KR20080002258A - Method of manufacturing a thin film transistor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명이 적용되는 박막 트랜지스터 기판의 평면도.1 is a plan view of a thin film transistor substrate to which the present invention is applied.
도 2((a) 내지 도 2(g)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도.2 (a) to 2 (g) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 기판 110 : 제 1 도전막100
120 : 게이트 절연막 130 : 활성층120: gate insulating film 130: active layer
140 : 제 2 도전막 150 : 제 1 감광막140: second conductive film 150: first photosensitive film
160 : 제 2 마스크 170 : 보호막160: second mask 170: protective film
180 : 제 2 감광막 190 : 제 3 마스크180: second photosensitive film 190: third mask
200 : 제 3 도전막200: third conductive film
본 발명은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정에 필요한 마스크의 수를 줄여 공정수 및 비용을 줄일 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor (TFT) substrate, and more particularly, to a method for manufacturing a thin film transistor substrate capable of reducing the number of processes and cost by reducing the number of masks required for the manufacturing process of the thin film transistor substrate. will be.
일반적으로 박막 트랜지스터 기판은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display; LCD)또는 유기 EL(Electro Luminesence) 디스플레이 장치등에서 각 화소를 독립적으로 구동시키기 위한 회로 기판으로서 사용된다. 이러한 박막 트랜지스터 기판에는 주사 신호를 전달하는 게이트 배선(또는 주사 신호선)과 화상 신호를 전달하는 데이터 배선(또는 화상 신호선)이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 게이트 배선을 절연하는 게이트 절연막 및 박막 트랜지스터와 데이터 배선을 절연하는 보호막 등으로 이루어져 있다. 또한, 박막 트랜지스터는 게이트 배선의 일부인 게이트 전극과 채널로 이용하는 활성층, 데이터 배선의 일부인 소오스 전극과 드레인 전극, 그리고 게이트 절연막과 보호막 등으로 이루어진다. 박막 트랜지스터는 게이트 배선을 통해 전달되는 주사 신호에 따라 데이터 배선을 통해 전달되는 화상 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자이다.In general, a thin film transistor substrate is used as a circuit board for independently driving each pixel in a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescent (EL) display. A gate line (or scan signal line) for transmitting a scan signal and a data line (or image signal line) for transferring an image signal are formed on the thin film transistor substrate. The thin film transistor may include a thin film transistor connected to the gate wiring and a data wiring, a pixel electrode connected to the thin film transistor, a gate insulating film for insulating the gate wiring, and a protective film for insulating the thin film transistor and the data wiring. The thin film transistor includes an active layer used as a gate electrode and a channel as part of a gate wiring, a source electrode and a drain electrode as part of a data wiring, a gate insulating film and a protective film. The thin film transistor is a switching device that transfers or blocks an image signal transmitted through a data line to a pixel electrode according to a scan signal transmitted through a gate line.
그런데, 박막 트랜지스터 기판을 이루는 복수의 구성 요소들은 증착 공정, 세정 공정, 마스크를 이용한 사진 공정 및 식각 공정 등을 반복하여 제조된다. 즉, 박막 트랜지스터 기판의 게이트 전극, 활성층, 소오스 전극 및 드레인 전극, 보호층, 화소 전극 등은 증착, 세정, 사진 및 식각 공정들을 반복하여 형성하게 된다.However, a plurality of components constituting the thin film transistor substrate are manufactured by repeating a deposition process, a cleaning process, a photo process using an mask, and an etching process. That is, the gate electrode, the active layer, the source electrode and the drain electrode, the protective layer, and the pixel electrode of the thin film transistor substrate are repeatedly formed by deposition, cleaning, photographing, and etching processes.
그러나, 상기 사진 및 식각 공정에는 많은 비용이 들어가게 된다. 종래에는 6매 또는 5매의 마스크를 이용하였으나, 제조 비용을 줄이기 위해 현재에는 4매의 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법이 개발되었다.However, the photo and etching process is expensive. In the past, six or five masks were used. However, in order to reduce manufacturing costs, a method of manufacturing a thin film transistor substrate using four masks has been developed.
