KR20120073988A - 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 및 이에 사용되는 포토레지스트 조성물 - Google Patents

박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 및 이에 사용되는 포토레지스트 조성물 Download PDF

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Abstract

미세 패턴의 불량이 감소되고, 공정 시간이 단축된 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 및 이에 사용되는 포토레지스트 조성물이 제공된다. 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법은, 기판 상에 도전성 물질로 이루어진 도전막을 형성하는 단계, 도전막 상에 포토레지스트 조성물로 이루어진 식각 패턴을 형성하는 단계 및 식각 패턴을 식각 마스크로 이용하여 도전막을 식각하여 도전막 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 포토레지스트 조성물은 알카리 가용성 노불락 수지, 디아조나프토퀴논 화합물, 접착증가제 및 유기용제를 포함한다. 상기 접착증가제는, 아래 화학식 1로 표시되는, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 포토레지스트에 첨가하여 이루어진다.
[화학식 1]
Figure pat00003

Description

박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 및 이에 사용되는 포토레지스트 조성물{METHOD OF FABRICATING THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND PHOTORESIST COMPOSITION USED THEREIN}
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 및 이에 사용되는 포토레지스트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세 패턴의 불량이 감소되고, 공정 시간이 단축된 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 및 이에 사용되는 포토레지스트 조성물에 관한 것이다.
표시 장치 회로 또는 반도체 집적 회로와 같은 미세한 회로 패턴을 형성하기 위해서는 먼저 기판 상의 절연막 또는 도전성 금속막에 포토레지스트 조성물을 균일하게 코팅 또는 도포한다. 이어서, 소정 형상의 마스크 존재 하에서 코팅된 포토레지스트 조성물을 노광하고 현상하여 목적하는 형상의 패턴을 만든다. 이후 마스크를 사용하여 금속막 또는 절연막을 에칭하고, 잔존하는 포토레지스트 막을 제거하여 기판 상에 미세회로를 형성시킨다.
한편, 전자 소자의 고성능화가 요구됨에 따라, 소자의 집적도가 증가되었고, 한정된 기판 상에 다수의 소자를 집적하기 위해서는 미세회로 패턴의 구현이 필요하였다. 이에 따라, 미세회로 패턴 형성시 사용되는 포토레지스트 조성물의 해상도 등을 향상시키려는 연구가 진행되어 왔다.
미세회로 패턴을 형성하기 위해서는, 포토레지스트 조성물이 향상된 감광속도, 잔막율, 현상 콘트라스트, 해상도, 고분자 수지의 용해성, 기판과의 접착력, 및 회로선폭 균일도(CD uniformity)를 가져야 한다.
이에 의해, 미세회로 패턴의 형성시, 패턴의 불량이 감소될 수 있고, 공정 시간도 단축될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 미세 패턴의 불량이 감소되고, 공정 시간이 단축된 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 감광속도, 잔막율, 현상 콘트라스트, 해상도 등이 향상된 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법은, 기판 상에 도전성 물질로 이루어진 도전막을 형성하는 단계, 상기 도전막 상에 포토레지스트 조성물로 이루어진 식각 패턴을 형성하는 단계 및 상기 식각 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전막을 식각하여 도전막 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 포토레지스트 조성물은, 알카리 가용성 노불락 수지, 디아조나프토퀴논 화합물, 접착증가제 및 유기용제를 포함한다.
상기 접착증가제는, 아래 화학식 1로 표시되는, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 포토레지스트에 첨가하여 이루어진다.
[화학식 1]
Figure pat00001

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법으로 제조된 박막 트랜지스터 표시판의 레이 아웃도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 것이다.
도 3은 도 2의 A-A'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 12는 비교예 1 및 실시예 1 내지 3에 의한 포토레지스트 조성물로 형성된 SEM 데이터 패턴을 나타낸 것이다.
