각하여 소스 패드부(SP)의 소스 금속층의 일부 영역을 노출시키는 제3 콘택홀(172)을 형성한다.
이 후, 상기 유기 절연막(304) 위에 화소 전극층을 증착하고 패터닝하여 상기 제1 콘택홀을 통해 상기 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극(PE)을 형성한다. 또한, 제 1 및 제2 콘택홀들(117, 152, 172)을 통해 게이트 금속층 및 소스 금속층과 전기적으로 각각 연결되는 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극을 형성한다.
상기와 같이, 상기 화소부(P)의 유기 절연막(304)을 산 구조로 패터닝함으로 써 액정 분자의 배향각을 조절하여 시야각이 개선된 액정표시패널을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 표시 기판의 절연막을 레이저 빔을 이용하여 패터닝함으로써 기존의 사진 식각 공정에 의한 복잡한 제조 설비 및 이에 따른 복잡한 제조 공정을 간단화 할 수 있다.
또한 레이저 빔으로 원하는 위치에 정확하게 원하는 소정의 패턴을 형성할 수 있게 됨에 따라 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 복수의 화소부들과, 각 화소부는 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함하는 표시 기판의 제조 방법에서,
    베이스 기판 위에 상기 스위칭 소자의 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 위에 상기 스위칭 소자의 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 소스 및 드레인 전극 위에 보호 절연막을 형성하는 단계;
    레이저 빔을 이용하여 상기 드레인 전극의 일부영역을 노출시키는 제1 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된 상기 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔은 UV 엑시머(Excimer)인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계에서 상기 게이트 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 콘택홀을 형성하는 단계는 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 게이트 배선의 일단부를 노출시키는 제2 콘택홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 상기 제2 콘택홀을 통해 상기 게이트 배선의 일단부와 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계에서 상기 소스 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 콘택홀을 형성하는 단계는 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 소스 배선의 일단부를 노출시키는 제3 콘택홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 상기 제3 콘택홀을 통해 상기 소스 배선의 일단부와 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  9. 복수의 화소부들과, 각 화소부는 게이트 배선과 소스 배선에 연결된 스위칭 소자와 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함하는 표시 기판의 제조 방법에서,
    베이스 기판 위에 상기 스위칭 소자의 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 위에 상기 스위칭 소자의 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 소스 및 드레인 전극 위에 유기 절연막을 형성하는 단계;
    레이저 빔을 이용하여 상기 드레인 전극의 일부영역을 노출시키는 제1 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된 상기 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 레이저 빔은 UV 엑시머(Excimer)인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 유기 절연막 사이에 보호 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계에서 상기 게이트 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제1 콘택홀을 형성하는 단계는 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 게이트 배선의 일단부를 노출시키는 제2 콘택홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1 콘택홀을 형성하는 단계에서 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 화소 전극이 형성되는 영역의 유기 절연막을 산 구조로 패터닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 상기 제2 콘택홀을 통해 상기 게이트 배선의 일단부와 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계에서 상기 소스 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 콘택홀을 형성하는 단계는 상기 레이저 빔을 이용하여 상기 소스 배선의 일단부를 노출시키는 제3 콘택홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 상기 제3 콘택홀을 통해 상기 소스 배선의 일단부와 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  19. 레이저 빔을 주사하는 헤드부;
    상기 헤드부가 고정되고, 상기 헤드부를 소정의 위치로 이동시키는 이송부; 및
    피처리 표시 기판이 배치되는 정반부를 포함하며,
    상기 레이저 빔에 의해 상기 정반부에 배치된 표시 기판의 절연막이 패터닝되는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 레이저 빔은 UV 엑시머(Excimer)인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 헤드부는
    상기 레이저 빔을 생성하는 광원부;
    상기 광원부로부터 출사된 레이저 빔을 소정의 형상으로 변경시키는 개구 패턴이 형성된 마스크; 및
    상기 개구 패턴을 통과한 레이저 빔을 상기 표시 기판으로 투사시키는 투사 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 장치.
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