JP2002107905A - パターン形成方法、薄膜トランジスタマトリクス基板の製造方法および露光マスク - Google Patents
パターン形成方法、薄膜トランジスタマトリクス基板の製造方法および露光マスクInfo
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- G03F7/70466—Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature
Abstract
群を形成する際に、繋ぎ合わせを行う境界部で、パター
ンの縮小などが発生しない、所望の良好なパターン形成
を行うことが可能なパターン形成方法を提供する。 【解決手段】 基本となる第1のパターンが繰り返し配
列されたパターン群を複数の露光マスクを用いて形成す
るパターン形成方法であって、第1の露光マスクで露光
される第1の領域と、第2の露光マスクで露光される第
2の領域との間に挟まれた第3の領域を、第1の露光マ
スク及び第2の露光マスクで相補的に露光するに際し、
第3の領域を露光する繰り返し単位パターンを第1のパ
ターンとは異なるパターンとする。
Description
及びTFT(薄膜トランジスタ)マトリクス基板の製造
方法に関し、より詳しくは、パターンをつなぎ合わせて
一つの全体パターンを形成するパターン形成方法と、そ
のパターン形成方法を用いた薄膜トランジスタ基板の製
造方法に関する。
テレビとして、TFTマトリクス型カラー液晶表示装置
が普及してきた。そして、それに伴い、液晶表示装置は
大画面化が進められてきている。
より少ない工程で、かつ歩留り良く、TFTマトリクス
を形成することが重要であり、多数のパターンを同時に
転写できるレチクル(露光マスク)を用いたフォトリソ
グラフィー技術が主流となっている。通常、一つのパタ
ーニング工程あたり一つのレチクル(一つの層と称す
る。)が用いられる。
板が大型化してくるため、露光装置の構造上、一つの層
の全体のパターンを一度に転写することが困難になって
くる。このため、一つの層の全体のパターン領域を複数
の部分領域に分割してその部分領域毎に複数のレチクル
を作成する。そして、全体のパターンを形成する場合に
は、同じレジスト膜に対して露光すべき部分領域以外の
他の領域を遮光し、部分領域毎に別々に露光して全体の
パターンを形成するようにしている。
50を示す。図4では画素数を簡略化して示しており、
TFT36により駆動される基本画素単位40が縦6行
×横9列のマトリクス状に配置されている。構成を簡単
に説明すると、ガラス基板30上に、ゲートバスライン
32とドレインバスライン34が互いに垂直となるよう
に配置され、ゲートバスライン32とドレインバスライ
ン34の交点付近にTFT36(構成は後述)が配置さ
れる。TFT36のゲートがゲートバスライン32に接
続され、ドレインがドレインバスライン34に接続され
る。さらに、TFT36のソース電極が画素電極38に
接続される。この互いに接続されるTFT36、画素電
極38、ゲートバスライン32及びドレインバスライン
34からなる単位領域を、ここでは基本画素単位、ある
いは、その領域内のパターンを基本単位パターンと呼
ぶ。
二枚のレチクルを用いて形成する場合、第1〜第4列の
領域(左領域)と第5〜第9列の領域(右領域)の2つ
の領域に、直線的な境界線で単純に二分割する方法が考
えられる。ここで、図5の平面図及び図6の断面図(図
5のA−A線断面図)から分かるように、TFT36は
位置合わせ精度を考慮してゲート電極32(ゲートバス
ライン32が兼ねる)とソース電極36S及びドレイン
電極36Dがオーバラップするように形成されているた
め、ゲート電極32とソース電極36Sの間に浮遊容量
Cgsが生じる。そこで、上記左領域と右領域を別々に
位置合わせすると、左領域TFT36と右領域のTFT
36でソース電極36Sとゲート電極32との重なり幅
が異なってくる場合がある。この場合、左領域と右領域
のTFT36のCgsが異なるため、各領域でソース電
圧に差が生じ、ひいては、透過率の差を生みだす。これ
により、二つの領域間で輝度差が生じて表示ムラとなっ
てしまう。なお、上記の例では、左右に分割したが、実
際には画素数が多いため、左右方向の分割のみではなく
上下方向での分割もあり、あらゆる方向で位置合わせず
れが生じる可能性がある。
平9−236930号公報等に、異なる露光マスクで形
成する単位パターン群の繋ぎ合わせ部において、異なる
露光マスクに係る単位パターンを入り混じって並ばせる
パターン形成方法が開示されている。
概略を示す図であり、二つの(一組の)レチクルを示し
ている。レチクルRTa3,RTb3は、縦6行×横6