도 13은 비교예 2 및 실시예 4 내지 6에 의한 포토레지스트 조성물로 형성된 SEM 데이터 패턴을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법으로 제조된 박막 트랜지스터 표시판의 레이 아웃도이다. 도 2는 도 1의 A부분을 확대한 것이다. 도 3은 도 2의 A-A'선을 따라 자른 단면도이다. 도 4 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
먼저, 도 1내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 박막 트랜지스터 표시판은 매트릭스 형상으로 배열된 다수개의 화소 및 각 화소별로 구비된 다수개의 박막 트랜지스터를 포함한다. 화소의 행 방향으로는 화소의 경계를 따라 연장된 다수의 게이트 배선(22)이 배열되어 있고, 화소의 열 방향으로는 화소의 경계를 따라 연장된 다수의 데이터 배선(62)이 배열되어 있다. 게이트 배선(22)과 데이터 배선(62)이 교차하는 영역에는 게이트 전극(24), 소오스 전극(65) 및 드레인 전극(66)을 포함하는 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.
본 실시예의 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판(10) 상에 컬러 필터(131)가 형성되고, 컬러필터(131) 상에 게이트 배선 등의 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 AOC(Array On Color filter) 구조이거나, 박막 트랜지스터 어레이 상에 컬러필터(131)가 형성된 COA(Color filter On Array) 구조일 수 있으나 박막 트랜지스터 표시판의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 이하, AOC 구조의 박막 트랜지스터 표시판을 예로 들어 설명한다.
AOC 구조의 박막 트랜지스터 표시판은, 절연 기판(10)의 바로 위에 블랙 매트릭스(121)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(121) 사이의 화소 영역에는 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(131)가 순차적으로 배열되어 있다. 이러한 컬러필터(131) 상에는 이들의 단차를 평탄화하기 위한 오버코트층(136)이 형성될 수 있다.
오버코트층(136) 상에는 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 스토리지 배선(28)을 포함하는 게이트 배선, 게이트 절연막(30), 반도체층(40), 오믹 콘택층(55, 56), 및 데이터선(62), 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66)을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선 상부에는 콘택홀(76)을 구비하는 보호막(70)이 형성되어 있고, 보호막(70) 상부에는 화소 전극 패턴(84, 85)이 배치된다.
화소 전극 패턴(84, 85)은 투명 도전성 물질, 예를 들어 ITO 또는 IZO로 이루어질 수 있다. 본 실시예의 화소 전극 패턴(84, 85)은 다수의 미세 전극(84)과 미세 전극(84) 사이에 형성된 미세 슬릿(85)으로 이루어진다. 구체적으로 본 실시예의 화소 전극 패턴(84, 85)은 예를 들어 화소 영역을 4등분하는 십자 형상의 주 골격, 이 주 골격으로부터 화소 영역의 외곽측으로 향하는 사선으로 형성된 다수의 미세 전극(84), 및 다수의 미세 전극(84) 사이에는 배치된 다수의 미세 슬릿(85)으로 이루어진다. 사선 방향으로 형성된 다수의 미세 전극(84)은 화소 영역의 중심으로부터 서로 다른 4 방향으로 형성될 수 있다. 이에 따라 액정 표시 장치에 구동 전원 인가 시 액정(미도시)은 서로 다른 4 방향으로 배향된다.
미세 전극(84)의 폭은, 화소 전극 패턴(84, 85)의 중심부 즉, 미세 전극(84)이 십자 형상의 주 골격과 접하는 지점과 화소 영역의 외곽부에서 동일하거나 다를 수 있다. 미세 전극(84)의 폭이 화소 영역 전체에 걸쳐 동일한 경우, 미세 슬릿(85)의 폭(w1)은 2 내지 5㎛일 수 있다. 도시하지는 않았으나, 본 실시예의 박막 트랜지스터 표시판의 상부에 배치되는 공통 전극 표시판은 패터닝되지 않은 공통 전극을 포함할 수 있다. 따라서, 화소 전극 패턴(84, 85)이 액정(미도시)의 배향을 조절하며, 미세 슬릿(85)의 폭(w1)이 5㎛를 초과하는 경우 액정의 응답 속도가 저하될 수 있다. 또한, 노광기의 해상도의 제한을 받아 미세 슬릿(85)의 폭(w1)을 2㎛ 미만으로 조절하기는 어려울 수 있다.
