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KR102423679B1 - 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

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KR102423679B1
KR102423679B1 KR1020150133055A KR20150133055A KR102423679B1 KR 102423679 B1 KR102423679 B1 KR 102423679B1 KR 1020150133055 A KR1020150133055 A KR 1020150133055A KR 20150133055 A KR20150133055 A KR 20150133055A KR 102423679 B1 KR102423679 B1 KR 102423679B1
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KR
South Korea
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display device
layer
manufacturing
forming
photoresist film
Prior art date
Application number
KR1020150133055A
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English (en)
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KR20170034980A (ko
Inventor
강훈
감범수
오세윤
장종섭
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US15/831,547 priority patent/US20180095362A1/en
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은, 투명 기판의 전면에 선폭이 상이한 복수의 광차단 패턴을 형성하는 광차단 패턴 형성 단계와, 상기 투명 기판 및 상기 광차단 패턴 상에 절연막을 형성하는 절연막 형성 단계와, 상기 절연막 상에 전도층을 형성하는 전도층 형성 단계와, 상기 전도층 상에 포토레지스트막을 형성하는 포토레지스트막 형성 단계와, 상기 투명 기판의 후면으로부터 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트막을 노광하는 노광 단계와, 상기 포토레지스트막을 현상하는 현상 단계와, 상기 포토레지스트막을 마스크로 하여 상기 전도층을 식각하는 식각 단계, 및 상기 포토레지스트막을 제거하는 포토레지스트막 제거 단계를 포함한다.

Description

표시 장치 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 기재는 배면 노광 공정을 이용하는 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.
포토 패터닝(Photo Patterning) 방식을 이용한 표시 장치 제조 방법은, 기판에 형성된 하부 불투명 패턴을 이용하여 기판 상부에 적층된 포토레지스트막을 노광 및 현상함으로써, 금속 또는 투명 전극 패턴을 형성한다. 이 때, 기판의 배면 쪽에서 자외선(Ultra Violet)을 조사하여 노광하는 배면 노광 방식을 사용하게 되는데, 기 형성된 하부층의 불투명 패턴을 마스크로 이용함으로써, 포토 마스크를 감소 또는 생략할 수 있고, 얼라인(align) 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그런데, 이러한 배면 노광 방식에서, 패턴 마스크로 이용되는 하부 불투명 패턴과 다른 형상의 금속 또는 투명 전극 패턴을 형성하는 것은 불가하며, 동일한 패턴을 형성하는 경우를 제외하고 배면 노광의 적용 범위는 제한된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 하부 불투명 패턴의 선폭을 임의로 조절하고, 배면 노광 적용 포토레지스트 패턴의 하부층을 습식 식각을 이용하여 포토레지스트 패턴보다 작게 형성할 수 있다. 이에 의해, 특정 부위의 패턴을 선택적으로 단선시킬 수 있어, 패턴 형성의 자유도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은, 투명 기판의 전면에 선폭이 상이한 복수의 광차단 패턴을 형성하는 광차단 패턴 형성 단계와, 상기 투명 기판 및 상기 광차단 패턴 상에 절연막을 형성하는 절연막 형성 단계와, 상기 절연막 상에 전도층을 형성하는 전도층 형성 단계와, 상기 전도층 상에 포토레지스트막을 형성하는 포토레지스트막 형성 단계와, 상기 투명 기판의 후면으로부터 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트막을 노광하는 노광 단계와, 상기 포토레지스트막을 현상하는 현상 단계와, 상기 포토레지스트막을 마스크로 하여 상기 전도층을 식각하는 식각 단계, 및 상기 포토레지스트막을 제거하는 포토레지스트막 제거 단계를 포함한다.
상기 현상 단계는, 상기 광차단 패턴의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막이 잔존하도록 이루어질 수 있다.
상기 광차단 패턴 형성 단계는, 패턴 마스크를 이용한 증착에 의해 이루어질 수 있다.
상기 광차단 패턴 형성 단계는, 상기 광차단 패턴을 금속으로 형성하는 것일 수 있다.
상기 전도층 형성 단계는, 상기 전도층을 금속 또는 투명 전극으로 형성하는 것 일 수 있다.
상기 식각 단계는, 습식 식각(wet etch)으로 이루어질 수 있다.
상기 식각 단계는, 상기 광차단 패턴의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막의 폭보다 더 작도록 상기 전도층을 오버 에치(over etch)할 수 있다.
상기 식각 단계는, 선폭이 상이한 복수의 광차단 패턴 중 작은 선폭을 갖는 광차단 패턴의 위치에 대응하는 전도층은 잔존하지 않도록 식각이 이루어질 수 있다.
