(57)【要約】    【課題】エッチング対象層上に形成されるチタン（Ti）金属の一部に光を照射してチタン酸化物（TiOx）膜を形成した後、そのエッチング速度の差を利用してエッチング対象層にパターンを形成するパターン形成方法を提供しようとする。    【解決手段】基板上にエッチング対象層を形成する段階と、前記エッチング対象層上にチタン（Ti）層を形成する段階と、マスクを利用して前記チタン（Ti）層の一部領域に光を照射してチタン酸化物（TiOx）層を形成する段階と、前記チタン（Ti）をエッチングしてチタン酸化物（TiOx）パターンを形成する段階と、前記チタン酸化物（TiOx）パターンによりエッチング対象層をブロッキングした状態で、前記エッチング対象層をエッチングする段階と、前記チタン酸化物（TiOx）パターンをエッチングする段階と、を順次行ってパターンを形成する。【選択図】図1Ｃ
2004311936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にエッチング対象層を形成する段階と、
前記エッチング対象層上にチタン（Ti）層を形成する段階と、
マスクを利用して前記チタン（Ti）層の一部領域に光を照射してチタン酸化物（TiOx）層を形成する段階と、
前記チタン（Ti）をエッチングしてチタン酸化物（TiOx）パターンを形成する段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）パターンによりエッチング対象層をブロッキングした状態で、前記エッチング対象層をエッチングする段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）パターンをエッチングする段階と、
を含んでなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記光は、紫外線またはレーザーであることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項３】
光の照射によって前記チタン（Ti）が酸化してチタン酸化物（TiOx）層が形成されることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記チタン（Ti）をエッチングする段階は、チタン（Ti）層に酸を含むエッチング液を作用させる段階からなることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記酸は、フッ酸（HF）を含むことを特徴とする請求項4記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記チタン（Ti）をエッチングする段階は、チタン（Ti）層に塩素（Cl2）ガスを含むエッチングガスを作用させる段階からなることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記チタン（Ti）をエッチングする段階は、チタン（Ti）層に塩素（Cl2）混合ガスを含むエッチングガスを作用させる段階からなることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記塩素（Cl2）混合ガスは、フッ化炭素／塩素／酸素（CF4／Cl2／O2）ガスを含むことを特徴とする請求項7記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記チタン酸化物（TiOx）パターンをエッチングする段階は、チタン酸化物（TiOx）パターンに硫酸（H2SO4）を含むエッチング液を作用させる段階からなることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記チタン酸化物（TiOx）パターンをエッチングする段階は、チタン酸化物（TiOx）パターンにアルカリ系エッチング液を作用させる段階からなることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記チタン酸化物（TiOx）パターンをエッチングする段階は、チタン酸化物（TiOx）パターンに塩素／窒素（Cl2／N2）ガスを含むエッチンガスを作用させる段階からなることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記チタン酸化物（TiOx）パターンをエッチングする段階は、チタン酸化物（TiOx）パターンにフッ化炭素／塩素（CF4／Cl2）ガスを含むエッチンガスを作用させる段階からなることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記エッチング対象層は、金属層、絶縁層及び半導体層を含むことを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項１４】
前記チタン（Ti）層は、エッチング対象層と同一工程で形成されることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
【請求項１５】
基板上にエッチング対象層を形成する段階と、
チタン（Ti）層を形成する段階と、
前記チタン（Ti）層の一部領域を酸化させてチタン酸化物（TiOx）層を形成する段階と、
前記チタン（Ti）層をエッチングしてチタン酸化物（TiOx）パターンを形成する段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）パターンによりエッチング対象層をブロッキングした状態で、前記エッチング対象層をエッチングする段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）パターンをエッチングする段階と、
を含んでなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１６】
前記チタン（Ti）層の一部領域を酸化させる段階は、マスクを利用して前記Ti層に光を照射する段階からなることを特徴とする請求項15記載のパターン形成方法。
【請求項１７】
前記光は、紫外線及びレーザーを含むことを特徴とする請求項16記載のパターン形成方法。
【請求項１８】
基板上にエッチング対象層を形成する段階と、
前記エッチング対象層上に第1領域及び第2領域からなる二酸化チタン（TiO2）層を形成する段階と、
マスクを利用して前記二酸化チタン（TiO2）層の第1領域に光を照射する段階と、
前記第2領域の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングする段階と、
前記第1領域の二酸化チタン（TiO2）層によりエッチング対象層をブロッキングした状態で、前記エッチング対象層をエッチングする段階と、
前記第1領域の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングする段階と、
を含んでなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１９】
前記二酸化チタン（TiO2）層を形成する段階は、エッチング対象層上に二酸化チタン（TiO2）を積層する段階からなることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２０】
前記二酸化チタン（TiO2）層を形成する段階は、
エッチング対象層上にチタン（Ti）を積層してチタン（Ti）層を形成する段階と、
前記チタン（Ti）層を酸化させる段階と、
からなることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２１】
前記Ti層の酸化は、光の照射により行われることを特徴とする請求項20記載のパターン形成方法。