도 4 및 도 11을 참조하면, 박막 트랜지스터 표시판을 제조하기 위하여 먼저, 절연 기판(10)을 제공한다.
절연 기판(10)은 소다석회유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등의 유리 기판 또는 예를 들어 폴리에테르 술폰 및 폴리카보네이트 등의 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 또한, 절연 기판(10)은 예를 들어 폴리 이미드 등으로 이루어진 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다.
절연 기판(10)은 하나의 액정 표시 장치에 이용되는 단위 박막 트랜지스터 표시판에 상응하는 사이즈일 수도 있으나, 하나의 절연 기판(10)에서 다수의 박막 트랜지스터 표시판이 제조되는 대형 기판일 수 있다.
이어서, 절연 기판(10) 상에 크롬(Cr), 또는 크롬 산화물(CrOx) 등의 불투명 물질을 증착하고 패터닝하여 블랙 매트릭스(121)를 형성한다. 이어서, 블랙 매트릭스(121) 상부 및 블랙 매트릭스(121)에 의해 노출된 절연 기판(10)의 전면에 예를 들어 감광성 레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(131)를 형성한다. 이어서 블랙 매트릭스(121) 및 컬러필터(131) 상에 오버코트층(136)을 형성한다.
이어서, 도 4를 참조하면, 오버코트층(136) 상에 게이트 배선용 도전막(20)을 적층한 후, 이를 패터닝하여 게이트선(22), 게이트 전극(26), 스토리지 배선(28)을 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 게이트 배선의 형성 시 이용되는 포토레지스트 패턴(200)은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토레지스트 조성물을 이용할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토레지스트 조성물 에 대해서는 후술한다. 여기서, 게이트선(22), 게이트 전극(26), 및 스토리지 배선(28)을 포함하는 게이트 배선을 형성하기 위해, 예를 들어 스퍼터링법(sputtering)을 이용하여 도전막(20)을 형성할 수 있다. 스퍼터링은 200℃ 이하의 저온 공정에서 수행하며, 이어서, 이들 도전막(20) 상에 포토레지스트 패턴(200)을 형성하고 이를 식각 마스크로 이용하여 도전막(20)을 습식 식각 또는 건식 식각하여 패터닝한다. 습식 식각의 경우, 인산, 질산, 초산 등의 식각액을 사용할 수 있다.
게이트 배선은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 산화 아연(ZnO), ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 형성될 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 화학적 기상증착법 또는 스퍼터링법 (sputtering)을 이용하여 절연 기판(10) 및 게이트 배선 상에 질화규소(SiNx) 또는 산화 규소 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)을 형성한다.
이어서, 도 6을 참조하면, 예를 들어, 화학 기상 증착법 또는 스퍼터링법을 이용하여 게이트 절연막(30) 상에 수소화 비정질 규소 또는 다결정 규소 등을 증착하여 액티브층(40)을 형성한다. 이후, 액티브층(40) 상에 예를 들어, 화학 기상 증착법 또는 스퍼터링법을 이용하여 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 규소를 적층하여 오믹층(50)을 형성한다
이후, 액티브층(40)과 오믹층(50) 상에 포토레지스트 패턴(200)을 형성하고 이를 식각 마스크로 이용하여 액티브층(40)과 오믹층(50)을 패터닝한다. 이에 의해, 액티브층 패턴(도 7의 44참조)과 오믹층 패턴(도 7의 54 참조)이 형성된다. 액티브층 패턴(44)에서 '액티브'란 구동 전류 인가시 전기적 특성을 가지게 되는 활성 물질을 의미하며, 반도체 및 금속 산화물 등을 모두 포함한다.
