KR100670043B1 - A manufacturing method of a thin film transistor panel for a liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
절연 기판 위에 게이트선, 게이트 전극, 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 절연막, 반도체층, 저항성 접촉층 및 도전체층을 연속하여 증착한 다음, 그 위에 양성 감광막을 도포한다. 이어, 마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사한 후 현상하여 감광막 패턴을 형성한다. 감광막 패턴 중에서 소스 전극과 드레인 전극 사이에 위치한 제1 부분은 데이터 배선이 형성될 부분에 위치한 제2 부분보다 두께를 얇게 하며, 기타 부분의 감광막은 모두 제거한다. 두께가 얇은 제1 부분을 형성하기 위해 마스크의 슬릿 패턴 내에 바나 도트 패턴을 형성하여 빛의 투과량을 조절한다. 또는, 노광기의 분해능보다 작게 슬릿 패턴을 형성하거나 슬릿 패턴에 부분 투과막을 형성한다. 이어, 기타 부분의 도전체층을 제거하여 그 하부의 저항성 접촉층을 노출시키고, 기타 부분의 노출된 저항성 접촉층과 그 하부의 반도체층을 감광막의 제1 부분과 함께 제거한다. 이어, 채널부의 도전체층 및 그 하부의 저항성 접촉층 패턴을 제거하여 소스 전극과 드레인 전극을 분리하며 그 사이의 반도체 패턴을 드러낸다. 이어, 남아 있는 감광막의 제2 부분을 제거하고 보호막과 화소 전극을 형성한다.A gate wiring including a gate line, a gate electrode, and a gate pad is formed on an insulating substrate, and a gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a conductor layer are successively deposited, and then a positive photosensitive film is applied thereon. Subsequently, the photoresist film is irradiated with light through a mask and then developed to form a photoresist pattern. The first portion of the photoresist pattern located between the source electrode and the drain electrode is thinner than the second portion located in the portion where the data line is to be formed, and all other portions of the photoresist are removed. In order to form a thin first portion, a bar or dot pattern is formed in the slit pattern of the mask to control the amount of light transmitted. Alternatively, the slit pattern is formed smaller than the resolution of the exposure machine, or the partial permeable film is formed in the slit pattern. Subsequently, the conductor layer of the other portion is removed to expose the underlying ohmic contact layer, and the exposed ohmic contact layer of the other portion and the semiconductor layer thereunder are removed together with the first portion of the photosensitive film. Subsequently, the conductive layer of the channel portion and the resistive contact layer pattern under the channel portion are removed to separate the source electrode and the drain electrode, thereby exposing the semiconductor pattern therebetween. Subsequently, the second portion of the remaining photoresist film is removed to form a passivation film and a pixel electrode.
감광막 패턴, 해상도, 슬릿, 부분 투과막Photoresist pattern, resolution, slit, partial permeable membrane
Description
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,1 is a layout view of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device according to the present invention;
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도이고,2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1,
도 3a는 본 발명에 따라 제조하는 첫 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,3A is a layout view of a thin film transistor substrate in a first step of manufacturing in accordance with the present invention,
도 3b는 도 3a에서 Ⅲb-Ⅲb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG. 3A;
도 4는 박막 트랜지스터 기판에서 데이터 배선용 도전체층이 형성된 후 두께를 달리하는 감광막 패턴이 형성된 단계를 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view illustrating a step in which a photosensitive film pattern having a different thickness is formed after a conductor layer for data wiring is formed on a thin film transistor substrate.
도 5a 내지 도 5c는 위치에 따라 두께를 달리하는 감광막 패턴을 형성하는 과정을 순서대로 도시한 단면도이고,5A through 5C are cross-sectional views sequentially illustrating a process of forming a photosensitive film pattern having a different thickness according to a position;
도 6a 내지 도 6d는 슬릿이 형성된 마스크를 도시한 도면이고, 6A to 6D are diagrams showing a mask in which slits are formed;
도 7a 내지 도 7c는 도 4 다음 단계에서의 식각 과정을 순서대로 도시한 단면도이고, 7A to 7C are cross-sectional views sequentially illustrating an etching process in the next step of FIG. 4;
도 8a는 도 7c 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 8A is a layout view of a thin film transistor substrate in a next step of FIG. 7C;
도 8b는 도 8a에서 Ⅷb-Ⅷb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb of FIG. 8A;
도 9a는 도 8a 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,9A is a layout view of a thin film transistor substrate in a next step of FIG. 8A,
도 9b는 도 9a에서 Ⅸb-Ⅸb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb of FIG. 9A.
