KR100744705B1 - 액티브 매트릭스형 표시장치용 포토마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

드레인전극 및 소스전극의 일부에 대응한 형상의 차광부(520-1,520-2)와, 드레인전극 및 소스전극의 다른 부분, 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선에 대응한 형상의 반투명부(510-1,510-2,510-3,510-4)를 가지는 포토마스크(590-1,590-2). 이것을 이용하여, 신호배선, 신호인출선, 신호단자, 드레인전극의 1부, 소스전극의 1부가 되는 영역을 두께가 얇은 레지스트 패턴에서, 드레인전극 및 소스전극이 서로 대향하는 위치부터 게이트 전극폭을 초과한 짧은 거리의 영역에 두께가 비교적 두꺼운 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

이에 의해 포토리소그래피 공정의 증가를 억제하면서 신호단자 영역도 포함시킨 a-Si층의 아일랜드화를 행하고, 전체로서의 기생용량의 증가를 억제할 수 있는 LCD장치의 제조방법에 사용하는 포토마스크를 제공할 수 있다.

포토마스크, 포토리소그래피, 아일랜드, 기생용량, 레지스트 패턴

Description

액티브 매트릭스형 표시장치용 포토마스크 및 그 제조방법{Photomask for an active matrix display device and method for manufacturing the same}

도1은, 본 발명이 적용되는 LCD표시장치의 TFT 탑재기판의 모식도이다.

도2는, 도1에 있어서의 1개의 구획의 화소(2)를 모식적으로 도시한 평면도이다.

도3은, 1화소의 TFT부근방과 그 배선, 화소전극과의 관계를 상세하게 나타내고, 동 도면(a) 및 (b)는, 각각 평면도 및 (a)의 A-A선 단면도이다.

도4는, 도1에 도시된 신호단자를 상세하게 나타내고, 동 도면(a)은 1개의 신호단자의 평면도, 동 도면(b)은 그 B-B선 단면도이다.

도5는, LCD의 TFT부근방에 있어서의 LCD기판상의 적층 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도6은, 신호단자에 있어서의 LCD기판상의 적층 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도7은, TFT부근방의 도5(d) 및 도6(b)에 이어지는 프로세스를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도8은, 도7에 계속되는 프로세스를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도9는, 도8에 계속되는 프로세스를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도10은, 도9에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도11은, 도10에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도12는, 도11에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도13은, 도12에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도14는, 도13에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도15는, 도14에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도16은, 도15에 계속되는 프로세스를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

도17은, 본 발명의 실시예의 포토마스크의 평면도이다.

도18은, 본 발명의 제1실시예의 포토마스크의 제조방법의 프로세스를 설명하기 위한 단면도에서, TFT근방에서 사용되는 마스크 영역에 관한 것이다.

도19는, 도18에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도20은, 도18의 포토마스크의 제조방법의 프로세스의 신호단자 근방에 관한 포토마스크 영역의 단면도이다.

도21은, 도20에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도22는, 본 발명의 제2실시예의 포토마스크의 제조방법의 프로세스를 설명하기 위한 단면도에서, TFT근방에서 사용되는 마스크 영역에 관한 것이다.

도23은, 도22에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도24는, 도22의 포토마스크의 제조방법의 프로세스의 신호단자 근방에 관한 포토마스크 영역의 단면도이다.

도25는, 도24에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도26은, 본 발명의 제3실시예의 포토마스크의 제조 방법의 프로세스를 설명하기 위한 단면도에서, TFT근방에서 사용되는 포토마스크 영역에 관한 것이다.

도27은, 도26에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

도28은, 도26의 하프톤 마스크의 제조방법의 프로세스의 신호단자 근방에서 사용되는 포토마스크 영역의 단면도이다.

도29는, 도28에 계속되는 프로세스를 나타내는 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

l 글래스 기판

2 화소

5 게이트단자

7 신호단자

8 신호인출배선

9 TFT

20 게이트전극

51,52,53 콘택트층

61 드레인전극

62 소스전극

63 신호단자 금속전극

70 포토레지스트

71,72 두꺼운 레지스트막

73,74,76 얇은 레지스트막

75,77 리플로우 레지스트 패턴

80 패시베이션막

100 투명도전막

130 신호단자 투명전극

110 화소전극

210 게이트배선(주사선)

410 반도체 아일랜드

500,600 글래스 기판

510-1,510-2,510-3,510-4,515,521,522,611,612,615 반투명부

520-1,520-2,621,622 차광부

590-1 하프톤 마스크의 TFT근방에 대응한 영역

590-2 하프톤 마스크의 신호단자 근방에 대응한 영역

610 신호배선(드레인배선)

본 발명은, 포토마스크에 관한 것으로서, 특히, 액정표시장치, EL표시장치 등의 액티브매트릭스(active matrix)형 표시장치의 제조 방법에 사용하는 하프톤(Half-Tone)마스크 및 하프톤 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

포토레지스트 패턴을 리플로우 시켜, 리플로우 레지스트패턴(reflow resist pattern)을 사용해서 포토리소그래피공정을 저감하는 액정표시장치(LCD)의 제조방법이 알려져 있다. 하프톤 마스크를 리플로우 레지스트패턴을 형성하기 전의 원래의 레지스트마스크의 작성에 사용하는 기술이, 일본 특허공개공보 제2002-344830호 (이하, 특허문헌1)에 개시되어 있다. 레지스트의 리플로우로서, 가열처리 리플로우 및 약액용해 리플로우가 있고, 후자는 리플로우에 의한 넓이가 전자보다 뛰어나고, 더군다나 바탕층과의 밀착성이 좋고, 서로 떨어진 레지스트 패턴영역을 리플로우에 의해 합체시켜, 합체시킨 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이 때문에, LCD의 제조에 사용하는 TFT(박막트랜지스터; Thin Film Transistor)의 제조에 있어서, 전 공정에서 사용한 레지스트 패턴을 리플로우 시켜 형성한 리플로우 레지스트패턴을, 새로운 포토리소그래피공정을 거치지 않고, 소스전극 및 드레인전극 하부 및 게이트전극 상부의 a-Si층의 아일랜드(island)화에 사용할 수 있다.

Si층의 아일랜드화는, TFT영역뿐만 아니라, 드레인전극으로부터 연장되는 신호배선(드레인배선) 하부 및, 신호배선과 외부회로와의 접속에 제공하는 신호단자 하부에 걸쳐 행하여지지만, 종래의 리플로우를 사용한 레지스트 패턴의 형성에서는, TFT영역 및 신호배선 하부의 a-Si층의 아일랜드화로, TFT영역 및 신호배선 하부의 a-Si의 폭이 드레인전극 및 소스전극의 폭이나 신호 배선의 폭보다 커진다(특허문헌1의 도5에서 도7). 이 때문에 TFT영역에서는, 게이트전극과의 기생용량이 증가한다. 또한, 신호배선 하부에 관해서도 a-Si층의 폭이 넓어지기 때문에, 신호배선과 화소전극의 기생용량이 증가한다. 이러한 기생용량의 증가는, LCD에 있어서의 신호 전송 및 스위칭의 속도에 악영향을 주는 동시에, 신호선의 전위가 화소전극에 전해 지기 쉬워져, 표시얼룩이 발생해 버린다.

신호배선 하부의 a-Si층의 폭의 확대를 억제하는 방법으로서, TFT의 드레인전극, 소스전극, 드레인배선(신호배선)이 되는 금속막의 패턴화에 사용하는 레지스트 패턴의 막두께를 드레인전극 및 소스전극이 되는 영역에서, 드레인배선(신호배선)이 되어야 할 영역의 레지스트 패턴보다 두껍게 형성하는 방법이 알려져 있다. 이렇게 하여, 드레인전극 및 소스전극이 되는 영역의 레지스트 패턴을 두껍게 해, 드레인배선이 되는 영역의 레지스트 패턴을 얇게 해서 형성한 레지스트 패턴을 사용하여, 에칭해서 금속막 패턴을 형성한 후, 레지스트를 리플로우 하면, 레지스트 막이 얇은 영역의 레지스트의 리플로우에 의한 넓이는 작고, 따라서 그 후에 행하는 아일랜드(island)화로, a-Si층의 폭이 넓어지는 것을 억제할 수 있다(특허문헌1의 도8부터 도11).