액티브층 패턴(44) 및 오믹층 패턴(54) 형성에 이용되는 식각은 각각 별도의 습식 식각 또는 건식 식각을 이용할 수 있다. 습식 식각의 경우 불산(HF), 황산, 염산 및 이들의 조합에 탈이온수를 혼합한 식각액을 사용할 수 있다. 건식 식각의 경우, 불소 계열의 식각 가스, 예를 들어 CHF3, CF4 등을 사용할 수 있다. 구체적으로 불소 계열의 식각 가스에 Ar 또는 He이 함유된 식각 가스를 사용할 수 있다.
이어서, 도 7 및 8을 참조하면, 예를 들어, 화학 기상 증착법 또는 스퍼터링법을 이용하여 Ni, Co, Ti, Ag, Cu, Mo, Al, Be, Nb, Au, Fe, Se, 또는 Ta 등으로 이루어진 단일막 또는 다중막으로 이루어진 데이터 배선용 도전막(60)을 증착한다.
다중막의 예로는 Ta/Al, Ta/Al, Ni/Al, Co/Al, Mo(Mo 합금)/Cu 등과 같은 이중막 또는 Ti/Al/Ti, Ta/Al/Ta, Ti/Al/TiN, Ta/Al/TaN, Ni/Al/Ni, Co/Al/Co 등과 같은 삼중막이 예시될 수 있다. 이어서, 데이터 배선용 도전막(60) 상에 포토레지스트 패턴(200)을 형성하고, 포토레지스트 패턴(200)을 식각 마스크로 이용하여 데이터 배선용 도전막(60)을 식각하여 데이터 배선(62, 65, 66)을 형성한다. 이러한 식각은 습식 식각 또는 건식 식각을 이용할 수 있다. 습식 식각의 경우 인산, 질산 및 초산의 혼합액, 불산(HF) 및 탈이온수(deionized water)의 혼합액 등의 식각액을 사용할 수 있다. 이때, 데이터 배선용 도전막(60)을 식각하는 포토레지스트 패턴(200)을 사용하여 오믹층 패턴(54)을 식각하여 분리시킨다. 이에 의해, 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)과 오버랩 되도록 오믹 콘택층 패턴(55, 56)이 형성된다.
상기 식각에 의해 데이터 배선(62, 65, 66)은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(62)과, 데이터선(62)으로부터 가지(branch) 형태로 분지되어 액티브층 패턴(44)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65)과, 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26) 또는 박막 트랜지스터의 채널부를 중심으로 소스 전극(65)과 대향하도록 액티브층 패턴(44) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)을 포함한다.
도 9를 참조하면, 액티브층 패턴(4) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 상에 보호막(70)을 형성한다. 이어서, 보호막(70)에 포토레지스트 패턴(200)을 형성하고 이를 이용한 식각공정을 통해 드레인 전극(66)을 노출시키는 콘택홀(76)을 형성한다.
이어서, 도 10을 참조하면, 예를 들어 ITO, IZO 등과 같은 투명 도전체 또는 반사성 도전체로 이루어진 화소 전극용 도전막(80)을 형성한다. 화소 전극용 도전막(80)은 예를 들어 스퍼터링을 이용하여 증착할 수 있다.
이어서, 도 11을 참조하면, 스프레이법, 롤코터법, 회전도포법 등을 이용하여 포토레지스트 조성물을 화소 전극용 도전막(80) 상에 도포할 수 있다.
이어서, 도포된 포토레지스트 조성물을 105℃의 온도에서, 1~5분간 소프트 베이크(soft bake) 포토레지스트 조성물에 함유된 용매를 제거한다. 이에 의해, 포토레지스트막이 형성된다. 이후, 포토레지스트막이 소정의 패턴 형상을 갖도록 365nm 내지 435nm 의 파장을 갖는 자외선을 포토레지스트막에 조사한다. 이후, 포토레지스트막이 형성된 기판(10)을 현상액에 침지하여 자외선이 조사된 부분을 제거하여 소정의 포토레지스트 패턴을 형성한다.