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시켜 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween. The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are applied by applying a voltage to the two electrodes. The display device controls the amount of light transmitted by rearranging.
이러한 액정 표시 장치의 한 기판에는 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 가지는 것이 일반적이며, 이러한 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용한다. 현재는 통상 다섯 장 또는 여섯 장의 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 실시하고 있으며, 생산 비용을 줄이기 위해서는 사용하는 마스크의 수를 적게 하는 것이 바람직하다. It is common to have a thin film transistor for switching a voltage applied to an electrode in one substrate of the liquid crystal display device, and when manufacturing the thin film transistor substrate, a photolithography process using a mask is used. Currently, photolithography is performed using five or six masks. In order to reduce production costs, it is desirable to reduce the number of masks used.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때 사용되는 마스크 수를 줄이는 것이다.An object of the present invention is to reduce the number of masks used when manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때 적어도 한 단계는 바(bar)나 도트(dot) 패턴을 포함하는 슬릿 패턴을 가진 마스크를 사용하여 중간 두께를 가지는 감광막 패턴을 형성하고, 이를 식각 마스크로 사용하여 적어도 둘 이상의 패턴을 하나의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 형성한다.In order to achieve this problem, in the present invention, at least one step in manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device is a photosensitive film having an intermediate thickness using a mask having a slit pattern including a bar or dot pattern. A pattern is formed and at least two or more patterns are formed by a photolithography process using one mask using the pattern as an etching mask.
본 발명에 따르면, 우선 절연 기판 위에 게이트선과 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 게이트선에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 전달받는 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이어, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막 패턴을 형성하고, 게이트 절연막 패턴 위에 반도체 패턴 및 저항성 접촉층 패턴을 형성한다. 이어, 저항성 접촉층 패턴 위에 서로 분리되어 있는 소스 및 드레인 전극과, 소스 전극과 연결된 데이터선, 데이터선에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 전달받는 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이어, 데이터 배선을 덮는 보호막 패턴을 형성하고, 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성한다. According to the present invention, first, a gate line including a gate line and a gate electrode connected to the gate line and a gate pad connected to the gate line and receiving a scan signal from the outside is formed on the insulating substrate. Next, a gate insulating film pattern covering the gate wiring is formed, and a semiconductor pattern and an ohmic contact layer pattern are formed on the gate insulating film pattern. Next, a data line is formed including a source and a drain electrode separated from each other, a data line connected to the source electrode, and a data pad connected to the data line to receive an image signal from the outside. Next, a passivation layer pattern covering the data line is formed, and a pixel electrode connected to the drain electrode is formed.
이때, 박막 트랜지스터 기판의 제조 단계 중 적어도 어느 한 단계는 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 형성하며, 이러한 마스크는 빛이 일부만 투과되도록 바나 도트 패턴이 형성되어 노광기의 분해능보다 크기가 작은 슬릿 패턴을 포함하는 첫째 부분과 빛이 완전히 투과될 수 없는 둘째 부분 및 빛이 완전히 투과될 수 있는 셋째 부분을 포함한다.In this case, at least one step of manufacturing the thin film transistor substrate may be formed by a photolithography process using a mask, and the mask may include a slit pattern having a size smaller than the resolution of the exposure machine by forming a bar or dot pattern so that only part of the light is transmitted. A first part and a second part through which light cannot be transmitted completely and a third part through which light can be transmitted completely.
