KR100309212B1

KR100309212B1 - 노광마스크와 노광방법

Info

Publication number: KR100309212B1
Application number: KR1019980049209A
Authority: KR
Inventors: 김용완; 김종우
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2002-09-17
Also published as: KR20000032666A

Abstract

본 발명은 기판 위에 형성되는 게이트버스라인, 데이터버스라인 및 TFT소자의 패턴의 스텝커버리지 특성을 좋게하고, 포토공정 수를 줄이면서 원하는 모양으로 손쉽게 패턴을 형성할 수 있는 노광마스크를 제공하고, 그 노광마스크를 이용하여 액정표시장치의 기판의 패턴을 형성함으로써, 제조수율을 향상하고, 제조비용을 절감하는데 목적이 있다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명의 노광마스크(188)는 투명기판(20) 위에 ITO(Indium Tin Oxide:25)막을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 ITO막 위에 Cr산화막(30)을 소정의 패턴으로 형성하여 구성하거나, 투명기판(20) 위에 증착된 Cr산화막(30)의 내부에 ITO막(25)의 패턴을 형성하여 구성한다.

Description

노광마스크와 노광방법

본 발명은 노광마스크를 이용하여 액정표시장치 등의 기판의 패턴 및 소자를 구성하는데 있어서, 노광마스크를 개량하여 작업공정을 개선하고, 그에 따라 패턴 및 소자의 제조수율을 향상하는 것에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 도 1 및 도 2(도 1의 a-b선을 따라 절단하여 나타내는 단면도)에 나타내는 바와 같이 게이트버스라인(60)이 수평방향으로 형성되고, 데이터버스라인(70)이 상기 게이트버스라인과 교차하도록 수직방향으로 형성된다.

상기 게이트버스라인(60) 및 데이터버스라인(70)의 교차부에는 소스전극(70a), 드레인전극(70b), 게이트전극(60a), 반도체층(80) 등으로 구성되는 TFT가 형성되고, 드레인전극(70b)에는 화소전극(40)이 접촉되도록 형성된다.

상기 구성 요소들은 투명기판(10) 위에 적층되는 구조 즉, 게이트버스라인에서 분기하는 게이트전극(60a) 위에 SiNx,SiOx 등의 무기막으로 된 게이트절연막(50)이 형성되고, 상기 게이트전극부의 게이트절연막 위에 섬모양의 a-Si 반도체층(80a)과 상기 a-Si 반도체층의 표면위에 양쪽으로 분리되도록 n⁺형 a-Si 반도체층(80b,80b)이 형성되어 반도체층(80)을 구성한다.

양쪽으로 분리된 n⁺형 a-Si 반도체층(80b,80b)에는 각각 소스전극(70a) 및 드레인전극(70b)이 접촉되고, 그 위에 기판 전면을 덮도록 보호막(55)이 이 덮이고 그 보호막(55) 위에 화소전극(40)이 콘택홀을 통하여 드레인전극(70b)과 접촉되도록 형성된다.

상기와 같이 구성되는 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 패턴 및 TFT 스위칭소자는 노광마스크를 이용한 수회의 포토공정에 의하여 구성된다.

종래의 포토공정은 하나의 예로 도 3a와 같이 투명기판(10) 위에 패턴을 형성하고자하는 금속막(90)이 형성되고, 금속막 위에는 한 예로 포지형의 포토레지스트막(100)이 형성되어 있는 기판에 광 투과부(88a)와 광 차단부(88b)만으로 구성되어 있는 노광마스크(88)를 위치 맞춤한다.

이어서, 상기 노광마스크(88)가 위치 맞춤된 기판 위에 UV광 등을 조사하면 광 투과부(88a)를 통과한 UV광이 포지형의 포토레지스트(100)와 반응하여 포토레지스트(100)가 현상되고, 그 포토레지스트의 노광 현상에 의하여 도 3b와 같이 소정의 포토레지스트 패턴(100a)이 형성된다.

상기 포토레지스트(100)가 소정의 패턴으로 형성되면 그 포토레지스트의 패턴을 소정의 온도로 경화한 후, 상기 포토레지스트(100a)의 패턴을 따라 하층의 금속막(90)을 웨트(wet)에칭이나 드라이(dry)에칭 방법으로 식각하고, 금속막 위에 남아있는 포토레지스트 패턴막(100a)을 제거하여 도 3c와 같은 금속패턴막(90a)을 형성한다.