이때, 현상액은 알칼리 수용액, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 알칼리류; 에틸아민, n-프로필아민 등의 1급 아민류; 디에틸아민, n-프로필아민 등의 2급 아민류; 트리메틸아민, 메틸디에틸아민, 디메틸에틸아민, 트리에틸아민 등의 3급 아민류; 디메틸에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알콜아민류; 또는 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄히드록시드 등의 4급 암모늄염의 수용액 등을 사용할 수 있다.
이어서, 도 11을 참조하면, 포토레지스트막을 초순수로 30 ~ 90 초간 세정하여 불필요한 부분을 완전히 제거하고, 건조하여 식각 패턴(200)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조에 사용되는 포토레지스트 조성물은, 알카리 가용성 노불락 수지, 디아조나프토퀴논 화합물, 접착증가제 및 유기용제를 포함하되, 상기 접착증가제는, 아래 화학식 1로 표시되는, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 포토레지스트에 첨가하여 이루어진다.
[화학식 1]
Figure pat00002

상기 조성을 가지는 식각 패턴(200)의 도포 두께(d1)는 1 내지 2㎛일 수 있다. 식각 패턴(200)의 도포 두께(d1)가 2㎛를 초과하는 경우 노광량 및 현상 시간이 증가할 수 있어 패턴 형상이 역 테이퍼(reverse taper)를 가질 수 있다. 즉, 식각 패턴(200)의 패턴 프로파일이 저하될 수 있다. 이에 의해, 미세한 회로 선폭 등의 제조가 어려워질 수 있다. 또한, 노광량이 증가되고, 감광속도가 저하될 수 있다. 이에 의해, 식각 패턴(200)의 해상도가 저하될 수 있고, 공정 시간이 증가하게 될 수 있다. 식각 패턴(200)의 도포 두께(d1)가 1㎛ 미만인 경우 포토레지스트 조성물이 도포되지 않은 부위가 형성될 수 있어 패터닝 불량을 야기할 수 있다. 즉, 잔막률이 저하되어, 식각 패턴(200)에 의해 식각되지 않아야 하는 부분까지 식각 될 수 있다.
이어서, 도 2 및 도 3를 참조하면, 식각 패턴(200)을 식각 마스크로 이용하여 화소 전극용 도전막(80)을 식각하여 화소 전극 패턴(84, 85)을 형성한다.
본 실시예에 의할 경우, 감광속도, 잔막률, 기판과의 접착성, 회로 선폭의 균일도 등이 향상된 후술할 제2 실시예의 포토레지스트 조성물을 이용함으로써, 우수한 패턴의 미세 전극(84)을 포함하는 화소 전극 패턴(84, 85)을 형성할 수 있다.