【請求項２２】
前記光は、紫外線またはレーザーであることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２３】
光の照射により、前記疏水性を有する第1領域の二酸化チタン（TiO2）層の表面が親水性に変換されることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２４】
前記第2領域の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングする段階は、二酸化チタン（TiO2）層に硫酸（H2SO4）を含むエッチング液を作用させる段階からなることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２５】
前記第2領域の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングする段階は、二酸化チタン（TiO2）層にアルカリ系エッチング液を作用させる段階からなることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２６】
前記第1領域の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングする段階は、第1領域の二酸化チタン（TiO2）層に塩素／窒素（Cl2／N2）ガスを含むエッチングガスを作用させる段階からなることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２７】
前記第1領域の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングする段階は、第1領域の二酸化チタン（TiO2）層にフッ化炭素／塩素（CF4／Cl2）ガスを含むエッチングガスを作用させる段階からなることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２８】
前記エッチング対象層は、金属層、絶縁層及び半導体層を含むことを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項２９】
前記チタン（Ti）層は、エッチング対象層と同一工程で形成されることを特徴とする請求項18記載のパターン形成方法。
【請求項３０】
基板上にエッチング対象層を形成する段階と、
前記エッチング対象層上に二酸化チタン（TiO2）層を形成する段階と、
表面が疏水特性を有する二酸化チタン（TiO2）層の一部領域を親水特性に変換させる段階と、
疏水特性の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングして親水特性の二酸化チタン（TiO2）パターンを形成する段階と、
前記二酸化チタン（TiO2）パターンによりエッチング対象層をブロッキングした状態で、前記エッチング対象層をエッチングする段階と、
前記二酸化チタン（TiO2）パターンをエッチングする段階と、
を含んでなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３１】
二酸化チタン（TiO2）層を疏水特性から親水特性に変換させる段階は、前記二酸化チタン（TiO2）層に光を照射する段階からなることを特徴とする請求項30記載のパターン形成方法。
【請求項３２】
前記光は、紫外線及びレーザーを含むことを特徴とする請求項31記載のパターン形成方法。
【請求項３３】
エッチング対象層を提供する段階と、
前記エッチング対象層上に金属層を形成する段階と、
前記金属層の一部領域を酸化させて金属酸化物層を形成する段階と、
第1エッチング手段を作用させて前記金属層を除去する段階と、
前記金属酸化物層を利用してエッチング対象層をエッチングする段階と、
第2エッチング手段を利用して前記金属酸化物層をエッチングする段階と、
を含んでなることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３４】
前記金属層は、チタン（Ti）層を含むことを特徴とする請求項33記載のパターン形成方法。
【請求項３５】
前記金属酸化物層は、チタン酸化物（TiOx）層を含むことを特徴とする請求項34記載のパターン形成方法。
【請求項３６】
前記第1エッチング手段は、金属層に対するエッチング速度が金属酸化物層に対するエッチング速度より大きいエッチング液であることを特徴とする請求項33記載のパターン形成方法。
【請求項３７】
前記第1エッチング手段は、金属層に対するエッチング速度が金属酸化物層に対するエッチング速度より大きいエッチングガスであることを特徴とする請求項33記載のパターン形成方法。
【請求項３８】
前記第2エッチング手段は、金属酸化物層に対するエッチング速度が金属層に対するエッチング速度より大きいエッチング液であることを特徴とする請求項33記載のパターン形成方法。
【請求項３９】
前記第2エッチング手段は、金属酸化物層に対するエッチング速度が金属層に対するエッチング速度より大きいエッチングガスであることを特徴とする請求項33記載のパターン形成方法。
【請求項４０】
基板を提供する段階と、
金属マスキング層を利用して前記基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記基板上にゲート絶縁層を積層する段階と、
金属マスキング層を利用してゲート絶縁層上に半導体層を形成する段階と、
金属マスキング層を利用して前記半導体層上にソース／ドレイン電極を形成する段階と、
前記基板全体にわたって保護層を形成する段階と、
前記保護層上に画素電極を積層する段階と、
を含んでなることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項４１】
前記金属マスキング層は、チタン（Ti）からなることを特徴とする請求項40記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４２】
前記ゲート電極を形成する段階は、
基板上に金属層を形成する段階と、
前記金属層上にチタン（Ti）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射してチタン酸化物（TiOx）層に酸化させる段階と、
酸化しない金属マスキング層をエッチングする段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）層を利用して前記金属層をエッチングした後、前記チタン酸化物（TiOx）層を除去してゲート電極を形成する段階と、
からなることを特徴とする請求項41記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４３】
前記半導体層を形成する段階は、
ゲート絶縁層上に半導体層を積層する段階と、
前記半導体層上にチタン（Ti）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射してチタン酸化物（TiOx）層に酸化させる段階と、
酸化しない金属マスキング層をエッチングする段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）層を利用して前記半導体層をエッチングした後、前記チタン酸化物（TiOx）層を除去する段階と、
からなることを特徴とする請求項41記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４４】
前記ソース／ドレイン電極を形成する段階は、
半導体層上に金属層を形成する段階と、
