KR20080083768A - 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명한 절연기판 상에 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과 이들 두 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 위로 전면에 광경화 특성을 갖는 유기절연물질을 도포하여 연성 및 복원력을 갖는 제 1 두께의 유기절연물질층을 형성하는 단계와; 상기 유기절연물질층 위로 철부를 갖는 스템프를 위치시키는 단계와; 상기 유기절연물질층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입되도록 함으로써 상기 유기절연물질층에 상기 다수의 철부 주변에 대해서는 상기 유기절연물질층이 밀려나는 디웨팅(dewetting) 현상을 발생시키는 단계와; 상기 디웨팅(dewetting) 현상이 발생된 상기 유기절연물질층에 자외선을 조사하여 상기 유기절연물질층을 경화시키는 단계와; 상기 스템프를 제거함으로써 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
인 플레인 프린팅, 비 노광, 디웨팅, 액정표시장치, 어레이기판
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부영역에 대한 평면도.
도 2는 전술한 액정표시장치의 어레이 기판 내의 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 어레이 기판의 제조에 이용되는 하드 타입 스템프의 단면구조를 도시한 도면
도 4a 내지 4c는 상기 도 3에 도시한 하드 타입 스템프의 철부만을 도시한 입체도.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 제조에 이용되는 소프트 타입 스템프의 단면구조를 도시한 도면.
도 6a 내지 6c는 상기 도 5에 도시한 스프트 타입 스템프의 철부만을 도시한 입체도.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 단계별 공정 단면도로서, 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함하는 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에 있어, 스템프의 철부가 유기절연물질층 내부로 삽입시킨 후 자외선을 조사 단계를 도시한 단면도로서 어레이 기판 전면이 개략적으로 도시된 도면.
도 9a 내지 9f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 단계에 따른 공정 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
201 : (어레이)기판 205 : 게이트 전극
210 : 게이트 절연막 215 : 액티브층
219 : 오믹콘택층 220 : 반도체층
230 : 소스 전극 233 : 드레인 전극
240 : 유기절연물질층 271 : 스템프(몰드)
273 : 철부 291 : 스테이지
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on), 오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이들 두 기판 사이에 액정을 개재하는 셀 공정을 거쳐 완성된다.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 설명하면, 도시한 바와 같이, 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 기판(12)의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블 랙매트릭스(25)와 적, 녹 ,청색 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.
그리고, 도면상에 도시되지는 않았지만, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제(sealant) 등으로 봉함(封函)된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판이 구비되어 있다.
또한, 어레이 기판의 외측면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
도 2는 전술한 액정표시장치의 어레이 기판 내의 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 것이다.
도면에 나타나지 않았지만, 기판(59) 상에서 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 교차하여 정의되는 다수의 화소영역(P) 내에는 게이트 전극(60)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극(60) 상부로 전면에 게이트 절연막(68)이 형성되어 있으며, 그 위에 순차적으로 섬형태의 액티브층(70a)과 오믹콘택층(70b)으로 구성된 반도체층(70)이 형성되어 있다.
상기 오믹 콘택층(70b) 위로는 소스 전극(76)과, 게이트 전극(60)을 중심으 로 상기 소스 전극(76)으로부터 소정간격 이격하여 마주 대하고 있는 드레인 전극(78)이 형성되어 있다. 이때, 반도체층(70)을 하나의 마스크 공정을 통해 패터닝하고, 이후 금속층을 형성 후, 또 다른 마스크 공정을 통해 소스 및 드레인 전극(76, 78)을 형성함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(76, 78)의 각 끝단부가 상기 반도체층(70)의 에지부를 충분히 가리도록 연장되어 형성되어 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(76, 78)과 노출된 액티브층(70a) 위로 전면에 상기 드레인 전극(78)을 노출시키는 드레인 콘택홀(80)을 포함하는 보호층(86)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(86) 상부에는 각 화소영역(P)별로 독립되며, 상기 드레인 콘택홀(80)을 통해 상기 드레인 전극(78)과 접촉하는 화소전극(88)이 형성되어 있다.
이때, 전술한 액정표시장치용 어레이 기판의 배선 및 전극 패턴은 감광성 물질인 포토레지스트를 이용한 사진식각 공정에 의해 이루어진다.
사진식각 공정에서는 금속물질층, 절연물질층 또는 반도체 물질층 상부에 포토레지스트를 도포하는 단계와, 일정패턴을 가지는 마스크를 배치하여 노광하는 단계와, 노광 처리된 포토레지스트층을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속물질층, 절연물질층 또는 반도체 물질층을 식각하여 배선 및 전극, 콘택홀 또는 반도체 패턴을 형성하는 공정을 거치게 된다.
상기 사진식각 공정은 마스크 수에 따라 공정수가 결정되기 때문에, 이하 마스크 공정으로 칭하기로 한다.
이러한 마스크 공정에서는 증착, 노광, 현상, 식각 공정별로 장비들이 필요하고, 물리적, 화학적 공정이 반복됨에 따라 공정 비용이 상승한다는 단점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 노광, 현상 등을 포함하는 마스크 공정 진행없이 안정적으로 콘택홀을 형성할 수 있는 인 플레인 프린팅(In-plane printing) 공정에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 특징에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 투명한 절연기판 상에 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과 이들 두 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 위로 전면에 광경화 특성을 갖는 유기절연물질을 도포하여 연성 및 복원력을 갖는 제 1 두께의 유기절연물질층을 형성하는 단계와; 상기 유기절연물질층 위로 철부를 갖는 스템프를 위치시키는 단계와; 상기 유기절연물질층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입되도록 함으로써 상기 유기절연물질층에 상기 다수의 철부 주변에 대해서는 상기 유기절연물질층이 밀려나는 디웨팅(dewetting) 현상을 발생시키는 단계와; 상기 디웨팅(dewetting) 현상이 발생된 상기 유기절연물질층에 자외선을 조사하여 상기 유기 절연물질층을 경화시키는 단계와; 상기 스템프를 제거함으로써 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 디웨팅(dewetting) 현상은, 상기 철부의 끝단이 상기 보호층 하부에 위치하는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉함으로써 이루어지는 것이 특징이며, 상기 스템프는 그 표면에너지가 25mJ/㎡보다 작고, 상기 유기절연물질층의 표면 장력은 40mN/m 보다 작은 값을 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 스템프는 투명한 재질의 베이스 기판과, 상기 베이스 기판상에 형성되며 투명한 재질의 상기 철부로 구성되는 것이 특징이며, 이때, 상기 스템프의 투명한 베이스 기판은, 유리, 석영, PUA 중 하나의 물질로 이루어지며, 상기 철부는 상기 베이스 기판을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어진 것이 특징이다. 또한 이때, 상기 철부는 그 형태가 사각뿔, 정사면체, 원뿔 형태인 것이 특징이다.