또한, 넓어지는 것을 억제하는 방법으로서, 리플로우 하기 전에, 레지스트 표면을 애싱하고, 엷은 레지스트 부분을 제거하여, 애칭에 의해 막두께는 줄어들지만 남은 막압이 두터운 레지스트를 리플로우 시켜, TFT가 되는 영역만 리플로우 레지스트패턴을 형성하고, a-Si층의 아일랜드화를 꾀하는 방법이 있다(특허문헌1의 도12부터 도15). 이 경우, 드레인배선 하부의 a-Si층은, 드레인배선 패턴에서, 에칭되어서 아일랜드화되기 때문에, 드레인배선 하부의 a-Si층의 폭은 넓어지지 않고 배선패턴의 폭과 같이 할 수 있다.

그러나, 상기의 특허문헌1은, TFT영역 및 신호배선 영역에서 기생용량의 저 감은 가능하지만, 신호배선의 인출배선, 신호단자부를 포함한 기생용량의 문제, 특히 a-Si층을 어떻게 아일랜드화할지에 관한 언급은 되지 않고 있다.

특허문헌1은, TFT의 드레인전극, 소스전극, 드레인배선(신호배선)이 되는 금속막의 패턴화에 사용하는 레지스트 패턴의 막두께를 드레인전극 및 소스전극이 되는 영역에서, 드레인배선(신호배선)이 되어야 할 영역의 레지스트 패턴보다 두껍게 형성하기 위해서, 즉 레지스트 마스크의 막두께를 부분적으로 제어하기 위해서, 노광공정에서 사용하는 포토마스크로서, 차광부와 적어도 2단계 이상에 투과광량을 제어한 반투명부의 패턴으로 되는 포토마스크를 개시하고 있다.

그러나, 신호배선의 인출배선, 신호단자부를 포함해서 어떤 패턴의 포토마스크가 사용될지에 관한 언급은 없다.

또한 두터운 막두께의 패턴과 엷은 패턴의 레지스트 마스크를 형성하기 위한 차광부와 반투명부에서 이루어지는 포토마스크의 제조방법에 관한 개시는 되지 않고 있다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은, 포토리소그래피 공정의 증가를 억제하면서 신호단자 영역도 포함한 a-Si층의 아일랜드화를 행해 전체로서의 기생용량의 증가를 억제할 수 있는 LCD장치의 제조에 사용하는 포토마스크 및 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 절연기판 위로 형성된 게이트전극 및 게이트배선, 게이트 절연막, 반도체막 및 금속막의 적층구조 위에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로서 상기 금속막을 에칭해서 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극 및 신호배선과 신호단자 금속전극과의 인출선이 되는 금속막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 레지스트 패턴을 리플로우 해서 상기 금속막 패턴 위 및 상기 게이트전극 위쪽에 위치해 적어도 상기 드레인전극과 소스전극과의 사이의 영역을 메우도록 리플로우 레지스트를 형성하는 공정과, 상기 리플로우 레지스트를 패턴으로서 상기 반도체층을 에칭해서 반도체 아일랜드(island)를 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선의 하부에 형성하는 공정과, 상기 금속패턴을 포함하는 영역 및 상기 게이트절연막의 노출영역에 투명 절연보호막을 형성하는 공정과, 상기 투명 절연보호막 위에 도전성 막을 형성해서 화소전극을 형성하는 공정을 포함하는 표시장치의 제조방법에 있어서 상기 레지스트 패턴의 형성에 사용되는 포토마스크이며, 상기 드레인전극 및 소스전극의 일부에 대응한 형상의 차광부 패턴과, 상기 드레인전극 및 소스전극의 다른 부분, 상기 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선에 대응한 형상의 반투명부 패턴을 가지는 포토마스크를 얻을 수 있다.

포토마스크는, 상기 반투명부와 상기 차광부 이외에 투명부를 가진다.

본 발명에 의하면, 또한 절연기판 위에 형성된 게이트전극 및 게이트배선, 게이트절연막, 반도체막, 및 금속막의 적층구조 위에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로서 상기 금속막을 에칭해서 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극, 신호배선과 신호단자 금속전극과의 인출선이 되는 금속막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 레지스트 패턴을 리플로우 해서 상기 금속막 패턴 위 및 상기 게이트전 극 위쪽에 위치해 적어도 상기 드레인전극과 소스전극과의 사이의 영역을 메우도록 리플로우 레지스트를 형성하는 공정과, 상기 리플로우 레지스트를 패턴으로서 상기 반도체층을 에칭해서 반도체 아일랜드를 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선의 하부에 형성하는 공정을 포함하는 패턴 형성방법에 있어서의 레지스트 패턴의 형성에 사용되는 포토마스크이며, 상기 드레인전극 및 소스전극의 일부에 대응한 형상의 차광부와, 상기 드레인전극 및 소스전극의 다른 부분, 상기 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선에 대응한 형상의 반투명부를 가지는 포토마스크를 얻을 수 있다.

본 발명의 포토마스크에 있어서는, 반투명부의 면적이, 차광부의 면적에 대하여, 10％이상인 것이 바람직하다.

또한 반투명부의 노광 빛에 대한 투과율이, 10％이상, 50％이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 포토마스크 구체적 구성으로서는, 반투명부가, 투명기판 위에 형성된 탄탈을 주성분으로 하는 반투명막에 의해 형성되어, 차광부가, 투명기판 위에 성막된 탄탈 반투명막 위에 또한 크롬을 주성분으로 하는 막이 적층된 다층막에 의해 형성된다.

본 발명의 포토마스크별 구체적 구성으로서, 반투명부가, 투명기판 위에 형성된 몰리브덴 실리사이드를 주성분으로 하는 막에 의해 형성되어, 차광부가, 기판 위에 성막된 몰리브덴 실리사이드 반투명막 위에 또한 크롬을 주성분으로 하는 막이 적층된 다층막에 의해 형성된다.

본 발명의 포토마스크 기타의 구체적 구성으로서, 반투명부가, 투명기판 위에 형성된 크롬을 주성분으로 하는 막에 의해 형성되어, 차광부가, 기판 위에 성막된 크롬 반투명막 위에 중간막을 끼워, 또한 크롬을 주성분으로 하는 막이 적층된 다층막에 의해 형성된다.

중간막으로서는, 산화규소, 질화규소, 질화산화규소, 산화알루미늄, 산화하프늄, 산화지르코늄, 산화탄탈, 산화몰리브덴, 산화탄탈 실리사이드, 산화몰리브덴 실리사이드, 불화크롬, 불화산화크롬, 산화주석, 산화인듐, 산화인듐주석, 산화아연 중 하나로부터 이루어지는 막 또는 다수의 조합시킨 혼합막으로 형성된다.

또한 반투명막 위에 적층된 크롬을 주성분으로 하는 막이, 질화크롬을 주성분으로 하는 제1막과, 산화크롬 또는 산화질화크롬을 주성분으로 하는 제2막으로 이루어져도 좋다.

본 발명에 의하면, 표시장치의 제조방법 또는 레지스트 패턴의 형성방법에 사용되는 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서, 투명기판 위에 형성한 차광막에 제1의 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1의 레지스트 패턴을 마스크로서 차광막을 에칭하여 상기 투명기판을 노출시켜 차광부를 형성하는 공정과, 상기 제1의 레지스트 패턴을 제거한 후 상기 차광부 및 노출한 기판 위에 반투명막을 형성하는 공정과, 상기 반투명막 위에 제2의 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2의 레지스트 패턴을 마스크로서 상기 반투명막을 에칭하여 상기 투명기판을 노출시켜 반투명부를 형성하는 공정을 포함하는 포토마스크의 제조방법을 얻을 수 있다.

막의 구체적 구성에 의하면, 차광막이, 크롬, 질화크롬, 또는, 불화크롬을 주성분으로 한 박막으로 구성된다.

또한 별도의 구체적 구성에 의하면, 차광막이, 투명기판 위에 성막되는 순서에서, 크롬, 질화크롬, 또는, 불화크롬을 주성분으로 하는 박막과, 산화크롬, 산화질화크롬, 또는, 불화산화크롬을 주성분으로 하는 박막의 적층막으로 구성된다.