상기 노광 단계는, 자외선 램프(UV lamp)를 이용하여 자외선을 조사하여 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법은, 투명 박막 봉지층 상에 적색, 녹색, 및 청색 화소와, 상기 적색, 녹색, 및 청색 화소 사이에 블랙 매트릭스(black matrix)를 형성하는 블랙 매트릭스 형성 단계와, 상기 박막 봉지층 상에 투명 전극(ITO)층을 형성하는 투명 전극층 형성 단계와, 상기 투명 전극 상에 포토레지스트막을 형성하는 포토레지스트막 형성 단계와, 상기 박막 봉지층의 후면으로부터 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트막을 노광하는 노광 단계와, 상기 포토레지스트막을 현상하는 현상 단계와, 상기 포토레지스트막을 마스크로 하여 상기 투명 전극층을 식각하는 식각 단계, 및 상기 포토레지스트막을 제거하는 포토레지스트막 제거 단계를 포함한다.
상기 현상 단계는, 상기 블랙 매트릭스의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막이 잔존하도록 이루어질 수 있다.
상기 블랙 매트릭스 형성 단계는, 패턴 마스크를 이용한 증착에 의해 이루어질 수 있다.
상기 블랙 매트릭스 형성 단계는, 폭이 상이한 복수의 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다.
상기 투명 전극층 형성 단계는, 상기 투명 전극층을 인듐 아연 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 또는 인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO)로 형성하는 것일 수 있다.
상기 식각 단계는, 습식 식각으로 이루어질 수 있다.
상기 식각 단계는, 상기 블랙 매트릭스의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막의 폭보다 더 작도록 상기 투명 전극층을 오버 에치할 수 있다.
상기 노광 단계는, 자외선 램프를 이용하여 자외선을 조사하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 표시 장치 제조 방법에서, 금속 또는 투명 전극 패턴을 형성할 때, 하부 불투명 광차단 패턴 또는 블랙 매트릭스의 선폭을 임의로 조절하여 형성한 후 배면 노광 방식을 이용함으로써, 특정 부위의 금속 또는 투명 전극 패턴의 선폭을 임의로 조절하여 형성할 수 있고, 특정 부위의 패턴을 선택적으로 단선시킬 수 있어, 패턴 형성의 자유도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 순서도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 순서도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법에 의해 제조된 메탈 메쉬 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 공정 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 순서도이고, 도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 2를 참조하면, 투명 기판(10)의 전면에 선폭이 상이한 복수의 광차단 패턴(12)을 형성한다(S101). 광차단 패턴(12)은 불투명 패턴으로 형성될 수 있으며, 금속으로 형성될 수 있다. 광차단 패턴(12)은 패턴 마스크를 이용한 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 공정 등에 의하여 형성될 수 있다.
그 후, 투명 기판(10) 및 광차단 패턴(12) 상에 절연막(14)을 형성한다(S102, 도 3). 절연막(14)은 투명 기판(10)의 전면에 형성될 수 있으며, 광차단 패턴(12)을 커버하도록 형성된다. 절연막(14)은 플라즈마 화학기상증착 공정 등에 의하여 투명 기판(10) 상에 증착될 수 있으며 질화실리콘 등을 포함할 수 있다.
그 후, 절연막(14) 상에 전도층(16)을 형성한다(S103, 도 3). 전도층(16)은 금속 또는 투명 전극으로 형성할 수 있다. 전도층(16)은 인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등의 투명한 전도성 물질로 절연막(14) 상에 증착될 수 있다.
그 후, 전도층(16) 상에 포토레지스트막(18)을 형성한다(S104, 도 4). 본 실시예에서는 노광된 부분이 현상되어 제거되는 포지티브(positive) 포토레지스트막(18)을 사용한다. 포토레지스트막(18)은 전도층(16) 상에 포토레지스트 조성물을 도포하고 70 내지 110℃의 온도 조건 하에서 1 내지 15분간 프리베이크(prebake)시켜 형성할 수 있다.
그 후, 투명 기판(10)의 후면으로부터 자외선을 조사하여 포토레지스트막(18)을 노광한다(S105, 도 5). 노광 단계는, 자외선 램프(UV lamp)를 이용하여 자외선을 조사하여 이루어질 수 있다.