또한, 상기 철부는 탄성을 갖는 물질로 이루어지며, 이때 상기 철부는 사각뿔, 정사면체, 원뿔 형태이거나 또는 사각뿔대, 삼각뿔대, 원뿔대 형태인 것이 특징이며, 상기 탄성을 갖는 물질은 PDMS인 것이 특징이다.
또한, 상기 철부가 사각뿔 또는 원뿔 형태인 경우 그 높이 h, 정사면체의 한변 길이를 a, 상기 제 1 두께를 d라 하면, 상기 철부가 사각뿔 형태의 경우, h > 3d, 상기 철부가 원뿔 형태의 경우, 
, 상기 철부가 정사면체 형태의 경우, 
의 식을 만족하도록 상기 철부의 높이 또는 한변 길이를 갖도록 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 스템프의 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입시키는 단계는, 상기 스템프를 가압하는 단계를 더욱 포함하며, 이때, 상기 가압은 0 atm보다는 크고 10 atm보다는 작은 범위에서 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 스템프는 그 테두리가 지지대에 의해 지지되도록 상기 유기절연물질층 상부로 위치시키는 것이 특징이며, 이때, 상기 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입되어 상기 스템프가 상기 지지대로부터 떨어지는 시점 이후에 상기 자외선 조사가 실시되는 것이 특징이다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 투명한 절연기판 상에 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과 이들 두 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 위로 전면에 무기절연물질을 도포하여 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 포토레지스트를 전면에 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층 위로 특정 패턴 형태의 철부를 갖는 스템프를 그 테두리가 지지대에 의해 지지되도록 위치시키는 단계와; 상기 포토레지스트층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 포토레지스트층 내부로 삽입되도록 하는 단계와; 상기 철부가 상기 포토레지스트층 내부에 삽입된 상태에서 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트층을 경화시키는 단계와; 상기 스템프를 제거함으로써 포토레지스트층 내부에 상기 보호층을 노출시키는 홈을 형성하는 단계와; 드라이 에칭을 실시함으로써 상기 홈 내부에서 노출된 보호층을 제거하여 그 하부의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 홈을 갖는 포토레지스트층을 제거하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 스템프의 철부가 상기 포토레지스트층 내부로 삽입되도록 하는 단계는, 상기 철부의 끝단이 상기 보호층과 접촉하도록 함으로써 상기 철부에 대해 상기 철부 주변의 포토레지스트층이 밀려나는 디웨팅(dewetting) 현상이 발생하도록 하는 것이 특징이다.
또한, 상기 보호층을 노출시키는 홈을 형성하는 단계는, 상기 포토레지스트층을 그 표면으로부터 식각하는 것을 특징으로 하는 애싱(ashing)을 진행하는 단계를 더욱 포함한다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 홀 형성 방법은, 기판 상에 광경화 특성을 갖는 유기절연물질을 도포하여 연성 및 복원력을 갖는 유기절연물질층을 형성하는 단계와; 상기 유기절연물질층 위로 철부를 갖는 스템프를 위치시키는 단계와; 상기 유기절연물질층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입되도록 함으로써 상기 유기절연물질층에 상기 다수의 철부 주변에 대해서는 상기 유기절연물질층이 밀려나는 디웨팅(dewetting) 현상을 발생시키는 단계와; 상기 디웨팅(dewetting) 현상이 발생된 상기 유기절연물질층에 자외선을 조사하여 상기 유기절연물질층을 경화시키는 단계와; 상기 스템프를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 홀 형성 방법은, 기판 상에 무기절연물질을 증착하여 무기 절연 물질층을 형성하는 단계와; 상기 무기 절연 물질층 위로 포토레지스트를 전면에 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층 위로 철부를 갖는 스템프를 그 테두리가 지지대에 의해 지지되도록 위치시키는 단계와; 상기 포토레지스트층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 포토레지스트층 내부로 삽입되도록 하는 단계와; 상기 철부가 상기 포토레지스트층 내부에 삽입된 상태에서 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트층을 경화시키는 단계와; 상기 스템프를 제거함으로써 포토레지스트층 내부에 상기 무기 절연 물질층을 노출시키는 홈을 형성하는 단계와; 드라이 에칭을 실시함으로써 상기 홈 내부에서 노출된 무기 절연 물질층을 제거하는 단계와; 상기 홈을 갖는 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함한다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 가장 특징적인 부분은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에 있어서 특히 보호층을 형성 후, 상기 보호층에 드레인 전극 등을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 방법에 있다.
즉, 종래의 마스크 공정을 통한 콘택홀의 형성을 배제하고, 노광, 현상 및 스트립 공정을 포함하는 마스크 공정의 진행없이 소정 패턴 형상의 철부를 갖는 스템프를 이용하여 상기 스템프를 상기 보호층과 접촉한 후 소정의 압력을 가하는 인 프린팅 법을 적용한 것을 특징으로 한다.
우선, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에 이용되는 인 플 레인 프린팅(In plane printing)법을 이용한 홀 형성 방법에 대해 설명한다.
홀을 형성해야 할 보호층은 크게 유기절연물질과 무기절연물질로 나뉘게 되며, 상기 보호층을 이루는 이들 절연물질의 재질에 따라 인 프린팅 공정을 달리하여 진행하여야 한다.