그러나, 상기의 4매의 마스크를 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조에도 불구하고, 공정 비용을 더 줄이기 위해서는 마스크의 수를 더 줄일 필요가 있다.However, despite the manufacture of the thin film transistor substrate using the four masks described above, it is necessary to further reduce the number of masks in order to further reduce the process cost.
한편, 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정은 감광막 도포, 사진, 노광, 현상, 식각, 감광막 제거, 세정 등의 일련의 과정으로 이루어지는 장시간의 복잡한 공정으로서, 액정 표시 장치를 제조하는 공정의 대부분을 차지하고 있다. 따라서, 대부분의 제조사들은 마스크 공정의 축소를 통해 액정 표시 장치의 생산성 향상을 도모하고 있다.On the other hand, the photo and etching process using a mask is a long time complicated process consisting of a series of processes such as photoresist coating, photography, exposure, development, etching, photoresist film removal, cleaning, etc., and occupies most of the processes for manufacturing a liquid crystal display device. . Therefore, most manufacturers seek to improve the productivity of liquid crystal displays by reducing the mask process.
본 발명의 목적은 마스크 수를 줄여 공정 비용 및 공정 수를 줄일 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film transistor substrate that can reduce the number of masks and the process cost and number of processes.
본 발명의 다른 목적은 다중 노광 마스크를 이용하여 보호막 패터닝 및 화소 전극 형성을 동시에 실시함으로써 마스크 수를 줄여 공정 비용 및 공정 수를 줄일 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor substrate which can reduce the number of masks and the process cost by reducing the number of masks by simultaneously performing protective film patterning and pixel electrode formation using multiple exposure masks.
본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 기판 상부에 제 1 도전막을 형성한 후 소정 영역을 패터닝하여 게이트 배선을 형성하는 제 1 마스크 공정; 전체 구조 상부에 게이트 절연막, 활성층 및 제 2 도전막을 형성한 후 제 2 도전막 및 활성층의 소정 영역을 패터닝하여 데이터 배선을 형성하는 제 2 마스크 공정; 및 전체 구조 상부에 보호막을 형성한 후 상기 보호막의 소정 영역을 패터닝하여 콘택홀의 형성하고, 제 3 도전막을 형성한 후 리프트 오프하여 화소 전극을 형성하는 제 3 마스크 공정을 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a thin film transistor substrate includes: a first mask process of forming a gate wiring by patterning a predetermined region after forming a first conductive film on an upper portion of the substrate; A second mask process of forming a data wiring by forming a gate insulating film, an active layer, and a second conductive film over the entire structure, and then patterning predetermined regions of the second conductive film and the active layer; And a third mask process of forming a contact hole by patterning a predetermined region of the protective film after forming a protective film over the entire structure, forming a third conductive film, and then lifting off to form a pixel electrode.
바람직하게, 상기 기판은 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱을 포함하는 절연성 기판이며, 상기 게이트 배선은 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 연결되는 게이트 라인 및 게이트 패드를 포함한다.Preferably, the substrate is an insulating substrate including glass, quartz, ceramic, or plastic, and the gate wiring includes a gate electrode, a gate line connected to the gate electrode, and a gate pad.
상기 제 2 마스크 공정은, 상기 게이트 배선이 형성된 상기 기판 상부에 상기 게이트 절연막, 상기 활성층 및 상기 제 2 도전막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제 2 도전막 상부에 감광막을 형성한 후 광의 투과량이 다른 적어도 세 영역을 갖는 상기 제 2 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 상기 감광막을 패터닝하는 단계; 및 상기 패터닝된 감광막을 식각 마스크로 상기 제 2 도전막 및 상기 활성층을 선택적으로 식각하여 데이터 라인, 소오스 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드를 포함하는 상기 데이터 배선을 형성하는 동시에 채널을 확정하는 단계를 포함한다.The second mask process may include sequentially forming the gate insulating film, the active layer, and the second conductive film on the substrate on which the gate wiring is formed; Forming a photoresist film on the second conductive film and patterning the photoresist film by an exposure and development process using the second mask having at least three regions in which light transmittance is different; And selectively etching the second conductive layer and the active layer using the patterned photoresist as an etch mask to form the data line including a data line, a source electrode, a drain electrode, and a data pad, and simultaneously determine a channel. do.
