KR100269519B1 - 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법과 이를 이용한 액정표시장치 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법과 이를 이용한 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로, 금속층 상의 포토레지스트 패턴을 깨끗하게 제거하기 위하여, 금속층의 표면에 포토레지스트와의 접착이 약한 버퍼막을 형성시키도록 금속층을 포면처리하는 것으로, 도전층 상에 포토레지스트를 도포하는 공정과, 상기 도포된 포토레지스트를 선택적으로 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 도전층에 임의의 공정을 진행하는 기술에 있어서, 상기 포토레지스트를 도포하는 공정전에 상기 포토레지스트와의 접착을 약화시키도록 상기 도전층을 표면처리하는 것이 특징으로 하고 있으며, 포토레지스트 패턴을 금속층 상에서 깨끗하게 제거할 수 있으며, 금속층과 이에 전기적으로 연결되어야 할 도전층과의 접촉불량을 감소할 수 있다.

Description

금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법과 이를 이용한 액정표시장치 제조방법{METHOD OF FORMING PHOTORESIST PATTERN ON METAL LAYER AND METHOD OF FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법과 이를 이용한 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로 특히, 금속층의 표면에 포토레지스트와의 접착이 약한 버퍼막을 형성시키도록 금속층을 포면처리하여, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 끝낸 후, 포토레지스트 패턴을 깨끗하게 제거할 수 있도록 한 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법과 이를 이용한 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.

포토리소그래피는 반도체소자 제조공정에서 포토레지스트 패턴을 형성하기 위하여 통상적으로 이용되는 기술이다. 포토리소그래피 공정을 통하여 형성된 포토레지스트 패턴은 선택적인 식각공정이나, 선택적인 이온도핑 공정을 위하여 마스크(mask)로 이용된다. 포토리소그래피는 소정의 기판에 포토레지스트층을 형성한 후, 포토레지스트층을 선택적으로 노광(exposure)한 다음, 현상(development) 과정에 의하여 선택노광된 부분을 제거하거나 남겨둠으로써, 포토레지스트 패턴을 형성한다. 현상의 목적은 포토레지스트층에서 선택되지 않은 부분을 현상액에 의하여 기판 상에서 깨끗하게 제거하는 데 있다. 상기에서 소정의 기판은 금속층, 절연막층, 혹은 반도체층 등의 다양하다. 이들 기판의 표면 특성에 따라서 포토레지스트는 기판과 강하게 혹은 약하게 접착된다. 포토레지스트는 광이 투사되면, 그 분자구조가 변하는 유기화학물질이며, 물질 구조의 특성상 소수성을 가지는 물질과는 접착이 좋다.

도 1A부터 도 1E는 종래의 기술에 의한 액정표시장치의 제조공정도를 나타낸 것이다. 후술되는 제조공정에는 편의상, 게이트라인과 데이터라인에 대한 서술을 생략한다.

도 1A를 참조하면, 절연기판(10)에 제 1 도전층을 형성한 후, 제 1 도전층을 포토리소그래피에 의하여 패터닝하여 게이트전극(11)을 형성한다. 이어서, 노출된 전면에 제 1 절연막(12)과, 비정질 실리콘층 및 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층을 순차적으로 형성한 후, 탈수소화 및 레이저 어닐 공정을 진행하여 상기 비정질 실리콘층과 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층을 다결정화시킨다. 이후, 결정화되어 있는 고농도 불순물로 도핑된 실리콘층을 포토리소스래피에 의하여 패터닝하여 오믹콘택층(15)을 형성하고, 오믹콘택층(15)을 마스크로하여 그 하단에 있는 결정화된 실리콘층을 식각하여 활성층(14)을 형성한다. 이때, 제 1 절연막(12)은 산화실리콘 혹은 질화실리콘과 같은 통상의 절연물질을 증착하여 형성한다.

도 1B를 참조하면, 노출된 기판에 제 2 도전층(17ℓ)을 형성한 후, 연속적으로 기판 전면에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성한다. 이 후, 포토레지스트를 선택적으로 노광하고, 현상하여 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴을 형성하기 위하여 진행되는 현상(development) 과정에는 포토레지스트를 제거할 수 있는 현상액(developer)에 상기 기판을 침전시켜 제거하는 것이 일반적이다.

도 1C를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(PR)을 마스크로하여 그 하단에 있는 제 2 도전층(17ℓ)을 식각하여 소오스전극(17S)과 드레인전극(17D)을 형성한다. 이어서, 현상액에 기판을 담구어 마스크로 사용된 상기 포토레지스트 패턴(PR)을 제거한다. 그 다음, 소오스전극(17S)과 드레인전극(17D)을 마스크로하여 오믹콘택층(15)의 노출된 부분을 식각하여 제거한다.