즉, 상기 보호층이 코팅에 의해 기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기절연물질로 이루어진 경우, 상기 보호층 자체에 대해 큐어링 진행전에 그 표면에 특정 패턴 형태의 철부를 갖는 스템프(또는 몰드)를 이용하여 직접 접촉시킴으로서 상기 보호층 내에 홀을 형성하는 것이 가능하지만, 상기 보호층이 기판상에 증착에 의해 형성되는 무기절연물질로 이루어진 경우는 상기 스템프를 직접 상기 보호층과 접촉시켜서는 홀을 형성할 수 없다. 따라서, 상기 무기절연물질로 이루어진 보호층 위로 유기물질로 이루어지며 마스크 공정 진행시 주로 이용되는 포토레지스트를 코팅하여 포토레지스트층을 형성한 후, 상기 포토레지스트층과 상기 스템프를 접촉시킴으로써 상기 포토레지스트층 내에 우선적으로 홀을 형성하고 이후 큐어링 진행 후 드라이 에칭을 실시함으로써 상기 보호층 내에 홀을 형성하게 된다. 이 경우도 노광 장비와 노광 마스크를 이용한 노광 공정의 진행은 필요로 하지 않는 바, 생산비 절감을 이룰 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 어레이 기판의 제조에 이용되는 하드 타입 스템프의 단면구조를 도시한 도면이며, 도 4a 내지 4c는 상기 도 3에 도시한 하드 타입 스템프의 철부만을 도시한 입체도이다.
도시한 바와 같이 하드 타입의 스템프(몰드)(100)는 평탄한 표면을 갖는 베 이스 기판(101) 상에 그 단면구조가 삼각형 형태를 갖는 철부(103)가 이격하여 형성되고 있다. 이때, 상기 베이스 기판(101)은 투명하며 그 표면이 단단한 것을 특징으로 하는 유리, 석영, PUA(polyurthane acrylate) 중에서 선택되는 하나의 물질로 이루어지고 있으며, 상기 철부(103) 또한 상기 베이스 기판(101)을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어지고 있다.
이때, 상기 철부(103)는 그 단면이 삼각형 형태를 이루고 있으나, 그 실질적인 입체모양은 도 4a 내지 4c에 도시한 바와 같이 사각뿔(103a), 정사면체(103b), 원뿔(103c) 중 어느 하나의 형태를 가지며, 이때 그 끝이 뾰족한 형태를 가지며 상기 베이스 기판(101) 상에 형성되고 있는 것이 특징이다.
한편, 이러한 구조를 갖는 각 철부(103)에 있어서, 상기 철부(103)의 높이(h)는 인 플레인 프린팅(In plane printing) 공정을 진행하여 어레이 기판상의 홀을 형성해야하는 유기절연물질층의 두께와 다음과 같은 관계를 가지며 형성되는 것이 특징이다. 설명의 편의를 위해 각 철부(103)의 높이를 h, 어레이 기판상의 홀이 형성되어야 할 유기절연물질층의 두께를 d라 하면, 도 4a에 도시한 사각뿔 구조 철부(103)의 경우 그 높이 h는 h > 3d 만족하도록 형성됨으로써 상기 유기절연물질층 내에 홀을 완전하게 형성할 수 있음을 실험적으로 알 수 있었다.
이는 상기 사각뿔 형태의 철부(103a)가 소정의 점도를 가지며 액체 상태를 유지하고 있는 유기절연물질층 내부로 서서히 침투하게 되면 상기 사각뿔 형태의 철부(103a)의 부피가 더해짐에 따라 상기 유기절연물질층의 두께가 증가하게 된다. 이때, 상기 유기절연물질층의 두께가 증가하여 상기 유기절연물질층의 표면이 상기 스템프를 이루는 베이스 기판(101)의 표면과 접촉하게 되면 상기 사각뿔 형태의 철부(103a)가 상기 유기절연물질층 하부에 구성된 구성요소 예를들면 드레인 전극과의 접촉이 이루어지지 않게 되며, 이 경우 디웨팅(dewetting) 현상이 발생하지 않는 바, 상기 유기절연물질층 내에 콘택홀은 형성되지 않는다. 따라서, 이러한 현상을 고려하여 상기 사각뿔 형태의 철부(103a)의 높이 h를 상기 어레이 기판상에 형성된 유기절연물질층의 두께 d보다 3배 이상 크게 형성함으로써 사각뿔 형태의 철부(103a)가 상기 유기절연물질층 내로 삽입되어 상기 유기절연물질층의 두께 변화가 발생한다 하여도 베이스 기판(101)과 상기 상승되는 유기절연물질층의 표면이 접촉함을 방지하는 동시에 콘택홀 미형성의 문제를 해결한 것이다.
또한, 도 4b에 도시한 바와 같이 정사면체 형태의 철부(103b)의 경우, 각 면이 모두 정삼각형 형태를 갖는다. 이 경우, 상기 사면체의 높이를 정의하는 것보다는 삼각형의 한변의 길이를 알면 자연적으로 그 높이는 정해지게 되는 바, 상기 높이보다는 정사면체의 한 변 길이로써 관리하는 것이 편리하다. 따라서, 상기 정사면체 형태의 철부의 한 변의 길이를 l라 하고 어레이 기판 상에 형성된 유기절연물질층층의 두께를 d라 하면, 이때 상기 한 변 길이 l은 
를 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 또한 전술한 사각뿔 형태의 철부(103a)에서 발생하는 것과 같은 문제를 해결한 것이다.
또한, 4c에 도시한 바와 같이 원뿔형태의 철부(103c)의 경우, 원뿔 밑면의 지름을 a라 하고, 그 높이를 h 그리고 어레이 기판 상에 형성된 유기절연물질층의 두께를 d라 할 경우, 상기 원뿔 형태의 철부(103c)의 높이 h는 
를 만족하도록 형성하는 것이 바람직하다.