列のTFTマトリクスを形成するためのものである。な
お、実際には複数層の露光工程があり各層で露光パター
ンは異なるが、ここでは説明の簡単化のために、基本画
素単位72が分かるように、ゲートバスライン66、ド
レインバスライン、TFT70及び画素電極の簡略パタ
ーンを図示した。
に、第1の領域(第1列,第2列)、第2の領域(第5
列,第6列)及び第3の領域(第3列,第4列)に分け
られ、第3の領域が2つのレチクルでパターンを形成す
る際の繋ぎ合わせ部である境界部となる。よって、レチ
クルRTa3には、第1の領域に対応する領域100に
基本画素単位72を露光するためのパターン形成領域7
8が設けられ、第3の領域に対応する領域300a´
に、パターン形成領域78と、露光を行わないパターン
非形成領域である遮光領域76が千鳥状に設けられてい
る。また、レチクルRTa3には、第2の領域に対応す
る領域200に基本画素単位72を露光するためのパタ
ーン形成領域78が設けられ、第3の領域に対応する領
域300a´に、パターン形成領域78と、露光を行わ
ないパターン非形成領域である遮光領域76がレチクル
RTa3とは逆の千鳥状に(相補うように)設けられて
いる。したがって、第3の領域の基本画素単位72は、
レチクルRTa3,RTb3の一方を用いた時に露光さ
れてパターンが形成され、他方を用いた時には遮光領域
により露光されない。
マスクにかかる単位パターンを境界部内で入り混じるよ
うに配置することで、異なる露光マスクで形成されたパ
ターン間で輝度差が生じても、その明確な境界を認識す
ることが困難となる。
に示したパターン形成方法を具体的なパターン形成に適
用する時に使用されるレチクルの一部を示している。レ
チクルRTa4,RTb4は、図4に示すような横方向
に9列並んだTFTマトリクスのパターンを形成するも
のであり、それぞれ、第1列,第2列が第1の領域、第
8列,第9列が第2の領域、第3列〜第7列が第3の領
域となる。
域及び第3の領域にパターンを形成するもので、第1の
領域(第1列,第2列)に対応する部分には、基本画素
単位72に対応するパターン形成領域78が設けられて
いる。また、第3の領域(第3列〜第7列)に対応する
部分には、基本画素単位72の領域に対応するパターン
形成領域78と同様に基本画素単位72の領域に対応す
る遮光領域76が千鳥状に設けられている。
2の領域及び第3の領域にパターンを形成するもので、
第3の領域(第8列,第9列)に対応する部分には、基
本画素単位72に対応するパターン形成領域78が設け
られている。また、第3の領域(第3列〜第7列)に対
応する部分には、基本画素単位72の領域に対応するパ
ターン形成領域78と同様に基本画素単位72の領域に
対応する遮光領域76がレチクルRTa4とは相補的に
千鳥状に設けられている。
は、TFTマトリクスの製造工程におけるドレイン電
極、ソース電極、ドレインバスライン及び蓄積容量の対
向電極をパターニングする際に使用されるものである。
つまり、詳細な工程は後述するが、図8及び図9におけ
る対向電極42とソース電極36S、ドレイン電極36
Dおよびドレインバスライン34は、同一工程でパター
ニングされるものである。そして、基本画素単位72
(パターン形成領域78)内には、対向電極42、ソー
ス電極36S、ドレイン電極36Dおよびドレインバス
ライン34に対応する遮光パターンが形成されている。
丸印で囲った部分の拡大図であり、(b)図は(a)図
のX−X線における断面図である。
パターン形成領域78が右に隣接して配置される部分で
は、遮光領域76の遮光パターンの右側に、その遮光パ
ターンのエッジに沿って延びる、所望のドレインバスラ
インパターンに対応するパターン形成領域78の遮光パ
ターンが近接配置されている。さらにその右側に所望の
蓄積容量の対向電極パターンに対応する所望の遮光パタ
ーンが形成されている。また、図10(b)より、レチ
クルRTa4は、ガラス等の透明な基板80にクロム等
の遮光性の金属膜等で遮光パターンが形成されている。
に、パターン形成領域78が左に隣接して配置される部
分では、遮光領域76の遮光パターンの左側に、パター
ン形成領域78の所望の対向電極パターンに対応する遮
光パターンが形成されている。また、レチクルRTb4
もレチクルRTa4と同様に、ガラス等の透明な基板8
0にクロム等の遮光性の金属膜等で遮光パターンが形成
されている。
4の遮光パターンに図10のレチクルRTa4のパター
ン形成領域の遮光パターンを重ね合わせた図である。レ
チクルRTa4のデータバスラインに対応する遮光パタ
ーンのエッジと、レチクルRTb4の遮光領域の遮光パ
ターンのエッジとの間隔Lは、所望パターン、すなわ