이와 같은 마스크를 사용하여 제1 두께를 갖는 제1 부분과 제1 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제2 부분 및 두께가 없는 제3 부분으로 이루어진 감광막 패턴을 형성하며, 마스크의 첫째, 둘째, 셋째 부분은 노광 과정에서 감광막 패턴의 제1, 제2, 제3 부분에 각각 대응되도록 정렬하는 것이 바람직하다.Such a mask is used to form a photoresist pattern consisting of a first portion having a first thickness, a second portion having a thickness thicker than the first thickness, and a third portion having no thickness, wherein the first, second, and third portions of the mask In the exposure process, alignment is performed so as to correspond to the first, second, and third portions of the photoresist pattern, respectively.
이때, 바나 도트 패턴 선폭의 오차는 ±0.02㎛ 이하이고, 동일한 마스크마다 형성된 바나 도트 패턴의 편차는 ±0.01㎛ 이하인 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the error of the bar and dot pattern line width is ± 0.02 µm or less, and the deviation of the bar and dot pattern formed for each same mask is ± 0.01 µm or less.
한편, 노광기의 분해능은 통상 2-5㎛인데, 분해능이 3㎛이면 슬릿 패턴의 폭은 1-2㎛인 것이 바람직하며 분해능이 4㎛이면 슬릿 패턴의 폭은 1.5-3㎛인 것이 바람직하다.On the other hand, although the resolution of an exposure machine is 2-5 micrometers normally, when the resolution is 3 micrometers, it is preferable that the width of a slit pattern is 1-2 micrometers, and when the resolution is 4 micrometers, it is preferable that the width of a slit pattern is 1.5-3 micrometers.
또한, 슬릿 패턴에 투과율이 10-100%의 범위를 갖는 부분 투과막을 포함할 수도 있으며, 이때 부분 투과막은 MoSi, Al2O3, CrOx, Ag와 같은 물질로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the slit pattern may include a partial permeable membrane having a transmittance in the range of 10-100%, wherein the partial permeable membrane is preferably formed of a material such as MoSi, Al 2 O 3 , CrOx, Ag.
이러한 본 발명의 제조 방법에서는 위치에 따라 투과율이 다른 마스크를 이용하여 두께를 달리하는 감광막 패턴을 형성함으로써 사용되는 마스크 수를 줄일 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, the number of masks used can be reduced by forming a photosensitive film pattern having a different thickness by using a mask having a different transmittance depending on the position.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Then, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that a person skilled in the art can easily practice the present invention. do.
본 발명에서는 바나 도트 패턴이 형성되어 있는 슬릿 패턴을 포함하는 마스크를 사용하여 중간 두께를 가지는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 사용하여 적어도 둘 이상의 패턴을 형성하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 을 제조할 때 마스크 수를 줄인다. 특히, 본 발명의 한 실시예에서는 중간 두께를 가지는 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 반도체 패턴과 데이터 배선을 형성한다.In the present invention, a photosensitive film pattern having an intermediate thickness is formed using a mask including a slit pattern having a bar or dot pattern formed thereon, and at least two or more patterns are formed using the same as an etching mask to manufacture a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device. Reduce the number of masks. In particular, in an embodiment of the present invention, the semiconductor pattern and the data wiring are formed using the photosensitive film pattern having an intermediate thickness as an etching mask.
우선, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 2.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a layout view of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along a line II-II.
먼저, 절연 기판(10) 위에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐 합금(MoW), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(21), 게이트선(21)의 일부인 게이트 전극(22), 게이트선(21)에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 인가받아 게이트선(21)으로 전달하는 게이트 패드(24), 게이트선(21)과 평행하게 형성되어 있는 유지 전극(28)을 포함한다. 유지 전극(28)은 후술할 화소 전극(83)과 연결된 유지 축전기용 도전 패턴(68)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이루며, 후술할 화소 전극(83)과 게이트선(21)의 중첩으로 형성된 유지 용량이 충분할 경우 형성하지 않을 수도 있다. First, a gate made of a metal or a conductor such as aluminum (Al) or aluminum alloy (Al alloy), molybdenum (Mo) or molybdenum-tungsten alloy (MoW), chromium (Cr), tantalum (Ta), etc. on the
게이트 배선(21, 22, 24, 28) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이 트 절연막(30)이 형성되어 게이트 배선(21, 22, 24, 28)을 덮고 있다.A
게이트 절연막(30) 위에는 비정질 규소 따위의 반도체로 이루어진 반도체 패턴(41, 48)이 형성되어 있으며, 반도체 패턴(41, 48) 위에는 n형 불순물로 도핑되어 있는 비정질 규소 따위로 이루어진 저항성 접촉층 패턴(51, 52, 58)이 형성되어 있다.