전술한 각 철부 형태에 따라 달리하는 수식은 기본적으로 d 두께를 가지며 형성된 유기절연물질층 내에 사각뿔과 정사면체와 원뿔의 철부(103a, 103b, 103c)가 삽입됨으로써 늘어나는 두께는 배제한 상태에서 상기 각 형태의 철부(103a, 103b, 103c)를 포함하는 최소 직육면체의 부피보다 상기 베이스 기판(101) 상부에 형성된 각 형태의 철부(103a, 103b, 103c)의 부피가 크거나 같도록 해야한다는 실험을 바탕으로 한 결론으로부터 도출된 것이다.
이러한 수식을 만족하는 높이(h) 또는 한변 길이(l)를 갖는 각 형태의 철부를 갖는 스템프를 이용하여 그 두께 d를 갖는 보호층에 대해 인 플레인 프린팅(In plane printing) 공정을 진행하게 되면, 안정적으로 콘택홀을 형성할 수 있다.
다음, 도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 제조에 이용되는 소프트 타입 스템프의 단면구조를 도시한 도면이며, 도 6a 내지 6c는 상기 도 5에 도시한 스프트 타입 스템프의 철부만을 도시한 입체도이다.
본 발명에 이용되는 소프트 타입 스템프(110)의 경우 투명하며 그 표면이 단단한 것을 특징으로 하는 유리, 석영, PUA(polyurthane acrylate) 중에서 선택되는 하나의 물질로 이루어진 베이스 기판(111) 상에 그 단면구조가 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 철부(113)가 구성되고 있다.
이때, 상기 철부(113)는 탄성을 갖는 물질 예를들면 투명한 폴리우레탄 또는 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 이루어지고 있으며, 그 형태는 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 사각뿔대(113a), 삼각뿔대(113b), 원뿔대(113c) 형태를 갖거나 또는 도면에 나타내지 않았으나, 하드 타입 스템프의 철부(도 4a 내지 4c의 103a, 103b, 103c)와 동일하게 사각뿔, 사면체, 원뿔의 형태를 갖는 것이 특징이다.
이때, 상기 하드 타입 스템프의 철부(도 4a 내지 4c의 103a, 103b, 103c)와 동일한 형태를 갖는 소프트 타입 스템프(110)의 철부(113)에 있어서는 어레이 기판 상에 형성된 유기절연물질층의 두께 d에 대해서 전술한 하드 타입 스템프의 철부의 높이 또는 한 변 길이와 같은 수식이 적용되어 높이 및 한 변 길이를 갖도록 형성될 수 있으며, 또는 최소한 상기 유기절연물질층의 두께보다 큰 높이를 갖도록 철부를 형성해도 무방하다. 그 이유에 대해서는 추후 설명한다.
한편, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 사각뿔대, 삼각뿔대, 원뿔대 형태의 철부(113a, 113b, 113c)의 경우, 그 높이가 콘택홀을 형성할 유기절연물질층의 두께보다 더 큰 높이를 갖도록 형성하면 된다.
이렇게 소프트 타입 스템프(110)의 경우 철부(113)의 높이를 하드 타입 스템프와는 달리 단순히 콘택홀을 형성할 유기절연물질층의 높이보다 큰 높이만을 갖도록 형성하는 이유는, 상기 소프트 타입 스템프(110)의 철부(113)의 경우, 이를 이루는 물질이 탄성을 가짐으로써 매우 소프트한 특성을 갖는 바, 상기 스템프를 가압하여 상기 어레이 기판과 접촉 시 접촉하는 부분 더욱 정확히는 콘택홀을 형성할 유기절연물질층 하부에 구성된 구성요소 또는 기판면에 대해서 손상시킨든지 아니 면 흠집을 나게 하든지 등의 문제를 발생시키지 않고 상기 구성요소에 별 영향을 끼치지 않기 때문이다.
하드 타입 스템프의 경우, 상기 철부 자체가 베이스 기판과 동일한 재질 또는 그 경도가 높은 물질로 형성되고 있는 바, 상기 어레이 기판 상의 유기절연물질층층 이외의 그 하부에 위치한 구성요소 또는 기판 표면이 상기 철부와 접촉한 상태에서 상기 스템프 자체 하중에 의한 압력 이외에 부가하여 5 atm 내지 10 atm 정도의 압력이 추가로 가해질 경우, 상기 구성요소의 파손이나 또는 어레이 기판 자체의 손상을 야기할 수 있지만, 소프트 타입 스템프의 경우, 상기 철부를 이루는 재질이 일반적인 어레이 기판을 형성하는 구성요소의 재질보다 그 경도가 약하며 탄성을 갖는 재질로 이루어지는 바, 5 atm 내지 10 atm 정도의 압력이 가해진다 해도 상기 어레이 기판의 구성요소나 또는 어레이 기판 자체 표면에 별 영향을 끼치지 않는다.
따라서, 상기 소프트 타입의 철부의 높이가 콘택홀을 형성해야 하는 유기절연물질층의 두께와 같을 경우, 상기 유기절연물질층 내부로 삽입됨에 따라 상기 유기절연물질층의 두께가 증가되어 상기 유기절연물질층의 표면이 상기 스템프의 베이스 기판에 닿지만 아직 철부의 끝단은 어레이 기판의 구성요소 또는 어레이 기판의 표면과 접촉하지 않는 경우, 가압에 의해 상기 철부의 끝단이 어레이 기판과 접촉하도록 함으로써 디웨팅(dewetting) 현상을 유도하여 콘택홀을 형성할 수 있기 때문이다. 이 경우, 상기 유기절연물질층은 그 두께 증가분만큼이 어레이 기판의 측면을 통해 흘러내리게 된다.
한편, 소프트 타입 스템프(110)의 경우, 그 철부(113)의 끝단을 뾰족하게 형성한 것 이외에 사각뿔대(113a)와 삼각뿔대(113b) 또는 원뿔대(113c) 형태로 형성함으로써 어레이 기판과 접촉하는 부분이 소정의 면적을 갖도록 평탄하게 형성한 이유는, 인 플레인 프린팅(In plane printing) 시 대기압 또는 상기 스템프 자체의 하중을 이용하지 않고 더욱 가압하여 유기절연물질층 내에 콘택홀을 형성할 경우, 가압에 의해 상기 철부의 그 뾰족한 끝단이 휘게 됨으로써 콘택홀의 위치가 변하게 되거나 또는 그 크기가 맞지 않게 될 수도 있으므로 이러한 현상을 방지하기 위해 전술한 바와 같이 그 끝단을 평탄하게 형성하는 것이다.