상기 제 2 마스크는 제 1 투과 영역, 상기 제 1 투과 영역보다 적은 광을 투 과하는 제 2 투과 영역, 그리고 광을 완전히 차단하는 차단 영역을 포함하며, 상기 제 1 투과 영역에 의해 노광된 상기 감광막의 일 영역을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 제 2 도전막 및 상기 활성층의 소정 영역이 식각되고, 상기 제 2 투과 영역에 의해 노광된 상기 감광막의 일 영역을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 제 2 도전막의 소정 영역이 식각되며, 상기 차단 영역에 의해 노광되지 않은 상기 감광막의 일 영역에 의해 상기 제 2 도전막 및 상기 활성층이 식각되지 않는다.The second mask includes a first transmission region, a second transmission region that transmits less light than the first transmission region, and a blocking region that completely blocks the light, wherein the photosensitive film exposed by the first transmission region The second conductive film and a predetermined region of the active layer are etched by an etching process using one region of the mask, and the second conductive process is performed by using an region of the photosensitive film exposed by the second transmission region as a mask. A predetermined region of the film is etched, and the second conductive film and the active layer are not etched by one region of the photosensitive film that is not exposed by the blocking region.
상기 제 2 마스크는 슬릿의 폭 및 간격을 조절하여 노광량을 조절하는 슬릿 마스크를 포함한다.The second mask includes a slit mask for adjusting the exposure amount by adjusting the width and spacing of the slit.
상기 제 3 마스크 공정은, 전체 구조 상부에 보호막 및 감광막을 형성한 후 광의 투과량이 다른 적어도 네 영역을 갖는 상기 제 3 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 상기 감광막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 감광막을 식각 마스크로 상기 보호막 및 상기 게이트 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 게이트 배선의 일 영역 및 상기 데이터 배선의 일 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 전체 구조 상부에 제 3 도전막을 형성한 후 잔류하는 상기 감광막 및 상기 감광막 상부에 잔류하는 상기 제 3 도전막을 제거하여 보조 게이트 패드 및 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.The third mask process may include: forming a protective film and a photoresist film on an entire structure, and then patterning the photoresist film in an exposure and development process using the third mask having at least four regions having different amounts of light transmission; Selectively etching the passivation layer and the gate insulating layer using the patterned photoresist as an etch mask to form a contact hole exposing a region of the gate wiring and a region of the data wiring; And forming an auxiliary gate pad and a pixel electrode by removing the photoresist film remaining after the third conductive film is formed over the entire structure and the third conductive film remaining on the photoresist film.
상기 제 3 마스크는 제 1 투과 영역, 상기 제 1 투과 영역보다 적은 광을 투과하는 제 2 투과 영역, 상기 제 2 투과 영역보다 적은 광을 투과하는 제 3 투과 영역, 그리고 광을 완전히 차단하는 차단 영역을 포함하며, 상기 제 1 투과 영역에 의해 노광된 상기 감광막의 일 영역을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 보호막 및 상기 게이트 절연막의 소정 영역이 식각되어 상기 게이트 배선의 일 영역을 노출시키는 콘택홀이 형성되고, 상기 제 2 투과 영역에 의해 노광된 상기 감광막의 일 영역을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 보호막의 소정 영역이 식각되어 상기 데이터 배선의 일 영역을 노출시키는 콘택홀이 형성되며, 상기 제 3 투과 영역에 의해 노광된 상기 감광막의 일 영역을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 보호막의 소정 영역이 노출되고, 상기 차단 영역에 의해 노광되지 않은 상기 감광막의 일 영역에 의해 상기 보호막이 식각되지 않는다.The third mask includes a first transmission region, a second transmission region that transmits less light than the first transmission region, a third transmission region that transmits less light than the second transmission region, and a blocking region that completely blocks the light. And a contact hole for etching a predetermined region of the passivation layer and the gate insulating layer by using an area of the photosensitive layer exposed by the first transmission region as a mask to expose a region of the gate wiring. And a predetermined region of the passivation layer is etched by using an area of the photosensitive film exposed by the second transmission area as a mask to form a contact hole for exposing a region of the data line, and the third transmission. A predetermined region of the passivation layer may be exposed by an etching process using one region of the photosensitive layer exposed by the region as a mask. , But the protective film is not etched by the one region of the photoresist that are not exposed by the cut-off region.