그 후, 포토레지스트막(18)을 현상한다(S106, 도 6). 포토레지스트막(18)의 노광된 영역은 현상액에 의하여 제거될 수 있으며, 포토레지스트막(18)의 노광되지 않은 영역은 그대로 잔류하게 된다. 즉, 광차단 패턴(12)이 형성되어 있던 포토레지스트막(18)의 대응 부위에는 노광이 이루어지지 않으므로, 현상에 의해 광차단 패턴(12)의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막(18)은 제거되지 않고 잔존하게 되며, 노광이 이루어진 포토레지스트막(18) 부위는 제거된다.
그 후, 잔존하는 포토레지스트막(18)을 마스크로 하여 전도층(16)을 식각한다(S107, 도 7). 이 때, 전도층(16)은 식각액 등에 의해 습식 식각(wet etch)으로 식각될 수 있다. 습식 식각은 등방성 식각 특성을 갖기 때문에, 포토레지스트막(18) 하부의 전도층(16)은 오버에치(over etch) 즉, 언더 커팅(under cutting)되어 광차단 패턴(12)의 에지보다 내측으로 함입되게 형성된다. 이 때, 식각액의 온도를 조절하거나, 식각 시간을 조절하여 식각의 강도를 조절할 수 있다. 복수의 광차단 패턴(12)의 선폭을 다르게 형성함으로써, 광차단 패턴(12)에 대응되는 포토레지스트막(18) 및 전도층(16)의 폭을 다르게 할 수 있으며, 폭이 넓게 형성된 전도층(16)은 습식 식각에 의해 잔류하고, 폭이 좁게 형성된 전도층(16)은 습식 식각에 의해 제거될 수 있다.
그 후, 포토레지스트막(18)을 제거하여, 상이한 폭을 갖거나 일부만 잔존하는 전도층(16) 패턴을 완성한다(S108, 도 8).
도 9 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법을 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 순서도이고, 도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 공정 단면도이며, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법에 의해 제조된 메탈 메쉬 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9 내지 도 14를 참조하면, 우선, 투명 박막 봉지층(20) 상에 적색, 녹색, 및 청색 화소를 형성하고, 적색, 녹색, 및 청색 화소 사이에 블랙 매트릭스(black matrix, 22)를 형성한다(S201, 도 10). 적색, 녹색, 및 청색 화소, 그리고 블랙 매트릭스(22)는 패턴 마스크를 이용한 화학기상증착 공정 등에 의하여 형성될 수 있다.
그 후, 박막 봉지층(20) 상에 투명 전극층(26)을 형성한다(S202, 도 11). 투명 전극층(26)은 인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등의 투명한 전도성 물질로 박막 봉지층(20)의 전면 상에 형성된다.
그 후, 투명 전극층(26) 상에 포토레지스트막(28)을 형성한다(S203, 도 11). 본 실시예에서도 노광된 부분이 현상되어 제거되는 포지티브(positive) 포토레지스트막(28)을 사용한다. 포토레지스트막(28)은 투명 전극층(26) 상에 포토레지스트 조성물을 도포하고 70 내지 110℃의 온도 조건 하에서 1 내지 15분간 프리베이크(prebake)시켜 형성할 수 있다.
그 후, 박막 봉지층(20)의 후면으로부터 자외선을 조사하여 포토레지스트막(28)을 노광한다(S204, 도 11). 노광 단계는, 자외선 램프를 이용하여 자외선을 조사하여 이루어질 수 있다.
그 후, 포토레지스트막(28)을 현상한다(S205, 도 12). 포토레지스트막(28)의 노광된 영역은 현상액에 의하여 제거될 수 있으며, 포토레지스트막(28)의 노광되지 않은 영역은 그대로 잔류하게 된다. 즉, 블랙 매트릭스(22)가 형성되어 있던 포토레지스트막(28)의 대응 부위에는 노광이 이루어지지 않으므로, 현상에 의해 블랙 매트릭스(22)의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막(28)은 제거되지 않고 잔존하게 되며, 노광이 이루어진 포토레지스트막(28) 부위는 제거된다.
그 후, 잔존하는 포토레지스트막(28)을 마스크로 하여 투명 전극층(26)을 식각한다(S206, 도 12). 이 때, 투명 전극층(26)은 식각액 등에 의해 습식 식각(wet etch)으로 식각될 수 있다. 포토레지스트막(28) 하부의 투명 전극층(26)은 오버에치되어 블랙 매트릭스(22)의 에지보다 내측으로 함입되게 형성된다.
그 후, 포토레지스트막(28)을 제거하여, 투명 전극 패턴을 완성한다(S207, 도 13).