저항성 접촉층 패턴(51, 52, 58) 위에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴-텅스텐 합금, 크롬, 탄탈륨 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 뻗어 있는 데이터선(61), 데이터선(61)의 일부인 소스 전극(62), 게이트 전극(22)을 중심으로 소스 전극(62)과 마주하는 드레인 전극(63), 데이터선(61)에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 전달받는 데이터 패드(64), 유지 전극(28) 위에 위치하고 있는 유지 축전기용 도전 패턴(68)을 포함한다.On the ohmic
데이터 배선(61, 62, 63, 64, 68) 및 게이트 절연막(30) 위에는 보호막(70)이 형성되어 있으며, 보호막(70)은 드레인 전극(63), 데이터 패드(64), 유지 축전기용 도전 패턴(68)을 드러내는 접촉 구멍(72, 73, 74, 75)을 가지고 있다. 또한, 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드(24)를 드러내는 접촉 구멍(71)을 가지고 있다.The
보호막(70) 위에는 박막 트랜지스터로부터 화상 신호를 받아 상판의 전극과 함께 전기장을 형성하는 화소 전극(83)이 형성되어 있다. 화소 전극(83)은 ITO(indium tin oxide) 따위의 투명 도전 물질로 이루어져 있으며, 접촉 구멍(72) 을 통해 드레인 전극(63)과 연결되어 화상 신호를 인가받는다. 화소 전극(83)은 접촉 구멍(74, 75)을 통해 유지 축전기용 도전 패턴(68)과 연결되어 있다. 한편, 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(64) 위에는 접촉 구멍(71, 73)을 통해 각각 이들과 연결되는 보조 게이트 패드(81) 및 보조 데이터 패드(82)가 형성되어 있으며, 이들은 패드(24, 64)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패드(24, 64)를 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니다.On the
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 3a 내지 도 9b, 앞서의 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 9B and FIGS. 1 and 2.
먼저, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 기판(10) 위에 게이트 배선용 도전체층을 증착하고 첫째 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 실시하여 게이트 배선(21, 22, 24, 28)을 형성한다.First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the gate wiring conductor layer is deposited on the
이어, 도 4에서와 같이 게이트 절연막(30), 반도체층(40), 저항성 접촉층(50), 데이터 배선용 도전체층(60)을 연속하여 증착하고 그 위에 둘째 마스크를 이용한 사진 공정을 실시하여 감광막 패턴(112, 114)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(112, 114) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부(C), 즉 소스 전극(62)과 드레인 전극(63) 사이에 위치한 제1 부분(114)은 데이터 배선부(A), 즉 데이터 배선(61, 62, 63, 64, 68)이 형성될 부분에 위치한 제2 부분(112)보다 두께가 얇게 되도록 하며, 기타 부분(B)의 감광막은 모두 제거해야 한다.Subsequently, as shown in FIG. 4, the
이러한 위치에 따라 두께를 달리하는 감광막 패턴(112, 114)를 형성하기 위 해서는 우선, 감광막을 도포한 후 노광 시에 감광막의 위치에 따라 빛의 조사량이 달라야 한다. 이를 위해 노광 시 사용되는 마스크에는 데이터 배선부(A)에 위치하는 부분에 빛이 투과되지 않도록 크롬 따위의 불투명막이 형성되어야 하고, 채널부(C)에 위치하는 부분에 빛이 일부만 투과되도록 하는 패턴이 형성되어야 하며, 기타 부분(B)에는 빛이 완전히 투과되도록 불투명막이 형성되지 않아야 한다. In order to form the