이후에는 전술한 구조를 갖는 하드 또는 소프트 타입의 스템프를 이용하여 콘택홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
<제 1 실시예>
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 따른 공정 단면도로서, 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함하는 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역(AA) 일부에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 제 1 실시예에 있어서는 보호층을 유기절연물질로 형성함으로써 하드 타입 스템프를 이용하여 상기 보호층에 대해 직접 인 플레인 프린팅(In plane printing) 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다. 이때 설명의 편의를 위해 상기 다 수의 각 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역이라 정의한다.
우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(201) 전면에 제 1 금속물질을 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo) 중 하나의 금속물질을 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성한 후, 포토레지스트의 도포, 마스크를 이용한 노광, 포토레지스트의 현상, 식각, 포토레지스트의 스트립(strip) 등의 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)을 형성하고, 동시에 스위칭 영역에 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되는 게이트 전극(205)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 금속층(미도시)을 전술한 제 1 금속물질 중 서로 다른 금속물질을 연속 증착하여 이중층 이상으로 형성함으로써, 이중충 또는 삼중층 구조의 게이트 배선과 게이트 전극을 형성할 수도 있다. 도면에서는 편의상 단일층으로 형성된 것으로 도시하였다.
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(205)과 게이트 전극(208)이 형성된 기판(201)의 전면에 무기 절연물질 예를들어 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하고 연속하여 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘과 제 2 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)을 연속하여 증착함으로써 그 하부로부터 순차적으로 게이트 절연막(210)과 순수 비정질 실리콘층(미도시)과 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과 제 2 금속층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 제 2 금속층(미도시) 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하고, 상기 포토레지스트층을 노광 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 진행하여 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(281a)과 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(281b)을 형성한다.
다음, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(281a, 281b) 외부로 노출된 제 2 금속층(미도시)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 순차적으로 식각함으로써 상기 스위칭 영역에 있어서는 순수 비정질 비정질의 액티브층(215)과 그 상부로 연결된 상태의 불순물 비정질 실리콘 패턴(218)과 연결된 상태의 소스 드레인 패턴(225)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(미도시)을 형성한다.
다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 7b의 281b)을 애싱(ashing)을 진행하여 제거함으로써 상기 소스 드레인 패턴(도 7b의 225) 중앙부를 상기 제 1 포토레지스트 패턴(281a) 사이로 노출시킨 후, 드라이 에칭(dry etching)을 실시함으로써 상기 노출된 소스 드레인 패턴(도 7b의 225)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 7b의 218)을 제거함으로써 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(230, 233)과, 그 하부로 각각 서로 이격하는 오믹콘택층(219)을 형성한다. 이때 상기 소스 전극(230)은 상기 데이터 배선(미도시)과 연결되도록 형성한다.
다음, 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(230, 233)과 데 이터 배선(미도시) 상부에 남아있는 제 1 포토레지스트 패턴(도 7c의 281b)을 스트립(strip)을 진행하여 제거한다.
이후, 상기 데이터 배선(미도시)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(230, 233) 위로 전면에 광 경화성 특성을 가지며, 연성 및 복원력을 갖는 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB), 포토아크릴(photo acryl), 액상의 고분자 전구체 중 하나의 물질을 전면에 코팅하여 상기 게이트 절연막(210) 표면으로부터 제 3 두께를 갖는 유기절연물질층(240)을 형성한다. 이때, 상기 액상의 고분자 전구체는 단일 반응기를 갖는 광경화성의 액상 고분자 전구체 70 중량% 내지 90 중량%와, 이관능기 또는 삼관능기를 갖는 광경화성의 액상 고분자 전구체 7 중량% 내지 27 중량% 그리고 광개시재 3중량% 미만으로 구성되며, 이들 3물질이 혼합된 상태에서의 조성비가 100 중량%를 이루는 것이 특징이다.
다음, 도 7e에 도시한 바와 같이, 유기절연물질로서 코팅되어 게이트 절연막(210)으로부터 제 3 두께(d)를 가지며 형성된 유기절연물질층(240) 위로 다수의 철부(273)를 갖는 소프트 타입 또는 하드 타입 스템프(270)를 위치시킨다. 이때 상기 다수의 철부(273)가 상기 유기절연물질층(240)을 향하도록 위치시키며, 이때 상기 스템프(270)는 그 테두리가 도 8a(본 발명에 따른 어레이 기판과 스템프 전체가 도시된 도면)에 도시한 바와 같이 지지부(293)에 의해 지지된 상태가 되도록 한다.
이후, 도 7e와 도 8a에 도시한 바와 같이, 상기 유기절연물질층(240)이 형성된 기판(201)이 놓여진 스테이지(291)를 상기 스템프(270)를 향하여 서서히 상승시켜 상기 스템프(270)의 철부(273)가 상기 유기절연물질층(240) 내부로 서서히 삽입 되도록 한다.
다음, 도 7f와 도 8b(본 발명에 따른 어레이 기판과 스템프 전체가 도시된 도면)에 도시한 바와 같이, 상기 스템프(270)의 철부(273) 끝단이 상기 유기절연물질층 최하면까지 다달아 상기 드레인 전극(233)과 접촉하게 되면, 상기 철부(273)가 더 이상 삽입되는 부분이 없기 때문에 상기 스테이지(291)의 상승에 의해 자동적으로 상기 스템프(270) 자체가 상승하여 상기 스템프(270)의 베이스 기판(271)이 상기 지지부(293) 표면에서 들려 그 접촉상태가 떨어지게 됨으로써 상기 철부(273)의 어레이 기판(201)의 유기절연물질층(240) 하부의 구성요소인 드레인 전극(233)과의 접촉 여부를 알 수 있으며, 상기 철부(273) 끝단이 상기 유기절연물질층(240) 하부에 위치한 드레인 전극(233)과 접촉 시, 디웨팅(dewetting) 현상에 의해 상기 유기절연물질층(240)이 상기 철부(273) 끝단으로부터 외측으로 밀려나게 된다.