다른 구체적 구성에 의하면, 반투명막이, 산화크롬, 또는, 산화질화크롬을 주성분으로 하는 박막으로 구성된다.

또한 반투과막을 형성하는 성막 공정에 있어서, 제2 레지스트 패턴을 형성할 때의 정렬기준 패턴 위, 및 그 주변 위에 마스킹을 행하고, 이 정렬기준 패턴에 반투과막이 형성되지 않도록 한다.

별도의 방식으로서, 반투과막의 형성을 기판 위 전면에 행하고, 제2 레지스트 패턴을 형성하기 전에, 제2 레지스트 패턴을 형성할 때의 정렬기준 패턴 위, 및 그 주변 위의 반투과막을 제거하는 공정을 형성해도 된다.

본 발명에 의하면, 표시장치의 제조방법 또는 레지스트 패턴의 형성방법에 사용되는 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서, 투명기판 위에 순차 형성한 반투명막 및 차광막의 적층구조에 두꺼운 막의 레지스트층과 얇은 막의 레지스트층으로 되는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 레지스트 패턴을 마스크에 상기 반투명막 및 차광막을 에칭해서 상기 투명기판을 노출시키는 공정과, 상기 얇은 막의 레지스트를 제거해 상기 차광막을 에칭해서 상기 반투명막을 노출하여 반투명부 패턴을 형성하는 공정과, 상기 두꺼운 막의 레지스트를 제거해서 차광부 패턴을 형성 하는 공정을 포함하는 포토마스크의 제조방법을 얻을 수 있다.

얇은 막의 레지스트의 제거를 플라즈마 애싱에 의해 행한다.

또한 다른 실시예에 의하면, 상기 얇은 막의 레지스트의 제거를 레지스트의 재현상에 의해 행한다.

또한, 다른 실시예에 의하면, 상기 얇은 막의 레지스트의 제거를 레지스트를 베이크한 후 레지스트의 재현상에 의해 행한다.

상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정은, 상기 차광막 위에 형성한 레지스트층을 상기 레지스트층의 면방향에 전자선 또는 광빔으로 주사하고, 상기 레지스트층의 면방향에서 조사량을 변화시키는 공정을 포함한다.

상기 조사량의 변화는, 전자선 또는 광빔의 여러번의 주사에 의해 행해도 된다.

상기 여러번의 주사는, 소정 영역에서 일정한 조사량의 제1의 주사와, 소정 영역에서 조사량을 변화시킨 제2의 주사를 포함한다.

상기 제1의 주사와 상기 제2의 주사의 주사 영역이 중복하는 영역을 포함해도 좋다.

상기 제1의 주사와 상기 제2의 주사의 주사 영역이 중복하지 않도록 조사해도 좋다.

다음에는 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.

본 발명의 이해를 위해, 본 발명을 사용하는 액티브 매트릭스형 표시장치의 전형인 LCD표시장치에 관하여 설명한다.

도1은, 본 발명이 적용되는 LCD표시장치의 TFT기판(900)의 일부를 나타내는 것으로, 글래스 기판(1) 위에 행렬 모양으로 배열된 화소(2), 가로방향으로 평행하게 배열된 주사선(210), 세로방향으로 평행하게 배열된 신호배선(610)이 각각 다수 배치되어 있다. 주사선은, 기판의 측면에 형성된 게이트단자(5)와 게이트 인출배선(6)에 전기적으로 접속되어 있다. 신호배선(610)은, 기판 위쪽에 형성된 신호단자(7)와 신호 인출배선(8)에 접속되어 있다. 주사선은 TFT의 게이트 전극에 연결되어 있어 게이트배선이라고도 한다. 신호배선은, TFT의 드레인전극에 접속되어 드레인배선이라고도 한다.

도2는, 1개의 구획의 화소(2)를 모식적으로 나타낸 평면도로서, 주사선(210), 신호배선(610)에 둘러싸여 TFT부(9), 화소전극(110)이 배치되어 있다. 주사선이 선택되어 게이트전극(20)에 선택신호가 인가된 상태에서, 신호배선에 신호전압이 인가되면 TFT는 온 하고, 화소전극(110)에 드레인전극(61), 소스전극(62)을 경유해서 신호전압을 공급한다.

도3은, 본 발명을 적용해서 할 수 있는 TFT기판의 1화소의 TFT부와 그 배선 및 화소전극과의 관계를 상세하게 나타내고, 동 도면(a) 및 (b)는, 각각 평면도 및 (a)의 A-A단면을 나타내는 단면도이다.

도4는, 도1에 나타낸 신호단자를 상세하게 나타내고, 동 도면(a)은 1개 신호단자의 평면도, 동 도면(b)은 그 B-B 단면도이다.

도3을 참조하면, TFT부(9)는, 반도체 아일랜드(410) 위에 콘택트층(51)과 드레인전극(61) 및 콘택트층(52)과 소스전극(62)이 배치되어, 반도체 아일랜드(410) 의 하부에 게이트 절연막(30)을 개재하여 게이트전극(20)이 배치되어 있다. 소스전극(62)은, 패시베이션막(80)의 콘택트홀에 형성된 투명도전막(100)에서 화소전극(110)에 접속되어 있다. 게이트전극(20)은, 주사선(게이트배선)(210)과 동일한 금속층이며, 드레인전극(61)은, 신호배선(드레인배선)(610)과 동일한 금속층으로 되어 있다.

도4를 참조하면, 신호단자부(7)는, 절연막(30) 위에 반도체 아일랜드(410), 콘택트층(53), 금속층(신호단자 금속전극)(63), 패시베이션막(80)이 배치되어, 그 패시베이션막에 마련한 콘택트홀의 금속층(63)의 위에 투명도전막(100)을 형성하고, 외부단자와의 접속에 제공하는 신호단자를 형성하고 있다. 그리고, 반도체 아일랜드(410)의 폭은, 콘택트층(53) 및 금속전극(63)의 폭과 실질적으로 같다. 신호 인출배선에 있어서의 적층구조는, 신호단자부에 있어서의 패시베이션막까지의 적층구조와 같고, 금속층, 콘택트층, 반도체 아일랜드의 각 폭은 실질적으로 같은 폭이다. 신호 인출배선에서는, 콘택트홀이나 투명도전막이 형성되지 않고 있는 점 및 길이방향에 걸쳐서의 배선 폭이 신호배선과 신호단자의 배치관계에 의해 반드시 똑같지 않은 점이, 신호단자와 다르다.

도17은, 본 발명의 포토마스크에서, 도17(a)는 TFT부근방의 패턴(590-1)을, (b)는, 신호단자근방의 패턴(590-2)을 나타낸다. 도17(a)에서, 포토마스크의 글래스 기판(500) 위에는, 사각형의 차광막 패턴(520-1, 520-2)이 배치되어 있다. 또한 차광막(520-1)에 이어서 반투명막(510-1)이, 차광막(520-2)에 이어서 반투명막(510-2)이 배치되어 있다. 차광막(520-1, 520-2)은, 뒤에, 도5(d)에서 설명하는 두 꺼운 층의 레지스트 패턴(71, 72)에 대응하는 부분(차광부)에서, 이 레지스트 패턴은, 차광막의 광학상(光學像) 패턴이 레지스트 위에 조사되어, 현상처리에 의해 형성된 영역이다. 반투명막(510-1, 510-2)은, 마찬가지로, 뒤에 도5(d)에서 설명하는 얇은 층의 레지스트 패턴(73, 74)에 대응하는 부분(반투명부)에서, 전자의 반투명막의 세로방향으로 달리는 띠 모양의 영역은, 신호배선(드레인배선)(61)에 대응한다(도7(a)). 따라서, 반투명막 패턴의 광학상이 레지스트 조사되고, 현상처리되어, 얇은 레지스트 패턴이 형성된다.

또한 도17(b)의 신호단자근방에서는, 포토마스크의 글래스 기판(500)에, 반투명막 패턴(510-3, 510-4)이 형성되어 있다. 반투명막 패턴(510-3)은, 뒤에 설명하는 도6(b)에 있어서의 얇은 막의 레지스트 패턴을 형성하기 위한 것으로, 반투명막 패턴(510-3)의 광학상이, 도6(a)의 포토레지스트(70)에 조사되고 현상처리되어서 얇은 막의 레지스트 패턴이 가능하다. 도17(b)의 반투명막 패턴(510-4)은, 신호단자에 이어지는 신호 인출배선 위에 얇은 레지스트막 패턴을 형성하기 위한 것이다.

