JPH11174402A - 微細電子装置の製造時に用いる写真工程における露光方法およびこれを用いた液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

微細電子装置の製造時に用いる写真工程における露光方法およびこれを用いた液晶表示装置の製造方法

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JPH11174402A
JPH11174402A JP10135481A JP13548198A JPH11174402A JP H11174402 A JPH11174402 A JP H11174402A JP 10135481 A JP10135481 A JP 10135481A JP 13548198 A JP13548198 A JP 13548198A JP H11174402 A JPH11174402 A JP H11174402A
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crystal display
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Dong-Gyo Kim
東 奎 金
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細電子装置の露光領域境界付近における電
気的特性の差異が感知されることを防止する。 【解決手段】 微細電子装置用基板を二つ以上の領域と
その間の境界領域とに分けられる。境界領域は第１部分
と第２部分とからなる。境界領域は同一の面積のサブ領
域からなることができ、各サブ領域は行列の形態に配列
されており、第１部分と第２部分とをなす。感光膜を基
板上に塗布し、第１領域および第１部分上の感光膜部分
を写真工程用マスクに露光する。次いで、第２領域およ
び第２部分上に感光膜部分をさらにマスクに露光する。
第１部分のサブ領域の面積は第１領域に近くなるほど大
きくなるが第２部分のサブ領域の面積は小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微細電子装置の製造
時に用いられる写真工程(photolithography)における露
光方法およびこれを用いた液晶表示装置の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、液晶表示装置や半導体装置など
の微細電子装置にパターンを形成する時には写真工程が
用いられる。パターンの形成の際、写真工程において微
細電子装置用基板の表面上に塗布された感光膜にマスク
の像を移動するためには二つの方法が用いられる。その
うち、一つは装置の全面に対して１回の露光段階のみを
行なうことであり、他の一つは装置の表面に対して二つ
以上の露光段階を行なうことである。後者の方法はステ
ップ−アンド−リピート(step-and-repeat) 技術ともい
うものであり、装置の表面を多数の露光領域に分け、一
つの露光領域に対して像を移動させた後、次の露光領域
に移動して繰り返すものである。
【０００３】かかるステップ−アンド−リピート方式は
前者の方法に比べ正確なパターンを形成できるが、二つ
の露光領域の間に誤整列の問題を起こすおそれがある。
誤整列は装置の機械的精密度の限界のために発生するも
のであって、パターンのシフト、回転および歪みなどに
起因し、これによって、配線間の連結がなされなかった
り、露光領域の間に電気的な特性の差異が発生するなど
の問題点が発生する。
【０００４】例えば、液晶表示装置において、データ線
と画素電極との間またはゲート電極とドレイン電極との
間の寄生容量や保持容量が、露光領域毎に異なる場合が
発生し、これによって、キックバック電圧が異なること
になる。
【０００５】以下、図１を参照して液晶表示装置の静電
容量とキックバック電圧との関係について詳細に説明す
る。図１は薄膜トランジスタ液晶表示装置の単位画素の
等価回路図である。走査信号を伝達するゲート線ＧＬと
画像信号を伝達するデータ線ＤＬとが互いに交差してい
る。薄膜トランジスタＴＦＴなどスイッチング素子のゲ
ートＧはゲート線ＧＬに連結されており、ソースＳはデ