前記金属層上にチタン（Ti）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射してチタン酸化物（TiOx）層に酸化させる段階と、
酸化しない金属マスキング層をエッチングする段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）層を利用して前記金属層をエッチングした後、前記チタン酸化物（TiOx）層を除去してソース／ドレイン電極を形成する段階と、
からなることを特徴とする請求項41記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４５】
前記画素電極を形成する段階は、
保護層上にインジウム−スズ酸化物（ITO）層を形成する段階と、
前記インジウム−スズ酸化物（ITO）層上にチタン（Ti）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射してチタン酸化物（TiOx）層に酸化させる段階と、
酸化しない金属マスキング層をエッチングする段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）層を利用して前記インジウム−スズ酸化物（ITO）をエッチングした後、前記チタン酸化物（TiOx）層を除去して画素電極を形成する段階と、
からなることを特徴とする請求項41記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４６】
前記金属マスキング層は、二酸化チタン（TiO2）からなることを特徴とする請求項40記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４７】
前記ゲート電極を形成する段階は、
基板上に金属層を形成する段階と、
前記金属層上に二酸化チタン（TiO2）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射して疏水特性を親水特性に変換させる段階と、
疏水特性のマスキング層をエッチングする段階と、
前記親水特性の金属マスキング層を利用して前記金属層をエッチングした後、前記金属マスキング層を除去してゲート電極を形成する段階と、
からなることを特徴とする請求項46記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４８】
前記半導体層を形成する段階は、
絶縁層上に半導体層を積層する段階と、
前記半導体層上に二酸化チタン（TiO2）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射して疏水特性を親水特性に変換させる段階と、
疏水特性のマスキング層をエッチングする段階と、
前記親水特性の金属マスキング層を利用して前記半導体層をエッチングした後、前記金属マスキング層を除去する段階と、
からなることを特徴とする請求項46記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項４９】
前記ソース／ドレイン電極を形成する段階は、
半導体層上に金属層を形成する段階と、
前記金属層上に二酸化チタン（TiO2）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射して疏水特性を親水特性に変換させる段階と、
疏水特性のマスキング層をエッチングする段階と、
前記親水特性の金属マスキング層を利用して前記金属層をエッチングした後、前記金属マスキング層を除去してソース／ドレイン電極を形成する段階と、
からなることを特徴とする請求項46記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５０】
前記画素電極を形成する段階は、
保護層上にインジウム−スズ酸化物（ITO）層を形成する段階と、
前記インジウム−スズ酸化物（ITO）層上に二酸化チタン（TiO2）からなる金属マスキング層を形成する段階と、
マスクを使用して前記金属マスキング層の一部領域に光を照射して疏水特性を親水特性に変換させる段階と、
疏水特性のマスキング層をエッチングする段階と、
前記親水特性の金属マスキング層を利用して前記インジウム−スズ酸化物（ITO）層をエッチングした後、前記金属マスキング層を除去して画素電極を形成する段階と、
からなることを特徴とする請求項46記載の液晶表示素子の製造方法。
【請求項５１】
半導体基板上に絶縁層を積層する段階と、
前記絶縁層上に金属層を形成する段階と、
前記金属層上にチタン（Ti）層を形成する段階と、
マスクを利用して前記チタン（Ti）層の一部に光を照射してチタン酸化物（TiOx）層に酸化させる段階と、
酸化しないチタン（Ti）層をエッチングしてチタン酸化物（TiOx）パターンを形成する段階と、
前記チタン酸化物（TiOx）パターンを利用して金属層をエッチングし、チタン酸化物（TiOx）パターンを除去してゲート電極を形成する段階と、
前記半導体基板にイオンを注入してソース／ドレイン領域を形成する段階と、
を含んでなることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項５２】
イオンは、半導体基板上に形成された絶縁層を通して注入されることを特徴とする請求項51記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５３】
前記絶縁層は、金属層と同時にエッチングされることを特徴とする請求項51記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５４】
イオンは、半導体基板に直接注入されることを特徴とする請求項53記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５５】
半導体基板上に絶縁層を積層する段階と、
前記絶縁層上に金属層を形成する段階と、
前記金属層上に二酸化チタン（TiO2）層を形成する段階と、
マスクを利用して疏水特性の前記二酸化チタン（TiO2）の一部に光を照射して親水特性に変換させる段階と、
疏水特性の二酸化チタン（TiO2）層をエッチングする段階と、
親水特性の二酸化チタン（TiO2）層を利用して金属層をエッチングし、前記二酸化チタン（TiO2）層を除去してゲート電極を形成する段階と、
前記半導体基板にイオンを注入してソース／ドレイン領域を形成する段階と、
を含んでなることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン(pattern)形成方法に係るもので、詳しくは、工程が簡単で費用を節減できるパターン形成方法及びこれを利用した電気素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子のパターン工程は、素子の特性を左右する要素であるだけでなく、素子の性能及び容量を決定する重要な要素である。近来、半導体素子の性能を向上させるための様々な努力がなされているが、特に、微細金属パターン(回路パターン)を形成して半導体素子の性能を向上させる研究が活発に行われている。
【０００３】
パターン形成工程は、半導体素子だけでなく、印刷回路基板(Printed  Circuit  Board)、あるいは液晶表示素子(Liquid  Crytal  Display  device)及びPDP(Plasma  Display  Panel)のような平板表示素子(Flat  Panel  Display  device)などにおいても必須的である。
【０００４】
パターンを形成するための多くの研究が進行しているが、現在知らされた最も効率的なパターン形成工程は、フォトレジスト(photoresist)を利用した工程であり、その工程を図9Ａ〜図9Ｆに示した。
【０００５】