그런데 소오스/드레인을 알미늄이 아닌 크롬, 티타늄 혹은, 텅스텐과 같은 금속물질을 사용하여 형성할 경우, 현상 과정을 거쳐도 포토레지스트가 완전히 제거되지 못하는 경우가 발생한다. 이는 포토레지스트가 크롬, 티타늄 혹은, 텅스텐과 같은 금속과의 접착(adhesion)이 강한 특성을 가지고 있어서, 현상액에 의해 완전히 제거되지 못하고, 소오스/드레인 상단에 잔류하기 때문이다. 도면에서 소오스전극(17S)과 드레인전극(17D)의 상단에 진하게 표시된 부분은 잔류된 포토레지스틀 나타낸다.

도 1D를 참조하면, 기판 전면에 보호막(18)을 형성한 후, 보호막(18)에 포토리소그래피에 의하여 패터닝하여 드레인전극(17D)의 일부를 노출시키는 콘택홀(C)을 형성한다. 이 후, 드레인전극(17D)의 상단에 잔류된 포토레지스트를 제거하기 위하여 산소 플라즈마를 사용하는 산소 에싱(ashing) 공정을 진행하여 노출된 드레인전극의 상단에 잔류된 포토레지스트를 제거한다. 산소 에싱공정은 드레인전극(17D)의 상단에 잔류된 포토레지스트틀 제거함으로써, 이후의 공정에서 드레인전극(17D)과 화소전극과의 접촉불량을 방지하기 위하여 실시된다.

도 1E를 참조하면, 노출된 기판 전면에 투명도전층을 형성한 후, 투명도전층을 포토리소그래피에 의하여 패터닝하여 노출된 드레인전극(17D)에 연결되는 화소전극(19)을 형성한다.

상술한 바와 같이, 종래의 기술에서는 드레인전극과 화소전극의 접촉을 양호하기 위하여 산소 에싱 공정을 실시하여 드레인전극의 상단에 잔류된 포토레지스트를 제거한다. 그러나, 이 공정은 보호막을 형성한 후에, 진행되기 때문에, 보호막 형성 공정에서 포토레지스트가 열이나 기타 오염 환경에 노출되어 변질된다. 이 경우, 포토레지스트는 산소 에싱 공정에 의하여도 제거하기 어렵게 된다.

이에 대한 대안으로 보호막 형성 공정 이전에 산소 에싱 공정을 진행한다 하더라도, 도 1C에 보인 바와 같이, 활성층의 상단이 노출된 상태에서 산소 에싱 공정을 진행해야 하기 때문에 활성층의 오염을 야기시켜 소자의 특성을 약화시킨다.

본 발명은 포토레지스트와 접착정도가 강한 금속물질을 사용하여 금속층을 형성할 경우, 금속층의 표면에 포토레지스트와 접착이 약한 버퍼막을 형성하도록 금속층을 표면처리함으로써, 포토리소그래피 공정을 끝낸 후에 포토레지스트 패턴을 깨끗하게 제거하려 하는 것이다.

본 발명은 금속층 상에 포토레지스트를 도포하는 공정과, 상기 도포된 포토레지스트를 선택적으로 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 금속층에 임의의 공정을 진행하는 기술에 있어서, 상기 포토레지스트를 도포하는 공정전에 상기 포토레지스트와의 접착을 약화시키도록 상기 금속층을 표면처리하는 것이 특징으로 하고 있다. 상기 금속층의 표면처리는 산소 플라즈마, 산화촉진제액에 의한 웨팅기술, 이온빔 처리, 스퍼터링 처리 등에 의하여 실행될 수 있다.

기판에 게이트 배선을 형성하는 제 1 공정과, 상기 게이트 배선재를 덮는 제 1 절연막을 형성하는 제 2 공정과, 상기 제 1 절연막 상에 활성층을 형성하는 제 3 공정과, 상기 활성층 상에 금속층을 형성하는 제 4 공정과, 상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 제 5 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 소오스/드레인 배선을 형성하는 제 6 공정, 상기 드레인과 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 제 7 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제 4 공정과 상기 제 5 공정의 사이에 상기 금속층의 표면에 상기 포토레지스트와의 접착이 약한 버퍼막을 형성하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 버퍼막은 산화막, 알미늄막, 친수성막 등이 이용될 수 있다.

도 1A부터 도 1E는 종래의 기술에 의한 액정표시장치 제조공정도

도 2A부터 도 2F는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조공정도

도 2A부터 도 2E는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조공정도를 나타낸 것이다. 후술되는 제조공정에는 편의상, 게이트라인과 데이터라인에 대한 서술을 생략한다. 이 실시예에서는 소오스전극과 드레인전극을 크롬, 티타늄 혹은, 텅스탠과 같이 포토레지스트와 부착정도가 강한 금속물질로 형성한 경우를 예를 든 것이다.