ータ線ＤＬに連結されている。薄膜トランジスタのドレ
インＤは液晶蓄電器ＣLCと保持蓄電器ＣSTとに連結され
ている。ゲートＧに印加されたゲートオン電圧により薄
膜トランジスタがオンすると、データ線ＤＬからの画像
信号が液晶蓄電器ＣLCと保持蓄電器ＣSTとに電圧として
印加される。ゲートオフ電圧により薄膜トランジスタが
オフすると、液晶蓄電器ＣLCと保持蓄電器ＣSTとに印加
された電圧がその値を保持することになる。しかしなが
ら、ゲートＧとドレインＤとの間の寄生蓄電器ＣGDによ
り液晶蓄電器Ｃ LCに印加された電圧が降下する。かかる
電圧降下をキックバック電圧△Ｖといい、次のような式
で示す。 （ここで、Ｃlcは液晶容量、Ｃstは保持容量、Ｃgdはゲ
ートとドレインとの間の寄生容量である。）
【０００６】露光領域の間のかかるキックバック電圧の
差異は結局画面の明るさの差異をもたらし、かかる差異
は露光領域の境界付近において肉眼でも容易に認識され
る。
【０００７】米国特許第５、０２６、１４３号において
は露光領域の間の境界において配線の幅を広げて配線の
連結問題を解決しているが、このように配線の連結問題
を解決しても誤整列による電気的な特性差をなくすこと
ができない。
【０００８】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、微細電子装置
の露光領域境界付近における電気的特性の差異が感知さ
れることを防止することにある。
【０００９】さらに、本発明の目的は、液晶表示装置に
おいて露光領域の境界付近における明るさの差異を容易
に感知できないようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明においては隣接した二つの露光領域の間
に境界領域を設ける。境界領域は第１露光領域と共に露
光される第１境界部分と第２露光領域と共に露光される
第２境界部分とに分けられ、第１境界部分と第２境界部
分との間の境界は直線形状でない。かかる非直線形状の
境界は露光領域の間の電気的特性の差異を容易に感知で
きないようにする。例えば、肉眼で液晶表示装置におい
て露光領域の間の明るさの差異を容易に感知できないよ
うにする。
【００１１】本発明に従うと、特に基板の表面上に塗布
された感光膜は基板を第１および第２領域と二つの領域
の間の境界領域に分け、境界領域をさらに第１境界部分
と第２境界部分とに分けた後、マスクを通じて露光され
る。第１領域と第１境界部分上にある感光膜と、第２領
域と第２境界部分上にある感光膜はマスクを通じて順に
露光される。本発明に従うと、第１境界部分と第２境界
部分との境界は非直線形状である。第１境界部分に対す
る第２境界部分の面積は第２領域に行くほど広くなるこ
とが好ましい。
【００１２】かかる露光方法は液晶表示装置においても
適用することができる。本発明に従う液晶表示装置は多
数の画素を有しており、基板上に多数のゲート線とこれ
に連結されているゲート電極アレイを含むゲートパター
ンを形成することにより製造される。ゲート電極上にゲ
ート電極と絶縁されるようにチャンネル層アレイを形成
し、チャンネル層上にソースおよびドレイン電極アレイ
を形成する。次いで、画素電極アレイをドレイン電極と
連結されるように形成する。本発明に従うと、かかるゲ
ートパターン、ソースおよびドレイン電極アレイ、チャ
ンネル層アレイおよび画素電極アレイのうち、少なくと
も一つを前記した露光方法を通じて形成する。すなわ
ち、ゲートパターンおよびアレイのうち、少なくとも一
つは次のような方法で形成される。感光膜を塗布し感光
膜を第１および第２領域と二つの間の境界領域とに分け
る。このとき、境界領域は第１部分と第２部分とに分け
られる。第１領域と第１部分、そして第２領域と第２部
分をマスクを通じて順に露光する。このとき、第２部分
の面積は第２領域にいくほど大きくなる。ここで、画素
電極と絶縁され重畳されている多数の保持電極を形成す
ることができる。
【００１３】境界領域は同一面積を有する多数のサブ領
域に分けられ、サブ領域は複数の行と列とからなる行列
形態に配列することができ、第１部分および第２部分は
かかるサブ領域からなる。行列の１列に含まれる第２部
分のサブ領域の個数は第２領域にいくほど大きくなる。