이러한 두께를 달리하는 감광막 패턴(112, 114)을 형성하는 과정에 대해서 양성 감광막을 이용하는 경우에 대하여 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 상세히 설명한다.The process of forming the
먼저, 도 5a에서와 같이 기판(100) 위에 증착되어 있는 박막(200) 위에 감광막(300)을 도포한다. First, as shown in FIG. 5A, a
이어, 도 5b에서와 같이 불투명 패턴(400, 420) 사이에 형성되어 있는 슬릿 패턴(410)을 가진 마스크(500)를 통해 빛을 조사한다. 빛이 조사되면 도 5b의 가장 자리(P)는 빛에 직접 노출되며 슬릿 패턴(410)을 통해 조사된 부분(Q)은 조사량에 비해 투과량이 적고 R부분은 빛에 노출되지 않는다. Subsequently, as shown in FIG. 5B, light is irradiated through the
이 감광막(300)을 현상하게 되면, 도 5c에 도시한 바와 같이 빛이 조사되지 않은 부분(R)에는 대부분의 감광막이 남게 되고 빛의 일부만 조사된 중앙 부분(Q)에는 빛이 조사되지 않은 부분(R)보다 얇은 두께로 형성되는 감광막 패턴(310)이 만들어진다. 여기서, 온전한 두께로 형성된 부분은 도 4에서 데이터 배선부(A)에 위치하는 감광막 패턴(112)에 해당하며, 감광막이 남아 있지 않은 부분은 기타 부분(B)에 해당하고, 얇은 두께로 형성된 부분은 채널부(C)에 위치하는 감광막 패턴(114)에 해당한다.When the
이러한 빛의 투과량이 부분적으로 다른 마스크를 이용하여 감광막 패턴(112, 114)을 형성할 때 중간 두께를 가지는 감광막 패턴(114)을 균일하게 형성하고 재현성을 높임으로써 공정 마진을 크게 하여 생산 수율의 향상을 가져올 수 있어야 한다. 이를 위해서는 슬릿 패턴 내에 바나 도트 패턴을 추가로 형성하여 빛의 투과율을 조절하며 이에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.When the
첫 번째 방법은 도 6a 및 도 6b에서와 같이 채널부(C)가 형성되는 부분에 위치한 감광막에 빛이 일부만 투과될 수 있도록 마스크의 슬릿 패턴(410) 내에 바(bar) 패턴(420)을 삽입하는 것이다. 이때, 바 패턴(420)은 채널부(C) 길이에 대해 가로 또는 세로 방향으로 형성될 수 있으며, 바 패턴 대신 도트(dot) 패턴을 삽입할 수도 있다. In the first method, as shown in FIGS. 6A and 6B, a
이렇게 하면, 채널부(C)에 형성되는 감광막 패턴(114)이 균일하게 형성되며 패턴의 재현성을 정밀하게 할 수 있다.In this way, the
이때, 바나 도트 패턴(420)의 크기 및 밀도를 변화시켜 슬릿 패턴(410)을 통한 빛의 투과량을 조절하여 감광막 패턴(114)의 두께를 조절할 수 있다.In this case, the thickness of the
여기서, 현상 후에 남는 감광막 패턴을 균일하게 하고 패턴의 재현성을 정밀하게 관리하기 위해서는 정밀한 마스크 패턴 관리가 요구된다. 이를 위해 바나 도트 선폭의 오차는 ±0.02㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. Here, precise mask pattern management is required in order to make the photoresist pattern remaining after development uniform and to precisely manage the reproducibility of the pattern. For this purpose, the error of the bar or dot line width is preferably set to ± 0.02 μm or less.
또한, 액정 표시 장치 패널을 제조할 때 동일한 패턴이 형성된 여러 장의 마스크를 사용하는데, 마스크마다 형성되어 있는 동일한 슬릿 패턴은 정확하게 일치 해야 하며 그렇지 않을 경우 이들의 편차를 ±0.01㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.In addition, when manufacturing a liquid crystal display panel, several masks having the same pattern are used, and the same slit pattern formed for each mask must be exactly matched, otherwise it is preferable that the deviation is ± 0.01 μm or less. .
