KR100962505B1 - 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티치 얼룩을 방지할 수 있는 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 노광 마스크는 중첩 영역을 포함하는 분할 노광 방법에 이용되는 노광 마스크에 있어서, 비중첩부와 상기 비중첩부를 사이에 두고 양측에 배치되며 상기 중첩 영역에 의해 정의되는 중첩부를 포함하고, 상기 비중첩부의 패턴 면적은 일정하며 상기 중첩부의 패턴 면적은 상기 중첩 영역의 위치에 따라 달라지되, 상기 중첩부의 패턴 면적은, 상기 중첩 영역의 일단으로부터 타단까지의 거리를 변수로 포함하는 2차 함수 특성 곡선에 기초하여 다르게 설정된다.

Description

노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법{Exposure Mask and Exposure Method Using The Same}

도 1은 종래의 분할 노광 방법을 설명하기 위한 도면.

도 2는 중첩 영역을 갖는 종래의 다른 분할 노광 방법을 설명하기 위한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 분할 노광 방법에 이용되는 마스크에서 위치에 따른 패턴 면적의 변화량을 도시한 그래프.

도 4는 도 2에 도시된 분할 노광 방법에 이용되는 다른 마스크에서 위치에 따른 패턴 면적의 변화량을 도시한 그래프.

도 5는 종래의 제1 및 제2 마스크와, 본 발명에 따른 제3 마스크를 이용한 샷 공정으로 중첩 영역에 전사된 패턴 면적의 변화량을 위치에 따라 비교하여 도시한 그래프.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크의 위치에 따른 패턴 면적의 변화량을 도시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기판 A : 제1 샷 영역

B : 제2 샷 영역 12 : 중첩 영역

14, 16 : 비중첩 영역 20, 30, 40 : 마스크

22, 32, 42 : 마스크의 비중첩부

24, 26, 34, 36, 44, 46 : 마스크의 비중첩부

본 발명은 액정 표시 패널에 관한 것으로, 특히 분할 노광으로 인한 스티치 얼룩을 보상할 수 있는 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법에 관한 것이다.

통상의 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정셀 매트릭스를 갖는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널)과, 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로를 구비한다. 박막 트랜지스터를 이용하여 액정셀들을 독립적으로 구동하는 액티브 매트릭스 타입(Active Matrix Type)의 액정 표시 장치는 퍼스널 컴퓨터(PC)의 표시 장치 뿐만 아니라 텔레비젼(이하, TV라 함)용으로 널리 사용되고 있다.

액정 패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판 및 칼러 필터 기판과, 두 기판 사이에 주입된 액정과, 두 기판 사이의 셀갭을 유지시키는 스페이서를 구비한다.

박막 트랜지스터 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치 소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다.

칼라 필터 기판은 액정셀 단위로 형성된 칼라 필터들과, 칼러 필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준 전압을 공급하는 공통 전극과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.

액정 패널은 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판을 별도로 제작하여 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다.

이러한 액정 패널에서 박막 트랜지스터 기판 및 칼라 필터 기판은 패턴 형성을 위한 다수의 마스크 공정을 포함한다. 각각의 마스크 공정은 박막 증착 공정, 세정 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 포토레지스트 박리 공정, 검사 공정 등을 포함한다. 여기서, 액정 패널이 포토리소그래피 공정에 이용되는 노광기의 유효 면적 보다 큰 경우 상기 박막 트랜지스터 기판 및 칼라 필터 기판을 분할하여 노광하는 스티치(Stitch) 노광 방법이 이용된다.

도 1은 종래의 스티치 노광 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 기판(10)은 패터닝을 위한 박막(금속층, 절연막, 반도체층 등)과, 포토레지스트가 적층된 기판(10)을 의미한다. 포토레지스트는 노광 공정으로 마스크의 패턴을 전사한 후, 현상함으로써 패터닝된다. 이때, 포토레지스트는 기판(10)이 마스크 보다 큰 경우 그 마스크를 이동하면서 노광 공정을 반복하는 스 티치 노광 방법으로 노광된다. 여기서, 마스크를 이용한 한 번의 노광 공정 단위를 샷(Shot) 이라 하고, 하나의 샷에 대응되는 기판의 노광 영역을 샷 영역이라 한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 기판(10)의 포토레지스트는 제1 및 제2 샷 영역(A, B)으로 분할되어 노광됨을 알 수 있다. 이때, 제1 및 제2 샷 영역(A, B) 각각의 좌측부 및 우측부는, 좌우측부에서 광세기가 다르게 감소하는 특성을 갖는 노광기나, 정렬이 올바르지 않는 마스크의 영향으로 중앙부와 동일한 패턴을 형성하는 것은 불가능한 실정이다. 이에 따라, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 경계 영역에 형성된 패턴간에 크기 차가 발생하여 완성된 액정 패널에서 스티치 얼룩을 유발하게 된다.