ここで、一つのサブ領域は一つの画素であることがで
き、このとき、画素は一つの画素電極と一つの薄膜トラ
ンジスタとを含む。薄膜トランジスタはゲート電極、チ
ャンネル層、ソースおよびドレイン電極からなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
添付図面に基づいてより詳細に説明する。本発明は各種
の形態で具現することができ、これらの実施例に限定さ
れない。この実施例は本発明の属する技術分野において
通常の知識を有する者が容易に実施できるようにするた
め、なお発明に対する公開が完全になされるようにする
ために提示するものである。図面において、図面を明瞭
にするために層および領域を拡大して示し、同様の構成
要素には同一の符号を付ける。層、領域または基板など
の構成要素が他の構成要素の上方にあると表現する場
合、これはこの構成要素が他の構成要素の直上にあるこ
とを示すか、あるいは中間に他の構成要素を挿入するこ
とを示す。これとは異なり、ある構成要素が他の構成要
素の直上にあると表現する場合、二つの構成要素の間に
は他の構成要素が存在しない。図２は本発明の実施例に
従う微細電子装置用基板を示すものであり、図３は図２
においてIII −III'線を切断して示す断面図である。図
２および図３において、基板１０は四つの仮想領域、す
なわち第１ないし第４領域１１、１２、１３、１４に分
けられる。液晶表示装置の場合、基板はガラスや石英な
ど透明な絶縁物質からなり、基板１０が半導体装置に用
いられる場合には半導体基板とすることができる。基板
１０上には配線、電極または絶縁膜が形成され、任意の
数の仮想領域に分けられる。図３に示すように、金属、
半導体または絶縁層１５を形成し、感光膜ＰＲを塗布す
る。第１ないし第４露光領域１１、１２、１３、１４上
の感光膜部分をマスクを通じて順に露光する。
【００１５】図４は、図２に示す二つの隣接領域１１、
１２の拡大図である。図４に示すように、各領域１１、
１２はメイン露光領域１１０、１２０を有しており、隣
接した二つの領域１１、１２は境界付近に位置する境界
領域１３０を共有している。従って、境界領域１３０は
第１および第２露光領域１１、１２のメイン露光領域１
１０、１２０の間に位置している。境界領域は図４にお
いて白色で示す第１部分と黒色で示す第２部分とを有し
ており、第１部分および第２部分の境界は非直線形状で
ある。まず、第１領域１１のメイン露光領域１１０およ
び境界領域１３０の第１部分をマスクを通じて露光す
る。次いで、第２領域１２のメイン露光領域１２０およ
び境界領域１３０の第２部分を同一のマスクを通じて露
光する。第１および第２部分は任意の形状に形成するこ
とができる。例えば、図５および図６において、境界領
域１３０は同一の面積を有する多数のサブ領域に分けら
れている。サブ領域は行列形状に配列されており、長方
形または正方形などの形状からなる。図５および図６に
おいて、長方形は１０Ｘ１１行列の形態に配列されてい
る。行列において九つの列は境界領域に属し、最左側お
よび最右側の列はそれぞれ第１および第２領域１１、１
２のメイン露光領域１１０、１２０に属する。
【００１６】図５からみると、境界領域１３０において
第１部分は白色長方形の集合であり、第２部分は灰色長
方形の集合である。第１領域１１のメイン露光領域１１
０に隣接する境界領域１３０の第１列１は九つの白色長
方形と一つの灰色長方形とからなる。逆に、第２領域１
２のメイン露光領域１２０に隣接する境界領域１２０の
第９列９は一つの白色長方形と九つの灰色長方形とから
なる。第２領域１２のメイン露光領域１２０にいくほど
白色長方形の数は小さくなり灰色長方形の数は多くな
る。ここで、同色の長方形は互いに離れており、異色の
長方形どうし隣り合って混在していることが好ましい。
これは液晶表示装置の場合、画面の境界領域に斑が生じ
ないようにするためである。
【００１７】図６からみると、境界領域１３０の各長方
形は白色部分と灰色部分とに分けられており、１列内に
ある各長方形において白色部分と灰色部分の面積比は同
一である。第１部分は長方形の白色部分の集合であり、
第２部分は長方形の灰色部分の集合である。第２領域１
２のメイン露光領域１２０に接近するほど１列において