図9Ａに示したように、ガラスのような絶縁物質または半導体物質からなる基板1の上に形成された金属層3上に、感光性物質のフォトレジストを積層して、フォトレジスト層5を形成した後、図9Ｂに示したように、前記フォトレジスト層5をベーキング(baking)する。次いで、図9Ｃに示したように、前記フォトレジスト層5上にマスク(mask)を位置させた後、紫外線(UV)のような光を照射する。通常、フォトレジストは、陽性(positive)フォトレジストと陰性(negative)フォトレジストとが存在するが、ここでは、説明の便宜上、陰性フォトレジストを使用した場合のみを説明する。紫外線の照射によって、紫外線が照射された領域のフォトレジストはその化学的構造が変わるようになり、現像液を作用させると、紫外線が照射されない領域のフォトレジストが除去されて、図9Ｄに示したようなフォトレジストパターン5aが形成される。
【０００６】
次いで、図9Ｅに示したように、前記フォトレジストパターン5aにより金属層3の一部をブロッキング(blocking)した状態でエッチング(etching)液を作用させると、フォトレストパターン5の下部を除いた残り部分の金属が除去される。その後、図9Ｆに示したように、ストリッパー(stripper)を作用させて前記フォトレジストパターン5aを除去すると、基板1上には金属パターン3aのみ残るようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然るに、このような従来のフォトレジストを利用した金属パターン形成方法においては、次のような不都合な点がある。
【０００８】
第1に、製造工程が複雑である。前述したように、フォトレジストパターンは、フォトレジストの塗布、ベーキング、露光及び現像を経て形成される。よって、製造工程が複雑になる。さらに、フォトレジストをベーキングするためには、特定温度で行われるソフト(soft)ベーキング工程及び該ソフトベーキングの温度より高い温度で行われるハード(hard)ベーキング工程を経なければならないため、工程が更に複雑になる。
【０００９】
第2に、製造費用が上昇する。通常、トランジスタのように複数のパターン(或いは、電極)からなる電気素子の製造工程においては、一つのパターンを形成するためフォトレジスト工程を行い、他のパターンを形成するため別のフォトレジスト工程を行わなければならない。これは、製造ラインにおいて、各パターンラインの間に高価のフォトレジスト工程ラインが必要であるということを意味する。よって、電気素子の製作時、製造費用が上昇するようになる。例えば、薄膜トランジスタ(Thin  Film  Transistor)の製作時、フォトレジスト工程の費用が総費用の約40〜45％を占めるようになる。
【００１０】
第3に、環境を汚染させる。一般に、フォトレジストの塗布は、スピンコーティング(spin  coating)により行われるため、廃棄されるフォトレジストが多くなる。このようなフォトレジストの廃棄は、電気素子の製造費用を増加させる要因となるだけでなく、環境を汚染させる原因となる。
【００１１】
第4に、電気製品に不良を発生させる。スピンコーティングによるフォトレジスト層の形成においては、正確な層の厚さを制御しにくい。よって、フォトレジスト層が不均一に形成されることによって、パターン形成時、パターンの表面に除去されなかった(non-stripped)フォトレジストが残留するようになり、これは、電気素子に不良が発生する原因となる。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、エッチング対象層上に形成されるチタン（Ti）金属の一部に光を照射してチタン酸化物（TiOx）膜を形成した後、そのエッチング速度の差を利用してエッチング対象層にパターンを形成するパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、エッチング対象層上に形成される疏水特性の二酸化チタン（TiO2）の一部に光を照射して親水特性に変換させた後、その表面特性の差を利用してエッチング対象層にパターンを形成するパターン形成方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の更に他の目的は、前記パターン形成方法を適用することによって、製造工程が単純化し、製造費用を節減できる液晶表示素子の製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の更に他の目的は、前記パターン形成方法を適用することによって、製造工程が単純化し、製造費用を節減できる半導体素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的を達成するため、本発明に係るパターン形成方法の一実施例においては、基板上にエッチング対象層を形成する段階と、前記エッチング対象層上にチタン（Ti）層を形成する段階と、マスクを利用して前記Ti層の一部領域に光を照射してチタンサ酸化物（TiOx）層を形成する段階と、前記TiをエッチングしてTiOxパターンを形成する段階と、前記TiOxパターンによりエッチング対象層をブロッキングした状態で、前記エッチング対象層をエッチングする段階と、前記TiOxパターンをエッチングする段階と、を含んでなることを特徴とする。
【００１７】
前記光の照射によって前記Tiが酸化してTiOx層が形成され、前記Ti層は、フッ酸（HF）のような酸、塩素（Cl2）ガスまたはCl2混合ガスによりエッチングされ、前記TiOx層は、硫酸（H2SO4）、アルカリ系エッチング液、塩素／窒素（Cl2／N2）ガスまたはフッ化炭素／塩素（CF4／Cl2）ガスによりエッチングされる。
【００１８】
前記エッチング対象層は、金属層、絶縁層及び半導体層を含み、前記Ti層は、前記エッチング対象層と同一工程で形成されるため、製造工程が単純化し、製造費用を節減できるようになる。
【００１９】
本発明に係るパターン形成方法の他の実施例においては、基板上にエッチング対象層を形成する段階と、前記エッチング対象層上に第1領域及び第2領域からなるTiO2層を形成する段階と、マスクを利用して前記TiO2層の第1領域に光を照射する段階と、前記第2領域のTiO2層をエッチングする段階と、前記第1領域のTiO2層によりエッチング対象層をブロッキングした状態で、前記エッチング対象層をエッチングする段階と、前記第1領域のTiO2層をエッチングする段階と、を含んでなることを特徴とする。
【００２０】
前記TiO2層は、エッチング対象層上にTiO2を直接積層するか、またはエッチング対象層上にTiを積層した後、前記Ti層を酸化させることによって形成される。光の照射により、疏水性を有する第1領域のTiO2層の表面が親水性に変換され、前記第2領域のTiO2層は、H2SO4またはアルカリ系エッチング液によりエッチングされ、前記第1領域のTiO2層は、Cl2／N2ガスまたはCF4／Cl2ガスによりエッチングされる。
【００２１】
また、本発明に係るパターン形成方法を利用した液晶表示素子の製造方法においては、基板を提供する段階と、金属マスキング層を利用して基板上にゲート(gate)電極を形成する段階と、前記基板上にゲート絶縁層を積層する段階と、金属マスキング層を利用してゲート絶縁層上に半導体層を形成する段階と、金属マスキング層を利用して前記半導体層上にソース／ドレイン(source／drain)電極を形成する段階と、前記基板全体にわたって保護層を形成する段階と、前記保護層上に画素電極を積層する段階と、を含んでなることを特徴とする。
【００２２】
