KR101006435B1 - 노광 마스크, 이를 포함하는 노광 장치 및 이를 이용한표시 장치용 표시판의 제조 방법 - Google Patents

노광 마스크, 이를 포함하는 노광 장치 및 이를 이용한표시 장치용 표시판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 표시판의 제조 방법에서는 액티브 영역을 포함하는 기판의 상부에 감광성 물질로 이루어진 감광막을 형성한 다음, 액티브 영역을 서로 인접한 제1숏과 제2숏을 포함하는 다수의 숏으로 분할하여 감광막을 노광하고, 현상하여 박막 패턴을 형성하기 위한 식각용 마스크인 감광막 패턴을 형성한다. 이때, 노광 단계에서 제1숏과 상기 제2숏의 경계는 일부 중첩하는 경계에 대응하는 감광막은 점진적으로 증가하거나 감소하는 세기의 빛으로 이중 노광한다.
액정표시장치, 얼룩, 분할노광, 테이퍼, 슬릿, 노광마스크, 스티치

Description

노광 마스크, 이를 포함하는 노광 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 표시판의 제조 방법{exposure mask and method for manufacturing a panel for a display device using the mask}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법을 개략적으로 도시한 구성도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 마스크의 구조를 도시한 평면도이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법에서 숏간의 경계 부분에서 슬릿의 정렬 모양을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 노광 마스크의 구조를 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법에서 숏간의 경계 부분에서 슬릿의 정렬 모양을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고,
도 7은 도 6의 액정 표시 장치를 VII-VII' 선을 따라 절단한 단면도이다.
본 발명은 노광 마스크 및 이를 이용한 표시 장치용 표시판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판을 분할 노광하여 제조하는데 있어서 스티치로 인한 얼룩을 최소화할 수 있는 노광 마스크 및 이를 이용한 표시 장치용 표시 판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치에서 매트릭스 배열을 가지는 각각의 단위 화소에는 투명한 도전 물질로 이루어져 있으며, 표시 동작을 하는 화소 전극이 형성되어 있다. 이러한 화소 전극은 배선을 통하여 인가되는 신호에 의하여 구동되는데, 배선에는 서로 교차하여 매트릭스 배열의 단위 화소를 정의하는 게이트선과 데이터선이 있으며, 이들 신호선은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 통하여 화소 전극과 연결되어 있다. 이때, 스위칭 소자는 게이트선으로부터의 주사 신호에 통하여 화소 전극에 전달되는 데이터선으로부터의 화상 신호를 제어한다.
이러한 액정 표시 장치는 다수의 신호선과 화소 전극 및 이들을 전기적으로 연결하는 박막 트랜지스터가 배치되어 있는 박막 트랜지스터 표시판과 화소 전극과 마주하는 대향 전극과 화소에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 대향 표시판을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 일반적으로 액정 표시 장치(liquid crystal display : 이하 LCD라 한다)용 모 기판(mother glass)에서 액티브 영역(active area)이 마스크 크기보다 큰 경우, 이 액티브 영역에 패턴을 형성하기 위해서는 액티브 영역을 분할하여 스텝 앤 리피트(step and repeat) 공정을 수행하는 분할 노광이 필요하다. 즉 하나의 액티브 영역을 둘 이상의 숏으로 노광하는 것이 필요하다. 이 경우 실제의 숏은 전이(shift), 회전(rotation), 비틀림(distortion) 등의 왜곡이 발생하기 때문에 숏 사이가 정확히 정렬되지 않아 스티치 불량이 발생하며, 이는 화상이 표시될 때, 서로 다른 숏간의 밝기 차이 또는 숏 사이의 경계에서 얼룩으로 나타난다.
이러한 문제점을 줄이기 위해 숏 사이의 경계 부분을 톱니 모양으로 되도록 숏을 구성하거나 다수의 단위 스티치 영역으로 택일적인 분할 노광을 실시하여 시인성을 떨어뜨리는 방법이 제안되었다. 하지만, 서로 이웃하는 숏 사이에서 발생하는 오정렬을 완전히 해결하는데는 한계가 있으며, 마스크의 이동 방향에 대하여 수직 방향으로 발생하는 오정렬에 대해서는 스티치 불량을 해결하는 방법이 개발되어 있지 않는 실정이다.
