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KR20010063293A - 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 5회의 포토 공정만으로 제조 가능한 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법을 개시한다. 본 발명은 6회의 포토 공정을 이용하는 종래의 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법과 유사한 공정순으로 진행되며, 단지, 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인을 동일한 식각 마스크를 사용하여 연속적으로 형성시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인의 형성방법은, ITO 금속막과 MoW 금속막의 적층막 상에 레지스트를 도포하는 제1공정과, 상기 레지스트를 노광 및 현상하여, 게이트 라인 및 공통전극 라인이 형성될 영역을 가리는 제1부분은 도포 두께를 그대로 유지하고, 카운터 전극이 형성될 영역을 가리는 제2부분은 일부 두께만 잔류되며, 상기 제1 및 제2부분들 이외의 제3부분은 제거된 형태를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 제2공정과, 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로해서, 상기 MoW 금속막을 건식 식각하여 게이트 라인과 공통전극 라인을 형성하는 제3공정과, 상기 잔류된 레지스트 패턴 및 MoW 금속막을 식각 마스크로해서, 상기 ITO 금속막을 습식 식각하여 카운터 전극을 형성하는 제4공정, 및, 상기 잔류된 레지스트 패턴 및 MoW 금속막을 제거하는 제5공정을 포함한다.

Description

고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING LCD HAVING HIGH APERTURE RATIO AND HIGH TRANSMITTANCE}
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 포토리소그라피 공정수를 줄일 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
프린지 필드(fringe field)에 의해 동작되는 고개구율 및 고투과율 액정표시장치는 인-플레인 스위칭(In Plain Switching) 모드 액정표시장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안되었고, 이러한 고개구율 및 고투과율 액정표시장치는 대한민국 특허출원 98-9243호로 출원되었다.
상기 고개구율 및 고투과율 액정표시장치는 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전도체로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극 사이의 간격을 상·하 기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 상기 카운터 전극과 화소 전극 사이에서 프린지 필드가 형성되도록 함으로써, 상기 전극들 상부에 존재하는 액정 분자들이 모두 동작되도록 한다.
도 1은 종래의 고개구율 및 고투과율 액정표시장치를 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 투명성 절연기판, 예컨데, 유리기판(1) 상에 ITO(IndiumTin Oxide) 금속막을 증착하고, 그런다음, 제1포토 공정으로 상기 ITO 금속막을 패터닝하여, 빗살 형태 또는 플레이트(plate) 형태를 상을 갖는 카운터 전극(2)을 형성한다. 이어서, 상기 카운터 전극(2)이 형성된 유리기판(1)의 전면 상에 소정의 불투명 금속막, 예컨데, MoW 금속막을 증착하고, 제2포토 공정으로 상기 MoW 금속막을 패터닝하여, 게이트 라인(3)과 공통전극 라인(4)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4)이 형성된 유리기판(1)의 전면 상에 게이트 절연막(5)을 증착하고, 상기 게이트 절연막(5) 상에 도핑되지 않은 비정질실리콘막과 도핑된 비정질실리콘막을 차례로 증착한 후, 제3포토 공정으로 상기 도핑된 비정질실리콘막 및 도핑되지 않은 비정질실리콘막을 패터닝하여, 오믹 콘택층(7) 및 채널층(6)을 형성한다.
그 다음, 상기 결과물 상에 데이터 라인용 금속막을 증착한 상태에서, 제4포토 공정으로 상기 데이터 라인용 금속막을 패터닝하여, 소오스/드레인 전극(7)을 포함한 데이터 라인(도시안됨)을 형성한다. 이 결과, 유리기판(1)의 소정부에 박막 트랜지스터(이하, TFT라 칭함)가 형성된다.
계속해서, 상기 TFT를 보호하기 위하여, 상기 결과물의 전면 상에, 예컨데, SiN막으로 이루어지는 보호막(9)을 도포하고, 제5포토 공정으로 상기 보호막의 일부분을 선택적으로 식각하여, 상기 TFT의 소오스/드레인 전극(8)을 노출시키는 콘택홀(10)을 형성한다.