두 번째 방법은 도 6c에서와 같이 채널부(C)를 노광기의 분해능보다 작은 크기의 슬릿 패턴(411)으로 형성하는 것이다. The second method is to form the channel portion C into the
여기서, 불투명막(401)으로 덮여 있는 부분으로는 빛이 전혀 투과되지 않고, 슬릿 패턴(411)이 형성되어 있는 채널부(C)로는 빛이 일부만 투과되며, 불투명막(401)으로 덮이지 않은 부분(도시하지 않음)으로는 빛이 완전히 투과된다. Here, light is not transmitted at all to the portion covered with the
통상 사용되는 노광기의 분해능은 2-5㎛의 범위를 갖는다. The resolution of the exposure machine normally used has a range of 2-5 micrometers.
노광기의 분해능이 3㎛인 경우 슬릿 패턴(411)의 폭이 1-2㎛인 마스크를 적용하고, 분해능이 4㎛인 경우 슬릿 패턴(411)의 폭이 1.5-3㎛인 마스크를 적용한다. 이 방법을 이용하면 채널부(C)에 불완전 노광 영역을 수 ㎛ 정도로 형성할 수 있다.When the resolution of the exposure machine is 3 μm, a mask having a width of 1-2 μm of the
세번째 방법은 도 6d에서와 같이 채널부(C)를 슬릿 패턴에 형성된 부분 투과막(412)으로 형성하는 것이다. The third method is to form the channel portion C as the partial
불투명막(402)으로 덮여 있는 부분으로는 빛이 전혀 투과되지 않고, 부분 투과막(412)이 형성되어 있는 부분으로는 빛이 일부만 투과되며, 불투명막(402)으로 덮이지 않은 부분(도시하지 않음)으로는 빛이 완전히 투과된다. 이때, 노광기의 분해능보다 작은 슬릿 패턴과 함께 사용할 수도 있으며 그렇지 않을 수도 있다.The light is not transmitted at all to the portion covered with the
부분 투과막(412)을 노광기의 분해능보다 작은 슬릿 패턴에 형성하면 중간 두께를 가지는 감광막 패턴을 통해 형성되는 채널부(C)의 길이를 조절할 수 있다. 또한, 형성하고자 하는 최적의 채널부(C) 길이와 감광막 패턴의 폭이나 간격(CD; critical dimension)을 동시에 만족시킬 수 있다. 그리고, 감광막 패턴의 프로파일(profile)을 세울 수 있어 공정 마진의 확대가 가능하다.When the
여기서, 부분 투과막(412)의 두께나 투과막의 물질을 이용하여 투과율을 정밀하게 관리하여 마스크 내 및 마스크 간의 투과율 편차를 최소화할 수 있다.Here, the transmittance can be precisely managed using the thickness of the partial
부분 투과막(412)의 투과율은 10-100%의 범위를 갖는데, 투과율을 조절하면 감광막 패턴의 두께를 조절할 수 있다. The transmittance of the
부분 투과막(412)으로는 MoSi막, Al2O3막, CrOx막 및 Ag막 따위의 막 중 어느 하나를 사용한다.As the partial
이러한 세 가지 방법 중의 한 가지 방법을 이용하여 위치에 따라 두께를 달리 하는 감광막 패턴(112, 114)이 만들어지면, 이어서 감광막 패턴(112, 114) 및 그 하부의 막들, 즉 데이터 배선용 도전체층(60), 저항성 접촉층(50) 및 반도체층(40)에 대한 식각을 진행한다. 이때, 데이터 배선부(A)에는 데이터 배선 및 그 하부의 막들이 남아야 하고, 채널부(C)에는 반도체층(40)만이 남아야 하며, 기타 부분(B)에는 게이트 절연막(30)만이 남아야 한다.After the
먼저, 도 7a에서와 같이 기타 부분(B)의 노출되어 있는 데이터 배선용 도전체층(60)을 제거하여 그 하부의 저항성 접촉층(50)을 노출시킨다. 만일 기타 부분(B)에 얇은 감광막이 남아 있다면 이를 먼저 제거한다. 이렇게 하면, 채널부(C) 및 데이터 배선부(A)의 도전체층(60), 즉 소스/드레인용 도전체 패턴(67)과 유지 축전기용 도전체 패턴(68)만이 남고, 기타 부분(B)의 도전체층(60)은 모두 제거되어 그 하부의 저항성 접촉층(50)이 드러난다. 이때, 도전체 패턴(67, 68)은 소스 전극(62) 및 드레인 전극(63)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(61, 62, 63, 64, 68)의 형태와 동일하다.First, as shown in FIG. 7A, the exposed