화소 전극 패턴(84, 85)을 형성한 이후, 스트리퍼를 이용하여 식각 패턴(200)을 제거한다. 이에 의해, 본 발명의 제1 실시예에 따라 박막 트랜지스터 표시판이 완성된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따라 고정밀(High-definition) 패턴 공정, 즉 미세 가지(197)나 미세 슬릿(199)의 폭을 약 5um 이하로 형성하는 공정이 간략히 설명된다. 하부층 위에 화소 전극층으로 형성되는 도전성 금속이 증착 또는 코팅된다. 도전성 금속 위에 감광성 포토레지스트(PR)가 코팅된다. 감광성 포토레지스트(PR)는 사진식각(photo-lithography) 공정에 의해 화소 전극층의 패턴과 유사한 패턴을 갖는다. 미세 가지(197)들 또는 미세 슬릿(199)들의 폭들이 매우 작기 때문에 이때 형성된 포토레지스트(PR)의 패턴은 포토레지스트(PR)의 잔여물(residue)를 갖거나 일부 불량 패턴을 가질 수 있다. 이것을 개선하기 위해 애싱(ashing)공정, 또는 건식식각(dry etching)공정이 행해질 수 있다. 이후 도전성 금속은 식각되고, 포토레지스트(PR)가 제거된 뒤 화소전극층의 패턴이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따라 하부막과의 접착성을 좋게 하여 고정밀 패턴을 구현하기 위해 감광성 포토레지스트(PR)는 접착증가제(adhesion promoter), 즉 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트(Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl)-[[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]methyl]butylmalonate))을 포함할 수 있다. 즉, 감광성 포토레지스트는 메트릭스(matrix)로서 약 15wt% ~ 25wt%, 보다 바람직하게는 약 20wt의 크레졸 노불락수지와, 약 3wt% ~ 7wt%, 보다 바람직하게는 약 5wt%의 감광제(photo-sensitizer), 및 접착증가제(adhesion promoter)로서 약 0.1 wt% ~ 약 10wt%의 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트을 포함하는 고형물을 용매, 예를 들어, 약 65wt% ~ 약 74.95wt%의 폴리 2 글리시딜 메타아크릴레이트(poly (2-glycidyl methacrylate), PGMEA)에 용해시켜 제조될 수 있다.
크레졸 노불락수지는 약 7,000 중량평균 분자량 ~ 약 9,000 중량평균 분자량(weight-average molecular weight)을 가질 수 있고, 메타 크레졸과 파라 크래졸비가 약 6:4로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매 하에서 축합반응(condensation reaction)에 의해 제조될 수 있다.
감광제(photo-sensitizer)는 2,3,4,4’-테트라하드록시벤조페논(2,3,4,4’-tetrhydroxybenzophenone)와 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드(Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응에 의해 제조된 화합물이거나, 4, 4’, 4”-에틸리딘트리스페놀(4, 4’, 4,”-Ethylidyne tris phenol)와 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드(Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응에 의해 제조된 화합물일 수 있다. 이와 같은 조성물을 갖는 포토레지스트(PR)는 하부막과의 밀착성이 좋기 때문에 사진식각(photo-lithography) 공정에서 고정밀 패턴이 형성될 수 있다.
이하, 구체적인 실험예를 참조하여, 상기한 실시예에 따른 포토레지스트 조성물을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실험예에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 한정되는 것은 아니다.
비교예 1
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 60 :40으로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 9,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 감광제 화합물로서 2,3,4,4'테트라하드록시벤조펜원(2,3,4,4'-tetrhydroxybenzophenone)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드(Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 고형물을 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다.
실시예 1
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 60 :40으로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 9,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 감광제 화합물로서 2,3,4,4'테트라하드록시벤조펜원(2,3,4,4'-tetrhydroxybenzophenone)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드(Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 혼합물에 화학식 1의 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 0.1중량% 를 첨가한 후 고형물을 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다.
실시예 2
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 60 :40으로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 9,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 감광제 화합물로서 2,3,4,4' 테트라하드록시벤조펜원(2,3,4,4'-tetrhydroxybenzophenone)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드(Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 혼합물에 화학식 1의 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 1중량% 를 첨가한 후 고형물을 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다.
실시예 3
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 60:40으로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 9,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 감광제 화합물로서 2,3,4,4' 테트라하드록시벤조펜원(2,3,4,4'-tetrhydroxybenzophenone)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드(Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 혼합물에 화학식 1의 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 10중량% 를 첨가한 후 고형물을 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다.
이러한 감광성 수지를 IZO 기판 위에 스핀 코팅한 후 니콘 FX-601(NA=0.1)을 이용하여 노광하고 2.38% TMAH 수용액으로 현상 후 130도씨에서 베이킹하고, 에칭한 후 SEM으로 밀착성을 검사한다.