이러한 문제를 개선하기 위하여, 기판(10)의 노광 공정시 도 2와 같이 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 경계부가 중첩되는 중첩 영역(12)을 갖게 함으로써 스티치 얼룩을 제거하고자 하였다. 이때, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 방법으로는 마스크의 양측 영역에 패턴을 분할 형성하고, 패턴이 분할 형성된 마스크의 양측 영역을 제1 및 제2 샷 공정에서 공유하는 방법이 이용된다. 이를 위하여, 전후 샷에서 중첩되는 마스크의 양측부(이하, 중첩부)에 패턴을 분할 형성하는 방법으로는 패턴을 절반씩 나누어 형성하는 방법과, 패턴량(즉, 패턴 면적)이 선형적으로 변화하도록 형성하는 방법이 이용되고 있다.

도 3을 참조하면, 마스크(20)는 일정한 면적의 패턴이 형성된 비중첩부(22)와, 전체 패턴이 절반씩 분리되어 형성된 중첩부(24, 26)를 비중첩부(22)의 좌우측에 구비한다. 이러한 마스크(20)를 이용하여 도 2에 도시된 제1 및 제2 샷 영역(A, B)을 반복 노광한다. 이때, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역(12)에는 제1 샷 공정에서 마스크(20)의 우측 중첩부(26)에 대응하는 절반의 패턴이, 제2 샷 공정에서 마스크(20)의 좌측 중첩부(24)에 대응하는 나머지 절반의 패턴이 전사된다. 이에 따라, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역(12)에서 스티치 노광으로 인한 패턴 크기의 차를 반으로 줄였으나, 잔존하는 패턴 크기 차로 인한 스티치 얼룩은 제거할 수 없는 문제점이 있다.

도 4를 참조하면, 마스크(30)는 일정한 면적의 패턴이 형서된 비중첩부(32)와, 비중첩부(32)로부터 멀어질 수록 패턴 면적이 선형적으로 감소하는 중첩부(34, 36)를 비중첩부(32)의 좌우측에 구비한다. 여기서, 중첩부(34, 36)는 비중첩부(32)를 기준으로 대칭되도록, 선형적으로 패턴 면적이 감소함을 알 수 있다. 이러한 마스크(30)를 이용하여 도 2에 도시된 제1 및 제2 샷 영역(A, B)을 반복 노광한다. 이때, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역(12)에는 제1 샷 공정에서 마스크(30)의 우측 중첩부(36)에 대응하여 패턴량(패턴 면적)이 선형적으로 감소하는 패턴이 전사되고, 제2 샷 공정에서 마스크(30)의 좌측 중첩부(34)에 대응하여 패턴 면적이 선형적으로 증가하는 패턴이 전사된다. 이에 따라, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역(12)에서는 선형적으로 증가하거나 감소하도록 변화하는 패턴 면적에 의해 패턴 크기의 차가 보상되어 얼룩을 제거할 수 있다.

그러나, 마스크(30)에서 비중첩부(32)와 인접한 우측 중첩부(36)의 시작 영역 및 좌측 중첩부(34)의 끝 영역은, 패턴 면적이 변화하지 않는 비중첩부(32) 측면에서 보면 갑자기 패턴 면적에 변화가 발생된 부분으로 심한 변곡을 형성하게 됨 으로써 눈에 인지될 수 있는 휘도 변화, 즉 스티치 얼룩을 유발하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 스티치 얼룩을 방지할 수 있는 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광 마스크는 중첩 영역을 포함하는 분할 노광 방법에 이용되는 노광 마스크에 있어서, 비중첩부와 상기 비중첩부를 사이에 두고 양측에 배치되며 상기 중첩 영역에 의해 정의되는 중첩부를 포함하고, 상기 비중첩부의 패턴 면적은 일정하며 상기 중첩부의 패턴 면적은 상기 중첩 영역의 위치에 따라 달라지되, 상기 중첩부의 패턴 면적은, 상기 중첩 영역의 일단으로부터 타단까지의 거리를 변수로 포함하는 2차 함수 특성 곡선에 기초하여 다르게 설정된다.