따라서, 상기 스템프(270)의 철부(273)가 상기 유기절연물질층(240) 하부에 위치한 구성요소에 닿아 디웨팅(dewetting) 현상에 의해 상기 유기절연물질층(240)이 상기 철부(273)를 기준으로 그 주변으로 밀려가는 순간 상기 스템프(270)의 상부로부터 자외선을 조사함으로써 상기 유기절연물질층(240)을 경화시킨다.
이러한 방식으로 진행되는 공정을 인 플레인 프린팅(In plane printing) 공정이라 한다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 스템프(270)를 콘택홀을 형성할 유기절연물질층(240) 상부에 위치시킨 후, 인 플레인 프린팅(In plane printing) 공정을 진행하는 이유는 추가적인 가압공정을 진행하지 않고 스템프(270) 자체의 하중을 이용하 거나 또는 대기압을 이용하여 스템핑 공정을 진행함으로써 철부 끝단이 상기 유기절연물질층(240) 하부에 위치한 구성요소(드레인 전극(233))와 접촉시점(상기 스템프(270)가 지지대(293)로부터 떨어지는 시점이 상기 철부(273)가 드레인 전극(233)과 접촉하는 시점이 됨)을 재빨리 알아내어 상기 유기절연물질층(240)을 경화시키기 위한 자외선 조사를 가장 적절한 시간에 조사하기 위함이다.
하지만, 상기 스템프(270)의 베이스 기판(271)이 지지대(293)로부터 떨어진 상태에서 상기 스템프(270)의 베이스 기판(271) 배면에 상기 스템프(270) 자체의 하중 이외에 소정의 압력 예를들면 0 atm보다는 크고 10 atm보다는 작은 크기의 압력을 더욱 가할 수도 있다. 이렇게 스템프(270) 자체 하중 이외에 더욱 가압을 가하는 인 플레인 프린팅(In plane printing)의 경우는 하드 타입 스템프보다는 소프트 타입 스템프를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 하드 타입 스템프의 경우 어레이 기판을 손상시킬 수 있는 가능성이 있기 때문이다.
한편, 상기 스템프(270)의 철부(273)가 상기 유기절연물질층(240) 하부의 드레인 전극(233)과 접촉 시 디웨팅(dewetting) 현상이 잘 일어나도록 하기 위해서는 상기 스템프(270)의 표면의 에너지는 25mJ/㎡보다는 작은 값을 가지며, 이때 상기 유기절연물질층(240)의 표면 장력은 40mN/m보다는 작은 값을 갖는 것이 바람직하다.
실험적으로 이러한 스템프(270)의 표면 에너지가 25mJ/㎡보다 크거나 또는 상기 유기절연물질층(240)의 표면 장력이 40mN/m 보다 큰 경우 디웨팅(dewetting) 현상이 잘 일어나지 않거나 또는 진행된다 하더라도 상기 유기절연물질층이 상기 철부 주위로 밀려났다가 원상 복귀되는 시간이 너무 짧아 자외선 조사 시간을 잘 맞출수 없어 콘택홀이 형성되지 않는 빈도가 높아지게 됨을 알 수 있었다.
한편, 상기 스템프(270)의 철부(273)가, 도 4a 내지 4c에 도시한 바와같이 사각뿔, 정사면체, 원뿔 형태인 경우, 이미 전술한 바대로 상기 유기절연물질층의 제 3 두께(d)보다는 각각 더욱 큰 높이 또는 한편 길이를 갖는 바, 상기 철부(273)가 상기 유기절연물질층(240) 내부로 삽입됨으로써 상기 유기절연물질층(240)의 증가하는 두께(d')보다는 더욱 큰 값을 갖도록 형성되고 있는 바, 상기 유기절연물질층(240)의 표면이 상기 스템프(270)의 베이스 기판(271)의 표면과 접촉하지 않게 되므로 문제되지 않는다.
또한, 도 6a 내지 6c에 도시한 바와같이, 각뿔대 또는 원뿔대 형태의 철부가 구성되며 상기 철부의 그 높이가 상기 유기절연물질층(240)의 제 3 두께(d)와 같은 크기를 갖는 소프트 타입 스템프를 사용한 경우, 도시하지 않았지만, 상기 유기절연물질층의 두께가 늘어나게 되어 상기 스템프의 표면과 접촉하지만 가압에 의해 상기 철부의 끝단이 유기절연물질층 하부에 위치한 구성요소인 드레인 전극과 접촉하도록 함으로써 디웨팅(dewetting) 현상이 발생되도록 하며, 이 경우 상기 철부는 탄성을 갖는 물질로 이루어지게 되는 바, 이와 접촉하는 드레인 전극을 손상시키는 등의 문제는 발생하지 않는다. 한편, 이러한 소프트 타입 스템프를 이용할 경우, 상기 철부 형태 특성 상, 디웨팅(dewetting) 영역이 더욱 넓게 형성되며 탄성을 이용하여 가압력을 가감함으로써 상기 철부의 상기 어레이 기판과의 접촉면적을 적절히 조절할 수 있는 바, 콘택홀의 크기 조정에 더욱 유리한 장점이 있다.
다음, 도 7g에 도시한 바와 같이, 상기 자외선 조사에 의해 경화된 유기절연물질층(240)으로부터 상기 철부(도 7e의 273)를 갖는 스템프(도 7e의 270)를 제거하면 상기 유기절연물질층은 상기 드레인 전극(233)을 노출시키는 드레인 콘택홀(243)을 갖는 보호층(240)을 이루게 된다.
이후, 도 7h에 도시한 바와같이, 상기 드레인 콘택홀(243)이 형성된 보호층(240) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 드레인 콘택홀(243)을 통해 상기 드레인 전극(233)과 접촉하는 화소전극(250)을 형성함으로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 어레이 기판(201)을 완성한다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예에 있어서는, 무기절연물질로 이루어진 보호층을 갖는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 게이트 및 데이터 배선을 포함하여 박막트랜지스터의 형성까지의 공정 단계는 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 상기 박막트랜지스터의 완성단계까지의 설명은 생략한다.