이 포토마스크에서, 반투명부의 면적은, 차광부의 면적에 대하여 10％이상인 것이 표시장치의 표시영역을 유효하게 사용하는 점에서 바람직하다.

반투명부의 투과율은, 노광 빛에 대하여 10％이상, 50％이하인 것이 바람직하다.

도17에 도시된 하프톤(halftone) 마스크를 사용하고, LCD 표시장치를 제조하는 방법에 대해서 다음에 설명한다. 이 제조방법에서는, 본 발명의 하프톤 마스크 를 사용함으로써, 신호배선, 신호인출선, 신호단자, 드레인전극의 1부, 소스전극의 1부가 되는 영역에 두께가 얇은 레지스트 패턴을, 드레인전극 및 소스전극이 서로 대향하는 각각의 단부로부터 게이트전극 폭의 각각의 단부를 넘어서 연장되는 짧은 거리의 각각의 영역에 두께가 비교적 두꺼운 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서, 금속층, 콘택트층을 에칭하고, 이 레지스트 패턴의 리플로우에 의해, 반도체층을 아일랜드화한다. 이 때문에, 얇은 레지스트 패턴이 형성된 신호배선, 신호인출선, 신호단자, 드레인전극의 1부, 소스전극의 1부가 되는 영역에서는, 리플로우 프로세스에 의해서도, 레지스트의 표면장력에 의해 레지스트의 단부가 반도체층에 흘러 나가서 그 표면을 덮는 것을 방지할 수 있고, 반도체층의 아일랜드화 때에 아일랜드의 반도체막의 면적의 넓어지는 것을 억제할 수 있다.

도5 및 도6은, 각각 LCD의 TFT부근방 및 신호단자에 있어서의 TFT기판의 적층 프로세스를 나타내는 단면도이다.

양 도면을 참조하면, 글래스 기판(10) 위에 형성한 금속층에 주지의 포토리소그래피기술을 적용해서 게이트전극(20)을 형성한다(도5(a)). 게이트전극의 형성과 동시에 게이트배선(도면 미도시)도 형성된다. 이 금속막은, 알루미늄, 몰리브덴, 크롬, 또는 이것들을 주성분으로 하는 합금 등으로 되어, 스퍼터링에 의해 100∼500nm의 두께로 퇴적해서 형성한다. 도5(a)의 구조에 실리콘 질화막 등으로 이루어지는 게이트 절연막(30), 비정질(amorphous)Si(a-nSi)로부터 되는 반도체층(40), 고불순물 농도의 n+비정질Si(a-n+Si)로부터 되는 옴콘택트층(50)을 플라즈마CVD에 의해 각각, 400nm, 300nm, 50nm정도의 두께로 적층하고, 또한 250nm의 Cr/Al합금 등의 금속막(60)을 형성한다(도5(b)).

다음에 포지티브(positive)형의 포토레지스트를 도포하고, 80∼100℃에서 가열해서 포토레지스트중의 용매성분을 제거해서 포토레지스트막(70)을 형성한다(도5(c)). 이어서, 포토레지스트에, 소정의 패턴의 형상의 포토마스크의 광학상을 조사하고, 포토레지스트에 잠상(1atent image)을 형성한다. 포토마스크의 소정 패턴은, 뒤에 상세하게 설명하는 바와 같이, 마스크 기판상의 차광부, 반투명부, 전투과부로 형성되어 있다. 이러한 포토마스크의 광학상에 의해, 포토레지스트막(70)은, 차광부의 광학상의 영역에서는 빛의 조사를 받지 않고, 반투명막의 광학상 영역에서는 레지스트의 표면과 얕은 부분에 잠상이 형성되며, 전투과부의 광학상의 영역에서는 레지스트가 그 깊이에 걸쳐서 잠상이 형성된다. 이렇게 노광된 레지스트막을 알칼리 용액 등의 현상액에 담가 현상하고, 빛이 조사되어 감광한 영역을 용해시켜, 빛의 조사를 받지 않는 영역을 남긴다. 이렇게 하여, 차광부에 대응해서 약 2마이크론의 두꺼운 층의 레지스트막(71, 72), 반투명부에 대응해서 약 0.2∼0.7마이크론의 얇은 층의 레지스트막(73, 74)이 형성된다(도5(d)).

도6을 참조하면, 동 도면(a)는 신호단자부가 되는 부분의 적층구조에서, 도5(a)부터 (c)의 프로세스에서 형성된 적층구조의 신호단자부의 단면이다. 도6(a)에서, 신호단자부에는 게이트배선이 없기 때문에, 이 단면에는 게이트전극에 대응하는 금속층은 존재하지 않는다. 도6(a)의 레지스트막(70)에의 포토마스크의 패턴은, 반투명부와 전투과부에서 형성되어 있고, 노광하고, 현상하면 반투명막부에 대응해서 얇은 층의 레지스트막(76)이 형성되어, 다른 영역의 레지스트는 남지 않는다(도 6(b)). 신호 인출배선에 관해서도, 배선 폭에 따른 형상의 반투명부 패턴을 가지는 포토마스크로부터의 노광을 받아 얇은 층의 레지스트 막이 형성된다.

도7은, TFT부근방의 도5(d)에 이어지는 프로세스를 나타낸다. 도5(d)의 레지스트 패턴이 형성된 구조에서 레지스트 패턴을 마스크로서 금속막(60)이 노출하고 있는 부분, 이어서, 그 아래의 a-n+Si를 a-nSi층(40)이 드러날 때까지 드라이에칭한다(도7(a),(b)). 이렇게 하여, 레지스트 패턴의 형상(윤곽)으로 규정되는 형상의 드레인전극(61), 드레인배선(610) 및 콘택트층(51)이 형성된다. 마찬가지로 소스전극(62) 및 콘택트층(52)이 형성된다. 또한 이 에칭에 의해, 콘택트층이 51과 52로 서로 떨어져 a-nSi층(40)에 채널(31)이 형성된다. 신호단자부에서는, 도7(c)에 나타나 있는 바와 같이 이 에칭 프로세스에 의해 금속전극(63) 및 콘택트층(53)이, 레지스트 패턴(76)의 형상으로 규정되어서 형성되는 신호 인출배선에 관해서도, 레지스트막 형상에서 규제된 형상의 금속막 및 콘택트층의 형상이 가증하다. 또, 도7(a)의 평면도에서는, 글래스 기판(10), 게이트 절연막(30)은 생략되어 있다. 또한 동 도면에서는, 옴콘택트(ohmic contact)층(51, 52), 드레인전극(61), 소스전극(62)은 레지스트 마스크패턴에서 보이지 않는 상태로 되어 있다.

도8은, 계속되는 프로세스를 나타낸다. 레지스트 마스크에서 덮여진 도7의 상태에서, 기판과 함께 유기용제의 용액의 증기에 쐬고, 약액용해 리플로우 처리를 행한다. 약액으로서, 아세톤이 프로필렌글리콜모노에칠에텔을 사용하면, 0.1∼3분정도의 증기폭로 처리로 좋다. 레지스트에 약액이 침투하고 있는 상태에서 레지스트가 용해해서 리플로우가 일어난다. 그 결과, 레지스트가 리플로우 해서 두꺼운 층의 레지스트막의 영역에서는 레지스트가 가로방향으로 넓어지고, 두꺼운 레지스트 부분의 면적은 커진다. 얇은 층의 레지스트막은, 용해하지만 층이 얇기 때문에 그 표면장력에 의해 가로방향으로 넓어지는 것이 나타나지 않는다. 도8(a) 및 (b)는, TFT부근방에 있어서의 레지스트 마스크가 리플로우 해서 형성된 리플로우 마스크(75)의 상태를 나타내고 있다. 또한 도8(c)는 신호단자부의 리플로우 레지스트마스크를 나타낸다. 신호 인출배선의 리플로우 레지스트마스크의 상태는 신호단자부와 같다.