따라서 본 발명은 스티치 불량을 최소화할 수 있는 노광 마스크 및 이를 이용한 표시 장치용 표시판의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 실시예에서 노광 공정시 사용하는 노광 장치의 노광 마스크는 광원으로부터의 빛을 통과시키는 투과 영역을 정 의하는 슬릿을 가지는데, 슬릿은 양쪽 가장자리에 폭이 좁아지는 테이퍼부를 가진다. 이때, 슬릿은 사다리꼴 또는 호 모양을 가질 수 있다. 이러한 노광 장치를 이용한 제조 방법에서는 서로 이웃하는 숏에서 테이퍼부를 서로 중첩시켜 숏의 가장자리에 대응하는 감광막은 이중으로 노광한다.
더욱 상세하게, 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크는 통과하는 빛의 세기가 ±10%의 오차 범위를 가지는 투과 영역을 정의하며, 가장자리에 폭이 점진적으로 좁아지는 테이퍼부를 가지는 슬릿을 가진다.
이때, 슬릿은 호의 모양을 가질 수 있으며, 테이퍼부의 경계선은 접선에 대하여 70-110° 범위인 것이 바람직하다. 또한, 슬릿은 직선 모양을 가질 수 있으며, 슬릿은 사다리꼴일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치는 통과하는 빛의 세기가 ±10%의 오차 범위를 가지는 투과 영역을 정의하며, 가장자리에 폭이 점진적으로 좁아지는 테이퍼부를 가지는 슬릿을 가지는 노광 마스크, 노광 마스크를 향하여 발광하는 광원, 노광 마스크를 중심으로 광원의 맞은편에 배치되어 있으며, 상기 노광 마스크의 상기 슬릿을 통과한 빛을 선택적으로 투과시키는 패턴 마스크, 액티브 영역을 가지며, 패턴 마스크를 통과한 빛에 의해 선택적으로 노광되는 감광막이 형성된 기판에 장착되어 있는 플레이트를 포함한다.
패턴 마스크는 액티브 영역보다 작을 수 있으며, 기판은 액정 표시 장치용 기판으로 사용할 수 있다.
이때, 슬릿은 호의 모양을 가질 수 있으며, 테이퍼부의 경계선은 접선에 대 하여 70-110° 범위인 것이 바람직하다.
또한, 슬릿은 직선 모양을 가질 수 있으며, 슬릿은 사다리꼴일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 표시판의 제조 방법에서는 액티브 영역을 포함하는 기판의 상부에 감광성 물질로 이루어진 감광막을 형성하고, 액티브 영역을 서로 인접한 제1숏과 제2숏을 포함하는 다수의 숏으로 분할하여 감광막을 노광한다. 이어, 감광막을 현상하여 박막 패턴을 형성하기 위한 식각용 마스크인 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 노광 단계에서 제1숏과 제2숏의 경계는 일부 중첩하는 경계에 대응하는 감광막은 점진적으로 증가하거나 감소하는 세기의 빛으로 이중 노광한다.
노광 단계는 노광 마스크를 이용하며, 노광 마스크는 가장자리에서 폭이 감소하는 테이퍼부를 가지는 슬릿이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
슬릿은 호의 모양을 가질 수 있으며, 테이퍼부의 경계선은 접선에 대하여 70-110° 범위인 것이 바람직하다.
슬릿은 직선 모양을 가질 수 있으며, 슬릿은 사다리꼴 모양인 것이 바람직하다.