도 9a 내지 9f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 단계에 따른 공정 단면도이다.
우선, 도 9a에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(Tr)와 데이터 배선(미도시) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함 으로써 전면에 보호층(340)을 형성한다.
이후, 상기 보호층(340) 위로 포토레지스트를 전면에 코팅함으로써 포토레지스트층(383)을 형성한다. 이때 사용되는 포토레지스트는 빛을 받은 부분이 경화되어 현상 시 남게되는 네가티브 타입인 것이 바람직하다.
한편, 일반적인 패터닝을 위한 마스크 공정 진행시는 상기 포토레지스트층을 형성 후 큐어링 공정을 진행하여 상기 포토레지스트층을 경화시키는 공정을 진행하지만 본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 큐어링 공정 진행없이 코팅한 직후 유연성을 갖는 상태의 포토레지스트층 위로 도 9b에 도시한 바와 같이, 전술한 하드 타입 또는 소프트 타입의 스템프(370)를 위치시키고 상기 기판(301)을 서서히 상승시킴으로써 도 9c에 도시한 바와같이, 상기 스템프(370)의 철부(373)가 상기 포토레지스트층(383)으로 삽입되도록 한다.
이 경우 본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시예에서와 같이 상기 철부(270)가 상기 포토레지스트층(383) 하부에 위치한 보호층(340)과 접촉하도록 함으로써 상기 포토레지스트층(383)이 디웨팅(dewetting) 현상이 발생하도록 하거나 또는 접촉하지 않고 상기 포토레지스트층(383) 상부로 상기 철부(373)가 깊숙이 삽입되도록 한 상태에서 도 9d에 도시한 바와같이, 상기 스템프(370)의 상부에서 자외선을 조사하는 것이 특징이다.
무기절연물질의 경우 굳기가 매우 굳기에 상기 스템프(370)의 철부(373)가 접촉한다하더라도 제 1 실시예에서와 같이 유기절연물질로 이루어진 보호층처럼 상기 철부가 상기 보호층 내부로 삽입되지 않고 가압하여 삽입시킨다 하여도 완전한 콘택홀이 형성되지 않으므로 드라이 에칭이 실시되어야 한다. 따라서, 상기 포토레지스트층(383)에 대해 두께를 달리하도록 즉 콘택홀이 형성되어야 하는 드레인 전극(333)에 대응하는 부분에 대해서는 얇은 두께의 포토레지스트층이 형성되거나 또는 상기 보호층(340)을 노출시키도록 형성해야 하며, 만약 철부(373)가 삽입된 부분에 대응해서도 상기 포토레지스트층(383)을 남기도록 할 경우, 각뿔대 또는 원뿔대 형태의 철부(373)를 갖는 소프트 타입 스템프를 이용하여 스템핑을 진행함으로써 그 두께가 얇은 상태로 남게되는 부분의 최상면이 어느정도 평탄한 표면을 갖도록 한다.
사각뿔, 원뿔 또는 정사면체 형태의 철부(373)를 갖는 스템프의 경우 상기 보호층(340)과의 접촉이 이루어지지 않아 디웨팅(dewetting) 현상이 발생하지 않으면 상기 포토레지스트층(383)이 자외선 조사에 의해 경화되는 경우, 상기 포토레지스트층 내부에 대해 사각뿔, 원뿔 또는 정사면체의 음각 형태의 홈이 형성된다. 이 경우 애싱(ashing)을 진행하여 상기 홈 내부에 보호층을 노출시키게 되면, 적정 면적으로 상기 보호층을 노출시키기 위해 애싱(ashing) 시간이 길어지게 되는 바, 애싱(ashing) 시간을 줄이기 위해서는 각뿔대 또는 원뿔대 형태의 철부(373)를 갖는 소프트 타입 스템프(370)를 이용하여 상기 포토레지스트층(383)에 형성된 홀 내부 표면이 평탄한 상태를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
다음, 상기 자외선 조사에 의해 경화된 포토레지스트층(383)으로부터 상기 스템프(도 9d의 383)를 제거하면 도 9e에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 전극(333)에 대응하는 부분의 보호층(340)을 노출시키는 상태의 포토레지스트층(383) 이 형성되거나 또는 드레인 전극(333)에 대응하여 얇은 두께를 갖는 포토레지스트층이 형성된다.
이후 드라이 에칭을 실시함으로써 상기 포토레지스트층(383)에 형성된 홀에 의해 노출된 보호층 영역을 제거함으로써 상기 드레인 전극(333)을 노출시키는 드레인 콘택홀(343)을 형성한다.
한편, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 드레인 전극에 대응하는 보호층 상부에 대해서 얇은 두께로써 포토레지스트층이 남도록 스템핑 공정을 진행하는 경우는, 상기 드라인 에칭을 실시하기 전 상기 포토레지스트층과 반응하여 이를 그 표면으로부터 서서히 식각하는 것을 특징으로 하는 애싱(ashing)을 우선적으로 실시하여 얇을 두께의 포토레지스트층을 제거함으로써 상기 드레인 전극에 대응하는 상기 보호층을 노출시킨 후, 상기 드라이 에칭을 진행함으로써 전술한 바와 같이 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성할 수 있다.
다음, 도 9f에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 콘택홀(343)이 형성된 보호층(340) 위로 남아있는 포토레지스트층(도 9e의 383)을 스트립(strip)을 진행하여 제거한다.
이후 상기 드레인 콘택홀(343)이 형성된 보호층(340) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 드레인 콘택홀(343)을 통해 상기 드레인 전극(333)과 접촉하는 화소전극(350)을 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(301)을 완성한다.
이러한 본 발명에 따른 인 플레인 프린팅(In-plane printing) 방법을 이용하여 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 경우, 포토레지스트의 도포, 노광 마스크를 이용한 노광, 현상, 식각 및 스트립 등의 단위 공정을 포함하는 1회의 마스크 공정을 생략할 수 있거나 또는 최소한 매우 값비싼 노광 장비를 이용한 노광 공정을 생략할 수 있는 바, 제조 공정 및 제조 시간을 단축함으로써 생산성을 향상시키며 제조 비용을 절감시키는 효과가 있다.
