CN1637594B - 曝光掩模和使用该曝光掩模的曝光方法 - Google Patents

Abstract

曝光掩模和使用该曝光掩模的曝光方法。公开了一种使用掩模的用于光刻工艺的分区曝光方法。用于具有左右光强偏差的曝光装置的掩模包括：基板；位于该基板中间的第一图案；分别位于该第一图案的左侧和右侧的第二图案和第三图案，其中该第一和第二图案对曝光装置的左右光强偏差进行补偿。

Description

曝光掩模和使用该曝光掩模的曝光方法

技术领域

本发明涉及液晶显示板，更具体地，涉及一种对曝光装置(exposer)的光强偏差进行补偿的曝光掩模。 

背景技术

通常，液晶显示器件通过使用电场控制介电各向异性的液晶的光透射率来显示图像。该液晶显示器件包括：液晶显示板，其具有以矩阵方式排列的用于显示图像的多个液晶单元；以及用于驱动该液晶显示板的驱动电路。使用薄膜晶体管独立地驱动液晶单元的有源矩阵型液晶显示器被广泛用于电视机以及个人计算机的显示装置。 

该液晶显示板包括：彼此相对的薄膜晶体管基板和滤色器阵列基板；设置在这两个基板之间的液晶；以及用于保持基板之间的单元间隙的间隔物。 

该薄膜晶体管基板包括：选通线和数据线；形成在选通线和数据线的交叉点附近的薄膜晶体管；在各个液晶单元处与薄膜晶体管相连的像素电极；以及形成在该薄膜晶体管基板上的配向膜。 

滤色器基板包括：与多个液晶单元相对应的多个滤色器；在这些滤色器之间用于反射外部光的黑底(black matrix)；用于向多个液晶单元共同提供基准电压的公共电极；以及形成在该滤色器基板上的配向膜。 

将薄膜晶体管基板和滤色器基板相分离地接合在一起，然后在这两个基板之间设置液晶并进行密封，以形成液晶显示板。 

需要多个掩模工艺来形成薄膜晶体管基板和滤色器基板的图案。每一个掩模工艺都包括薄膜淀积工艺、清洗工艺、光刻工艺、蚀刻工艺、光刻胶剥离工艺和检验工艺。当基板比在光刻工艺中所使用的曝光装置的有效面积大时，采用缝合(stitch)(分区)曝光方法。缝合曝光方法 包括对基板进行分段曝光。 

图1表示根据现有技术的缝合曝光方法。参照图1，基板20具有用于进行构图的薄膜(金属层、绝缘层、半导体层等，未示出)以及形成在该薄膜上的光刻胶。通过掩模10对光刻胶进行曝光，在曝光工艺过程中与掩模10的图案相对应地形成光刻胶图案。因为基板20比掩模10大，所以重复曝光工艺，以形成图1中所示的光刻胶图案，同时去除掩模10。采用掩模进行一次曝光工艺的单位称为照射(shot)，并且将与一次照射相对应的基板的曝光区域称为照射区域。例如，如图1中所示，基板20上的光刻胶图案具有4个照射区域A到D。换句话说，对各个照射区域A到D的光刻胶图案依次进行曝光，同时去除掩模10。 

通过曝光装置对每个照射区域进行曝光，该曝光装置沿基板20的垂直方向进行扫描。通常，该曝光装置的光强(发光强度)在照射区域中间部分相对高而在照射区域的左和/或右侧较低。图1中示出了曝光装置的光强与照射区域的位置之间的示例性关系。此外，图1中还示出了在照射区域的左侧和右侧之间，光强以不同的比率减小。在照射区域的左侧和右侧之间的光强差异导致在左侧上形成的图案和在右侧上形成的图案具有不同的临界尺寸CD，即，图案厚度和位置偏差。因为存在形成在相邻照射区域之间的边界处的图案之间的CD偏差，所以在液晶显示板中会产生缝合瑕疵(stitch stain)。 