이어, 도 7b에서와 같이 기타 부분(B)의 노출된 저항성 접촉층(50) 및 그 하부의 반도체층(40)을 식각하여 저항성 접촉층 패턴(57, 58)과 그 하부의 반도체 패턴(47, 48)을 형성한다. 이때, 기타 부분(B)의 저항성 접촉층(50) 및 반도체층(40)이 완전히 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(30)이 드러날 수도 있지만, 반도체층(40)이 약간 남아 있을 수도 있다. 한편, 채널부(C)의 감광막 패턴(114)은 남아 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있지만, 데이터 배선부(A)의 감광막 패턴(112)은 남아 있어야 한다. 채널부(C)의 감광막 패턴(114)이 남아 있는 경우에는 애싱(ashing) 따위를 통하여 제거한다. 이때, 데이터 배선부(A)의 감광막 패턴(112)은 어느 정도 두께가 줄지만 제거되지는 않는다. 이렇게 하면, 소스/드레인용 도전체 패턴(67)이 드러난다. Subsequently, as shown in FIG. 7B, the exposed
이어, 도 7c에서와 같이 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(67) 및 그 하부의 저항성 접촉층 패턴(57)을 식각하여 제거한다. 이때, 반도체 패턴(47)의 일부가 제거되어 두께가 얇아질 수도 있으며 감광막 제2 부분(112)의 두께도 어느 정도 식각될 수 있다. 또한, 기타 부분(B)에 반도체층(40)이 남아 있다면 이때 제거되어야 한다. 이렇게 하여, 소스/드레인용 도전체 패턴(67) 및 저항성 접촉층 패턴(57)이 분리된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 7C, the source /
이어, 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막(112)을 제거하여, 도 8a 및 도 8b에서와 같이 데이터 배선(61, 62, 63, 64, 68)을 완성한다. Next, the
이어, 도 9a 및 도 9b에서와 같이 보호막(70)을 증착하고 셋째 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 실시하여 접촉 구멍(71, 72, 73, 74, 75)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
이어, 도 1 및 도 2에서와 같이 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하고 넷째 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 실시하여 화소 전극(83), 보조 게이트 패드(81), 보조 데이터 패드(82)를 형성한다. 1 and 2, a transparent conductive material such as ITO is deposited and a photolithography process using a fourth mask is performed to form the
이와 같이 본 발명에서는 투과율을 조절하기 위해 바나 도트 패턴을 이용하거나 채널부(C)를 슬릿 패턴으로 형성하거나 부분 투과막을 이용함으로써 중간 두께를 가지는 감광막 패턴(114)을 균일하고 재현성있게 형성할 수 있다.As described above, in the present invention, the
본 발명에서는 투과율을 조절할 수 있는 부분을 이용하여 소스 및 드레인 전극 사이에 중간 두께를 가지는 감광막 패턴을 두어 데이터 배선(61, 62, 63, 64, 68)과 그 하부의 저항성 접촉층 패턴(51, 52, 58) 및 반도체 패턴(41, 48)을 동시에 형성하는데 사용될 수 있지만, 다른 형태의 제조 방법에서도 사용될 수 있다. According to the present invention, a photosensitive film pattern having an intermediate thickness is provided between the source and drain electrodes by using a part of which transmittance is adjustable so that the
특히, 중간 두께를 가지는 감광막 패턴을 화소 영역 상부에 형성하여 접촉 구멍을 가지는 보호막 패턴과 반도체 패턴을 함께 형성하여 제조 공정을 단순화하는 제조 방법에도 사용될 수 있다. 이러한 제조 방법에 대하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.In particular, the photosensitive film pattern having the intermediate thickness may be formed on the pixel region to form the protective film pattern having the contact hole and the semiconductor pattern together to simplify the manufacturing process. The manufacturing method is briefly described as follows.