１長方形の白色部分の面積は増加する。多数の画素から
なる液晶表示装置の場合には、各サブ領域は一つの単位
画素または画素一部または数個の単位画素にすることが
できるが、画素単位でキックバック電圧が生じるため、
サブ領域を単位画素にすることが好ましい。また、境界
領域１３０の幅が大きくサブ領域の大きさが小さいほど
二つの露光領域の間の明るさ差を区別し難いが、これは
液晶表示装置の要求条件に従い異なることになる。
【００１８】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は第１および第２
領域と境界領域の面積を位置に従い示すものである。図
面において、第１部分と第１露光領域のメイン露光領域
は白色で示しており、第２部分と第２露光領域のメイン
露光領域は黒色で示している。図７（Ａ）は境界領域の
ない場合であって、第１および第２領域１１、１２のメ
イン露光領域１２０、１３０は第１および第２領域１
１、１２と同一であり、第１領域１１と第２領域１２と
の間の境界１３１は直線で示す。図７（Ｂ）は境界領域
１３０が一つ以上の列を有している場合であって、１列
において第１部分のサブ領域の総面積は第２部分のサブ
領域の総面積と同一である。特に、境界領域が一つの列
のみを有している場合には第１部分と第２部分の境界が
矩形波状に現われる。図７（Ｃ）は境界領域が多数の列
にわたって形成されており、第２領域に近くなるほど一
つの列から第１部分のサブ領域の個数または面積が漸次
増加し、第２部分のサブ領域の面積または個数は減少す
る。
【００１９】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）はそれぞれ図７
（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すような境界領域を有する液晶
表示装置の明るさを位置関数で示すものである。同図に
おいて、第１領域のメイン露光領域と境界領域の第１部
分は、第２領域のメイン露光領域と境界領域の第２部分
より明るい。図８（Ａ）に示すように、図７（Ａ）の液
晶表示装置の明るさは第１領域１１と第２領域１２との
境界で急に変化する。図８（Ｂ）に示すように、図７
（Ｂ）における液晶表示装置の明るさは境界領域１３０
において階段形状に変化する。これとは異なり、図７
（Ｃ）に示す液晶表示装置の明るさは、図８（Ｃ）に示
すように、漸次変化して使用者が明るさの差異を容易に
認識できない。かかる方法は薄膜トランジスタの液晶表
示装置においても適用できる。
【００２０】図９は本発明の一実施例に従う液晶表示装
置の構造を示す配置図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ'
線に沿って切断した断面図である。図９および図１０に
示すように、透明な絶縁基板１００上に互いに間隔をも
っており走査信号を伝達する多数のゲート線２０、２０
が形成されている。ゲート線２０、２０の一部は薄膜ト
ランジスタのゲート電極２１０になり、結局ゲート電極
２１０はゲート線２０、２０と電気的に連結されてい
る。ゲート線２０とゲート電極２１０上をゲート絶縁膜
３０が覆っている。互いに間隔をもっている多数のデー
タ線６０と薄膜トランジスタのチャンネル層４０アレイ
がゲート絶縁膜３０上に形成されている。チャンネル層
４０はゲート絶縁膜３０に対しゲート電極２１０と反対
側に位置しており、ゲート電極２１０とは絶縁されてい
る。チャンネル層４０は非晶質シリコンなどの半導体か
らなる。ここで、図９のデータ線は縦方向に、ゲート線
は横方向に延長されているが、これに限定されない。図
９および図１０について説明する。非晶質シリコン層４
０上には二つの部分５１０、５２０からなる薄膜トラン
ジスタの抵抗接触層が形成されている。この抵抗接触層
５１０、５２０は、半導体と金属との間の接触抵抗を減
少することができる物質、例えばドーピングされた非晶
質シリコンなどからなる。抵抗接触層の二つの部分５１
０、５２０はゲート電極２１０に対し反対側に位置して
おり、その上には薄膜トランジスタのそれぞれのソース
電極６１０とドレイン電極６２０が形成されている。ソ
ース電極６１０は画像信号を伝達するデータ線６０と連