그리고나서, 상기 보호막(9) 상에 ITO 금속막을 증착한 상태에서, 제6포토 공정으로 상기 ITO 금속막을 패터닝하여 빗살 형태의 화소 전극(11)을 형성한다.이때, 상기 화소 전극(11)은 카운터 전극(2)이 빗살 형태로 형성된 경우, 상기 카운터 전극(2)의 사이에 배치되도록 형성된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 하부 기판을 형성하기 위해서는, 전술한 바와 같이, 6회의 포토 공정이 요구되는데, 주지된 바와 같이, 포토 공정은 레지스트 도포와 노광 및 현상 공정을 통한 레지스트 패턴 형성 공정과, 상기 레지스트 패턴을 마스크로하는 식각 공정, 및, 상기 레지스트 패턴의 제거 공정을 포함하기 때문에, 한 번의 포토 공정을 진행하는 장시간이 소요되고, 이로 인하여, 6회의 포토 공정을 포함하는 고개구율 및 고투과율 액정표시장치를 제조하는데 매우 긴 시간이 소요됨으로써, 생산성의 향상에 한계가 있음은 물론, 제조 비용의 절감에 어려움이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 포토 공정수를 감소시킴으로써, 생산성의 향상과 제조비용의 절감을 얻을 수 있는 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 하부기판을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 하부기판을 도시한 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 레지스트 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인의 형성방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 유리기판 2 : 카운터 전극
2a : ITO 금속막 3 : 게이트 라인
3a : MoW 금속막 4 : 공통전극 라인
5 : 게이트 절연막 6 : 채널층
7 : 오믹 콘택층 8 : 소오스/드레인 전극
9 : 보호막 10 : 콘택홀
11 : 화소 전극 20 : 레지스트
20a,20b : 레지스트 패턴 30 : 노광 마스크
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법은, 투명성 절연기판 상에 ITO 금속막과 MoW 금속막을 차례로 증착하는 단계; 제1포토 공정으로 상기 MoW 금속막과 ITO 금속막을 패터닝하여, 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인을 형성하는 단계; 상기 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인이 형성된 투명성 절연기판의 전면 상에 게이트 절연막을 증착하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 비도핑된 비정질실리콘층과 도핑된 비정질실리콘층을 차례로 증착하고, 제2포토 공정으로 상기 도핑된 비정질실리콘층과 비도핑된 비정질실리콘층을 패터닝하여, 오믹 콘택층 및 채널층을 형성하는 단계; 상기 오믹 콘택층 및 채널층이 형성된 투명성 절연기판 상에 소정의 금속막을 증착하고, 제3포토 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여, 소오스/드레인 전극을 포함한 데이터 라인을 형성하는 단계; 상기 결과물 상에 보호막을 증착하고, 제4포토 공정으로 상기 보호막의 소정 부분을 식각하여, 소오스/드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 ITO 금속막을 증착하고, 제5포토 공정으로 상기 ITO 금속막을 패터닝하여, 빗살 형태를 갖는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 제1포토 공정은, 상기 MoW 금속막 상에 레지스트를 도포하는 제1공정, 상기 레지스트를 노광 및 현상하여, 게이트 라인 및 공통전극 라인이 형성될 영역을 가리는 제1부분은 도포 두께를 그대로 유지하고, 카운터 전극이 형성될 영역을 가리는 제2부분은 일부 두께만 잔류되며, 상기 제1 및 제2부분들 이외의 제3부분은 제거된 형태를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 제2공정, 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로해서, 상기 MoW 금속막을 건식 식각하여 게이트 라인과 공통전극 라인을 형성하는 제3공정, 상기 잔류된 레지스트 패턴 및 MoW 금속막을 식각 마스크로해서, 상기 ITO 금속막을 습식 식각하여 카운터 전극을 형성하는 제4공정, 및 상기 잔류된 레지스트 패턴 및 MoW 금속막을 제거하는 제5공정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 5회의 포토 공정을 통해 고개구율 및 고투과율 액정표시장치를 제조할 수 있기 때문에, 종래와 비교해서, 1회의 포토 공정을 줄일 수 있는 것에 기인하여, 생산성의 향상과 제조비용의 절감 효과를 얻을 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 하부기판을 도시한 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인의 형성시, 식각 마스크로 사용될 레지스트 패턴의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인의 형성방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법은, 종래의 방법과 비교해서, 단지, 카운터 전극과 게이트 라인 공통전극 라인을 형성시키는 공정만이 상이할 뿐, 그 이외의 공정은 동일하므로, 도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호로 나타낸다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 투명성 절연기판, 예컨데, 유리기판(1) 상에 ITO 금속막과, MoW 금속막과 같은 게이트 라인용 금속막을 차레로 증착하고, 그런다음, 제1포토 공정으로 상기 MoW 금속막과 ITO 금속막을 패터닝하여, 카운터 전극(2)과 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4a)을 형성한다.