前記金属マスキング層は、TiまたはTiO2からなるが、Tiからなる場合、前記ゲート電極を形成する段階は、基板上に金属層を形成する段階と、前記金属層上にTiからなる金属マスキング層を形成する段階と、マスクを使用して金属マスキング層の一部領域に光を照射してTiOx層に酸化させる段階と、酸化しない金属マスキング層をエッチングする段階と、前記TiOx層を利用して前記金属層をエッチングした後、前記TiOx層を除去してゲート電極を形成する段階と、からなる。
【００２３】
前記ゲート電極の他に、半導体層、ソース／ドレイン電極及び画素電極も同様に、前記方法と殆ど類似した方法により形成される。
【００２４】
また、金属マスキング層がTiO2からなる場合、ゲート電極を形成する段階は、基板上に金属層を形成する段階と、前記金属層上にTiO2からなる金属マスキング層を形成する段階と、マスクを使用して金属マスキング層の一部領域に光を照射して疏水特性を親水特性に変換させる段階と、疏水特性のマスキング層をエッチングする段階と、前記親水特性の金属マスキング層を利用して前記金属層をエッチングした後、前記金属マスキング層を除去してゲート電極を形成する段階と、からなる。
【００２５】
そして、本発明に係るパターン形成方法を利用した半導体素子の製造方法においては、半導体基板上に絶縁層を積層する段階と、前記絶縁層上に金属層を形成する段階と、前記金属層上にTi層を形成する段階と、マスクを利用して前記Ti層の一部に光を照射してTiOx層に酸化させる段階と、酸化しないTi層をエッチングしてTiOxパターンを形成する段階と、前記TiOxパターンを利用して金属層をエッチングし、TiOxパターンを除去してゲート電極を形成する段階と、前記半導体基板にイオン(ion)を注入してソース／ドレイン領域を形成する段階と、を含んでなることを特徴とする。
【００２６】
このように、本発明においては、金属を使用してパターンを形成する。本発明においては、パターンを形成するためにエッチング対象層をブロッキングする物質として、従来のフォトレジストの代わりに金属を使用する。即ち、本発明は、エッチング対象層上に形成された金属をエッチングして金属パターンを形成した後、前記エッチング対象層の一部をマスキングする金属パターンを利用してエッチングを行うことによって、所望のパターンを形成するものである。
【００２７】
また、本発明においては、酸化して金属酸化物を形成する金属が使用される。このような金属酸化物は、大気中や酸素雰囲気で金属にエネルギーを加えることによって形成されるが、金属酸化物と金属とは、エッチング選択比が異なるか、または、作用する現像液或いはエッチングガスが異なるため、適切な現像液或いはエッチングガスを選択することによって、所望の物質(金属または金属酸化物)をエッチングすることができる。且つ、金属酸化物は、光の照射により表面の性質が疏水性から親水性に変わるため、適切な現像液を選択することによって所望のパターンを得ることができる。
【００２８】
金属としては、主にTiを使用する。一般に、Tiは、空気中で安定であるが、空気中または酸素雰囲気で加熱されるとTiOxとなるということが知られている。前記TiとTiOxとはエッチング選択比が異なるため、Tiの所定領域を酸化させてTiOxを形成した後、特定性格の現像液を作用させることによって、TiOxパターンを形成することができる。また、疏水性のTiOxは、特定波長の光が照射されると、その表面の性質が変換されて親水性を有するということが知られている。よって、これら親水性と疏水性との特性差を利用することによって、特定パターンのTiOxパターンを形成することができる。このように得られたTiOxパターンを利用して金属層をエッチングすることによって、所望のパターンを形成する。
【００２９】
このような本発明に係るパターン形成方法は、Ti及びTiOxをマスキング層(masking  layer)として使用し、多様な薄膜のパターニングに適用することができる。例えば、半導体素子及び表示素子の各種電極、配線、絶縁パターン、半導体パターン及び画素電極などを、本発明に係るパターン形成方法により製作することができる。この場合、前記マスキング層とは、エッチング対象層の一部を前記Ti及びTiOxによりマスキングするものを意味する。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明に係るパターン形成方法においては、従来のフォトレジストの代わりに、Tiのような金属及びその金属酸化物(例えば、TiOx)を使用することによって、次のような効果を得ることができる。
【００３１】
第1に、製造工程が簡単になる。フォトレジストを利用したパターン形成方法においては、フォトレジストを塗布した後、ベーキング工程(ソフトベーキング及びハードベーキング)が必要で、フォトレジストを除去する場合も、アッシング(ashing)工程が必要であるが、本発明に係るパターン形成方法においては、このような工程が必要なくなって製造工程が簡単になる。
【００３２】
第2に、製造費用が減少する。フォトレジスト工程は、各パターン(例えば、金属パターン、絶縁パターン及び半導体パターン)を形成するための工程とは別の工程である。よって、電気素子製造ラインの各工程毎にフォトレジスト工程のための高価の装備(例えば、スピンコーター(spin  coater))が必要である。反面、本発明に係るパターン形成工程は、電気素子の製造工程と同一工程で行うことができる。例えば、金属パターンを形成する場合、エッチング対象物の金属層とTi層とは、真空チャンバ内で同一方法(蒸着またはスパッタリング)により形成することができるため、別途の装備が必要なくなる。よって、フォトレジストを使用する従来のパターン形成方法に比べて、製造費用が大幅減少するようになる。本発明に係るパターン形成方法を利用してTFTを製作する場合、パターンの形成に所要する費用は、TFTの総製作費の約15〜20％になる。この比率は、約40〜45％を占めるフォトレジストを利用した方法に比べて大幅減少したもので、これは、TFT製作費用が減少したことを意味する。
【００３３】
第3に、環境汚染を減少させる。一般に、フォトレジストの塗布は、スピンコーティングにより行われる。ところが、スピンコーティング方法においては、廃棄されるフォトレジストの発生を余儀なくされるが、このようなフォトレジストの廃棄により環境汚染が発生するようになる。さらに、フォトレジストの廃棄は、製造費用を上昇させる原因として作用する。反面、本発明においては、このようなフォトレジストの廃棄が発生しないため、環境汚染を未然に防止することができる。
【００３４】
第4に、電気素子の不良を防止する。スピンコーティングにより塗布されるフォトレジストは、その厚さを正確に制御しにくい。よって、フォトレジストが不均一に塗布される場合、フォトレジストのストリップ(strip)工程時に除去されなかったフォトレジストが残留するようになるが、これは、パターン形成工程時、パターン不良の原因となる。反面、本発明に係るパターン形成方法においては、蒸着またはスパッタリングによりTiまたはTiO2を積層するため、その厚さを正確に制御することができるため、前記のようなパターン不良が発生することを防止できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る金属パターン形成方法について、図面に基づいて説明する。
【００３６】
図1Ａ〜図1Ｆは、本発明に係るパターン形成方法の一実施例を示した図面である。この場合、パターンは、金属パターンを例に挙げて説明する。実際に形成されるパターンは、電極のような金属パターン、半導体パターン及び絶縁パターンなどのように多様であるが、前記図面においては、金属パターン形成方法を例に挙げて説明する。
【００３７】