例如，形成在照射区域的中间部分的图案具有P的CD，而由于曝光的差异，使得形成在各个照射区域A到D左侧的图案具有P+2a的CD，并且形成在其右侧的图案具有P+a的CD。通常，比左侧光强大的右侧光强会导致形成在照射区域右侧的图案比形成在照射区域左侧的图案具有更大的CD。因此，由具有P+2a的CD的左侧图案和具有P+a的CD的右侧图案形成相邻照射区域A到D之间的边界区域，导致照射区域之间的CD偏差。换句话说，具有2a∶a的CD偏差比的左侧图案和右侧图案在照射区域A到D的边界区域中彼此相邻。由于照射区域A到D之间的边界区域中的CD偏差，而使得在液晶显示板中产生缝合瑕疵。 

为了解决该问题，提出了一种方法，其中在掩模的两侧分区地形成多个图案，并且该多个图案重叠，以在相邻照射区域中进行组合，由此减少CD偏差。然而，因为在曝光装置的左侧和右侧之间的光强差异，所以在形成在掩模的左侧和右侧的图案之间存在CD偏差，因此存在缝合瑕疵的问题。 

发明内容

因此，本发明致力于一种曝光掩模和使用该曝光掩模的曝光方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而产生的一个或更多个问题。 

本发明的优点在于提供一种对曝光装置的发光强度方面的偏差进行补偿，由此防止液晶显示板中的缝合瑕疵的曝光掩模。 

本发明的其它特征和优点将在下面的说明书中提出，部分通过说明书而明了，或者可以通过本发明的实践而体验到。本发明的目的和其它优点将通过所写说明书及其权利要求以及附图所具体指出的结构来实现和获得。 

为了实现这些和其它优点并根据本发明的目的，正如具体实施和广泛描述的那样，一种用于具有左右光强偏差的曝光装置的掩模，其包括：基板；位于该基板中间的第一图案；以及分别位于该第一图案的左侧和右侧的第二图案和第三图案，其中所述第二图案和第三图案的量彼此不同，以对曝光装置的左右光强偏差进行补偿。 

在本发明的另一方面，一种采用具有非重叠部分以及左重叠部分和右重叠部分的掩模的分区曝光方法，其中左重叠部分和右重叠部分处的图案量与非重叠部分的图案量不同，该方法包括：提供具有薄膜的基板；在该薄膜上形成光刻胶层；在该光刻胶层的第一照射区域上设置掩模；通过掩模将光照射到该第一照射区域上；将该掩模设置在光刻胶层的第二照射区域中，其中该第二照射区域与该第一照射区域部分重叠，以使掩模的右重叠部分与第一照射区域的一部分相对应，第一照射区域的该部分与掩模的左重叠部分相对应；以及通过该掩模将光照射在第二照射区域上，并且其中左重叠部分和右重叠部分的图案量彼此不同，以对左 右曝光强度偏差进行补偿。 

在本发明的另一方面，一种采用掩模的分区曝光方法包括：提供具有薄膜的基板；在该薄膜上形成光刻胶层，其中将该光刻胶层划分为至少第一和第二照射区域；由曝光装置通过掩模将第一光照射到第一照射区域上；将该掩模设置在第二照射区域中；以及由曝光装置通过该掩模将第二光照射到第二照射区域上，其中对第二照射区域的左侧进行曝光的第二光的强度与对第一照射区域的右侧进行曝光的第一光的强度基本上相同。 

应当理解，上述的一般性说明和以下的详细说明是示例性和解释性的，旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。 