종래 포토공정의 다른 예로서 도 4a와 같이 투명기판(10) 위에 패턴을 형성하고자하는 금속막(90),(91)이 형성되고, 금속막 위에는 포지형의 포토레지스트막(100)이 형성되어 있는 기판에 광 투과부(88a)와 광 차단부(88b)만으로 구성되어 있는 노광마스크(88)를 위치 맞춤한다.

이어서, 노광마스크(88)가 위치 맞춤된 기판 위에 UV광 등을 조사하면 광 투과부(88a)를 통과한 UV광이 포지형의 포토레지스트(100)와 반응하여 포토레지스트(100)가 현상되고, 그 포토레지스트의 노광 현상에 의하여 도 4b와 같이 소정의 포토레지스트 패턴(100a)이 형성된다.

상기 포토레지스트 패턴(100a)을 소정의 온도로 경화하고, 그 패턴막을 마스크로하여 하층의 금속막(90),(91)을 동시에 웨트(wet)에칭이나 드라이(dry)에칭 방법으로 식각하고, 그 금속막 위에 남아있는 포토레지스트 패턴(100a)을 제거하여 도 4c와 같은 금속패턴막(90a)(91a)을 형성한다.

상기 도 3a∼도 3c, 도 4a∼도 4c와 같은 과정을 거치는 포토공정을 수회에 걸쳐 실시하므로써, 상기 액정표시장치의 게이트버스라인 및 데이터버스라인의 패턴과 TFT스위칭소자 등을 적층 구조로 형성할 수 있다.

그런데, 상기 종래의 포토공정에 의하여 구성되는 기판의 패턴은 노광마스크 (88)가 광을 완전히 통과 시키는 투과부와 광을 완전히 차단시키는 차단부만으로 되어 있으므로 도 3c와 같이 금속패턴막(90a)은 대략 직사각형의 모양으로 패턴이 형성된다. 따라서 , 상기 금속패턴막(90a) 위에 다른 막을 도포할 경우에는 그 막이 화살표방향을 타고넘는 스텝커버리지(step coverage) 특성이 열악해지는 문제점이 있다.

또, 적층된 2개의 층을 동시에 패터닝할 때는 도 4c와 같이 금속패턴막(90a),(90b)을 동일한 모양으로 밖에 형성할 수 없고, 금속막패턴(90a)(90b)을 각각 다른 모양으로 형성하고자 할 경우에는 2번의 패턴공정을 거쳐야하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 노광마스크의 구조를 광을 완전히 차단하는 부분과, 광을 일부 흡수하는 부분, 광을 완전히 통과시키는 부분으로 구성한다.

즉, 노광마스크는 투명기판 위에 Cr산화계열막, ITO막을 소정의 패턴으로 형성하여 구성하고, 상기 Cr산화계열막이 광을 완전히 차단하는 부분, 상기 ITO막이 광을 일부흡수하는 부분, Cr산화계열막과 ITO막이 형성되어있지 않은 투명기판 부분은 광을 완전히 통과시키는 부분이 되도록 한다.

상기와 같이 광을 완전히 차단하거나 완전히 통과 시키는 영역 외에 광의 일부를 흡수하는 영역을 구성함으로써, 그 광 흡수층에 의하여 포토레지스트의 패턴의 두께가 임으로 조정될 수 있도록 하고, 그 포토레지스트의 패턴을 따라 형성되는 하층의 금속막 등의 패턴을 원하는 모양으로 형성한다.

따라서, 본 발명의 목적은 기판 위에 형성되는 게이트버스라인, 데이터버스라인 및 TFT소자의 패턴의 스텝커버리지 특성을 좋게하고, 포토공정 수를 줄이면서 원하는 모양으로 손쉽게 패턴을 형성할 수 있는 노광마스크를 제공하는데 있고,

본 발명의 또 다른 목적은 상기 노광마스크를 이용하여 액정표시장치의 기판의 패턴을 형성함으로써, 기판의 제조수율을 향상하고, 제조비용을 절감하는데 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 평면도이고,

도 2는 도 1의 단면도이고,

도 3a∼도 3c는 종래의 노광방법의 한 예를 설명하기 위한 단면도이고,

도 4a∼도 4c는 종래의 노광방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이고,

도 5a∼도 5c는 본 발명의 노광방법의 한 예를 설명하기 위한 단면도이고,

도 6a∼도 6c는 본 발명의 노광방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이고,

도 7a, 도 7b는 본 발명의 노광마스크의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10,20 투명기판 25 ITO막

30 Cr산화막 88,188 노광마스크

88a,188a 광투과부 88b,188b 광차단부

188c 광 흡수부 90,91 금속막

90a,91a 금속패턴막 100 포토레지스트막

100a 포토레지스트 패턴

본 발명의 목적 달성을 위하여 본 발명의 노광마스크는 광이 투과되는 영역, 광이 차단되는 영역, 광의 일부가 흡수되는 영역으로 패턴이 구성된다.