図1Ａに示したように、ガラスのような絶縁物質または半導体物質からなる基板101上に金属層103を形成した後、その上にTi層110を形成する。前記Ti層110は、蒸着(evaporation)またはスパッタリング(sputtering)方法により形成されるもので、前記金属層103と同一装備及び同一工程(同一条件及び同一雰囲気など)により形成される。次いで、図1Ｂに示したように、マスク107により金属パターンを形成すべき領域を除いた残り領域をブロッキングした状態で、紫外線やレーザーのような光を照射する。光の照射は、つまり、Ti層110へのエネルギーの印加を意味する。このとき、前記紫外線或いはレーザーの照射は、大気または酸素雰囲気で行われるため、前記照射によりTi層110が酸化する。前記Ti層の酸化は、その表面から酸化し始め、時間の経過に伴ってTi層110全体が酸化し、結局、図1Ｃに示したように、金属パターンを形成すべき領域にはTiOx層110aが形成される。
【００３８】
その後、図1Ｄに示したように、Ti層110bを除去して、特定形状のTiOx層110a、即ち、TiOxパターンを形成する。前記Ti層110bの除去は、湿式エッチング方法(wet  etching  process)または乾式エッチング方法(dry  etching  process)により行われる。湿式エッチング方法においては、現像液として、主にHFのような酸を使用する。前記HFは、TiOxとは反応しないが、Tiとは反応してフッ化チタン（TiF）を形成して除去されるため、このような酸を作用させることによってTiのみエッチングされ、金属層103上には、図1Ｄに示したように、TiOxパターン110aのみ残るようになる。このとき、Tiをエッチングするため、HF以外の他の酸を使用することもできるが、H2SO4を使用することは好ましくない。その理由は、TiがSO4イオンとは反応しないためである。
【００３９】
乾式エッチング方法を使用する場合は、Cl2ガスまたはCF4／Cl2／O2ガスのようなCl2混合ガスに対するTiOxのエッチング速度がTiのエッチング速度に比べて顕著に低いため、エッチングガスとしては、Cl2ガスまたはCl2混合ガスを主に使用する。
【００４０】
その後、前記金属層103を湿式エッチング方法または乾式エッチング方法によりエッチングすると、前記TiOxパターン110aがエッチング液(湿式エッチング方法の場合)またはエッチングガス(乾式エッチング方法の場合)をブロッキングして、図1Ｅに示したように、前記TiOxパターン110aの下部の金属を除いた残りの金属が除去される。次いで、図1Ｆに示したように、前記TiOxパターン110aをエッチングして所望の金属パターン103aを形成する。このとき、前記TiOxパターン110aも同様に、湿式エッチング方法または乾式エッチング方法によりエッチングすることができる。湿式エッチング方法の場合は、H2SO4(SO4イオンがTiOxと反応して除去されるため)を使用し、乾式エッチング方法の場合は、Cl2／N2ガスまたはCF4／Cl2ガスを使用する。
【００４１】
このような方法により所望のパターンを得ることができる。前記方法により形成されたパターンの拡大写真を図2Ａ〜図2Ｃに示した。前記写真上のパターンは、TiOx／エッチング対象パターンを示したものである。図面において、図2Ａは、ガラス上にTiOx／SiNxのような絶縁層をパターニングした写真で、図2Ｂは、絶縁層上に形成されたTiOx／a-Siパターンを示した写真で、図2Ｃは、基板上に形成されたTiOx／ITO(Indium  Tin  Oxide)パターンを示した写真である。これら写真に図示されたように、本発明に係る方法により、絶縁物質、半導体及び金属などの多様なパターンを得ることができた。
【００４２】
また、本発明は、TiOxのような金属酸化物の疏水特性及び親水特性を利用してパターンを形成することもできる。このような方法を図3Ａ〜図3Ｆに示した。この場合も、TiOx金属酸化物を使用し、多様な種類のパターンのうち、金属パターン形成方法を例に挙げて説明する。
【００４３】
まず、図3Ａに示したように、ガラスのような絶縁物質または半導体物質からなる基板201上に金属を積層して金属層203を形成した後、その上にTiOx、特にTiO2を積層してTiO2層210を形成する。前記TiO2層210は、蒸着またはスパッタリングにより直接金属層203上に形成することができ、金属層203にTiを積層した後、熱を印加するか、または光を照射して酸化させることによって形成することもできる。
【００４４】
その後、図3Ｂに示したように、マスク207によりパターンを形成すべき領域を除いた残り領域をブロッキングした状態で、紫外線やレーザーのような光を照射する。前記紫外線またはレーザーの照射により、TiO2層の表面は親水特性を有するようになる。
【００４５】
一般に、TiO2は光触媒物質として知られており、疏水特性を有する。このようなTiO2に紫外線またはレーザーが照射されると、表面にOH基が生成されて親水性を示すようになる。
【００４６】
図4に、紫外線の照射時間とTiO2層の接触角との関係を示したグラフを示した。この場合、曲線aは、スパッタリング方法により形成されたTiO2層を示す曲線で、曲線bは、200℃の温度でPECVD(Plasma  Enhenced  Chemical  Vapor  Deposition)方法により形成されたTiO2層を示す曲線で、曲線cは、100℃の温度でPECVD方法により形成されたTiO2層を示す曲線である。前記接触角は、液体が固体表面で熱力学的な平衡をなすときの角度をいう。このような接触角は、固体表面の濡れ性(Wettability)、即ち、親水性を示す尺度であって、親水性が強いほどその角度が小さくなる。図4に示したように、TiO2層に紫外線を照射することによって接触角が漸次小さくなり、1時間以上紫外線を照射したとき、接触角が0に近づくこと(親水性を有するという意味)が分かる。
【００４７】
紫外線またはレーザーの照射により、図3Ｃに示したように、前記TiO2層210は、表面211が親水性を有する第1TiO2層210aと、疏水性を有する第2TiO2層210bとに分離される。
【００４８】
このように、互いに異なる表面性質を有するTiO2層にH2SO4またはアルカリ系のエッチャントを作用させると、親水性を有する第1TiO2層210aのOH基がH2SO4のSO4イオンと結合される。即ち、TiO2層の表面がOH基により保護される。よって、疏水性を有する第2TiO2層210bのみエッチャントにより除去され、図3Ｄに示したように、前記金属層203上には、第1TiO2層210a、即ち、所望のパターンに対応するTiO2パターンのみ残るようになる。
【００４９】
次いで、図3Ｅに示したように、第1TiO2層210aにより金属層203の一部を遮断した状態でエッチング液を作用させた後、図3Ｆに示したように、Cl2／N2やCF4／Cl2のようなガスを利用して前記第1TiO2層210aを除去して、基板201上に金属パターン203aを形成する。
【００５０】
前述したように、本発明に係るパターン形成方法においては、Tiのような金属とその金属酸化物とのエッチング速度の差、及びTiO2の表面特性を利用することによってパターンを形成する。ところが、このようなTi及びTiO2の工程は、主に真空チャンバで行われ、大多数の半導体素子や表示素子の工程も同様に真空チャンバで行われる。よって、Ti及びTiO2の処理を半導体素子の工程で行い得るため、製造工程が単純化し、その費用も節減できるようになる。
【００５１】
このようなパターン形成方法は、金属パターン、絶縁パターン及び半導体パターンなどのような全てのパターンの形成に用いることができる。また、このような方法は、多様な電気素子、例えば、半導体素子や液晶表示素子のような表示素子に適用することができる。
【００５２】
以下、本発明に係るパターン形成方法を適用して電気素子を製作する方法について説明する。
【００５３】