상기 제 3 마스크는 슬릿의 폭 및 간격을 조절하여 노광량을 조절하는 슬릿 마스크를 포함한다.The third mask includes a slit mask for adjusting the exposure amount by adjusting the width and interval of the slit.
이하,첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 적용되는 박막 트랜지스터 기판의 평면도이다.1 is a plan view of a thin film transistor substrate to which the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 박막 트랜지스터 기판(10)에는 게이트 전극(24), 활성층(30), 소오스 전극(44) 및 드레인 전극(46)을 포함하는 박막 트랜지스터와, 화소 전극(62)이 매트릭스(matrix) 형태로 배열되어 있다.Referring to FIG. 1, the thin
게이트 전극(24)은 가로 방향으로 형성된 게이트 라인(22)에 연결되며, 게이트 라인(22)의 끝단에는 외부로부터 주사 신호가 인가되는 게이트 패드(26)가 형성된다. 이러한 게이트 라인(22), 게이트 전극(24) 및 게이트 패드(26)는 같은 물질로 동시에 형성되며, 이들 모두를 게이트 배선이라 한다.The
소오스 전극(44)은 세로 방향으로 형성된 데이터 라인(42)에 연결되며, 데이 터 라인(42)의 끝단에는 외부로부터 화상 신호가 인가되는 데이터 패드(48)가 형성된다. 또한, 소오스 전극(44)의 일부분이 분리되어 드레인 전극(46)이 형성된다. 이러한 데이터 라인(42), 소오스 전극(44), 드레인 전극(46) 및 데이터 패드(48)는 같은 물질로 동시에 형성되며, 이들을 모두 데이터 배선이라 한다.The
게이트 배선과 데이터 배선은 절연막에 의해 상호 절연되어 있고, 기판(10) 상에는 다수개의 게이트 라인(22)과 다수개의 데이터 라인(42)이 서로 교차되도록 형성되어 단위 화소를 한정한다.The gate wiring and the data wiring are insulated from each other by an insulating film, and a plurality of
화소 전극(62)은 단위 화소 영역에 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(62)은 콘택홀(54)을 통하여 드레인 전극(46)과 전기적으로 연결되어 있으며, 게이트 라인(22)과 중첩되어 캐패시터를 이룬다. 따라서, 게이트 패드(26)에 주사 신호가 인가되고, 데이터 패드(48)에 화상 신호가 인가되면, 게이트 라인(22)과 데이터 라인(42)의 교차점 부근에 형성된 박막 트랜지스터가 턴온(turn on)되어 화소 전극(62)에는 구동 신호가 전달되고, 박막 트랜지스터가 턴오프(turn off) 되더라도 다음 주사 신호가 인가될 때까지 신호가 유지된다.The
한편, 제 2 콘택홀(54)을 통하여 드레인 전극(46)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(62)이 형성되어 있으며, 제 1 및 제 3 콘택홀(52, 56)을 통하여 각각 게이트 패드(26) 및 데이터 패드(48)와 전기적으로 연결되는 보조 게이트 패드(64) 및 보조 데이터 패드가(66) 형성되어 있다. 이러한, 화소 전극(62), 보조 게이트 패드(64) 및 보조 데이터 패드(66)는 투광성 도전재료인 ITO 또는 IZO로 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, the
도 2(a) 내지 도 2(g)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도로서, 도 1의 I-I' 라인을 따라 절취한 상태의 공정 순으로 도시한 단면도이다.2 (a) to 2 (g) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, taken along line II ′ of FIG. 1. It is sectional drawing which shows in order of the process of a state.