다음에 도8의 상태에서, 리플로우 마스크(75, 77)를 패턴으로서 리플로우 마스크가 주어지지 않고 있는 영역의 반도체층을 반응성 이온에칭해서 절연막(30)의 표면을 노출시키는 동시에 반도체 아일랜드(410)를 형성한다(도9(b) 및 (c)). 반도체 아일랜드는, 두꺼운 막의 리플로우 레지스트에 대응한 영역에서는, 드레인전극폭, 소스전극폭을 초월해서 가로방향으로 넓혀진 반도체 아일랜드가 되고, 얇은 리플로우 레지스트에 대응한 부분에서는, 반도체 아일랜드의 면적은 얇은 레지스트의 그것과 실질적으로 같아진다. 이렇게 하여 형성한 TFT부근방의 평면도 및 단면도가 도9(a) 및 (b), 신호단자부의 단면도가 도9(c)이다.

다음에 도9의 리플로우 레지스트마스크(75,77)를 박리시켜, 그 표면에 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막인 패시베이션막(80)을 전면에 형성한다. 패시베이션막이 형성된 상태는, TFT부근방에 대해서 도10(a)에, 신호단자부에 대해서는 도10(b)에 그 구조를 도시하였다.

도10의 상태에서, 패시베이션막(80) 위에 레지스트(90)를 도포하고, 소스전 극(62) 상부 및 신호단자부의 금속전극(63) 상부의 레지스트를 노광해서 현상하고, 그 영역의 레지스트를 제거하여, 도11(a) 및 (b)에 도시된 패턴의 레지스트 마스크(90)를 형성한다. 이 레지스트 마스크를 사용하여 패시베이션막(80)을 에칭한다(도12(a)와 (b)). 또한 레지스트 마스크를 박리시켜서 제거하고, 각각 콘택트홀(810 및 820)로 한다(도13(a)과 (b)). 다음에 전면이 ITO로 되는 투명도전막(100)을 형성한다(도14(a)와 (b)).

다음에 레지스트막을 전면에 도포하고, 포토리소그래피 기술을 적용하여, 도15(a) 및 (b)에 도시된 레지스트 마스크(120)를 형성한다. 이 레지스트 마스크를 사용하여 레지스트 마스크가 주어지지 않고 있는 영역의 투명도전막을 에칭에 의해 제거하고, 또한 레지스트 마스크(120)를 박리에 의해 제거하여, 화소전극(110)(도16(a) 및 (b)), 및 신호단자부 투명전극(130)(도16(c))을 형성한다. 따라서, 레지스트 마스크(120)는, 화소전극(110)과 소스전극(62)상의 콘택트홀 영역 및 화소전극과 콘택트영역을 연결하는 영역 및 신호단자부의 콘택트호스 영역 및 이것들의 근방에 형성되어, 다른 부분에는 형성하지 않는다.

이렇게 하여 완성된 TFT기판에 배향막(alignment film)을 도포해서 배향 처리한 기판과, 칼라필터, 블랙 행렬, 투명전극, 배향막 등이 형성된 대향 기판을 준비하고, 대향 기판과 TFT기판을 소정의 간격을 유지하여 액정재료를 충전해서 종전계형의 액정표시장치가 완성된다.

도18, 도19, 도20 및 도21은, 본 발명의 포토마스크의 구체적 구성 및 포토마스크의 제조방법을 나타내는 실시예이다.

도18 및 도19는, 도17(a)에 도시된 TFT근방의 포토마스크 영역(590-1)에 대응한 포토마스크의 작성 프로세스에 대응하고, 도20 및 도21은, 도17(b)에 도시되는 신호단자 근방의 포토마스크 영역(590-2)에 대응한 포토마스크의 작성 프로세스에 대응하며, 각각 CC단면 및 DD단면의 작성 프로세스이다. 도면표시의 형편상 각각 도시하고, 별도로 설명을 하지만, 동일한 프로세스에서 작성된다.

도18(a)에 있어서, 글래스 기판(600) 위에, 차광막(620)을 성막한다. 차광막은, 크롬, 질화크롬, 또는 불화크롬을 주성분으로 한 박막에 의해 구성된다. 차광막은, 또한 적층막이라도 된다. 예를 들면 투명기판 위에 성막되는 순서에서, 크롬, 질화크롬, 또는 불화크롬을 주성분으로 하는 박막과, 산화크롬, 산화질화크롬, 또는 불화산화크롬을 주성분으로 하는 박막과의 적층막을 사용할 수 있다. 성막한 차광막(620)표면에 포토레지스트 또는 전자선레지스트(630)를 도포하고, 그 위에 마스크(650)를 배치하며, 전자빔 또는 레이저빔을 조사해서 레지스트를 감광시킨다. 마스크는, 차광영역(651,652), 투과영역(653,654,655)을 가진다. 똑같은 강도의 전자빔 또는 레이저빔의 조사에 의해, 포토레지스트에 잠상을 형성한다.

마스크(650)를 제거하고, 현상 처리해서 레지스트(633,634)를 가지는 제1 레지스트 패턴을 형성한다(도18(b)). 다음에 레지스트 패턴을 마스크로서 마스크가 없는 부분의 차광막을 에칭하여 글래스 표면을 노출시켜 차광막 패턴(621,622)을 형성해(도18(c)), 레지스트를 제거한다.

레지스트가 제거되어, 차광막 패턴(621,622)을 가지는 기판에 반투명막(616)을 성막한다(도19(a)). 반투명막으로서, 산화크롬 또는 산화질화크롬을 주성분으로 하는 박막을 사용한다. 반투명막의 형성은, 기판전면에 행하고, 제2 레지스트 패턴을 형성할 때의 정렬기준 패턴(도면 미도시) 위, 및 그 주변 위의 반투과막을 제거한다. 다른 방법으로서, 반투명막을 형성하는 성막공정에 있어서, 제2 레지스트 패턴을 형성할 때의 정렬기준 패턴(도면 미도시) 위, 및 그 주변에 마스킹을 행하고, 이 정렬기준 패턴에 반투명막이 형성되지 않도록 한다.

다음에 제2 리소그래피공정을 적용한다. 반투명막(616) 위에 레지스트(660)를 도포해(도19(b)), 마스크를 걸어서 노광해서 현상하고, 제2 레지스트 패턴(660)을 형성한다(도19(c)). 이 레지스트 마스크는, 반투명막(616)에 원하는 패턴을 형성하기 위한 것으로, 그 반투명막 패턴의 형상을 가지고, 반투명막 패턴의 상부에 위치한다. 이 레지스트 마스크의 차광막 패턴(621,622)에 대한 정렬은, 정렬 빛에 대하여 투명한 레지스트(660)를 통해서 차광막을 관찰하여 행할 수 있다. 또한 정렬 마크를 형성하는 패턴의 요철이, 레지스트(660)의 표면에서 고르지 않고, 떠올라 나오고 있을 경우, 이 요철형상에 대하여 정렬을 취해도 좋다.

도19(c)의 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 반투명막을 글래스 기판 표면이 노출할 때까지 에칭한다(도19(d)). 그 후에 레지스트 마스크를 박리시켜, 도19(e)에 도시한 반투명막(611,612), 및 차광막(621,622), 글래스 기판의 노출한 투명부로 이루어지는 포토마스크가 얻어진다.

이 포토마스크에서는, 차광막과 반투명막이 겹치고 있는 부분은, 차광부로서 기능하고, 반투명막만 있는 부분이 반투명부로서 기능한다.

도20 및 도21은, 도18 및 도19와 동일한 프로세스에서 형성되는 신호단자 근 방의 포토마스크 영역의 프로세스를 나타낸다. 도20의 (a), (b), (c) 및 도21의 (a), (b), (c), (d), (e)는, 각각, 도18의 (a), (b), (c) 및 도19의 (a), (b), (c), (d), (e)의 각 도면에 도시한 프로세스와 대응하는 것으로, 그 설명의 상세한 것은 생략하고, 간단히 서술한다.