まず、液晶表示素子の製造方法について、図面に基づいて説明する。
【００５４】
液晶表示素子は、透過型平板表示装置であって、携帯電話(mobile  phone)、PDA、ノートブックコンピュータのような各種電子機器に広く適用されている。このようなLCDは、軽薄短小化が可能で高画質を具現できるという点で、他の平板表示装置に比べて活発に実用化がなされている実情である。さらに、デジタルテレビ、高画質テレビ及び壁掛けテレビに対する要求が増加することによって、これらテレビに適用可能な大面積のLCDに関する研究が一層活発に行われている。
【００５５】
一般に、LCDは、液晶分子を動作させる方法によって幾つかの方式に分けられるが、現在、反応速度が速く、且つ残像が少ないという点で、主にアクティブマトリックス(Active  Matrix)薄膜トランジスタ(Thin  Film  Transistor)LCDが使用されている。
【００５６】
図5に、前記TFT  LCDのパネル360構造を示した。図示されたように、液晶パネル350には、縦横に配列されて複数の画素を定義する複数のゲートライン351及びデータライン352が形成されている。一般に、このような画素は、N個のゲートライン351とM個のデータライン352とによりN×M個形成されるが、図面には、説明の便宜上、一つの画素のみを示した。
【００５７】
図示されたように、各画素には薄膜トランジスタ353が配置されている。前記薄膜トランジスタ353は、前記ゲートライン351に連結されたゲート電極354と、前記ゲート電極354上に形成され、ゲート電極354に走査信号が印加されることによって活性化する半導体層355と、前記半導体層355上に形成されたソース電極356及びドレイン電極357と、から構成される。画素の表示領域には、前記ドレイン電極357に連結され、半導体層355が活性化することによって前記ソース電極356及びドレイン電極357を通して画像信号が印加されて液晶(図示せず)を動作させる画素電極359が形成され、前記薄膜トランジスタ353の近傍、並びにゲートライン351及びデータライン352の近傍から光が漏洩されることを防止するためのブラックマトリックス(black  matrix)372が形成されている。
【００５８】
以下、液晶表示素子の構造について、図6に基づいてより詳細に説明する。
【００５９】
図示されたように、ガラスのような透明な絶縁物質からなる下部基板360上には、金属からなるゲート電極354が形成され、前記ゲート電極354が形成された基板360全体にわたってゲート絶縁層362が積層されている。前記ゲート絶縁層362上には半導体層355が形成され、その上に金属からなるソース電極356及びドレイン電極357が形成されている。ソース電極356及びドレイン電極357が形成された下部基板360全体にわたって保護層(passivation  layer)364が形成されている。前記保護層364上には、ITO(Indium  Tin  Oxide)のような透明な金属からなる画素電極359が形成されて、前記保護層364に形成されたコンタクトホール(contact  hole)365を通してTFT353のドレイン電極357に電気的に接続される。
【００６０】
また、上部基板370には、画素の画像非表示領域、即ち、画素と画素間及びTFT領域から光が漏洩されて画質が低下することを防止するための光遮断層のブラックマトリックス372が形成され、画像表示領域には、実際カラーを具現するカラーフィルタ層374が形成されている。図示されていないが、前記カラーフィルタ層374上には、ITOのような透明な金属からなる共通電極が形成されている。
【００６１】
このように、TFT353が形成された下部基板360とカラーフィルタ層374が形成された上部基板370との間に、液晶層380が形成されることによって液晶表示素子が完成する。
【００６２】
このような構造の液晶表示素子を製作するためには、ゲート電極354形成工程、半導体層355形成工程、ソース電極356及びドレイン電極357形成工程、コンタクトホール365を形成するための保護膜364形成工程、画素電極359形成工程など、総5回のマスク工程が必要である。即ち、フォトレジストを利用した従来の製造方法を利用する場合、ゲート金属積層工程と半導体積層工程との間、半導体積層工程とソース金属積層工程との間、ソース金属積層工程と保護膜形成工程との間、保護膜形成工程と画素電極用金属積層工程との間、及び画素電極用金属積層工程後にそれぞれフォトレジスト工程が必要である。よって、製造工程が複雑になり、製造費用が増加するようになる。
【００６３】
本発明においては、図1Ａ〜図1Ｆ及び図3Ａ〜図3Ｆに示したパターン形成方法を利用して液晶表示素子を製作する。即ち、各フォトリソグラフィ工程時、Tiのような金属とTiOxのような金属酸化物とのエッチング選択比(即ち、エッチング速度の差)を利用するか、またはTiO2の表面特性の差を利用して各パターンを形成する。
【００６４】
以下、このような方法を図7Ａ〜図7Ｇに基づいて説明する。この場合、図面に示された方法は、Tiを積層した後酸化させてパターンを形成する方法に関するものである。図面及び説明には省略したが、本発明の液晶表示素子の製造方法は、TiO2の表面特性の差(即ち、疏水性及び親水性)を利用したパターン形成方法にも同様に適用することができる。
【００６５】
まず、図7Ａに示したように、ガラスのような透明物質からなる下部基板360上にAl、Al合金またはCuのような金属を積層して金属層354を形成した後、その上にTi層305を形成する。次いで、前記Ti層305の上部にマスク307を位置させた後、紫外線やレーザーのような光を照射すると、光が照射された領域のTiが酸化してTiOxとなる。その後、エッチング液(例えば、HFのような酸)を作用させると、Tiが除去されて前記金属層354上には、図7Ｂに示したように、TiOxパターン305aのみ残るようになる。
【００６６】
その後、TiOxパターン305aにより金属層354をブロッキングした状態でエッチング液を作用させると、ブロッキングされた領域を除いた残り領域の金属層354が除去され、次いで、前記TiOxパターン305aをエッチングすると、下部基板360上にゲート電極354aが形成される。次いで、図7Ｃに示したように、下部基板360全体にわたってCVD(Chemical  Vapor  Deposition)方法によりゲート絶縁層362を形成し、その上に半導体層355を積層した後、前記半導体層355上にTi層316を再び形成する。マスク308により前記Ti層316をブロッキングした状態で、紫外線やレーザーのような光を照射すると、光が照射された領域のTiが酸化してTiOxとなる。
【００６７】
次いで、図7Ｄに示したように、一部領域がTiOxに酸化したTi層316に酸のようなエッチング液を作用させると、前記TiOxパターンのみ残るようになり、引き続き、前記TiOxパターンにより半導体層355の一部をブロッキングした状態で、エッチングガスにより前記半導体層355をエッチングし、TiOxパターンを除去すると、ゲート電極354a上にのみ半導体層355aが残るようになる。
【００６８】
その後、図7Ｅに示したように、前記半導体層355a上にCr、Mo、Al、Al合金、Cuのような金属からなるソース電極356及びドレイン電極357を形成することによってTFTを完成する。図示されていないが、前記ソース電極356及びドレイン電極357もゲート電極354aと同様な工程により形成される。即ち、Tiに光を照射して酸化させ、これをエッチングしてTiOxパターンを形成した後、このTiOxパターンによりソース電極356及びドレイン電極357を形成する。
【００６９】