노광 단계에서 제1숏과 제2 숏의 경계에 대응하는 감광막은 제1숏과 제2숏 중 1차 노광시에 부분적인 빛의 세기로 노광되며, 2차 노광시에 다른 부분과 동일한 빛의 세기로 노광된다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한 다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 노광용 마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에서 노광 마스크를 이용한 사진 식각 공정에서 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자, 특히 액정 표시 장치용 표시판은 매트릭스 형태로 배열되어 있는 화소 영역의 집합으로 이루어져 있으며, 화상을 표시하는 표시 영역과 표시 영역 밖의 주변 영역을 포함한다. 표시판이 박막 트랜지스터 표시판인 경우에, 표시 영역에는 주사 신호를 전달하는 게이트선 또는 화상 신호를 전달하는 데이터선 등의 신호선, 주산 신호에 따라 화소에 전달되는 화상 신호를 제어하는 박막 트랜지스터, 및 박막 트랜지스터를 통하여 화상 신호가 전달되는 화소 전극 등과 같은 다층의 박막 패턴이 배치되어 있다. 주변 영역에는 외부의 구동 회로로부터 주사 신호 또는 영상 신호를 전달받기 위한 신호선의 끝 부분, 제조 공정시 발생하는 정전기를 방전시키기 위한 방전 회로, 또는 신호선을 단선/단락을 수리하기 위한 수리선 등과 같은 박막 패턴이 배치되어 있으며, 박막 패턴은 구동 집적 회로를 포함할 수도 있다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서는 박막 패턴을 형성하기 위해서는 패턴 마스크를 이용한 여러 번의 사진 식각 공정으로 이루어진다. 사진 식각 공정은 절연 기판의 상부에 감광막을 도포한 다음, 패턴 마스크를 이용하여 박막 패턴에 대응하는 감광막 일부를 선택적으로 노광하는 노광 공정을 포함한다. 이때, 하나의 표시 영역과 주변 영역을 포함하는 액티브 영역(active area)이 마스크 크기보다 크거나 다수의 표시 영역 및 주변 영역을 포함하여 박막 패턴이 형성되어 있는 액티브 영역을 포함하는 모 기판(mother glass)이 마스크 크기보다 큰 경우에는 액티브 영역을 분할하여 스텝 앤 리피트(step and repeat) 공정을 수행하는 분할 노광이 필요하다. 즉, 기판의 상부에 도전막 또는 절연막을 적층하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 도전막 또는 절연막으로 특정한 패턴을 형성할 때, 하나의 표시 영역 및 주변 영역 또는 다수의 표시 영역 및 주변 영역을 포함하여 이루어진 액티브 영역을 둘 이상의 숏(shot)으로 분할하여 감광막을 노광하는 것이 필요하다. 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 표시판의 제조 방법 중 노광 공정을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치는 광원(500), 광원으로부터의 빛을 제한적으로 투과시키는 투과 영역을 정의하는 슬릿(610)을 가 지는 노광 마스크(600), 박막 패턴에 대응하는 부분에만 빛을 택일적으로 투과시키거나 차단시킬 수 있는 차단부 또는 투과부를 가지는 패턴 마스크(700), 박막 패턴이 형성되는 모 기판(mother, 1)의 위치를 고정하며, 모 기판(1)을 지지하는 플레이트(800) 등을 포함한다.
이때, 하나의 모 기판(1)에는 도 1에서와 같이, 하나의 액티브 영역(10)이 만들어지며, 하나의 액티브 영역(10)은 화상이 표시되는 표시 영역과 주변 영역을 동시에 여러 개 가질 수 있으며, 하나의 액티브 영역(10)이 하나의 표시 영역 및 주변 영역을 가질 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치를 이용한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에는 앞에서 설명한 바와 같이 분할 노광으로 노광 공정을 진행할 때 액티브 영역(10)은 다수의 숏, 예를 들어 도 1에서 보는 바와 같이 제1 숏 내지 제9 숏을 통하여 액티브 영역(10)의 감광막을 전면적으로 노광한다.
이러한 노광 공정에서 하나의 단위 숏은 광원(500)과 노광 마스크(600)의 위치는 고정시킨 다음, 패턴 마스크(700)와 플레이트(800)는 X 방향과 Y 방향으로 단위 숏의 피치(pitch) 또는 간격만큼 이동하면서 분할 노광을 진행한다. 그러면, 각각의 단위 숏에서는 노광 마스크(600)의 슬릿(610)을 통과한 빛이 패턴 마스크(700)에 형성되어 있는 패턴의 모양에 따라 선택적으로 투과되어 기판(1)에 도달하여 기판(1)에 형성되어 있는 감광막을 노광시킨다. 이러한 단위 숏 공정을 본 발명의 실시예에서는 액티브 영역(10)은 9개의 숏을 가지므로 패턴 마스크(700) 와 플레이트(800)를 9번 이동하면서 반복적으로 실시한다.