Claims (20)
- 투명한 절연기판 상에 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과 이들 두 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;상기 박막트랜지스터 위로 전면에 광경화 특성을 갖는 유기절연물질을 도포하여 연성 및 복원력을 갖는 제 1 두께의 유기절연물질층을 형성하는 단계와;상기 유기절연물질층 위로 철부를 갖는 스템프를 위치시키는 단계와;상기 유기절연물질층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입되도록 함으로써 상기 유기절연물질층에 상기 다수의 철부 주변에 대해서는 상기 유기절연물질층이 밀려나는 디웨팅(dewetting) 현상을 발생시키는 단계와;상기 디웨팅(dewetting) 현상이 발생된 상기 유기절연물질층에 자외선을 조사하여 상기 유기절연물질층을 경화시키는 단계와;상기 스템프를 제거함으로써 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와;상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 디웨팅(dewetting) 현상은, 상기 철부의 끝단이 상기 보호층 하부에 위치하는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접촉함으로써 이루어지는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스템프는 그 표면에너지가 25mJ/㎡보다 작고, 상기 유기절연물질층의 표면 장력은 40mN/m 보다 작은 값을 갖는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서상기 스템프는 투명한 재질의 베이스 기판과, 상기 베이스 기판상에 형성되며 투명한 재질의 상기 철부로 구성되는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 스템프의 투명한 베이스 기판은, 유리, 석영, PUA 중 하나의 물질로 이 루어진 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 철부는 상기 베이스 기판을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 철부는 그 형태가 사각뿔, 정사면체, 원뿔 형태인 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 철부는 탄성을 갖는 물질로 이루어진 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 철부는 그 형태가 사각뿔, 정사면체, 원뿔 형태이거나 또는 사각뿔대, 삼각뿔대, 원뿔대 형태인 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 탄성을 갖는 물질은 PDMS인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 철부가 사각뿔 또는 원뿔 형태인 경우 그 높이 h, 정사면체의 한변 길이를 a, 상기 제 1 두께를 d라 하면,상기 철부가 사각뿔 형태의 경우, h > 3d,상기 철부가 원뿔 형태의 경우,,
상기 철부가 정사면체 형태의 경우,
의 식을 만족하도록 상기 철부의 높이 또는 한변 길이를 갖도록 형성하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,상기 스템프의 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입시키는 단계는, 상기 스템프를 가압하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 가압은 0 atm보다는 크고 10 atm보다는 작은 범위에서 이루어지는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스템프는 그 테두리가 지지대에 의해 지지되도록 상기 유기절연물질층 상부로 위치시키는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입되어 상기 스템프가 상기 지지대로부터 떨어지는 시점 이후에 상기 자외선 조사가 실시되는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 투명한 절연기판 상에 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과 이들 두 배선과 연결된 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;상기 박막트랜지스터 위로 전면에 무기절연물질을 도포하여 보호층을 형성하는 단계와;상기 보호층 위로 포토레지스트를 전면에 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와;상기 포토레지스트층 위로 특정 패턴 형태의 철부를 갖는 스템프를 그 테두리가 지지대에 의해 지지되도록 위치시키는 단계와;상기 포토레지스트층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 포토레지스트층 내부로 삽입되도록 하는 단계와;상기 철부가 상기 포토레지스트층 내부에 삽입된 상태에서 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트층을 경화시키는 단계와;상기 스템프를 제거함으로써 포토레지스트층 내부에 상기 보호층을 노출시키는 홈을 형성하는 단계와;드라이 에칭을 실시함으로써 상기 홈 내부에서 노출된 보호층을 제거하여 그 하부의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성하는 단계와;상기 홈을 갖는 포토레지스트층을 제거하는 단계와;상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 스템프의 철부가 상기 포토레지스트층 내부로 삽입되도록 하는 단계는, 상기 철부의 끝단이 상기 보호층과 접촉하도록 함으로써 상기 철부에 대해 상기 철부 주변의 포토레지스트층이 밀려나는 디웨팅(dewetting) 현상이 발생하도록 하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 보호층을 노출시키는 홈을 형성하는 단계는, 상기 포토레지스트층을 그 표면으로부터 식각하는 것을 특징으로 하는 애싱(ashing)을 진행하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
- 기판 상에 광경화 특성을 갖는 유기절연물질을 도포하여 연성 및 복원력을 갖는 유기절연물질층을 형성하는 단계와;상기 유기절연물질층 위로 철부를 갖는 스템프를 위치시키는 단계와;상기 유기절연물질층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 유기절연물질층 내부로 삽입되도록 함으로써 상기 유기절연물질층에 상기 다수의 철부 주변에 대해서는 상기 유기절연물질층이 밀려나는 디웨팅(dewetting) 현상을 발생시키는 단계와;상기 디웨팅(dewetting) 현상이 발생된 상기 유기절연물질층에 자외선을 조사하여 상기 유기절연물질층을 경화시키는 단계와;상기 스템프를 제거하는 단계를 포함하는 홀 형성 방법.
- 기판 상에 무기절연물질을 증착하여 무기 절연 물질층을 형성하는 단계와;상기 무기 절연 물질층 위로 포토레지스트를 전면에 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와;상기 포토레지스트층 위로 철부를 갖는 스템프를 그 테두리가 지지대에 의해 지지되도록 위치시키는 단계와;상기 포토레지스트층이 형성된 기판을 상승시켜 상기 스템프의 철부가 상기 포토레지스트층 내부로 삽입되도록 하는 단계와;상기 철부가 상기 포토레지스트층 내부에 삽입된 상태에서 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트층을 경화시키는 단계와;상기 스템프를 제거함으로써 포토레지스트층 내부에 상기 무기 절연 물질층을 노출시키는 홈을 형성하는 단계와;드라이 에칭을 실시함으로써 상기 홈 내부에서 노출된 무기 절연 물질층을 제거하는 단계와;상기 홈을 갖는 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함하는 홀 형성 방법.
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