このようにTFTが形成された下部基板360には、図7Ｆに示したように、保護層364が形成され、その上にITOのような透明金属が積層されて画素電極359が形成される。このとき、前記画素電極359は、保護層364に形成されたコンタクトホール365を通してTFTのドレイン電極357に電気的に接続される。前記保護層364のコンタクトホール365及び画素電極359のパターニングも、Tiを利用したフォトリソグラフィ工程により行われる。
【００７０】
次いで、図7Ｇに示したように、上部基板370にCr／CrOxまたはブラック樹脂からなるブラックマトリックス372を形成し、カラーフィルタ層374を形成した後、前記下部基板360と上部基板370とを合着し、その間に液晶層380を形成することによって、液晶表示素子を完成する。
【００７１】
前述したように、本発明においては、TiとTiOxとのエッチング選択比を利用したパターン形成方法を適用して液晶表示素子を製造した。このようなパターン形成方法を適用することによって、液晶表示素子の全体的な製造工程が単純化し、その製造費用も節減できるようになる。
【００７２】
また、本発明に係るパターン形成方法は、半導体素子の製造方法にも適用することができるが、以下、これを説明する。
【００７３】
図8Ａ〜図8Ｆは、新しいパターン形成方法が適用された半導体素子の製造方法を示した図面である。まず、図8Ａに示したように、半導体ウエハのような半導体基板460上に絶縁層462を積層した後、その上にポリシリコン(p-Si)のような多結晶半導体層454を形成し、次いで、前記多結晶半導体層454上にTi層405を形成する。
【００７４】
その後、図8Ｂに示したように、前記Ti層405の一部領域をマスク407によりブロッキングした状態で、紫外線やレーザーのような光を照射すると、光が照射された領域のTiが酸化してTiOxとなり、該Ti層405に酸のようなエッチング液またはCl2ガスやCF4／Cl2／O2ガスのようなCl2混合ガスなどのエッチングガスを作用させると、Tiが除去されて多結晶半導体層454上に、図8Ｃに示したように、TiOxパターン405aのみ残るようになる。
【００７５】
次いで、前記TiOxパターン405aにより多結晶半導体層454をブロッキングした状態で、エッチング液を作用させて絶縁層462及び多結晶半導体層454をエッチングし、前記TiOxパターン405aを除去すると、図8Ｄに示したように、半導体基板460上には、ゲート絶縁層462a及びその上のゲート電極454aのみ残るようになる。次いで、図8Ｅに示したように、前記ゲート電極454aにより前記半導体基板460をブロッキングした状態で、半導体基板460にイオンを注入すると、半導体基板460に、図8Ｆに示したように、ソース領域456及びドレイン領域457が形成されることによって半導体素子が完成する。
【００７６】
一方、絶縁層462及び多結晶半導体層454は、同時にエッチングすることもできるが、別の工程によりエッチングすることもできる。また、絶縁層462は、イオンの注入後にエッチングすることもできる。この場合、前記絶縁層462は、イオン注入により半導体基板460が影響を受けることを防止するためのバッファ層(buffer  layer)の役割をする。
【００７７】
前記半導体素子の製造方法においては、Tiに光を照射して一部領域をTiOxに酸化させた後、そのエッチング選択比を利用してパターンを形成するが、TiO2の表面特性の差(親水性及び疏水性)を利用してパターンを形成することもできる。
【００７８】
前述したように、本発明に係るパターン形成方法は、液晶表示素子のような表示装置や半導体素子の各種パターンを形成するに有効に用いることができる。また、説明には開示していないが、本発明に係るパターン形成方法は、金属パターンや絶縁パターンなどが使用される全ての電気素子に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】本発明に係るパターン形成方法の一実施例を示した図面である。
【図１Ｂ】本発明に係るパターン形成方法の一実施例を示した図面である。
【図１Ｃ】本発明に係るパターン形成方法の一実施例を示した図面である。
【図１Ｄ】本発明に係るパターン形成方法の一実施例を示した図面である。
【図１Ｅ】本発明に係るパターン形成方法の一実施例を示した図面である。
【図１Ｆ】本発明に係るパターン形成方法の一実施例を示した図面である。
【図２Ａ】本発明により製作された実際のパターンの拡大形状を示した図面である。
【図２Ｂ】本発明により製作された実際のパターンの拡大形状を示した図面である。
【図２Ｃ】本発明により製作された実際のパターンの拡大形状を示した図面である。
【図３Ａ】本発明に係るパターン形成方法の他の実施例を示した図面である。
【図３Ｂ】本発明に係るパターン形成方法の他の実施例を示した図面である。
【図３Ｃ】本発明に係るパターン形成方法の他の実施例を示した図面である。
【図３Ｄ】本発明に係るパターン形成方法の他の実施例を示した図面である。
【図３Ｅ】本発明に係るパターン形成方法の他の実施例を示した図面である。
【図３Ｆ】本発明に係るパターン形成方法の他の実施例を示した図面である。
【図４】紫外線の照射時間と接触角との関係を示したグラフである。
【図５】一般の液晶表示素子を示した平面図である。
【図６】図5のI-I'線断面図である。
【図７Ａ】本発明に係るパターン形成方法が適用された液晶表示素子の製造方法を示した図面である。
【図７Ｂ】本発明に係るパターン形成方法が適用された液晶表示素子の製造方法を示した図面である。
【図７Ｃ】本発明に係るパターン形成方法が適用された液晶表示素子の製造方法を示した図面である。
【図７Ｄ】本発明に係るパターン形成方法が適用された液晶表示素子の製造方法を示した図面である。
【図７Ｅ】本発明に係るパターン形成方法が適用された液晶表示素子の製造方法を示した図面である。
【図７Ｆ】本発明に係るパターン形成方法が適用された液晶表示素子の製造方法を示した図面である。
【図７Ｇ】本発明に係るパターン形成方法が適用された液晶表示素子の製造方法を示した図面である。
【図８Ａ】本発明に係るパターン形成方法が適用された半導体素子の製造方法を示した図面である。
【図８Ｂ】本発明に係るパターン形成方法が適用された半導体素子の製造方法を示した図面である。
【図８Ｃ】本発明に係るパターン形成方法が適用された半導体素子の製造方法を示した図面である。
【図８Ｄ】本発明に係るパターン形成方法が適用された半導体素子の製造方法を示した図面である。
【図８Ｅ】本発明に係るパターン形成方法が適用された半導体素子の製造方法を示した図面である。
【図８Ｆ】本発明に係るパターン形成方法が適用された半導体素子の製造方法を示した図面である。
【図９Ａ】従来のパターン形成方法を示した図面である。
【図９Ｂ】従来のパターン形成方法を示した図面である。
【図９Ｃ】従来のパターン形成方法を示した図面である。
【図９Ｄ】従来のパターン形成方法を示した図面である。
【図９Ｅ】従来のパターン形成方法を示した図面である。
【図９Ｆ】従来のパターン形成方法を示した図面である。
【符号の説明】
【００８０】
101、201：基板
103、203：金属層
107、207：マスク
110、210：チタン（Ti）層
110a、210a、210b：チタン酸化物（TiOxパターン）
353：TFT
354、454：ゲート電極
356：ソース電極
357：ドレイン電極
362、462：ゲート絶縁層
359：画素電極
372：ブラックマトリックス
374：カラーフィルタ層
380：液晶層
456：ソース領域
457：ドレイン領域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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