도20의 (a)에 있어서, 신호단자 근방의 포토마스크 영역의 작성에서는, 마스크(650)는, 똑같은 강도의 전자빔 또는 레이저빔 빛을 통과하고, 레지스트(630)에 전자빔이 조사된다. 현상처리하면 레지스트가 제거되어 차광막(620)이 남는다(도20(b)). 다음에 차광막이 에칭되어, 글래스 기판의 표면이 노출한다(도20(c)). 그 후에 반투명막(616)을 성막하고(도21(a)), 레지스트(660)를 도포하여(도21(b)), 제2 리소그래피 공정을 행해 레지스트 마스크(665)를 형성한다(도21(c)). 이 레지스트 마스크를 사용해서 반투명막을 레지스트 마스크와 같은 형상으로 에칭한다(도21(d)). 다음에 레지스트 마스크(665)를 박리시켜 반투명막 패턴(615)을 가지는 신호단자 근방의 포토마스크 영역이 완성된다(도21(e)). 이 반투명막 패턴(615)이 반투명부로서 기능한다.

다음에는 도22, 도23, 도24 및 도25를 이용하여 본 발명의 다른 실시예인 포토마스크 및 그 제조방법에 관하여 설명한다.

도22 및 도23은, 도17(a)에 도시된 TFT근방의 포토마스크 영역(590-1)에 대응한 작성 프로세스를, 도24 및 도25는, 도17(b)에 도시된 신호단자 근방의 포토마스크 영역(590-2)에 대응한 작성 프로세스를 나타내고, 각각 C-C단면 및 D-D단면의 작성 프로세스이다. 도면표시의 형편상 별개의 도면에서 설명되어 있지만, 동일한 프로세스에서 작성된다.

이 실시예에서는, 전 실시예(도18∼도21)와 층구조가 유사하므로, 동일한 도면번호를 사용한다.

도22(a), 도24(a)를 참조하면, 광학 연마된 합성석영기판(600) 위에 크롬 차광막(620)이 약 100nm 성막되어 있는 상용의 포토마스크 블랭크(blank) 위에, 시판되는 포토레지스트(630)(도쿄오카공업(Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd.)사제 ip-3500)를 약 380nm 도포하고, 120도로 가열된 핫플레이트(hot plate)에서 15분 베이크한 후, 포토마스크용 레이저 묘화장치 마이크로닉사제 LRSllOOO-TFT3로, 원하는 차광막 패턴을 묘화했다. 여기에서 묘화한 패턴은, 차광영역을 형성하기 위한 패턴이다.

다음에 전용의 디벨로퍼(developper)(도쿄오카공업사제 NMD3)로 현상하고, 제1 레지스트 패턴(633, 634)을 얻었다(도22(b), 도24(b)).

다음에 레지스트 패턴(633, 634)을 에칭용 마스크로 해서 크롬막(620)을 에칭하고(도22(c), 도24(c)), 또한 남은 레지스트 패턴을 박막(剝膜)함으로써 원하는 차광막 패턴을 얻었다. 또, 크롬막의 에칭에는, 시판되는 초산 세륨(Cerium)계 웨트에찬트(더 인크텍(INCTEC Inc.)사제 MR-ES)를 이용했다. 크롬막의 에칭시간은, 약 60초였다.

다음에, 이렇게 해서 얻어진 차광막 패턴 부착기판에 대해서, 차광막 패턴 치수검사, 패턴 결함검사, 필요에 따라서 패턴 수정을 행하고, 잘 세정한 후, 반투명막인 산화크롬막(610)을 스퍼터법으로 성막했다(도23(a), 도25(a)). 산화크롬막의 막두께는 약 30nm로 하고 투과율은 약 40％(파장:436nm)로 하였다.

다음에 이 위에 시판되는 포토레지스트(660)(도쿄오카공업사제 ip-3500)를 다시, 약 380nm 도포하고(도23(b), 도25(b)), 120℃로 가열된 핫플레이트상에서 15분 베이크했다.

계속해서 반투명영역부를 형성하는 패턴을 다시 레이저 묘화장치 마이크로닉 사제 LRSllOOO-TFT3로 묘화하고, 전용 디벨로퍼(도쿄오카공업사제 NMD3)로 현상하여, 제2 레지스트 패턴을 얻었다(도23(c), 도25(c)).

또, 묘화장치 LRSllOOO는, 정렬 묘화기능을 가지고 있어, 형성된 차광막 패턴에 위치를 맞추고, 반투명막 패턴을 형성하였다.

다음에 이 제2 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 시판되는 초산 세륨계 웨트 에찬트(더 인크텍사제 MR-ES)로 반투명막을 에칭하여, 반투명막 패턴을 얻었다(도23(d), 도25(d)). 여기에서, 에칭은 반투명막만에 대하여 행하고, 차광막 패턴은 힘을 다해 에칭하지 않도록 에칭시간을 조절했다. 산화크롬막의 에칭시간은, 약 15초였다.

최후에 남은 레지스트를 박막(剝膜)하여(도23(e), 도25(e)), 패턴 치수검사, 결함검사 등의 검사공정을 거치고, 필요에 따라, 패턴수정을 행하여, 원하는 차광부와 반투과부로 이루어지는 포토마스크를 얻었다.

다음에는 도26, 도27, 도28 및 도29를 이용하여 본 발명의 또한 별도의 실시예인 포토마스크 및 그 제조방법에 관하여 설명한다.

도26 및 도27은, 도17(a)에 도시된 TFT근방의 포토마스크 영역(590-1)에 대응한 작성 프로세스를, 도28 및 도29는, 도17(b)에 도시된 신호단자 근방의 포토마 스크 영역(590-2)에 대응한 작성 프로세스를 나타내고, 각각 C-C단면 및 D-D단면의 작성 프로세스이다. 도면표시의 형편상 별개의 도면에서 설명되어 있지만, 동일한 프로세스에서 작성된다.

도26(a)에 있어서, 글래스 기판(500) 위에 반투명막(510)(막두께: 약 5∼50nm), 차광막(520)(막두께: 약 50∼150nm)을 성막한 블랭크 마스크의 표면에 약 1마이크론의 막두께의 포토레지스트 또는 전자선레지스트(530)를 도포한다.

블랭크 마스크에 있어서의 반투명막은, 탄탈을 주성분으로 하는 막으로 하고, 차광막은 크롬을 주성분으로 한다. 따라서, 완성된 포토마스크는, 반투명부가 탄탈을 주성분으로 하는 반투막, 차광부가 탄탈의 반투명막 위에 크롬을 주성분으로 하는 막이 형성된 다층막이 된다.

다른 구성으로서, 반투명막에 몰리브덴 실리사이드를 주성분으로 하는 반투명막을 사용하고, 차광막에 크롬을 주성분으로 하는 막을 사용할 수도 있다. 이 경우, 완성된 포토마스크는, 반투명부가 몰리브덴 실리사이드를 주성분으로 하는 막, 차광부가 몰리브덴 실리사이드의 반투명막 위에 크롬을 주성분으로 하는 막이 형성된 다층막이 된다.

또한 반투명막에 크롬을 주성분으로 하는 반투막을 사용하고, 차광막에 중간층이 되는 막과 그 위에 적층한 크롬을 주성분으로 하는 막을 사용할 수도 있다. 이 경우, 완성된 포토마스크는, 반투명부가 크롬을 주성분으로 하는 막, 또는 크롬을 주성분으로 하는 막과 중간층막과의 적층, 차광부가 크롬의 반투명막, 중간층막, 및 크롬을 주성분으로 하는 막이 형성된 다층막이 된다.

중간막은, 규소, 질화규소, 질화산화규소, 산화알루미늄, 산화하프늄, 산화지르코늄, 산화탄탈, 산화몰리브덴, 산화탄탈 실리사이드, 산화몰리브덴 실리사이드, 불화크롬, 불화산화크롬, 산화주석, 산화인듐, 산화인듐주석, 산화아연 중 하나로 되는 막, 또는 다수 조합시킨 혼합막을 사용할 수 있다.

또한 반투막 위에 적층되는 크롬을 주성분으로 하는 막은, 질화크롬을 주성분으로 하는 제1막과, 산화크롬 또는 산화질화크롬을 주성분으로 하는 제2막으로 되어 있어도 된다.