본 발명의 실시예에 따른 노광 장치 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서 노광 마스크(600)의 슬릿(610)은 광원의 빛을 통과시키는 투과 영역을 정의하는데, 슬릿(610)을 통과한 빛의 세기는 ±10%의 오차 범위를 가진다. 이때, 광원(500)의 빛은 방사형으로 나오기 때문에 ±10%의 오차 범위를 세기를 가지는 빛을 통과시키는 슬릿(610)은 호 모양을 취하고 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크(600)의 슬릿(610)은 가장자리에 폭이 점점 좁아지는 테이퍼 구조를 취하고 있으며, 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. 이때, 동일한 빛의 세기를 가지는 빛만을 통과시키기 위해서 슬릿은 폭을 가지기 어렵기 때문에, 슬릿을 통과하는 빛의 세기를 ±10%의 범위 오차 범위를 두어 슬릿의 폭(d)을 결정한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 마스크의 구조를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법에서 숏간의 경계 부분에서 슬릿의 정렬 모양을 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 마스크(600)의 슬릿(610)은 호 모양으로 가지며, 가장자리에는 폭이 점점 좁아지는 테이퍼부(611)를 가진다. 여기서, 테이퍼부(611)는 빛이 통과하는 수직 방향에 대하여 폭이 점점 좁아지는 것을 의미한다. 이때, 슬릿(610)의 가장자리인 테이퍼부(611)의 경계선은 호의 접선에 대하여 70-110° 범위의 경사각(θ)을 가지 는데, 도 2a는 테이퍼부(611)의 경계선이 호의 접선에 대하여 90° 이하인 경우이고, 도 2b는 테이퍼부(611)의 경계선이 호의 접선에 대하여 90° 이상인 경우이다. 실질적으로 슬릿(610)이 호의 모양을 취할 때 중앙부에서 테이퍼부(611)에 인접할수록 폭이 감소하는 구조로 이루어져 있는데, 그렇지 않을 수도 있다.
이러한 노광 마스크(600)를 이용한 노광 공정에서는 서로 이웃하는 제1 및 제2 숏의 경계에서 슬릿(610)은 도 3에서 보는 바와 같이 테이퍼부(611)가 서로 중첩되도록 기판(1)이 고정된 플레이트(800) 및 패턴 마스크(700)를 정렬하여 분할 노광을 실시한다. 즉, 각 숏의 가장자리에 위치하여 테이퍼부(611)에 대응하는 감광막은 점진적으로 증가하거나 감소하는 빛의 세기로 감광막을 노광하며 이중으로 노광한다. 그러면, 제1 및 제2 숏의 경계에서 감광막은 제1 숏 및 제2 숏 중 1차 노광시에는 부분적인 빛의 세기로 노광되지만, 2차 노광시에는 다른 부분과 동일한 빛의 세기로 노광된다. 이렇게 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법에서 서로 이웃하는 숏의 경계에서 이중 노광을 통하여 감광막을 노광하여 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 이용하여 박막 패턴을 형성함으로써 패턴 마스크(700), 플레이트(800), 노광 마스크(600) 등에서 미세한 오정렬이 발생하더라도 스티치로 인한 시인성을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크(600)에서 ±10%의 오차 범위를 세기를 가지는 빛을 통과시키는 슬릿(610)의 폭(d)은 20-120 mm 범위이며, 80-100 mm 정도의 범위까지 확장할 수 있어, 감광막을 노광하는 노광 시간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서 노광 마스크의 슬릿은 호 모양을 취하고 있지만, 직선 모양을 취할 수 있으며, 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 노광 마스크의 구조를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법에서 숏간의 경계 부분에서 슬릿의 정렬 모양을 도시한 도면이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 노광 마스크(600')에는 투과 영역을 정의하는 슬릿(610')이 직선 모양을 취하고 있으며, 가장자리(611')는 경사각을 가지는 테이퍼 구조를 가지고 있어, 결과적으로 슬릿(610')은 사다리꼴 모양을 취하고 있다. 이때에도 슬릿(610')을 통과하는 빛의 세기는 물론 앞에서 설명한 바와 같이 ±10%의 오차 범위를 가진다.