상기 노광마스크의 광이 차단되는 영역의 패턴은 Cr산화막에 의하여 구성되고, 광의 일부가 흡수되는 영역의 패턴은 ITO막에 의하여 구성되고, 광이 투과되는 영역의 패턴은 투명기판의 양면 노출에 의하여 구성된다.

상기 노광마스크는 투명기판 위에 ITO막의 패턴과 Cr산화막의 패턴을 적층하여 구성된다.

또, 상기 노광마스크는 투명기판 위에 Cr산화막의 패턴을 형성하고, 상기 Cr산화막의 내부에 제1 ITO막의 패턴을 형성하여 구성한다.

특히, 상기 ITO막은 20%∼40%의 광을 흡수하여 차단하도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 노광마스크를 이용하여 액정표시장치의 기판의 패턴을 형성하는 방법은 적어도 1층이상의 금속막 또는 비금속막이 적층된 기판에 포토레지스트막을 형성하는 공정, 상기 포포레지스트막이 형성된 기판위에 광이 투과되는 영역, 광이 차단되는 영역, 광의 일부가 흡수되는 영역으로 패턴이 형성된 노광마스크를 위치맞춤하여 상기 포토레지스트를 노광하는 공정을 포함한다.

이하, 본 발명의 노광마스크를 이용한 패턴형성 방법을 도 5a∼도 5c 및 도 6a∼도 6c를 참고하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 5a와 같이 투명기판(10) 위에 금속막(90)을 증착하여 형성하고, 상기 금속막 위에 하나의 예로 포지형의 포토레지스트(100)를 소정의 두께로 도포한 기판을 준비한다.

상기 포토레지스트가 도포된 기판에 광 투과부(188a), 광 차단부(188b), 20%∼40%의 광을 흡수하는 광 흡수부(188c)로 구성되어 있는 노광마스크(88)를 위치 맞춤한다.

이어서, 상기 노광마스크(188)가 위치 맞춤된 기판 위에 UV광 등을 조사하면 노광마스크(188)의 광 투과부(188a)와, 광 흡수부(188b)를 통과한 UV광이 포토레지스트(100)와 반응하여 포토레지스트(100)가 현상되고, 그 포토레지스트의 노광 현상에 의하여 도 5b와 같이 금속막(90) 위에 소정의 포토레지스트 패턴(100a)이 형성된다.

상기 광 흡수부를 통과한 빛은 상기 광 흡수부에 의하여 일부가 흡수되므로 포토레지스트에 도달하는 빛의 양이 적어지고, 그에 따라 포토레지스트의 일부 두께만 빛과 반응하게 된다.

상기 포토레지스트(100)가 노광 현상에 의하여 소정의 패턴으로 형성되면 그 포토레지스트의 패턴을 소정의 온도로 경화한 후, 상기 포토레지스트(100a)의 패턴을 따라 하층의 금속막(90)을 웨트(wet)에칭이나 드라이(dry)에칭 방법으로 식각하고, 금속막 위에 남아있는 포토레지스트 패턴막(100a)을 제거하여 도 5c와 같은 금속패턴막(90a)을 형성한다.

상기 도 5a 및 도 5c의 구조에서 알 수 있는 것처럼 노광마스크에 광흡수부(188c)가 구성됨으로써, 금속패턴막(90a)을 1회의 포토공정에 의하여 계단형상 즉, 금속패턴막의 두께를 위치에 따라 임으로 조정할 수 있는 구조로 할 수 있다.

본 제조방법에 있어서는 금속패턴막(90a)의 가장자리부가 약간 식각되어 굴곡이 형성될 수 있도록 노광마스크에 광 흡수부(188c)의 패턴을 구성함으로써 금속패턴막(90a) 위에 다른 절연막을 증착할 경우에 절연막이 화살표방향을 따라 금속패턴막을 타고 넘는 스텝커버리지 특성이 개선되므로 단차부에서 층간 금속패턴막의 쇼트불량을 방지할 수 있다.

또한, 도 6a와 같이 투명기판(10) 위에 패턴을 형성하고자하는 제1,제2금속막(90),(91)이 형성되고, 제2금속막 위에는 포지형의 포토레지스트막(100)이 형성되어 있는 기판의 경우에 있어서도 광 투과부(188a), 광 차단부(88b), 광 흡수부(188c)로 구성되어 있는 본 발명의 노광마스크(188)를 이용하면 1회의 포토공정으로 패턴의 형상이 다른 2개의 금속패턴막을 구성할 수 있다.