삭제

상기 중첩부의 패턴 면적 변화량은 상기 비중첩부를 기준으로 대칭된다.

상기 중첩부의 패턴 면적 변화량(F(x))은 F(x)=Ax^a+B(여기서, A, B는 상수; x는 거리, a=2, 3, 4) 함수를 따라 가변한다.

본 발명에 따른 노광 방법은 상기 노광 마스크를 이용하여 그의 중첩부를 공유하도록 기판을 분할 노광한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 5 및 도 6을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 종래의 제1 및 제2 마스크와, 본 발명의 실시 예에 제3 마스크를 이용하여 샷 중첩부에 전사된 패턴 면적을 위치에 따라 도시한 그래프를 비교하여 도시한 것이다. 여기서, 패턴 면적은 패턴량, 즉 패턴 갯수를 의미하기도 한다.

도 5에 있어서, 스티치 노광을 고려하지 않은 제1 마스크를 이용하여 제1 및 제2 샷 공정을 반복하는 경우, 제1 샷 영역(A)과 제2 샷 영역(B)의 경계부에서 전사된 패턴간에 면적의 차이가 크므로 큰 스티치 얼룩이 유발됨을 알 수 있다.

중첩부의 패턴 면적이 선형적으로 변화하는 제2 마스크를 이용하여 제1 샷 공정을 수행하는 경우 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역에는 패턴 면적이 선형적으로 변화, 즉 감소하는 패턴이 전사된다. 다시 말하여, 중첩 영역에 전사된 패턴 면적 변화량은 1차 함수(Y=ax) 그래프의 기울기와 같이 거리를 따라 일정하게, 즉 선형적으로 감소하게 된다. 이 경우, 제1 및 제2 샷 영역(A, B) 중첩부의 시작 영역은 일정한 패턴 면적을 갖는 제1 샷 영역(A)의 비중첩부와 대비하여 갑작스런 패턴 면적의 변화가 발생된 지점이므로 변화의 측면에서는 심한 변곡을 형성하게 된다. 또한, 제2 마스크를 이용한 제2 샷 공정으로 중첩 영역에 패턴 면적이 선형적으로 증가하는 패턴을 전사한 경우에도, 중첩 영역의 끝점 영역 역시 일정한 패턴량을 갖는 제2 샷 영역(B)의 비공유 영역(16)과 대비하여 갑자기 패턴량 변화가 발생된 지점으로 심한 변곡을 형성하게 된다. 이에 따라, 중첩 영역의 시작 영역 및 끝 영역에서 갑작스런 패턴 면적 변화로 인한 휘도 변화가 초래된다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 제3 마스크는 중첩부에서의 패턴 면적이 다음 수학식 1과 같은 2차 이상의 함수 곡선을 따라 변화되게 한다.

F(x)=Ax^a+B(A, B는 상수)

상기 수학식 1에서 x는 거리를 의미하고, a>1인 경우, 즉 a=2, 3, 4인 경우 중첩에서의 패턴 면적은 2차 이상의 함수 곡선을 따라 가변하게 된다. 이러한 제3 마스크를 이용하여 제1 샷 공정을 수행하는 경우 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역에는 패턴 면적이 2차 이상의 함수 곡선을 따라 변화, 즉 감소하는 패턴이 전사된다. 다시 말하여, 중첩 영역에 전사된 패턴 면적 변화량은 2차 함수(Y=ax²) 곡선을 따라 거리에 따라 일정하지 않게 감소하게 된다. 또한, 상기 제2 마스크를 이용하여 제2 샷 공정을 수행하는 경우 상기 중첩 영역에는 패턴 면적이 2차 이상의 함수 곡선을 따라 증가하는 패턴이 전사된다. 이에 따라, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역의 시작 영역 및 끝 영역에서 패턴 면적의 변화량이 2차 이상의 함수 곡선에 따라 눈이 인지할 수 없도록 작아지게 됨으로써 스티치 얼룩이 발생되는 것을 방지할 수 없게 된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마스크와, 그 마스크에서 거리에 따른 패턴 면적 변화량의 그래프를 도시한 것이다. 여기서, 패턴 면적은 패턴량, 즉 패턴 갯수를 의미한다.