ち、対向電極とデータバスラインのパターン間隔Gに関
係する。したがって、パターンが微細になり間隔Gがよ
り狭くなると間隔Lも小さくなる。さらに、レチクルの
位置合わせずれによっても間隔Lが小さくなる場合があ
る。
(例えばレチクルRTb4)で露光を行っている時に遮
光領域76の遮光パターンのパターンエッジから回折光
が回り込み、本来露光すべきでない領域まで露光してし
まうことになる。したがって、例えばデータバスライン
であれば、所望のパターン幅より縮小した細いパターン
となってしまうことがあった。
てなされたものであり、複数枚の露光マスクを用いて全
体のパターン群を形成する際に、繋ぎ合わせを行う境界
部で、パターンの縮小などが発生しない、所望の良好な
パターン形成を行うことが可能なパターン形成方法、お
よび、TFTマトリクス基板の形成方法を提供すること
を目的とする。
れば、上記課題は以下の特徴を持つパターン形成方法に
よって解決される。
が繰り返し配列されたパターン群を複数の露光マスクを
用いて形成するパターン形成方法であって、第1の露光
マスクで露光される第1の領域と、第2の露光マスクで
露光される第2の領域との間に挟まれた第3の領域を、
第1の露光マスク及び第2の露光マスクで相補的に露光
するに際し、第3の領域を露光する繰り返し単位パター
ンを第1のパターンとは異なるパターンとしたパターン
形成方法である。
を露光する時には露光マスクにパターン形成領域と遮光
領域を設けるが、パターン形成領域の所望のパターン
が、他のマスクで露光を行うときの遮光領域により影響
を受けないパターンとなり、不必要な露光によるパター
ンの縮小化などが生じないため、所望のパターンを得ら
れる。
課題は以下の特徴を持つ薄膜トランジスタマトリクス基
板の製造方法によって解決される。
形成方法を用いて、ゲートバスライン及びドレインバス
ラインの少なくともいずれかを形成する工程を有する薄
膜トランジスタマトリクス基板の製造方法である。
ラインやドレインバスラインなどは基本画素単位の領域
内で端部に配置されている。したがって、第3の領域に
繰り返し配置されるパターン形成領域を基本画素単位の
パターンで設けると、複数の露光マスクで露光している
うちに、ゲートバスラインやドレインバスラインのパタ
ーンが影響を受けてしまうが、基本画素単位とは異なる
パターンとすれば影響を受けることなく、所望のパター
ンを得られる。
施の形態を説明する。
り、一組のレチクル(露光マスク)RTa1,RTb1
を示している。
横6列のTFTマトリクスを形成するものである。な
お、実際には複数層の露光工程があり各層で露光パター
ンは異なるが、ここでは説明の簡単化のために、基本画
素単位10が分かるように、ゲートバスライン16、ド
レインバスライン18、TFT12及び画素電極14を
示す簡略パターンを図示した。
に、第1の領域(第1列,第2列)、第2の領域(第5
列,第6列)及び第3の領域(第3列,第4列)に分け
られ、第3の領域が2つのレチクルでパターンを形成す
る際の繋ぎ合わせ部である境界部となっている。よっ
て、レチクルRTa1には、第1の領域に対応する領域
100に、基本となる第1のパターンである基本画素単
位10のパターン(基本単位パターン10ともいう)を
露光するためのパターン形成領域が設けられている。ま
た、第3の領域に対応する領域300aには、3種類の
パターン形成領域22,22a,22b、露光を行わな
いパターン非形成領域である3種類の遮光領域20,2
0a,20bが設けられている。本発明のパターン形成
領域及び遮光領域は、従来のような基本単位パターン1
0とは異なっている。すなわち、パターン形成領域22
は、1つの基本単位パターン10の右半分のパターンと
隣接するもう1つの基本単位パターンの左半分のパター
ンを合わせたものとなっている。さらに、パターン形成
領域22aは基本単位パターン10の右半分のみのパタ
ーンとなっており、パターン形成領域22bは基本単位
パターン10の左半分のみのパターンとなっている。そ
して、遮光領域20,20a,20bは、それぞれパタ
ーン形成領域22,22a,22bに対応する領域を遮
光するものとなっている。
に対応する領域200に、基本となる第1のパターンで
ある基本画素単位10のパターン(基本単位パターン1
0ともいう)を露光するためのパターン形成領域が設け
られている。また、第3の領域に対応する領域300a
には、レチクルRTa1と同様に3種類のパターン形成
領域22,22a,22b、露光を行わないパターン非
形成領域である3種類の遮光領域20,20a,20b
が設けられている。
それぞれに形成される遮光領域20,20a,20b、
および、パターン形成領域22,22a,22bは、相