이러한 노광 마스크(600')를 이용한 노광 공정에서도 서로 이웃하는 제1 및 제2 숏의 경계에서 슬릿(610')은 도 5에서 보는 바와 같이 테이퍼부(611')가 서로 중첩되도록 기판(1)이 고정된 플레이트(800) 및 패턴 마스크(700)를 정렬하여 분할 노광을 실시한다. 그러면, 제1 및 제2 숏의 경계에서 감광막은 제1 숏 및 제2 숏을 통하여 부분적으로 노광되지만, 결과적으로는 다른 부분과 동일한 빛의 세기로 노광된다. 이러한 제2 마스크를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법에는 제1 마스크를 이용한 제조 방법에서와 같이 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 슬릿(610')이 직선 모양으로 형성되어 있어 동일선상에 위치하는 감광막은 동일한 시간에 노광할 수 있다. 즉, 제1 실시예에 따른 노광 마스크(600)를 이용할 때에는 슬릿(610)이 구부러진 모양을 취하고 있어 동일선상에 위치하는 감광막을 동일한 숏을 통하여 노광하더라도 다른 시간에 노광되는데, 제2 실시예에 따른 노광 마스크(600')를 이용할 때에는 슬릿(610')이 직선 모양을 취하고 있어 동일선상에 위치하는 감광막을 동일한 시간에 노광할 수 있으며, Y 방향에서 발생하는 스티치 불량을 해결할 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 7은 도 6의 액정 표시 장치를 VII-VII' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 6에서 적, 녹, 청의 색 필터를 나타내는 선은 구체적으로 도시하지 않았다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주하는 대향 표시판(200)과 이들(100, 200) 사이에 형성되어 있는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 각각의 표시판(100, 200) 안쪽에는 액정층(300)의 액정 분자를 임의의 방향으로 배향하기 위한 배향막(도시하지 않음)이 각각 형성되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판(100)에는, 하부 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 또한 각 게이트선의 다른 일부는 아래 방향으로 돌출하여 복수의 확장부(expansion)(127)를 이룬다.
게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 게이트 신호의 지연이 나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 도전막과 다른 물질, 특히 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질 , 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr) 등으로 이루어진 도전막을 포함할 수 있으며, 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금을 들 수 있다.
게이트선(121)의 측면은 각각 경사져 있으며 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80°이다.
게이트선(121) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(123)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한 선형 반도체(151)는 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부 재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 경사져 있으며 경사각은 30-80°이다.
저항 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 게이트 전극(123), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
유지 축전기용 도전체(177)는 게이트선(121)의 확장부(127)와 중첩되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)는 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금을 포함하는데, 이중막 또는 삼중막의 구조인 경우에 알루미늄 계열의 도전막을 포함할 수 있다. 이중막일 때 알루미늄 계열의 도전막은 몰리브덴 계열의 도전막 하부에 위치하는 것이 바람직하며, 삼중막일 때에는 중 간층으로 위치하는 것이 바람직하다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 앞서 설명했듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 게이트선(121)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 등으로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.
데이터선(171)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(151)가 드러난 부분으로 보호막(180)의 유기 물질이 접하는 것을 방지하기 위해 보호막(180)은 유기막의 하부에 질화 규소 또는 산화 규소로 이루어진 절연막이 추가될 수 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177)를 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185, 187)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 IZO 또는 ITO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190)이 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 접촉 구멍(185, 187)을 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 대향 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한 앞서 설명한 것처럼, 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]을 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage electrode capacitor)이라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 게이트선(121)[이를 "전단 게이트선(previous gate line)"이라 함]의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 게이트선(121)을 확장한 확장부(127)를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(190)과 연결되고 확장부(127)와 중첩되는 유지 축전기용 도전체(177)를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 한다. 한편, 게이트선(121)과 동일한 층으로 화소 전극과 중첩하여 유지 축전기를 이루는 유지 전극을 추가될 수 있다.
화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율(aperture ratio)을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다.
한편, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 마주하는 대향 표시판(200)에는, 유리 등의 투명한 절연 물질로 이루어진 상부 절연 기판(210), 그 아래 면에 형성되어 있으며 매트릭스형의 화소 영역에 개구부를 가지며, 음의 감광성 유기 물질 또는 차광성 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(220), 블랙 매트릭스(220)가 정의하는 화소에 형성되어 순차적으로 배치되어 있는 적, 녹, 청색의 색 필터(230), 색 필터(230)를 덮고 있는 오버코트막(250) 및 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어져 있는 공통 전극(270)을 포함한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판 및 대향 표시판의 제조 방법에서 게이트선(121), 데이터선(171), 화소 전극(190), 절연막(140, 180) 및 블랙 매트릭스(220) 등의 박막 패턴은 앞에서 설명한 바와 같이 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하는 사진 식각 공정으로 패터닝한다. 이때, 감광막 패턴은 분할 노광 공정으로 감광막을 노광하고 현상하여 형성하는데, 노광 공정에서는 도 2 및 도 4에서 보는 바와 같은 노광 마스크를 이용하여 감광막을 노광한다.