레지스트의 표면에 전자선을 조사한다. 전자선의 강도는, 레지스트막면 방향에서 변화시킨다. 두꺼운 레지스트 마스크가 되는 부분에는, 전자선의 강도를 제로(Zero)에, 즉 조사는 하지 않는다. 얇은 레지스트 마스크가 되는 부분에는, 레지스트의 표면에서 차광막 표면에 이르지 않는 영역에서 레지스트를 감광시켜, 리소그래피처리 후, 약 100∼300nm의 얇은 레지스트 마스크가 남도록 하는 강도의 전자빔을 조사한다. 레지스트 마스크의 투명부가 되는 영역에서는, 레지스트가, 그 두께에 걸쳐서 감광하도록 하는 강도로 전자빔 조사를 행한다.

또, 전자빔의 조사 대신에, 레이저빔을 사용하고, 역시 공간적으로 강도를 변조하여, 포토레지스트를 감광시켜도 좋다.

레지스트에 전자빔 또는, 레이저빔을 노광한 후, 현상처리하고, 감광영역을 제거한다. 그 결과, 도26(b)에 나타나 있는 바와 같은 두꺼운 막두께의 후막 레지스트(533, 534), 얇은 막두께의 레지스트(531, 532), 레지스트가 없는 영역으로 되는 레지스트 마스크가 형성된다.

이 레지스트 마스크를 사용해서 표면으로부터, 반응성 드라이에칭(RIE)을 행하고, 레지스트 마스크가 없는 영역의 차광막, 반투명막 부분을 제거해 글래스 기판 표면을 노출시킨다(도26(c)).

다음에 도26(c)에서, 레지스트 마스크를 애싱하고, 차광막(521,522)의 표면이 드러나도록 막두께가 얇은 레지스트를 제거한다. 그 결과, 두께가 줄어든 레지스트(533,534)가 남는다(도27(a)). 남은 레지스트를 마스크로 해서, 에칭을 행하고, 표면이 노출한 차광막을 제거하고, 반투명막을 노출시킨다(도27(b)). 그 후의 남은 레지스트를 박리시켜, TFT 근방의 포토마스크 패턴이 얻어진다.

이 포토마스크에서는, 차광막과 반투명막이 겹치고 있는 부분은, 차광부로서 기능하고, 반투명막만이 있는 부분이 반투명부로서 기능한다.

도28 및 도29는, 도26 및 도27과 동일한 프로세스에서 형성되는 신호단자 근방의 포토마스크 영역의 프로세스를 나타낸다. 도28의 (a), (b), (c) 및 도29의 (a), (b)는, 각각, 도26의 (a), (b), (c) 및 도27의 (a), (b)의 각 도면에 나타난 프로세스와 대응하는 것으로, 그 설명의 상세한 것은 생략하고, 간단하게 서술한다.

도28의 (a)에 있어서, 신호단자 근방의 포토마스크 영역에서는, 차광부는 필요하지 않으므로 포토레지스트(530)에 전자빔이 조사되지 않는 영역은 없다. 전자빔은 중앙부가 약하고, 그 양측부에서는 강하다. 이와 같은 강도로 조사한 후, 현상처리하면 막두께가 얇은 레지스트 패턴(535)이 형성된다(도28(b)). 레지스트 패턴(535)을 마스크로 해서 에칭에 의해 그 하부에만 차광막(525), 반투명막(515)을 남긴다(도28(c)). 다음에 레지스트(535)를 제거한다(도29(a)). 그런 뒤에, 차광막(525)을 에칭해서 반투명막을 남긴다(도29(b)). 반투명막 패턴(515)이 반투명부로서 기능한다.

상기의 실시예의 설명으로 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 본 발명은, 드레인전극 및 소스전극의 일부에 대응한 형상의 차광부와, 드레인전극 및 소스전극의 다른 부분, 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선에 대응한 형상의 반투명부를 가지는 포토마스크이기 때문에, 이것을 사용해서, 신호배선, 신호인출선, 신호단자, 드레인전극의 1부, 소스전극의 1부가 되는 영역에 두께가 얇은 레지스트 패턴(73, 74, 76)을, 드레인전극 및 소스전극이 서로 대향하는 각각의 단부로부터 게이트 전극폭의 각각의 단부를 넘어서 연장되는 짧은 거리의 각각의 영역에 두께가 비교적 두꺼운 레지스트 패턴(71, 72)을 형성할 수 있다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 해서 금속층, 콘택트층을 에칭하고, 이 레지스트 패턴을 리플로우시킨 리플로우 레지스트 패턴(75, 77)을 마스크로 해서, 반도체층을 아일랜드화(410) 할 수 있다. 즉 포토레지스트에 도포, 노광, 현상 등의 포토리소그래피 공정에서 형성한 마스크를 사용하여 금속층, 콘택트층을 에칭해서 금속층, 콘택트층의 패턴을 형성하고, 그 마스크를 리플로우시켜 리플로우 마스크에서 금속층, 콘택트층의 하부의 반도체층 또한 에칭하고, 1개의 포토리소그래피 공정을 이용해서 2종의 마스크 패턴을 형성할 수 있고, 더군다나 리플로우 마스크 패턴에는 별개의 정렬이 필요하지 않다. 얇은 레지스트 패턴이 형성된 신호배선, 신호인출선, 신호단자, 드레인전극의 1부, 소스전극의 1부가 되는 영역에서는, 리플로우 프로세스에 의해서도, 레지스트의 표 면장력에 의해 레지스트의 반도체층에 흘러 나가 그 표면을 덮는 것을 방지할 수 있고, 반도체층의 아일랜드화 때에 신호배선, 신호인출선, 신호단자의 각 영역을 포함해서 아일랜드의 반도체막의 면적이 넓어지는 것을 억제할 수 있다.

상기 LCD의 제조방법의 설명에서는, 리플로우에 의해 리플로우 마스크를 형성하고, 그 리플로우 마스크에서 금속층, 콘택트층의 하부의 반도체층을 에칭하고, 리플로우 시키기 전의 레지스트 마스크 패턴에서 금속층, 콘택트층을 에칭할 경우에 관하여 설명했지만, 레지스트 마스크 패턴에서 금속막을 에칭해서 금속층의 패턴을 형성 후, 그 마스크를 리플로우 시켜, 리플로우 마스크에서 금속층 아래의 콘택트층, 반도체층을 에칭한 후 레지스트를 제거하고, 채널부의 콘택트층을 에칭에 의해 제거해도 좋다.

상기 실시예에서는 본 발명의 포토마스크를 종전계 투과형 LCD표시장치에의 적용에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 이에 한정하지 않고, 횡전계형에도 적용할 수 있고, 반사형 LCD표시장치, 혹은 EL표시장치의 제조방법에도 사용할 수 있다.

본 발명에서는, 드레인전극 및 소스전극의 일부에 대응한 형상의 차광부 패턴과, 드레인전극 및 소스전극의 다른 부분, 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선에 대응한 형상의 반투명부 패턴을 가지는 포토마스크를 사용하여, 절연기판 위에 형성된 게이트전극 및 게이트배선, 게이트 절연막, 반도체막 및 금속막의 적층구조위에 형성한 포토레지스트에, 신호배선, 신호인출선, 신호단자, 드레인전극의 1부, 소스전극의 1부가 되는 영역을 두께가 얇은 레지스트 패턴에서, 드레인전극 및 소스전극이 서로 대향하는 위치로부터 게이트 전극폭을 초과한 짧은 거리의 영역에 두께가 비교적 두꺼운 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

그리고, 금속층, 콘택트층을 에칭하고, 이 레지스트 패턴의 리플로우에 의해, 반도체층을 아일랜드화할 수 있다. 이 때문에, 얇은 레지스트 패턴이 형성된 신호배선, 신호인출선, 신호단자, 드레인전극의 1부, 소스전극의 1부가 되는 영역에서는, 리플로우 프로세스에 의해서도, 레지스트의 단부가 반도체층에 흘러 나가 그 표면을 덮는 것을 방지할 수 있고, 반도체층의 아일랜드화의 때에 신호배선, 신호인출선, 신호단자의 각 영역을 포함해서 아일랜드의 반도체막의 면적이 넓어지는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 본 발명을 적용해서 제조한 표시장치에서는, 신호배선과 화소전극의 기생용량의 증가를 억제할 수 있고, 신호배선의 전위가 화소전극에 전해져 표시얼룩이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Claims (25)