附图说明

附图说明了本发明的实施例并与说明书一起用于说明本发明的原理，包含附图以提供对本发明的进一步理解，并且将其并入并构成说明书的一部分。 

在附图中： 

图1表示根据现有技术的缝合曝光方法； 

图2表示根据本发明第一实施例的曝光掩模； 

图3表示采用图2中所示的曝光掩模的缝合曝光方法； 

图4表示根据本发明第二实施例的缝合曝光方法；以及 

图5表示根据本发明第三实施例的缝合曝光方法。 

具体实施方式

现将详细说明本发明的实施例，其示例在附图中示出。 

下文中，将参照图2到5详细地说明本发明的实施例。图2表示根据本发明第一实施例的掩模30。如图2中所示，将掩模30分为三个部分：非重叠部分32，其中形成具有预定CD的图案；以及左重叠部分34和右重叠部分36，其中图案量沿掩模30的水平边缘的方向减少。可以通过例如调整图案的面积、尺寸、厚度或透射率来控制左重叠部分34和右重叠 部分36处的图案量，并且图案量与CD相关。掩模30的左重叠部分34和右重叠部分36与相邻照射区域彼此重叠的区域相对应。此外，为了对由于曝光装置的左侧和右侧的光强差异而导致的CD偏差进行补偿，与右重叠部分36的图案量相比较，左重叠部分34的图案量以不同的比率减少。 

通常，曝光装置右侧的光强(发光强度)大于曝光装置左侧的光强。因此，为了对此进行补偿，根据本发明，将掩模30的左重叠部分34处的图案形成为具有比右重叠部分36处的图案更大的CD。换句话说，形成在掩模30的左重叠部分34和右重叠部分36处的图案对曝光装置的左侧和右侧的光强差异进行补偿，这意味着，将掩模30形成为具有与曝光装置的光强差异相反的CD偏差。 

例如，当形成在掩模30的非重叠部分32处的图案具有P的CD，并且形成在左重叠部分34和右重叠部分36处的图案分别具有P-a的CD和P-2a的CD(其中图案量从非重叠部分32开始沿掩模30的水平边缘的方向减少)时，可以如下限定曝光装置的曝光偏差和掩模30的CD偏差之间的关系。曝光装置的左侧和右侧的曝光偏差为(P+2a)∶(P+a)＝2a∶a。掩模30的左重叠部分34和右重叠部分36的CD偏差可以为(P-a)∶(P-2a)、(P)∶(P+2a)或(P+2a)∶(P+a)，以对曝光装置的曝光偏差进行补偿。由于掩模30中的这种CD偏差，而使得在左重叠部分34和右重叠部分36处的图案量的梯度相对于非重叠部分32对称。 

如图3中所示，当在缝合(或分区)曝光方法中采用掩模30时，对掩模30依次进行曝光，以形成照射区域A到D。当对照射区域A进行曝光时，通过掩模30的右重叠部分36对重叠区域44进行曝光。当对第二照射区域B进行曝光时，通过掩模30的左重叠部分34对重叠区域44进行曝光。因此，形成在重叠区域44处的图案与形成在非重叠区域42处的图案具有基本相同的CD。 

此外，在各个照射区域A到D的重叠区域44中，通过掩模30的左重叠部分34和右重叠部分36中的CD偏差对曝光装置的左侧和右侧的光强差异进行补偿，由此防止照射区域之间的CD偏差。因此，可以减少由 于照射区域A到D的重叠区域44中的CD偏差而导致的液晶显示板中的缝合瑕疵。 

图4表示根据本发明第二实施例的缝合曝光方法。基板120具有薄膜(金属层、绝缘膜、半导体层等，未示出)以及形成在该薄膜上用于进行构图的光刻胶。将基板120上的光刻胶分为四个照射区域A到D，并通过使用曝光掩模(例如图1所示的掩模10)进行曝光。分别控制各个照射区域A到D的曝光，以对照射区域A到D的边界区域处的曝光偏差进行补偿。 

例如，如图4中所示，当通过具有P+2a∶P+a的左右曝光偏差的曝光装置对第一照射区域A进行曝光时，对曝光装置进行控制，以使得对于第二照射区域B具有P+a∶P-a的左右曝光偏差。为此，可以对曝光装置的曝光速度(即光扫描速度)或绝对发光强度进行控制。因此，可以减小第一照射区域A的右侧曝光和第二照射区域B的左侧曝光之间的偏差。此外，当对第三照射区域C进行曝光时，以与上述相同的方法对曝光装置进行控制，以具有P-a∶P-3a的左右偏差。此外，当对第四照射区域D进行曝光时，对曝光装置进行控制，以具有P-3a∶P-5a的左右偏差。 