補的な位置に配置されており、図1の例では、各レチク
ル内では千鳥状に配置されている。
FTマトリクス基板の製造方法に用いられる一組のレチ
クル(露光マスク)の一部を示す図であり、図7に示す
ような横方向に9列の画素が並んだTFTマトリクス基
板のパターンを形成する場合に使用される。また、図7
において、第1列,第2列が第1の領域100、第8
列,第9列が第2の領域200、第3列〜第7列が境界
部の第3の領域300となる。
RTb2は、後述する製造工程において、TFTのソー
ス/ドレイン電極、ドレインバスライン及び蓄積容量の
対向電極をパターニングする際に用いられる。
域100及び第3の領域300にパターンを形成するも
ので、第1の領域(第1列,第2列)に対応する部分に
は、基本単位パターン10に対応するパターン形成領域
10−1が設けられている。パターン形成領域10−1
には、TFTのソース/ドレイン電極、ドレインバスラ
イン及び蓄積容量の対向電極に対応するパターンが設け
られており、ドレインバスラインに対応するパターンが
領域内の縁部に設けられている。
応する部分には、3種類のパターン形成領域22−1,
22a−1,22b−1、及び、露光を行わないパター
ン非形成領域である3種類の遮光領域20−1,20a
−1,20b−1が設けられている。
つのパターン形成領域10−1のパターンが分割されて
半分ずつのパターンを合わせたパターンが設けられてお
り、ドレインバスラインに対応するパターンが領域内の
中央部に配置され、遮光パターンエッジからは離れて配
置されている。また、パターン形成領域22a−1に
は、パターン形成領域10−1の右半分のパターン、す
なわち、ソース/ドレイン電極、ドレインバスライン及
び対向電極の一部のパターンが設けられている。パター
ン形成領域22b−1には、パターン形成領域10−1
の左半分のパターン、すなわち、対向電極の一部のパタ
ーンが設けられている。
0b−1は、それぞれパターン形成領域22−1,22
a−1,22b−1に対応する領域を遮光するものとな
っており、パターン形成領域22−1,22a−1,2
2b−1、及び、遮光領域20−1,20a−1,20
b−1は千鳥状に配置されている。
2の領域200及び第3の領域300にパターンを形成
するもので、第2の領域(第8列,第9列)に対応する
部分には、基本単位パターン10に対応するパターン形
成領域10−1が設けられている。パターン形成領域1
0−1には、図2のレチクルRTa2のパターン形成領
域10−1と同様なパターンが設けられている。また、
第3の領域(第3列〜第7列)に対応する部分には、3
種類のパターン形成領域22−1,22a−1,22b
−1、及び、露光を行わないパターン非形成領域である
3種類の遮光領域20−1,20a−1,20b−1が
設けられているが、これも図2のレチクルRTa2と同
様なパターンが設けられている。
b2のそれぞれに形成される遮光領域20−1,20a
−1,20b−1、および、パターン形成領域22−
1,22a−1,22b−1は、相補的な位置に配置さ
れており、図2及び図3の例では、各レチクル内では千
鳥状に配置されている。
分割して組み合わせているので、他方のレチクルの遮光
パターンによる回折光の影響を受けやすいパターン、例
えば、ドレインバスラインのパターンのように細長く、
本来、基本単位パターン内ではエッジ近傍に配置される
ようなパターンを、パターン形成領域の中央近傍に配置
することが可能である。よって、図15での間隔Lを大
きくとることができ、遮光パターンのエッジから回折し
てくる光の影響を受けずに済む。よって、形状が良好な
所望のパターンを得ることができる。
の連続パターンであるものを分割しているので、分割さ
れたそれぞれのパターンは遮光領域の遮光パターンと接
続された遮光パターンとなる。レチクルの位置合わせ精
度や遮光パターンの形状についてのマージンに余裕がで
きる。
RTb2が使用される、TFTマトリクス基板の製造方
法について説明する。
の基本画素単位40を示す図であり、図9は図8におけ
るA−A線での断面図である。
インバスライン34が基板30上に絶縁膜を介して直交
して設けられ、その交点付近にTFT36が形成され
る。TFT36のドレイン電極36Dは、ドレインバス
ライン34から延びゲート電極を兼ねるゲートバスライ
ン32上に、ゲート絶縁膜や半導体膜等を介して配置さ
れる。さらにソース電極36Sがドレイン電極36Dに
対向するように離間して配置される。ソース電極36S
はコンタクトホール44を介して画素電極38と接続さ
れる。画素領域の中心部近傍には、ゲートバスラインと
同層に設けられた蓄積容量バスライン41が配置され
る。蓄積容量バスライン41上に、ゲート絶縁膜や動作