도 2A를 참조하면, 절연기판(20)에 제 1 도전층을 형성한 후, 제 1 도전층을 포토리소그래피에 의하여 패터닝하여 게이트전극(21)을 형성한다. 제 1 도전층은 스퍼터링(sputtering)에 의한 증착기술에 의하여 크롬이나 몰리브덴과 같은 통상의 금속물질을 증착하여 형성할 수 있다. 이어서, 노출된 전면에 게이트절연막(22)과, 비정질 실리콘층 및 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층을 순차적으로 형성한 후, 탈수소화 및 레이저 어닐 공정을 진행하여 상기 비정질 실리콘층과 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층을 다결정화시킨다. 이후, 결정화되어 있는 고농도 불순물로 도핑된 실리콘층을 포토리소스래피에 의하여 패터닝하여 오믹콘택층(24)을 형성하고, 오믹콘택층(24)을 마스크로하여 그 하단에 있는 결정화된 실리콘층을 식각하여 활성층(23)을 형성한다. 이때, 게이트절연막(24)은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의한 증착기술에 의하여 산화실리콘 혹은 질화실리콘과 같은 통상의 절연물질을증착하여 형성할 수 있다.

도 2B를 참조하면, 노출된 기판에 스퍼터링에 의한 증착기술에 의하여 크롬, 티타늄 혹은, 텅스텐과 같은 금속물질을 증착하여 제 2 도전층(25ℓ)을 형성한다. 이 후, 제 2 도전층(25ℓ)과 포토레지스트와의 접착정도를 약화시키기 위하여 제 2 도전층(25ℓ)을 표면처리한다. 이 공정은 제 2 도전층(25ℓ) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 포토레지스트를 사용하는 공정을 실시한 후에 포토레지스트를 깨끗하게 제거하기 위항 실시한다.

포토레지스트와 접착을 약화시키기 위해서는 금속층에 산화막이나, 알미늄막과 같이 포토레지스트와 접착이 약한 완충막을 형성할 수 있다. 산화막이나 알미늄막은 여타 다른 박막보다는 포토레지스트와의 접착정도가 떨어진다. 따라서, 표면이 산화된 금속층 상에 위치하는 포토레지스트를 깨끗하게 제거할 수 있다. 금속층 상에 산화막을 형성하는 방법에는 금속층에 산소 플라즈마(O₂plasma) 처리를 하여 표면을 산화시키거나, 금속층을 산화촉진제에 침전시켜 표면을 산화시키는 웨팅(wetting) 기술 등이 있고, 금속층의 표면에 알미늄막을 형성하는 방법에는 알미늄을 사용하는 스퍼터링(sputtering) 기술이 있다. 또한, 금속층의 표면 자체를 포토레지스트와 접착이 약한 성질을 가지도록 표면의 입자구조를 재배열하는 방법이 있다. 포토레지스트는 언급한 바와 같이, 구조 특성상, 친수성을 가지는 물질과는 접착이 양호하지 않다. 따라서, 금속층의 표면을 친수성 특성을 가지도록 입자를 재배열한다면, 금속층과 포토레지스트의 접착이 약화되어 포토레지스트를 깨끗하게 제거할 수 있다. 상기 목적은 금속층의 표면에 이온빔(ion beam) 처리를 하여 달성할 수 있다.

미설명 도면부호 (25')는 제 2 도전층의 표면에 형성된 버퍼막을 나타내며, 버퍼막은 상술한 바와 같이, 산화막, 알미늄막, 혹은 친수성막과 같이 포토레지스트와 접착정도가 약한 막을 의미한다.

도 2C를 참조하면, 제 2 도전층(25ℓ)의 상단에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성한다. 이 후, 포토레지스트층을 선택적으로 노광하고, 현상하여 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(PR)을 형성하기 위하여 진행되는 현상 과정에는 포토레지스트를 제거할 수 있는 현상액에 상기 기판을 침전하여 제거하는 것이 일반적이다. 그 다음, 포토레지스트 패턴(PR)을 마스크로하여 그 하단에 있는 제 2 도전층을 식각하여 소오스전극(25S)과 드레인전극(25D)을 형성한다.

도 2D를 참조하면, 현상액에 기판을 담구어 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴(PR)을 제거한다. 이 때, 포토레지스트 패턴(PR)은 포토레지스트와의 부착정도를 약화시키기 위하여 표면처리된 (포토레지스트와 접착정도가 약한 버퍼막(25')이 상단에 있는) 소오스전극(25S)과 드레인전극(25D)의 상단에 위치한 것이기 때문에 현상과정에서 소오스전극(25S)과 드레인전극(25D)에서 쉽게 분리되어 깨끗하게 제거된다. 그 다음, 소오스전극(25S)과 드레인전극(25D)을 마스크로하여 오믹콘택층(24)의 노출된 부분을 식각하여 제거한다.