상기에서, 본 발명의 실시예에서는 상기 카운터 전극(2)과 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4a)을 형성시키기 위한 식각 공정에서, 식각 마스크로 사용될 레지스트 패턴을 형성하기 위하여, 도 3a에 도시된 바와 같이, 레지스트(20)에 대한 노광 공정을 소망하는 부분에서 완전 노광이 아닌, 부분 노광이 이루어지도록 하는 스트라이프형(stripe) 또는 반투과형 노광 마스크(30)를 사용하여 수행하고, 이후, 노광된 레지스트를 현상함으로써, 도 3b에 도시된 바와 같이, 부분적으로 상이한 두께를 갖는 레지스트 패턴(20a)이 형성되도록 한다. 그런다음, 상기 레지스트 패턴(20a)을 식각 마스크로 하는 건식 식각 공정 및 습식 식각 공정을 연속적으로 수행하는 것에 의해, 상기 카운터 전극(2)과 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인을 형성한다. 도 3a 및 도 3b에서, 도면부호 2a는 ITO 금속막, 3a는 MoW 금속막을 나타낸다.
보다 자세하게 설명하면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리기판(1) 상에 1,000Å 이하의 두께, 바람직하게는, 500 내지 1,000Å 두께의 ITO 금속막(2a)과 MoW 금속막(3a)을 차례로 증착한 상태에서, 상기 MoW 금속막(3a) 상에 2㎛ 이상, 바람직하게는, 2 내지 3㎛ 두께로 레지스트를 도포하고, 그런다음, 상기 레지스트에 대하여 소망하는 부분이 부분 노광이 이루어질 수 있도록 하는 노광 마스크(30)를 이용하여 노광 공정을 수행하고, 이어서, 노광된 레지스트를 현상하여, 레지스트 패턴(20a)을 형성한다. 이때, 상기 레지스트 패턴(20a)은 게이트 라인 및 공통전극 라인이 형성될 영역을 가리는 부분은 도포 두께를 그대로 유지하는 반면, 카운터 전극이 형성될 영역에서는 부분 노광에 의해 일부 두께가 잔류된 형태를 갖는다.
이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로 하는 1차 식각 공정으로 상기 MoW 금속막을 건식 식각하여, 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4) 상에는 레지스트 패턴(20b)이 잔류되며, 그리고, 카운터 전극이 형성될 영역에는 소정 두께의 MoW 금속막(3a)이 잔류된다. 다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 잔류된 레지스트 패턴(20b) 및 MoW 금속막(3a)을 식각 마스크로하는 2차 식각 공정으로, 상기 ITO 금속막을 습식 식각하여 카운터 전극(2)을 형성하고, 이후, 도 4d에 도시된 바와 같이, 건식 스트립 공정으로 잔류된 레지스트 패턴과 MoW 금속막을 제거함으로써, 카운터 전극(2)과 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4)의 형성을 완료한다.