이와 같이, 블랙 매트릭스(22)의 패턴을 다르게 형성함으로써, 최종 형성되는 투명 전극 패턴의 폭을 다르게 형성할 수 있으며, 도 14에 도시된 바와 같이, 투명 전극층(26)의 일부는 잔존하지 않도록 형성되는 메탈 메쉬 구조를 형성할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 15을 참조하면, 넓은 폭의 광차단 패턴(32)과 좁은 폭의 슬릿 패턴으로 형성된 광차단 패턴(32)을 형성하고, 투명 기판(30)의 후면으로부터 자외선을 조사하여 포토레지스트막(38)을 노광한다.
그 후, 도 16에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(38)을 현상한 후, 잔존하는 포토레지스트막(38)을 마스크로 하여 전도층(36)을 습식 식각하고, 포토레지스트막(38)을 제거함으로써, 넓은 폭의 광차단 패턴(32)에 대응되는 전도층(36)이 잔존하도록 형성할 수 있다. 좁은 폭의 슬릿 패턴으로 형성된 광차단 패턴(32)을 형성함으로써, 현상에 의해 포토레지스트막(38)도 슬릿 패턴으로 남게 되며, 이 후 포토레지스트막을 마스크로하여 전도층(36)을 습식 식각할 때, 보다 용이하게 전도층(36)이 제거될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치 제조 방법에서, 금속 또는 투명 전극 패턴을 형성할 때, 하부 불투명 광차단 패턴 또는 블랙 매트릭스의 선폭을 임의로 조절하여 형성한 후 배면 노광 방식을 이용함으로써, 특정 부위의 금속 또는 투명 전극 패턴의 선폭을 임의로 조절하여 형성할 수 있고, 특정 부위의 패턴을 선택적으로 단선시킬 수 있어, 패턴 형성의 자유도를 향상시킬 수 있다
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10, 30: 투명 기판 12, 32: 광차단 패턴
14, 34: 절연막 16, 36: 전도층
18, 28, 38: 포토레지스트막 20: 박막 봉지층
22: 블랙 매트릭스 26: 투명 전극층

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  10. 투명 박막 봉지층 상에 적색, 녹색, 및 청색 화소와, 상기 적색, 녹색, 및 청색 화소 사이에 블랙 매트릭스를 형성하는 블랙 매트릭스 형성 단계;
    상기 박막 봉지층 상에 투명 전극층을 형성하는 투명 전극층 형성 단계;
    상기 투명 전극층 상에 포토레지스트막을 형성하는 포토레지스트막 형성 단계;
    상기 박막 봉지층의 후면으로부터 자외선을 조사하여 상기 블랙 매트릭스의 위치에 대응하지 않는 부분의 상기 포토레지스트막을 노광하는 노광 단계;
    상기 포토레지스트막을 현상하는 현상 단계;
    상기 포토레지스트막을 마스크로 하여 상기 투명 전극층을 식각하는 식각 단계; 및
    상기 포토레지스트막을 제거하는 포토레지스트막 제거 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
  11. 제 10 항에서,
    상기 현상 단계는,
    상기 블랙 매트릭스의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막이 잔존하도록 이루어지는 표시 장치 제조 방법.
  12. 제 10 항에서,
    상기 블랙 매트릭스 형성 단계는,
    패턴 마스크를 이용한 증착에 의해 이루어지는 표시 장치 제조 방법.
  13. 제 10 항에서,
    상기 블랙 매트릭스 형성 단계는,
    폭이 상이한 복수의 블랙 매트릭스를 형성하는 표시 장치 제조 방법.
  14. 제 10 항에서,
    상기 투명 전극층 형성 단계는,
    상기 투명 전극층을 인듐 아연 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 또는 인듐 주석 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO)로 형성하는 표시 장치 제조 방법.
  15. 제 10 항에서,
    상기 식각 단계는,
    습식 식각으로 이루어지는 표시 장치 제조 방법.
  16. 제 10 항에서,
    상기 식각 단계는,
    상기 블랙 매트릭스의 위치에 대응되는 부위의 포토레지스트막의 폭보다 더 작도록 상기 투명 전극층을 오버 에치하는 표시 장치 제조 방법.
  17. 제 10 항에서,
    상기 노광 단계는,
    자외선 램프를 이용하여 자외선을 조사하여 이루어지는 표시 장치 제조 방법.
  18. 제10항에서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 박막 봉지층의 제1 면 위에 위치하고,
    상기 투명 전극층은 상기 박막 봉지층의 제2 면 위에 위치하고,
    상기 노광 단계에서 상기 박막 봉지층의 제1 면에 상기 자외선이 조사되는 표시 장치 제조 방법.
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