우선, 기판 위에 첫 번째 마스크를 이용하여 게이트선을 포함하는 게이트 배선을 형성하고 그 위에 게이트 절연막, 반도체층, 저항성 접촉층, 데이터 배선용 도전체층을 연속하여 증착한다. 이어, 두 번째 마스크를 이용하여 도전체층과 저 항성 접촉층만을 패터닝하여 데이터선을 포함하는 데이터 배선 및 그 하부의 저항성 접촉층 패턴을 형성한다. 이어, 보호막을 증착하고 감광막을 도포한 후 마스크의 슬릿 패턴 또는 부분 투과막이 형성되어 있는 부분을 화소 영역과 드레인 전극 상부에 위치하도록 하고 빛이 완전히 투과되는 부분은 게이트 패드 및 데이터 패드 상부에 위치하도록 하며, 그 외의 부분은 빛이 투과되지 않도록 한다. 이를 노광한 후 현상하면 게이트 패드 및 데이터 패드 상부의 보호막 위에는 감광막 패턴이 형성되지 않으며, 화소 영역과 드레인 전극 상부의 보호막 위에 형성되는 감광막 패턴은 다른 부분의 감광막 패턴의 두께보다 얇다. 이는 감광막 패턴을 사용하여 식각 공정을 실시했을 때 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드를 드러내는 접촉 구멍과 보호막 패턴을 동시에 형성하기 위해서이다. 이어, 데이터 배선용 도전체층이 식각되지 않는 건식 식각을 이용하여 보호막 및 반도체층, 게이트 절연막을 얇은 감광막 패턴 및 보호막, 반도체층과 함께 식각하여 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 드러내는 접촉 구멍을 형성하고 화소 영역의 게이트 절연막을 드러낸 후 남은 감광막 패턴을 제거한다. 이어, 투명한 도전 물질을 증착하고 네 번째 마스크를 이용하여 화소 영역에 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하고, 보조 게이트 패드, 보조 데이터 패드를 형성한다.First, a gate wiring including a gate line is formed on a substrate using a first mask, and then a gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a conductor layer for data wiring are successively deposited. Subsequently, only the conductor layer and the resistive contact layer are patterned using a second mask to form a data line including data lines and a resistive contact layer pattern below the data line. Subsequently, after the protective film is deposited and the photoresist film is applied, a portion where the slit pattern or the partial transmissive film is formed is positioned above the pixel region and the drain electrode, and a portion where light is completely transmitted is positioned above the gate pad and the data pad. The other part is to prevent the transmission of light. After the exposure and development, the photoresist pattern is not formed on the passivation layer on the gate pad and the data pad, and the photoresist pattern formed on the passivation layer on the pixel region and the drain electrode is thinner than the thickness of the photoresist pattern of the other portion. This is to simultaneously form the contact hole and the protective film pattern exposing the drain electrode, the gate pad and the data pad when the etching process is performed using the photosensitive film pattern. Subsequently, the protective layer, the semiconductor layer, and the gate insulating layer are etched together with the thin photoresist pattern, the protective layer, and the semiconductor layer using dry etching in which the conductor layer for data wiring is not etched to form contact holes exposing the drain electrode, the gate pad, and the data pad, respectively. After exposing the gate insulating film of the pixel area, the remaining photoresist pattern is removed. Subsequently, a transparent conductive material is deposited and a pixel electrode connected to the drain electrode is formed in the pixel region using a fourth mask, and an auxiliary gate pad and an auxiliary data pad are formed.
이와 같이, 본 발명에서는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할때 적어도 어느 한 단계는 투과율을 조절하기 위해 슬릿 패턴에 바나 도트 패턴을 추가하거나 부분 투과막을 형성함으로써 중간 두께를 가지는 감광막 패턴을 균일하 고 재현성있게 형성할 수 있다.As described above, in the present invention, at least one step in manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device is to add a bar or dot pattern to the slit pattern or to form a partial transmissive film in order to control the transmittance, thereby making the photosensitive film pattern having a medium thickness uniform. It can be formed with high reproducibility.
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