結されている。また、窒化シリコンなどからなる保護膜
７０が形成されており、保護膜７０はドレイン電極６２
０を露出させる接触口７１を有している。保護膜７０上
にはＩＴＯなどの透明導電物質からなる画素電極８０が
形成され、保護膜７０に形成されている接触口７１を通
じてドレイン電極６２０と連結されるとともに、１部が
ゲート線２０と重畳されている。
【００２１】このような液晶表示装置の基板を製造する
方法について説明する。図１１（Ａ）から図１１（Ｄ）
は本発明の実施例２に従う液晶表示装置の基板の製造方
法を示す断面図である。まず、図１１（Ａ）に示すよう
に、基板１００上にアルミニウムなどの金属を蒸着し、
感光膜ＰＲ１を塗布する。感光膜ＰＲ１はゲートパター
ンが形成されているマスクを通じて露光されるものであ
り、このとき、前述した方法を用いる。感光膜ＰＲ１を
現像し、金属層をパターニングして互いに間隔をもって
いる多数のゲート線２０およびゲート電極２１０アレイ
を形成する。図１１（Ｂ）に示すように、感光膜ＰＲ１
を除去し、窒化シリコン層３０、非晶質シリコン層４０
およびドーピングされた非晶質シリコン層５０を順に蒸
着する。ドーピングされた非晶質シリコン膜５０と非晶
質シリコン膜４０とを写真工程を用いてパターニングし
て活性パターンを形成する。このとき、前述した露光方
法を用いることができる。図１１（Ｃ）に示すように、
クロムなどの金属を蒸着し感光膜ＰＲ２を塗布した後、
前述した技術を用いて露光し現像する。金属層を感光膜
ＰＲ２をエッチングマスクにしてエッチングしてデータ
線６０、ソースおよびドレイン電極６１０、６２０を形
成する。次に、データ線６０、ソースおよびドレイン電
極６１０、６２０をマスクにしてドーピングされた非晶
質シリコン層５０をエッチングして抵抗接触層５１０、
５２０を形成する。図１１（Ｄ）に示すように、窒化シ
リコンや有機絶縁材料などを用いて保護膜７０を形成
し、ドレイン電極６２０を露出する接触口７１を形成す
る。最終に、図９および図１０に示すように、ＩＴＯな
どの透明導電物質層を蒸着し前述した露光方法を用いて
パターニングして画素電極８０を形成する。
【００２２】液晶表示装置の他の実施例を図１２に示
す。図１２に示す液晶表示装置は、保持容量電極９０を
除いては、図９および図１０に示す液晶表示装置と同様
の構造を有し、同様の方法でつくられる。保持容量電極
９０は基板１００上に形成されており、ゲート絶縁膜３
０で覆われるとともに、画素電極８０と重畳されて保持
蓄電器をなす。保持容量電極９０はゲート線と共に形成
され、ゲート線２０、２０と平行に形成されている。画
素電極８０はその一部が保持容量電極９０と重畳されて
いる。前述したように、液晶表示装置の明るさはキック
バック電圧により影響を受け、キックバック電圧はゲー
ト電極２１０およびドレイン電極６２０との間の寄生容
量Ａとゲート線２０と画素電極８０または保持容量電極
９０と画素電極８０との間の保持容量に依存する。そし
て、データ線６０および画素電極８０との間の寄生容量
Ｃによっても影響を受ける。かかる寄生容量が露光領域
の間において異なる場合、キックバック電圧も異なり、
このキックバック電圧の差異によって結局露光領域の間
の明るさに差異を生じることとなる。しかしながら、本
発明に従う露光方法を用いると、かかる明るさの差を容
易に認識することができない。
【００２３】一方、本発明に従うと露光領域および境界
領域は二つの以上の層に対し同一であるか異なることが
できる。本発明に従う露光方法は半導体装置などのステ
ップ−アンド−リピート露光方法を用いる他の分野にお
いても用いられる。図面および明細書において、本発明
の典型的な好ましい実施例を記載し、特定の用語を用い
たが、これは本発明を限定する目的で用いたのではなく
一般的で技術的な意味に用いた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術に従う液晶表示装置の単位画素の等
価回路図である。
【図２】本発明に従う微細電子装置の基板を示す図であ
る。
【図３】図２のIII −III'線に沿い切断して示す断面図
である。
【図４】図２に示す二つの隣接領域の拡大図である。
【図５】図４の境界領域の一例を拡大して示す図であ
る。