通过这种方式，在根据本发明第二实施例的缝合曝光方法中，在第一至第四照射区域A到D的边界区域中，下一照射区域的左曝光偏差变得与前一照射区域的右曝光偏差相同。因此，可以减小由第一至第四照射区域A到D的边界区域中的曝光偏差而导致的CD偏差，由此使液晶显示板中的缝合瑕疵最小或者防止产生液晶显示板中的缝合瑕疵。 

图5表示根据本发明第三实施例的缝合曝光方法。参照图5，掩模230包括：非重叠部分232，其中形成具有预定CD的图案；以及左重叠部分234和右重叠部分236，其中图案量以与根据第一实施例所述的类似方式沿掩模230的水平边缘的方向减少。掩模230的左重叠部分234和右重叠部分236与彼此相邻重叠的区域相对应。 

通过掩模230依次对图5中的各个照射区域A到D进行曝光。通过右重叠部分236对第一至第四照射区域A到D的重叠区域244进行曝光，并且在下一照射工艺中还通过掩模230的左重叠部分234对重叠区域244 进行曝光。因此，形成在重叠区域244处的图案具有与形成在非重叠区域242处的图案基本上相同的CD。 

此外，在第一至第四照射区域A到D的重叠区域244中，对于各个照射区域A到D，对曝光装置进行控制，以使下一照射的左曝光偏差与前一照射的右曝光偏差相同。因此，可以减小由于第一至第四照射区域A到D的重叠区域244中的曝光偏差而导致的CD偏差，由此使液晶显示板中的缝合瑕疵最小。 

如上所述，形成在根据本发明的掩模的左重叠部分和右重叠部分处的图案对曝光装置左侧和右侧的光强差异进行补偿，这意味着，将掩模形成为具有与曝光强度差异相反的CD偏差，由此减小或防止液晶显示板中的缝合瑕疵。 

此外，根据本发明的缝合曝光方法，通过控制曝光装置的光强分布，使得在照射区域之间的边界区域中，下一照射区域的左曝光偏差变得与前一照射区域的右曝光偏差相同。因此，可以减小由于相邻照射区域之间的边界区域中的曝光偏差而导致的CD偏差，由此减少或防止液晶显示板中的缝合瑕疵。 

对于本领域的普通技术人员来说，显然可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的这些修改和变化。 

本申请要求2003年12月30日在韩国提交的韩国专利申请No.P2003-99807和2003年12月30日在韩国提交的韩国专利申请No.P2003-99808的优先权，在此通过引用并入其全部内容。 

Claims (4)

1.一种用于具有左右光强偏差的曝光装置的掩模，其包括：

基板；

位于所述基板中间的第一图案，所述第一图案为非重叠部分；以及

分别位于所述第一图案的左侧和右侧的第二图案和第三图案，所述第二图案和第三图案分别为左重叠部分和右重叠部分，

其中通过所述第二图案和第三图案中的临界尺寸偏差对所述曝光装置的所述左右光强偏差进行补偿。

2.根据权利要求1的掩模，其中所述第二图案的量和所述第三图案的量从所述第一图案开始沿所述掩模的水平边缘的方向减少。

3.根据权利要求1的掩模，其中所述掩模被用于缝合曝光方法。

4.一种采用根据权利要求1的掩模的分区曝光方法，所述方法包括：

提供具有薄膜的基板；

在所述薄膜上形成光刻胶层；

在所述光刻胶层的第一照射区域上设置所述掩模；

通过所述掩模将光照射到所述第一照射区域上；

将所述掩模设置在所述光刻胶层的第二照射区域中，其中所述第二照射区域与所述第一照射区域部分重叠，以使得所述掩模的右重叠部分与所述第一照射区域的一部分相对应，所述第一照射区域的所述部分与所述掩模的左重叠部分相对应；以及

通过所述掩模将光照射到所述第二照射区域上。

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