즉, 도 6b와 같이 2층의 금속막(90)(91)위에 본 발명의 노광마스크(188)를 이용하여 형성된 포토레지스트 패턴막(100a)을 마스크로 하여 하층의 제1,제2금속막(90),(91)을 동시에 웨트(wet)에칭이나 드라이(dry)에칭 방법으로 식각하고, 그 금속막 위에 남아있는 포토레지스트 패턴막(100a)을 제거하면 도 6c와 같이 패턴 형상이 각각 다른 금속패턴막(90a)(91a)이 형성된다.

상기와 같이 1회의 포토공정으로 2층을 다른 형상으로 패턴형성할 수 있으므로 포토공정 회수의 과다로 인한 제조불량을 감소시킬 수 있고, 그에 따라 제조수율을 높일 수 있다.

특히, 본 발명의 노광마스크(188)는 도 7a와 같이 투명기판(20) 위에 ITO(Indium Tin Oxide:25)막을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 ITO막 위에 Cr산화막(30)을 소정의 패턴으로 형성하여 구성하거나, 도 7b와 같이 투명기판(20) 위에 증착된 Cr산화막(30)의 내부에 ITO막(25)의 패턴을 형성하여 구성한다.

물론 상기 ITO막과 Cr산화막이 서로 뒤바뀐 구조로 노광마스크의 패턴을 형성하더라도 본 발명이 의도하는 노광마스크의 구조를 구현할 수 있다.

상기 도 7a 및 도 7b의 구조에 있어서, 188a의 영역은 광 투과부로 작용하고, 188b의 영역은 광 차단부로 작용하고, 188c의 영역은 20%∼40%의 광을 흡수하는 광 흡수부로 작용한다.

상기 도 7b의 188c 영역의 광 흡수부는 ITO막(25)을 얇은 Cr산화막(25)이 센드위치하여 구성되는 것으로써 Cr산화막의 두께에 따라 광의 흡수량을 미세조정할 수 있다.

본 발명의 노광마스크의 구조는 광을 차단하거나 통과시키는 2분법적 방법 으로 광의 투과를 컨트롤하는 종래의 노광마스크 구조와는 달리 광의 일부를 흡수하는 광 흡수층을 추가로 구성함으로써, 3분법적 이상의 방법으로 광의 투과를 컨트롤할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 함으로써, 상기 노광마스크에 의하여 패턴이 형성된 금속막의 단차부는 스텝커버리지의 특성이 좋아지도록 모양을 구성할 수 있고, 적층된 2개의 금속층을 한번의 포토공정으로 각기 다른 모양의 패턴으로 형성할 수 있어서 포토공정 과정에서 발생하는 불량을 줄임과 아울러 기판의 제조수율을 향상하는 효과가 있다.

Claims

광이 투과되는 영역, 광이 차단되는 영역, 광의 일부가 흡수되는 영역으로 패턴이 구성되어 있는 것을 특징으로하는 노광마스크.
제1항에 있어서,

상기 광이 차단되는 영역의 패턴은 Cr산화막에 의하여 구성되고, 상기 광의 일부가 흡수되는 영역의 패턴은 ITO막에 의하여 구성되고, 상기 광이 투과되는 영역의 패턴은 투명기판의 양면 노출에 의하여 구성되는 것을 특징으로하는 노광마스크.
제2항에 있어서,

상기 투명기판 위에 상기 ITO막의 패턴과 상기 Cr산화막의 패턴이 상,하 적층되어 구성되는 것을 특징으로하는 노광마스크.
제2항에 있어서,

상기 투명기판 위에 상기 Cr산화막의 패턴을 형성하고, 상기 Cr산화막의 내부에 상기 ITO막의 패턴을 구성한 것을 특징으로하는 노광마스크.
제2항에 있어서,

상기 ITO막은 20%∼40%의 광을 흡수하도록 구성되어 있는 것을 특징으로하는 노광마스크.
적어도 1층이상의 금속막 또는 비금속막이 적층된 기판에 포토레지스트막을 형성하는 공정, 상기 포포레지스트막이 형성된 기판위에 광이 투과되는 영역, 광이 차단되는 영역, 광의 일부가 흡수되는 영역으로 패턴이 형성된 노광마스크를 위치맞춤하여 상기 포토레지스트를 노광하는 공정을 포함하는 것을 특징으로하는 노광방법.