도 2(a)를 참조하면, 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질의 기판(100) 상부에 제 1 도전막(110)을 형성한 후 제 1 마스크(도시안됨)를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 1 도전막(110)을 패터닝한다. 이에 의해 게이트 전극(24) 및 그와 연결되는 게이트 라인(미도시), 그리고 게이트 패드(26)을 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 여기서, 게이트 배선을 형성하기 위한 제 1 도전막(110)은 다중층으로 형성할 수 있는데, 이는 금속 또는 합금의 단점을 보완하고 원하는 물성을 얻기 위함이다. 예를들어, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy)을 하부층으로 사용하고 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴(Mo)-텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)-텅스텐 나이트라이드(WN)를 상부층으로 사용하는 이중층으로 형성할 수 있다. 이는 하부층으로 배선 저항에 의한 신호 저항을 방지하기 위해 비저항이 작은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하고, 상부층으로 화학 약품에 의한 내식성이 약하며 쉽게 산화되어 단선이 발생되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 단점을 보완하기 위해 화학 약품에 대한 내식성이 강한 크롬, 몰리브덴, 몰리브덴-텅스텐 또는 몰리브덴-텅스텐 나이트라이드를 사용하는 것이다.Referring to FIG. 2A, after the first
도 2(b)를 참조하면, 제 1 도전막(110)에 의해 게이트 전극(24), 게이트 라 인(미도시) 및 게이트 패드(26)가 형성된 전체 구조 상부에 게이트 절연막(120), 활성층(130) 및 제 2 도전막(140)을 순차적으로 형성한다. 게이트 절연막(120)은 금속 물질과의 밀착성이 우수하며 절연 내압이 우수한 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기 절연 물질 중 하나 또는 그 이상의 절연 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 활성층(130)은 비정질 실리콘막을 이용하여 형성한다. 그리고, 제 2 도전막(140)은 금속 단일층으로 형성할 수 있으며, 금속 또는 합금의 단점을 보완하고 원하는 물성을 얻기 위해 다중층으로 형성할 수 있다. 예를들어 제 2 도전막(140)은 크롬(Cr)의 단일층으로 형성할 수 있으며, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo)의 3중층으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the
도 2(c)를 참조하면, 제 2 도전막(140) 상부에 제 1 감광막(150)을 형성한 후 제 2 마스크(160)를 이용한 노광 및 현상 공정으로 제 1 감광막(150)을 패터닝한다. 여기서, 제 2 마스크(160)는 적어도 투과량이 다른 세가지 영역을 포함하여 구성되는데, 예컨데 완전 투과 영역(A), 중간 투과 영역(B) 및 완전 차단 영역(C)을 포함하는 구조를 갖는다. 여기서, 완전 투과 영역(A)이 100%의 광을 투과하는 영역이고, 완전 차단 영역(C)이 100%의 광을 차단하는 영역이며, 중간 투과 영역(B)은 완전 투과 영역(A)과 완전 차단 영역(C)의 중간 정도의 광을 투과할 수 있는 영역으로, 예컨데 50%의 광을 투과하는 영역이다. 이렇게 적어도 투과량이 다른 세가지 영역을 갖도록 제 2 마스크(160)를 구성하기 위해서 제 2 마스크(160)로는 슬릿(slit) 마스크 또는 하프톤 마스크등을 이용할 수 있다. 슬릿 마스크는 슬릿의 폭과 간격을 조절하여 광의 투과량을 조절하는 마스크로서, 슬릿의 폭이 좁고 간격이 넓을수록 많은 광을 투과하고, 슬릿의 폭이 넓고 간격이 좁을수록 적은 광을 투과하게 된다. 한편, 제 2 마스크(160)의 완전 투과 영역(A)은 제 2 도전막(140) 및 활성층(130)이 완전히 식각되는 영역과 대응하고, 중간 투과 영역(B)은 제 2 도전막(140)만이 식각되는 채널이 형성될 영역에 대응하며, 완전 차단 영역(C)은 제 2 도전막(140) 및 활성층(130)이 식각되지 않는 데이터 라인(42), 소오스 전극(44), 드레인 전극(46) 및 데이터 패드(68)에 대응한다. 상기와 같이 구성된 제 2 마스크(160)를 이용하여 제 1 감광막(150)을 노광 및 현상하면 완전 투과 영역(A)에 의해 완전히 노광된 부분의 제 1 감광막(150)은 완전히 제거되고, 중간 투과 영역(B)에 의해 중간 정도 노광된 부분의 제 1 감광막(150)은 일정 두께 잔류하며, 완전 차단 영역(C)에 의해 노광되지 않은 부분의 제 1 감광막(150)은 완전히 잔류하게 된다. 즉, 제 1 감광막(150)은 노광량에 따라 단차를 가진 형상을 갖게 된다.Referring to FIG. 2C, after forming the