1. 절연기판 위에 형성된 게이트전극 및 게이트배선, 게이트절연막, 반도체막 및 금속막의 적층구조 위에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 해서 상기 금속막을 에칭하여 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극 및 신호배선과 신호단자 금속전극과의 인출선이 되는 금속막 패턴을 형성하는 공정과,

   상기 레지스트 패턴을 리플로우 해서 상기 금속막 패턴 위 및 상기 게이트전극 위쪽에 위치하여 적어도 상기 드레인전극과 소스전극과의 사이의 영역을 메우도록 리플로우 레지스트를 형성하는 공정과,

   상기 리플로우 레지스트를 패턴으로 해서 상기 반도체층을 에칭하여 반도체 아일랜드를 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선의 하부에 형성하는 공정을 포함하는 표시장치의 제조방법 또는 패턴 형성방법에 있어서의 상기 레지스트 패턴의 형성에 사용되는 포토마스크에 있어서,

   상기 드레인전극 및 소스전극의 일부에 대응한 형상의 차광부와, 상기 드레인전극 및 소스전극의 다른 부분, 상기 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선에 대응한 형상의 반투명부를 가지는 포토마스크.
2. 절연기판 위에 형성된 게이트전극 및 게이트배선, 게이트절연막, 반도체막 및 금속막의 적층구조 위에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 해서 상기 금속막을 에칭하여 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극 및 신호배선과 신호단자 금속전극과의 인출선이 되는 금속막 패턴을 형성하는 공정과,

   반도체층의 일부를 에칭하는 공정과,

   상기 레지스트 패턴을 리플로우 해서 상기 금속막 패턴 위 및 상기 게이트전극 위쪽에 위치하여 적어도 상기 드레인전극과 소스전극과의 사이의 영역을 메우도록 리플로우 레지스트를 형성하는 공정과,

   상기 리플로우 레지스트를 패턴으로 해서 상기 반도체층을 에칭하여 반도체 아일랜드를 드레인전극, 소스전극, 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선의 하부에 형성하는 공정을 포함하는 표시장치의 제조방법 또는 패턴 형성방법에 있어서의 상기 레지스트 패턴의 형성에 사용되는 포토마스크에 있어서,

   상기 드레인전극 및 소스전극의 일부에 대응한 형상의 차광부와, 상기 드레인전극 및 소스전극의 다른 부분, 상기 신호배선, 신호단자 금속전극, 인출선에 대응한 형상의 반투명부를 가지는 포토마스크.
3. 제1항에 있어서, 상기 포토마스크는, 상기 반투명부와 상기 차광부 이외에 투명부를 가지는 포토마스크.
4. 제1항에 있어서, 반투명부의 면적이, 차광부의 면적에 대하여, 10％이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
5. 제1항에 있어서, 반투명부의 노광 빛에 대한 투과율이, 10％이상, 50％이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
6. 제1항에 있어서, 반투명부가, 투명기판 위에 형성된 탄탈을 주성분으로 하는 반투명막에 의해 형성되고, 차광부가, 투명기판 위에 성막된 탄탈 반투명막 위에 또한 크롬을 주성분으로 하는 막이 적층된 다층막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
7. 제1항에 있어서, 반투명부가, 투명기판 위에 형성된 몰리브덴 실리사이드를 주성분으로 하는 막에 의해 형성되고, 차광부가, 기판 위에 성막된 몰리브덴 실리사이드 반투명막 위에 또한 크롬을 주성분으로 하는 막이 적층된 다층막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
8. 제1항에 있어서, 반투명부가, 투명기판 위에 형성된 크롬을 주성분으로 하는 막에 의해 형성되고, 차광부가, 기판 위에 성막된 크롬 반투명막 위에 중간막을 끼우고, 또한 크롬을 주성분으로 하는 막이 적층된 다층막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
9. 제8항에 있어서, 중간막이, 산화규소, 질화규소, 질화산화규소, 산화알루미늄, 산화하프늄, 산화지르코늄, 산화탄탈, 산화몰리브덴, 산화탄탈 실리사이드, 산화몰리브덴 실리사이드, 불화크롬, 불화산화크롬, 산화주석, 산화인듐, 산화인듐주석, 산화아연 중 하나로부터 되는 막 또는 다수가 조합된 혼합막인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
10. 제6항에 있어서, 반투명막 위에 적층된 크롬을 주성분으로 하는 막이, 질화크롬을 주성분으로 하는 제1막과, 산화크롬 또는 산화질화크롬을 주성분으로 하는 제2막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
11. 표시장치의 제조방법 또는 레지스트 패턴의 형성방법에 사용되는 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서,

    투명기판 위에 형성한 차광막에 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

    상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 해서 차광막을 에칭하여 상기 투명기판을 노출시켜 차광부 패턴을 형성하는 공정과,

    상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후 상기 차광부 및 노출한 기판 위에 반투 명막을 형성하는 공정과,

    상기 반투명막 위에 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

    상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 해서 상기 반투명막을 에칭하여 상기 투명기판을 노출시켜 반투명부를 형성하는 공정을 포함하는 포토마스크의 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 차광막이, 크롬, 질화크롬, 또는, 불화크롬을 주성분으로 한 박막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
13. 제11항에 있어서, 차광막이, 투명기판 위에 성막되는 순서에서, 크롬, 질화크롬, 또는, 불화크롬을 주성분으로 하는 박막과, 산화크롬, 산화질화크롬, 또는, 불화산화크롬을 주성분으로 하는 박막과의 적층막으로부터 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
14. 제11항에 있어서, 반투명막이, 산화크롬, 또는, 산화질화크롬을 주성분으로 하는 박막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
15. 제11항에 있어서, 반투과막을 형성하는 성막공정에 있어서, 제2 레지스트 패턴을 형성할 때의 정렬기준 패턴 위, 및 그 주변 위에 마스킹을 행하고, 이 정렬기준 패턴에 반투과막이 형성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
16. 제11항에 있어서, 반투과막의 형성을 기판 위 전면에 행하고, 제2 레지스트 패턴을 형성하기 전에, 제2 레지스트 패턴을 형성할 때의 정렬기준 패턴 위, 및 그 주변 위의 반투과막을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
17. 표시장치의 제조방법 또는 레지스트 패턴의 형성방법에 사용되는 포토마스크를 제조하는 방법에 있어서,

    투명기판 위에 순차 형성한 반투명막 및 차광막의 적층구조에 두꺼운 막의 레지스트층과 얇은 막의 레지스트층으로 되는 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

    상기 레지스트 패턴을 마스크에 상기 반투명막 및 차광막을 에칭해서 상기 투명기판을 노출시키는 공정과,

    상기 얇은 막의 레지스트를 제거해 상기 차광막을 에칭하여 상기 반투명막을 노출해서 반투명부를 형성하는 공정과,

    상기 두꺼운 막의 레지스트를 제거해서 차광부를 형성하는 공정을 포함하는 포토마스크의 제조방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 얇은 막의 레지스트의 제거를 플라즈마 애싱에 의해 행하는 포토마스크의 제조방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 얇은 막의 레지스트의 제거를 레지스트의 재현상(再現像)에 의해 행하는 포토마스크의 제조방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 얇은 막의 레지스트의 제거를 레지스트를 베이크한 후 레지스트의 재현상에 의해 행하는 포토마스크의 제조방법.
21. 제17항에 있어서, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정은, 상기 차광막 위에 형성한 레지스트층을 상기 레지스트층의 면방향으로 전자선 또는 광빔으로 주사하고, 상기 레지스트층의 면방향에서 조사량을 변화시키는 공정을 포함하는 포토마스크의 제조방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 조사량의 변화는, 전자선 또는 광빔의 여러번의 주사에 의해 행하는 포토마스크의 제조방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 여러번의 주사는, 소정영역에서 일정한 조사량의 제1주사와, 소정영역에서 조사량을 변화시킨 제2주사를 포함하는 포토마스크의 제조방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 제1주사와 상기 제2주사의 주사영역이 중복하는 영역을 포함하는 포토마스크의 제조방법.
25. 제23항에 있어서, 상기 제1주사와 상기 제2주사의 주사영역이 중복하지 않도록 조사하는 포토마스크의 제조방법.

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