半導体膜等を介して対抗電極42が設けられる。また、
ここで蓄積容量が形成される。対抗電極42はコンタク
トホールを介して画素電極38と接続される。
工程を説明する。
層を堆積し、第1のフォト工程によりパターニングし
て、ゲートバスライン32及び蓄積容量バスライン41
を形成する。
膜52、アモルファスシリコン層、窒化シリコン膜を連
続的に堆積し、第2のフォト工程により、上層の窒化シ
リコン膜をゲートバスライン32上に残し、チャネルス
トッパ56を形成する。
ロム等の金属膜を堆積し、第3のフォト工程で、金属
膜、n+ 型アモルファスシリコン層及びアモルファスシ
リコン層までをパターニングして、動作半導体層54
T、n+ 型アモルファスシリコン層58D及び金属層6
0Dからなるドレイン電極、n+ 型アモルファスシリコ
ン層58S及び金属層60Sからなるソース電極36
S、n+ 型アモルファスシリコン層58C及び金属層6
0Cからなる蓄積容量の対向電極42が形成される。ま
た、図9には図示されないドレインバスラインも同時に
形成される。
2は、この第3のフォト工程で使用される。具体的に
は、上記工程で金属膜を堆積した後、全面にレジストが
塗布される。その後、まずレチクルRTa2を使用し、
TFTマトリクスの第1の領域100及び第3の領域を
露光する。次いで、レチクルRTb2を使用し、第2の
領域及び第3の領域を露光する。そしてレジストを現像
し、エッチングによりパターニングを行う。
2を形成し、第4のフォト工程により、コンタクトホー
ル44,46を形成する。
し、第5のフォト工程により、ITOを画素電極38の
形状にパターニングする。
FTマトリクス基板が完成する。さらに、ITOからな
る共通電極、さらに必要に応じてカラーフィルタが形成
された対向基板(CF基板)を貼りあわせ、液晶を注入
すれば液晶パネルとなる。
ば、複数の露光マスクによりパターンを繋ぎ合わせる境
界部において、遮光パターンエッジ部の回折光による影
響を受けやすい所望のパターンを、影響を受けにくい位
置に移動させているのと同じであるため、回折光による
パターンの細りなどを回避することが可能となり、よっ
て、良好なパターン形成を実現できると言う効果があ
る。
る。(その1)
る。(その2)。
Claims (5)
- 【請求項1】 基本となる第1のパターンが繰り返し配
列されたパターン群を複数の露光マスクを用いて形成す
るパターン形成方法であって、 第1の露光マスクで露光される第1の領域と、第2の露
光マスクで露光される第2の領域との間に挟まれた第3
の領域を、前記第1の露光マスク及び前記第2の露光マ
スクで相補的に露光するに際し、前記第3の領域を露光
する繰り返し単位パターンを前記第1のパターンとは異
なるパターンとしたことを特徴とするパターン形成方
法。 - 【請求項2】 前記単位パターンは、前記第1のパター
ンを分割したパターン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】 前記単位パターンは、一の前記第1のパ
ターンを分割した一部分と、隣接する他の前記第1のパ
ターンを分割した一部分をあわせたパターンであること
を特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
のパターン形成方法を用いて、ゲートバスライン及びド
レインバスラインの少なくともいずれかを形成する工程
を有することを特徴とする薄膜トランジスタマトリクス
基板の製造方法。 - 【請求項5】 境界部を重ね合わせてパターンを繋ぎ合
わせ、基本となる第1のパターンが繰り返し配列された
パターン群を形成する複数枚からなる露光マスクであっ
て、 境界部のパターン形成領域は前記複数枚の露光マスクで
相補的に形成され、前記パターン形成領域の露光パター
ンは前記第1のパターンとは異なることを特徴とする露
光マスク。
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KR1020010058015A KR100658123B1 (ko) | 2000-09-27 | 2001-09-19 | 패턴 형성 방법, 박막트랜지스터 매트릭스 기판의 제조방법 및 노광 마스크 |
US09/961,871 US6653177B2 (en) | 2000-09-27 | 2001-09-24 | Patterning method, thin film transistor matrix substrate manufacturing method, and exposure mask |
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