여기서, 상기 카운터 전극(2)과 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4)의 형성 공정은, 비록, 2회의 식각 공정이 수행되기는 하지만, 식각 마스크를 형성하기 위한 레지스트의 도포, 노광 및 현상 공정이 1회만 수행되므로, 공정 시간이 단축되고, 이에 따라, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
계속해서, 상기 게이트 라인(3) 및 공통전극 라인(4)이 형성된 유리기판(1)의 전면 상에 게이트 절연막(5)을 증착하고, 상기 게이트 절연막(5) 상에 도핑되지 않은 비정질실리콘막과 도핑된 비정질실리콘막을 차례로 증착한 후, 제2포토 공정으로 상기 도핑된 비정질실리콘막과 도핑되지 않은 비정질실리콘막을 패터닝하여, 오믹 콘택층(7) 및 채널층(6)을 형성한다.
그 다음, 상기 결과물 상에 데이터 라인용 금속막을 증착한 상태에서, 상기 유리기판(1)의 소정부에 TFT가 형성되도록, 제3포토 공정으로 상기 데이터 라인용 금속막을 패터닝하여, 소오스/드레인 전극(7)을 포함한 데이터 라인(도시안됨)을형성한다.
다음으로, 상기 결과물의 전면 상에 상기 TFT를 보호하기 위한 보호막(9)을 증착하고, 제4포토 공정으로 상기 보호막의 소정 부분을 선택적으로 식각하여, 상기 TFT의 소오스/드레인 전극(8)을 노출시키는 콘택홀(10)을 형성한다.
이후, 상기 보호막(9) 상에 ITO 금속막을 증착한 상태에서, 제5포토 공정으로 상기 ITO 금속막을 패터닝하여, 빗살 형태를 갖는 화소 전극(11)을 형성한다.
이상에서와 같이, 본 발명은 5회의 포토 공정을 통해 고개구율 및 고투과율 액정표시장치를 제조할 수 있기 때문에, 종래와 비교해서, 1회의 포토 공정을 줄일 수 있으며, 이에 따라, 제조비용을 감소시킬 수 있음은 물론, 제조 시간을 감소시킬 수 있는 것에 기인하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

  1. 투명성 절연기판 상에 ITO 금속막과 MoW 금속막을 차례로 증착하는 단계; 제1포토 공정으로 상기 MoW 금속막과 ITO 금속막을 패터닝하여, 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인을 형성하는 단계; 상기 카운터 전극과 게이트 라인 및 공통전극 라인이 형성된 투명성 절연기판의 전면 상에 게이트 절연막을 증착하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 비도핑된 비정질실리콘층과 도핑된 비정질실리콘층을 차례로 증착하고, 제2포토 공정으로 상기 도핑된 비정질실리콘층과 비도핑된 비정질실리콘층을 패터닝하여, 오믹 콘택층 및 채널층을 형성하는 단계; 상기 오믹 콘택층 및 채널층이 형성된 투명성 절연기판 상에 소정의 금속막을 증착하고, 제3포토 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여, 소오스/드레인 전극을 포함한 데이터 라인을 형성하는 단계; 상기 결과물 상에 보호막을 증착하고, 제4포토 공정으로 상기 보호막의 소정 부분을 식각하여, 소오스/드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 ITO 금속막을 증착하고, 제5포토 공정으로 상기 ITO 금속막을 패터닝하여, 빗살 형태를 갖는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 제1포토 공정은,
    상기 MoW 금속막 상에 레지스트를 도포하는 제1공정,
    상기 레지스트를 노광 및 현상하여, 게이트 라인 및 공통전극 라인이 형성될 영역을 가리는 제1부분은 도포 두께를 그대로 유지하고, 카운터 전극이 형성될 영역을 가리는 제2부분은 일부 두께만 잔류되며, 상기 제1 및 제2부분들 이외의 제3부분은 제거된 형태를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 제2공정,
    상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로해서, 상기 MoW 금속막을 건식 식각하여 게이트 라인과 공통전극 라인을 형성하는 제3공정,
    상기 잔류된 레지스트 패턴 및 MoW 금속막을 식각 마스크로해서, 상기 ITO 금속막을 습식 식각하여 카운터 전극을 형성하는 제4공정, 및
    상기 잔류된 레지스트 패턴 및 MoW 금속막을 제거하는 제5공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극용 ITO 금속막은 500 내지 1,000Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 레지스트는 2 내지 3㎛ 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율 액정표시장치의 제조방법.
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