도 2E를 참조하면, 기판 전면에 보호막(26)을 형성한 후, 보호막(26)을 포토리소그래피에 의하여 패터닝하여 드레인전극(25D)의 일부를 노출시키는 콘택홀(C)을 형성한다. 이 때, 버퍼막이 산화막일 경우에는 드레인전극(25D)의 상단에 위치한 버퍼막이 제거되어 드레인전극(25D)을 이루는 제 2 도전층이 그대로 노출될 수 있도록 콘택홀(C)을 형성한다. 이는 이후 형성되는 화소전극와 드레인전극과의 양호한 접촉을 위한 것이다.

도 2F를 참조하면, 노출된 기판 전면에 투명도전층을 형성한 후, 투명도전층을 포토리소스래피에 의하여 패터닝하여 노출된 드레인전극(25D)에 연결되는 화소전극(27)을 형성한다. 화소전극(27)은 이물질의 방해없이 안전하게 드레인전극(25D)에 연결된다.

본 발명에서는 화소전극과 연결되는 드레인전극을 이루는 제 2 도전층에만 표면처리를 하여 버퍼막을 형성하였지만, 같은 원리로 다른 구조의 도전층에도 적용이 가능하다. 또한, 본 발명은 액정표시장치 제조에만 그 실시예를 섧명하였지만, 포토레지스트 패턴을 이용한 후, 제거하는 과정이 필요한 제조공정에는 적용이 가능하다.

본 발명은 포토레지스트를 도포하기 전에 금속층을 미리 표면처리함으로써, 이후의 공정에서 포토레지스트 패턴을 금속층 상에서 깨끗하게 제거할 수 있다. 따라서 이물질이 없는 상태에서 금속층과 이 금속층에 전기적으로 연결되어야 할 도전층과의 접촉이 이루어지므로, 종래의 기술과 비교하여 접촉불량을 감소할 수 있다.

Claims (18)

1. 금속층 상에 포토레지스트를 도포하는 공정과, 상기 도포된 포토레지스트를 선택적으로 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 금속층에 임의의 공정을 진행하는 기술에 있어서,

   상기 포토레지스트를 도포하는 공정 전에 상기 금속층과 상기 포토레지스트가 직접 접촉되는 경우보다 접착을 약화시키도록 상기 금속층을 표면처리하는 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층의 표면처리는 산소 플라즈마에 의한 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하는 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층의 표면처리는 산화촉진제액에 의한 웨팅기술에 의한 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하는 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층의 표면처리는 이온빔 처리에 의한 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하는 방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층의 표면처리는 알미늄을 사용하는 스퍼터링에 의한 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하는 방법.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층을 표면처리하여 상기 금속층 상에 산화막을 형성하는 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하는 방법.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층을 표면처리하여 상기 금속층 상에 알미늄막을 형성하는 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하는 방법.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속층을 표면처리하여 상기 금속층의 표면이 친수성의 성질를 가지는 것이 특징인 금속층 상에 포토레지스트를 형성하는 방법.
9. 기판에 게이트 배선을 형성하는 제 1 공정과, 상기 게이트 배선재를 덮는 제 1 절연막을 형성하는 제 2 공정과, 상기 제 1 절연막 상에 활성층을 형성하는 제 3 공정과, 상기 활성층 상에 금속층을 형성하는 제 4 공정과, 상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 제 5 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 소오스/드레인 배선을 형성하는 제 6 공정, 상기 드레인과 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 제 7 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,

   상기 제 4 공정과 상기 제 5 공정의 사이에 상기 금속층의 표면에 상기 포토레지스트가 상기 금속층과 직접 접촉되는 경우보다 접착이 약한 버퍼막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 버퍼막은 산화막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
11. 청구항 9에 있어서,

    상기 버퍼막은 알미늄막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
12. 청구항 9에 있어서,

    상기 버퍼막은 상기 금속층의 표면의 입자를 재배열하여 형성된 친수성막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
13. 청구항 9에 있어서,

    상기 버퍼막은 산소 플라즈마 처리에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
14. 청구항 9에 있어서,

    상기 버퍼막은 산화촉진제에 의한 웨팅기술에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
15. 청구항 9에 있어서,

    상기 버퍼막은 스퍼터링에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
16. 청구항 9에 있어서,

    상기 버퍼막은 상기 금속층의 표면을 이온빔처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 하는 액정표시장치의 제조방법.
17. 청구항 9에 있어서,

    상기 금속층은 크롬, 티타늄 혹은, 텅스텐과 같이 포토레지스트와의 분리가 어려운 금속물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
18. 청구항 9에 있어서, 상기 제 6 공정 후에,

    상기 소오스/드레인 배선을 덮는 절연막을 형성하는 공정과,

    상기 드레인의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.

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