【図６】図５の境界領域の他の一例を拡大して示す図で
ある。
【図７】境界領域の第１および第２部分と第１および第
２領域の面積を位置の関数で示す図である。
【図８】図７に示す構造の液晶表示装置の明るさを位置
に従い示す図である。
【図９】本発明の一実施例に従う液晶表示装置の配置図
である。
【図１０】図９の − ' 線に沿い示す断面図である。
【図１１】図９および図１０に示す液晶表示装置を製造
する過程を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例に従う液晶表示装置の基
板の平面図である。
【符号の説明】
１０ 基板 １１、１２、１３、１４ 第１ないし第４領域 １５ 絶縁体の層 ２０ ゲート線 ３０ ゲート絶縁膜 ４０ チャンネル層 ５０ 非晶質シリコン層 ６０ データ線 ７０ 保護膜 ９０ 保持容量電極 １００ 絶縁基板 １１０、１２０ メイン露光領域 １３０ 境界領域 ２１０ ゲート電極 ６１０ ソース電極 ６２０ ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｚ ６２７Ｃ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板の表面上に塗布された感光膜をマスク
    に用いて露光する微細電子装置の製造時に用いる写真工
    程における露光方法であって、 前記基板を第１および第２領域と第１および第２領域と
    の間に位置し第１および第２境界部分からなる境界領域
    に区分する段階と、 前記第１領域と前記第１境界部分上に位置する前記感光
    膜の第１部分を前記マスクを通じて露光する段階と、 前記第２領域と前記第２境界部分上に位置する前記感光
    膜の第２部分を前記マスクを通じて露光する段階とを含
    み、 前記第１境界部分に対する前記第２境界部分の面積は前
    記第２領域に近くなるほど大きくなる露光方法。
  2. 【請求項２】前記基板は液晶表示装置用基板である、請
    求項１に記載の露光方法。
  3. 【請求項３】基板上に互いに間隔をもっている多数のゲ
    ート線と前記ゲート線に電気的に連結されているゲート
    電極アレイを含むゲートパターンを形成する段階と、 前記ゲート電極と絶縁しているチャンネル層アレイを形
    成する段階と、 前記チャンネル層上に互いに間隔をもっているソースお
    よびドレイン電極アレイを形成する段階と、 前記ドレイン電極にそれぞれ連結されている画素電極を
    形成する段階とを含み、 前記段階のうち、少なくとも一つは、 感光膜を塗布する段階と、 前記感光膜を第１および第２領域と前記第１および第２
    領域との間に位置し第１および第２部分からなる境界領
    域に区分する段階と、 前記第１領域と前記第１部分とをマスクを通じて露光す
    る段階と、 前記第２領域と前記第２部分とを前記マスクを通じて露
    光する段階とを含み、 前記第２部分の面積は前記第２領域に近くなるほど大き
    くなり、多数の画素を含む液晶表示装置の製造方法。
  4. 【請求項４】前記画素電極と絶縁され重畳される多数の
    保持容量電極を形成する段階をさらに含む、請求項３に
    記載の液晶表示装置の製造方法。
  5. 【請求項５】前記境界領域は同一の面積を有する多数の
    サブ領域を含み、前記サブ領域は多数の行と列とからな
    る行列の形態に配列されており、前記第１および第２部
    分は前記サブ領域を含む、請求項３に記載の液晶表示装
    置の製造方法。
  6. 【請求項６】前記行列の１列にある第２部分のサブ領域
    の数は前記第２領域に近くなるほど大きくなる、請求項
    ５に記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 【請求項７】前記各画素は前記ゲート電極、チャンネル
    層、ソースおよびドレイン電極それぞれのうち、一つか
    らなる薄膜トランジスタと画素電極とを含み、前記サブ
    領域は前記画素に該当する、請求項５に記載の液晶表示
    装置の製造方法。
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