도 2(d)를 참조하면, 제 2 마스크(160)를 이용한 노광 및 현상 공정으로 단차를 갖도록 패터닝된 제 1 감광막(150)을 식각 마스크로 식각 공정, 바람직하게는 에치백 공정을 실시하면, 제 1 감광막(150)이 식각되면서 제 2 도전막(140)의 일부 및 활성층(130)의 일부가 식각되게 된다. 즉, 제 2 마스크(160)의 완전 투과 영역(A)에 의해 완전히 노광된 부분의 제 1 감광막(150)이 완전히 제거되기 때문에 그에 대응하는 부분의 제 2 도전막(140) 및 활성층(130)이 완전히 식각되어 게이트 절연막(120)이 노출된다. 그리고, 제 2 마스크(160)의 중간 투과 영역(B)에 의해 중간 정도 노광된 부분의 제 1 감광막(150)은 일정 두께 잔류하기 때문에 제 2 도전막(140)만이 식각되어 활성층(130)이 노출되게 된다. 또한, 제 2 마크스(160)의 완전 차단 영역(C)에 의해 노광되지 않은 부분의 제 1 감광막(150)은 완전히 잔류하기 때문에 이에 대응하는 부분의 제 2 도전막(140) 및 활성층(130)은 식각되지 않게 된다. 따라서, 도 2(d)의 단면도에는 소오스 전극(44) 및 드레인 전극(46)만을 도시하였지만, 도 1에 도시된 바와 같이 데이터 라인(42), 소오스 전극(44), 드레인 전극(46) 및 데이터 패드(68)가 형성되는 동시에 채널이 확정된다.Referring to FIG. 2 (d), when the first
도 2(e)를 참조하면, 잔류하는 제 1 감광막(150)을 제거한 후 전체 구조 상부에 보호막(170)을 형성한다. 보호막(170) 상부에 제 2 감광막(180)을 형성한 후 제 3 마스크(190)를 이용한 노광 및 현상 공정으로 제 2 감광막(180)을 패터닝한다. 여기서, 제 3 마스크(190)는 적어도 광의 투과량이 다른 네가지 영역을 포함하여 구성되는데, 100%의 광을 투과하는 완전 투과 영역인 제 1 투과 영역(A), 제 1 투과 영역(A)보다 적은 광, 예컨데 70%의 광을 투과하는 중간 투과 영역인 제 2 투과 영역(B), 제 2 투과 영역(B)보다 적은 광, 예컨데 50%의 광을 투과하는 중간 투과 영역인 제 3 투과 영역(C), 그리고 100%의 광을 차단하는 완전 차단 영역인 제 4 투과 영역(D)을 포함하는 구조를 갖는다. 이렇게 적어도 투과량이 다른 네가지 영역을 갖도록 제 3 마스크(190)를 구성하기 위해서 제 3 마스크(190)로는 슬릿(slit) 마스크 또는 하프톤 마스크등을 이용할 수 있다. 슬릿 마스크는 전술한 바와 같이 슬릿의 폭과 간격을 조절하여 광의 투과량을 조절하는 마스크로서, 슬릿의 폭이 좁고 간격이 넓을수록 많은 광을 투과하고, 슬릿의 폭이 넓고 간격이 좁을수록 적은 광을 투과하게 된다. 따라서, 슬릿의 폭 및 간격을 조절하여 서로 다른 투과율의 다수의 투과 영역을 갖는 마스크를 제작할 수 있다. 한편, 제 3 마스크(190)의 제 1 투과 영역(A)은 보호막(170) 및 게이트 절연막(120)이 완전히 식각되어 게이트 패드(26)를 노출시키는 제 1 콘택홀(52)이 형성될 영역과 대응하며, 제 2 투과 영역(B)은 보호막(170)만이 식각되어 드레인 전극(46)을 노출시키는 제 2 콘택홀(54)이 형성될 영역과 대응한다. 또한, 제 3 투과 영역(C)은 보조 게이트 패드(64) 및 화소 전극(62)이 형성될 영역과 대응하며, 제 4 투과 영역(D)은 보호막(170) 및 게이트 절연막(120)이 식각되지 않는 영역에 대응한다. 상기와 같이 구성된 제 3 마스크(190)를 이용하여 제 2 감광막(180)을 노광 및 현상하면 제 1 투과 영역(A)에 의해 완전히 노광된 부분의 제 2 감광막(180)은 완전히 제거되고, 제 2 및 제 3 투과 영역(B 및 C)에 의해 중간 정도 노광된 부분의 제 2 감광막(180)은 일정 두께 잔류하며, 제 4 투과 영역(D)에 의해 노광되지 않은 부분의 제 2 감광막(180)은 완전히 잔류하게 된다. 즉, 제 2 감광막(180)은 노광량에 따라 단차를 가진 형상을 갖게 된다.Referring to FIG. 2E, after removing the remaining