이상과 같은 구조의 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주하는 대향 표시판(200)을 정렬하여 결합하고 그 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하여 완성한다. 이때, 단위 스티치 영역의 경계선에 대응하여 블랙 매트릭스(220)의 경계 안에 위치하는 이중으로 노광된 부분(220')은 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 가리도록 중첩되도록 정렬하여, 화상이 표시될 때 얼룩으로 나타나는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 적, 녹, 청의 색 필터(230)가 대향 표시판(200)에 형성되어 있지만, 본 발명의 다른 실시예에서 적, 녹, 청의 색 필터(230)는 박막 트랜지스터 표시판에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서 적, 녹, 청의 색 필터(230)는 보호막(180)의 상부 또는 하부에 위치하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 액정 표시 장치용 표시판의 제조 공정에서 서로 이웃하는 숏간의 경계선을 블랙 매트릭스의 개구부를 가로지르도록 설정하여 분할 노광을 실시하거나 블랙 매트릭스의 경계선 내에 이중 노광된 부분이 위치하더라도 신호선과 이중 노광된 부분을 중첩시킴으로써 얼룩으로 인한 스티치 불량을 최소화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명은 사진 식각 공정을 적용하는 반도체 소자의 제조 방법에서 동일하게 적용할 수 있으며, 액정 표시 장치의 화소 구조는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 통과하는 빛의 세기가 ±10%의 오차 범위를 가지는 투과 영역을 정의하며, 가장자리에 폭이 점진적으로 좁아지는 테이퍼부를 가지는 슬릿을 가지고,
    상기 테이퍼부의 경계선은 접선에 대하여 70-110° 범위인 노광 마스크.
  2. 제1항에서,
    상기 슬릿은 호의 모양을 가지는 노광 마스크.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 슬릿은 직선 모양을 가지는 노광 마스크.
  5. 제4항에서,
    상기 슬릿은 사다리꼴인 노광 마스크.
  6. 통과하는 빛의 세기가 ±10%의 오차 범위를 가지는 투과 영역을 정의하며, 가장자리에 폭이 점진적으로 좁아지는 테이퍼부를 가지는 슬릿을 가지는 노광 마스 크,
    상기 노광 마스크를 향하여 발광하는 광원,
    상기 노광 마스크를 중심으로 광원의 맞은편에 배치되어 있으며, 상기 노광 마스크의 상기 슬릿을 통과한 빛을 선택적으로 투과시키는 패턴 마스크,
    액티브 영역을 가지며, 상기 패턴 마스크를 통과한 빛에 의해 선택적으로 노광되는 감광막이 형성된 기판에 장착되어 있는 플레이트
    를 포함하는 노광 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 패턴 마스크는 상기 액티브 영역보다 작은 노광 장치.
  8. 제6항에서,
    상기 기판은 액정 표시 장치용 기판인 노광 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 슬릿은 호의 모양을 가지는 노광 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 테이퍼부의 경계선은 접선에 대하여 70-110° 범위인 노광 장치.
  11. 제6항에서,
    상기 슬릿은 직선 모양을 가지는 노광 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 슬릿은 사다리꼴인 노광 장치.
  13. 액티브 영역을 포함하는 기판의 상부에 감광성 물질로 이루어진 감광막을 형성하는 단계,
    상기 액티브 영역을 서로 인접한 제1숏과 제2숏을 포함하는 다수의 숏으로 분할하여 상기 감광막을 노광하는 단계,
    상기 감광막을 현상하여 박막 패턴을 형성하기 위한 식각용 마스크인 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 노광 단계에서 상기 제1숏과 상기 제2숏의 경계는 일부 중첩하는 상기 경계에 대응하는 상기 감광막은 점진적으로 증가하거나 감소하는 세기의 빛으로 이중 노광하는 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 노광 단계는 노광 마스크를 이용하며, 상기 노광 마스크는 가장자리에서 폭이 감소하는 테이퍼부를 가지는 슬릿이 형성되어 있는 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 슬릿은 호의 모양을 가지는 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 테이퍼부의 경계선은 접선에 대하여 70-110° 범위인 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법.
  17. 제14항에서,
    상기 슬릿은 직선 모양을 가지는 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 슬릿은 사다리꼴인 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법.
  19. 제13항에서,
    상기 노광 단계에서 상기 제1숏과 상기 제2 숏의 경계에 대응하는 상기 감광막은 상기 제1숏과 상기 제2숏 중 1차 노광시에 부분적인 빛의 세기로 노광되며, 2차 노광시에 다른 부분과 동일한 빛의 세기로 노광되는 액정 표시 장치용 표시판의 제조 방법.
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