비교예 2
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 40:60으로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 7,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 4,4’,4”-에틸리딘트리스페놀 (4,4’,4”-Ethylidyne tris phenol)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드 (Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride) 화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 고형물을 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다.
실시예 4
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 40 :60으로 혼합된 크레졸 모노머 (monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 7,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 4,4’,4”-에틸리딘트리스페놀 (4,4’,4”-Ethylidyne tris phenol)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드 (Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 혼합물에 화학식 1의 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 0.1중량% 를 첨가한 후 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다
실시예 5
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 40 :60으로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 7,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 4,4’,4”-에틸리딘트리스페놀 (4,4’4”-Ethylidyne tris phenol)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드 (Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 혼합물에 화학식 1의 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 1중량% 를 첨가한 후 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다
실시예 6
메타 크레졸과 파라 크래졸비가 40 :60으로 혼합된 크레졸 모노머(monomer)와 포름알데히드를 옥살산 촉매하에서 축합반응에 의해 제조한 중량평균 분자량 7,000인 크레졸 노불락수지 20중량%와 4,4’,4”-에틸리딘트리스페놀 (4,4’,4”-Ethylidyne tris phenol)에 나프토퀴논 1,2-디아지도 5-술폰닐크로라이드 (Naphthoquinone 1.2-diazide-5- Sulfonylchloride)화합물을 축합 반응하여 얻은 감광제 5중량%로 이루어진 혼합물에 화학식 1의 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 10중량% 를 첨가한 후 PGMEA에 용해시켜 감광성 수지 조성물을 제조한다
이러한 감광성 수지를 IZO 기판 위에 스핀 코팅한 후 니콘 FX-601(NA=0.1)을 이용하여 노광하고 2.38% TMAH 수용액으로 현상 후 130도씨에서 베이킹하고, 에칭한 후 SEM으로 밀착성을 검사한다.
전술한 비교예와 실시예들에 대한 결과에서 이해할 수 있듯이, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트를 포토레지스트 조성에 첨가한 경우 에칭 스큐가 감소하고, 이는 미세 피치 달성에 유리한 공정을 확보할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 절연 기판 22: 게이트선
26: 게이트 전극 28: 스토리지 배선
30: 게이트 절연막 40: 반도체층
55, 56: 오믹 콘택층 62: 데이터선
65: 소스 전극 66: 드레인 전극
70: 보호막 76: 콘택홀
84: 미세 전극 85: 미세 슬릿
121: 블랙 매트릭스 131: 컬러필터
136: 오버코트층 200: 식각 패턴

Claims (9)

  1. 포지티브형 포토레지스트 조성물에 있어서,
    알카리 가용성 노불락 수지,
    디아조나프토퀴논 화합물,
    접착증가제(Adhesion promoter), 및
    유기용제를
    포함하는 포토레지스트 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착증가제로서,
    비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피퍼리디닐)-[[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐]메틸]부틸말로네이트 (Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl)-[[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]methyl]butylmalonate))를 포함하는 포토레지스트 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접착증가제의 함량은 0.01중량% 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  4. 기판 상에 도전성 물질로 이루어진 도전막을 형성하는 단계;
    상기 도전막 상에 포토레지스트 조성물로 이루어진 식각 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 식각 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전막을 식각하여 도전막 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 포토레지스트 조성물은:
    알카리 가용성 노불락 수지,
    디아조나프토퀴논 화합물,
    접착증가제(Adhesion promoter), 및
    유기용제를
    포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 식각 패턴의 도포 두께는 1 내지 2㎛인 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 도전막 패턴은 투명 도전성 물질로 이루어진 화소 전극 패턴인 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화소 전극 패턴은 다수의 미세 전극 및 상기 미세 전극 사이에 형성된 다수의 미세 슬릿으로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 미세 슬릿의 폭은 2내지 5㎛인 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 도전막 패턴은 게이트 배선 또는 데이터 배선인 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
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