도 2(f)를 참조하면, 제 3 마스크(190)에 의한 노광 및 현상 공정으로 단차를 갖도록 패터닝된 제 2 감광막(180)을 식각 마스크로 이용한 식각 공정, 바람직하게는 에치백 공정을 실시하면, 제 2 감광막(180)이 식각되면서 보호막(170) 및 게이트 절연막(120)의 일부가 식각되게 된다. 즉, 제 3 마스크(190)의 제 1 투과 영역(A)에 의해 완전히 노광된 부분의 제 2 감광막(180)이 완전히 제거되기 때문에 그에 대응하는 부분의 보호막(170) 및 게이트 절연막(120)이 완전히 식각되어 제 1 도전막(110)을 노출시키는 제 1 콘택홀(52)이 형성된다. 그리고, 제 2 투과 영역(B)에 의해 노광된 부분의 제 2 감광막(180)은 일정 두께 잔류하기 때문에 보호막(170)만이 식각되어 제 2 도전막(140)의 일부, 즉 드레인 전극(46)을 노출시키는 제 2 콘택홀(54)이 형성된다. 또한, 제 3 투과 영역(C)에 의해 노광된 부분의 제 2 감광막(180)은 제 2 투과 영역(B)에 의해 노광된 부분보다 두껍게 잔류하기 때문에 식각시 제 2 감광막(180)만이 제거되어 보호막(170)을 노출시키게 된다. 한편, 제 3 마크스(190)의 제 4 투과 영역(D)에 의해 노광되지 않은 부분의 제 2 감광막(180)은 완전히 잔류하기 때문에 제 2 감광막(180)이 일정 두께 잔류하게 된다. 그리고, 전체 구조 상부에 ITO막 또는 IZO막을 포함하는 제 3 도전막(200)을 형성한다.Referring to FIG. 2 (f), an etching process, preferably an etch back process, is performed by using the second
도 2(g)를 참조하면, 제 2 감광막(180)을 유기 용제, 예컨데 솔벤트 용액을 이용하여 제거하면, 제 2 감광막(180)과 함께 제 2 감광막(180) 상부에 형성된 제 3 도전막(200)도 선택적으로 제거된다. 이렇게 하면, 보조 게이트 패드(64) 및 화소 전극(62)이 형성된다.Referring to FIG. 2 (g), when the second
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 제 1 마스크를 이용하여 게이트 배선을 형성하고, 서로 다른 적어도 세가지 투과율을 갖는 제 2 마스크를 이용하여 데이터 배선 및 채널부를 형성하며, 서로 다른 적어도 네가지 투과율을 갖는 제 3 마스크 및 리프트 오프 방법을 적용하여 게이트 패드 및 화소 전극을 형성한다. 이에 따라 3매의 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터 기판을 제조할 수 있기 때문에 박막 트랜지스터 기판 제조에 이용되는 마스크의 수를 줄일 수 있다. 따라서, 공정 수 및 공정 비용 등을 획기적으로 절감할 수 있다.As described above, according to the present invention, a gate wiring is formed using a first mask, a data wiring and a channel portion are formed using a second mask having at least three different transmittances, and a third having at least four transmittances different from each other. The mask and lift-off methods are applied to form gate pads and pixel electrodes. Accordingly, since the thin film transistor substrate can be manufactured using three masks, the number of masks used for manufacturing the thin film transistor substrate can be reduced. Therefore, the number of processes and the process cost can be drastically reduced.
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KR101048927B1 (en) * | 2008-05-21 | 2011-07-12 | 엘지디스플레이 주식회사 | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof |
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