도 6을 참조하면, 마스크(40)는 일정한 면적의 패턴이 형성된 비중첩부(42) 와, 비중첩부(42)로부터 멀어질 수록 패턴 면적이 2차 이상의 함수 곡선을 따라 감소하는 중첩부(44, 46)를 비중첩부(42)의 좌우측에 구비한다. 여기서, 중첩부(44, 46)는 비중첩부(42)를 기준으로 대칭되도록, 2차 이상의 함수 곡선을 따라 패턴 면적이 감소함을 알 수 있다. 이러한 마스크(40)를 이용하여 도 2에 도시된 제1 및 제2 샷 영역(A, B)을 반복 노광한다. 이때, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역부(12)에는 제1 샷 공정에서 마스크(40)의 우측 중첩부(46)에 대응하여 패턴 면적이 2차 이상의 함수 곡선을 따라 감소하는 패턴이 전사되고, 이어지는 제2 샷 공정에서 마스크(40)의 좌측 중첩부(44)에 대응하여 패턴 면적이 2차 이상의 함수 곡선을 따라 증가하는 패턴이 전사된다. 이에 따라, 제1 및 제2 샷 영역(A, B)의 중첩 영역(12)에서 패턴 면적이 2차 이상의 함수 곡선을 따라 증가하거나 감소하도록 변화하게 되므로 그 중첩 영역(12)의 시작 영역 및 끝 영역에서 패턴 면적의 변화량을 인지할 수 없을 정도로 줄어들게 된다.

예를 들어, 종래의 제2 마스크를 이용하여 샷 영역의 비중첩 영역에 한 수직 라인마다 700개의 셀 패턴을 형성한다고 가정하는 경우, 샷 영역의 중첩 영역에는 셀 패턴의 갯수가 수직 라인 단위로 691, 682, 673, 664, ..., 35, 26, 17, 8과 같이 선형적으로 감소하거나, 9, 18, 27, 36, ..., 665, 674, 683, 692와 같이 선형적으로 증가하도록 셀 패턴이 전사된다. 반면에, 본 발명 따른 마스크를 이용하는 경우 샷 영역의 중첩 영역에는 셀 패턴의 갯수가 수직 라인 단위로 699, 699, 698, 696, 694, ...6, 4, 2, 1, 1과 같이 2차 함수 곡선을 따라 감소하거나, 역방향으로 증가하는 셀 패턴이 전사된다. 이와 같이, 본 발명에서는 중첩 영역의 시작 영역 과 끝 영역에서 셀 패턴의 갯수, 즉 패턴 면적의 변화량이 인지할 수 없도록 가변하게 되므로 그로 인한 스트치 얼룩을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크 및 그를 이용한 노광 방법은 샷 영역간의 중첩 영역에서 패턴 면적의 변화량이 거리에 따라 2차 이상의 함수 곡선을 따라 가변하게 한다. 이에 따라, 중첩 영역의 시작 영역 및 끝 영역에서 패턴 면적 변화량이 점진적으로 가변되도록 감소되므로 패턴 면적의 갑작스런 가변으로 인한 스티치 얼룩을 방지할 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

1. 중첩 영역을 포함하는 분할 노광 방법에 이용되는 노광 마스크에 있어서,

   비중첩부와 상기 비중첩부를 사이에 두고 양측에 배치되며 상기 중첩 영역에 의해 정의되는 중첩부를 포함하고,

   상기 비중첩부의 패턴 면적은 일정하며 상기 중첩부의 패턴 면적은 상기 중첩 영역의 위치에 따라 달라지되,

   상기 중첩부의 패턴 면적은, 상기 중첩 영역의 일단으로부터 타단까지의 거리를 변수로 포함하는 2차 함수 특성 곡선에 기초하여 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 중첩부의 패턴 면적 변화량은 상기 비중첩부를 기준으로 대칭되는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 중첩부의 패턴 면적 변화량(F(x))은 F(x)=Ax^a+B(여기서, A, B는 상수; x는 거리, a=2, 3, 4) 함수를 따라 가변하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 마스크를 이용하여 상기 중첩부를 공유하도록 기판을 분할 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.

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