KR101949389B1 - Method of forming pattern using mask-less exposure equipment - Google Patents
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Abstract
디지털 마이크로 미러 디바이스(digital micro-mirror device)를 포함하는 노광헤드부를 구비한 마스크리스 노광장치를 이용한 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스를 통해 기판 상에 빛이 조사되지 않는 제 1 영역과 빛이 단위 면적당 제 1 에너지 밀도를 가지며 조사되는 제 2 영역과, 빛이 단위 면적당 상기 제 1 에너지 밀도보다 작은 제 2 에너지 밀도를 가지며 형성되는 제 3 영역이 정의되며, 상기 제 3 영역으로의 빛 조사를 콘트롤하는 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가하는 데이터 패턴 형태는 제 1 폭과 제 1 이격간격을 갖는 하나 이상의 바(bar) 형태의 패턴인 것이 특징이며, 상기 제 3 영역은 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가되는 바 형태를 갖는 패턴 정보에 의해 상기 기판상에 조사되는 빔스팟의 이격간격이 상기 제 3 영역 대비 크게 변경되는 것이 특징인 패턴 형성 방법을 제공한다.A pattern forming method using a maskless exposure apparatus having an exposure head unit including a digital micro-mirror device, the pattern forming method comprising: a first region where light is not irradiated onto a substrate through the digital micro-mirror device; A second region where light is irradiated with a first energy density per unit area and a third region where light is formed with a second energy density smaller than the first energy density per unit area, Wherein the data pattern type applied to the digital micro-mirror device controlling the irradiation is one or more bar-shaped patterns having a first width and a first spacing, The beam spots spaced apart from each other by the pattern information having the bar shape applied to the substrate And the third region is largely changed with respect to the third region.
Description
본 발명은 마스크리스 노광장치를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 1회의 노광으로 서로 다른 두께를 갖는 노광 패턴을 형성하는 방법과 이를 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a pattern forming method using a maskless exposure apparatus, and more particularly, to a method of forming an exposure pattern having different thicknesses by one exposure and a method of manufacturing an array substrate for a display using the method.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다. In recent years, as the society has become a full-fledged information age, a display field for processing and displaying a large amount of information has rapidly developed, and various flat panel display devices have been developed in response to this.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device: ELD), 유기발광소자(organic light emitting diodes: OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다. Specific examples of such flat panel display devices include a liquid crystal display device (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display (FED) (ELD), organic light emitting diodes (OLED), and the like. These flat panel display devices are excellent in performance of thinning, light weight, and low power consumption, and can be applied to a conventional cathode ray tube ).
한편, 이 같은 평판표시장치 제조공정에는 기판 표면에 소정물질의 박막층을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피(photo lithography)공정, 박막의 노출된 부분을 제거하여 목적하는 형태로 패터닝(patterning) 하는 식각(etching) 공정이 수 차례 반복 포함되며, 그 외에도 세정과 절단 등의 수많은 공정이 수반된다. Meanwhile, in such a flat panel display manufacturing process, a thin film deposition process for forming a thin film layer of a predetermined material on the substrate surface, a photolithography process for exposing a selected portion of the thin film, An etching process for patterning in a desired shape is repeated several times, and numerous processes such as cleaning and cutting are carried out.
여기서 포토리소그라피 공정은 박막이 증착된 기판 상에 포토레지스트(photo-resist, 이하 PR이라 함)를 도포 한 후, 목적하는 형태의 패턴이 형성된 노광 마스크(mask)를 대면시켜 노광(exposing) 및 현상(developing)함으로써, 마스크의 패턴과 동일한 형상의 PR 패턴을 형성하고 이렇게 형성된 특정 형태의 PR 패턴을 이용하여 이의 하부에 위치하는 물질층을 식각함으로서 원하는 형태의 물질패턴을 형성하는 것이다. Here, in the photolithography process, a photoresist (hereinafter referred to as PR) is coated on a substrate on which a thin film is deposited, and then an exposure mask having a pattern of a desired shape is faced to expose and develop a PR pattern having the same shape as the pattern of the mask is formed, and a material pattern of a desired shape is formed by etching a material layer located under the pattern using a specific type of PR pattern thus formed.
그러나, 이러한 포토리소그라피 공정에 이용되는 노광 마스크를 이용한 노광 공정은 그 공정이 매우 까다롭고 복잡하여 긴 제조시간을 필요로 하고 높은 제조비용을 요하고 있다. 즉, 미세 패턴된 노광 마스크 자체의 단가가 매우 비싸며, 원하는 패턴 형태가 바뀔 경우 별도의 노광 마스크를 새롭게 필요로 함으로서 최종적으로 표시장치의 제조 비용을 상승시키는 요인이 되고 있다.However, the exposure process using the exposure mask used in such a photolithography process is very complicated and complicated, requiring a long manufacturing time and requiring a high manufacturing cost. That is, the unit cost of the fine patterned exposure mask itself is very expensive, and when a desired pattern shape is changed, a separate exposure mask is newly required, which ultimately raises the manufacturing cost of the display device.
한편, 최근 고해상도의 표시장치가 요구됨에 따라 고해상도의 미세회로 패턴을 노광하기 위한 마스크의 제작비용 및 관리비용 또한 증가하게 되므로, 마스크 방식 노광공정의 제조비용은 기하급수적으로 증가하게 된다. On the other hand, as a display device with a high resolution is required in recent years, the manufacturing cost and the management cost of a mask for exposing a high-resolution fine circuit pattern are also increased, so that the manufacturing cost of the mask type exposure process increases exponentially.
따라서, 최근에는 노광 마스크를 이용한 노광 방식의 문제점을 해결하기 위해, 별도의 노광 마스크를 필요로 하지 않아 노광 마스크 제작 비용이 들지 않으며, 초미세회로를 구현할 수 있는 마스크리스(mask-less) 노광공정이 부각되고 있는 추세이다. Therefore, in order to solve the problem of the exposure method using the exposure mask, a mask-less exposure process which can realize an ultrafine circuit without requiring a separate exposure mask, This is a trend.
이때, 상기 마스크리스 노광공정은 DMD(Digital Micro-mirror Device)을 이용하여 제어신호로 만들어진 패턴 정보를 가지고, 상기 DMD의 다수의 마이크로 미러가 일정한 각도를 가지고 입사되는 빔을 원하는 각도로 보내고, 그 외의 빔은 다른 각도로 보냄으로써 필요한 빔만을 선택적으로 기판에 도달시키는 방식을 통해 패턴을 형성할 수 있는 것이다. In this case, the maskless exposure process has pattern information made of a control signal using a DMD (Digital Micro-mirror Device), in which a plurality of micromirrors of the DMD transmit a beam incident at a predetermined angle at a desired angle, The other beam can be sent at different angles to form a pattern through a method of selectively reaching only the necessary beam to the substrate.
여기서, 상기 DMD를 이용한 마스크리스 노광장치에서는 캐드 등을 이용하여 설계된 패턴 데이터 등에 따라 생성한 제어신호에 기초하여 상기 DMD의 마이크로 미러(micro mirror) 각각을 온/오프 제어해서 노광 빔을 변조하고, 변조된 노광빔을 기판 상에 형성된 PR층에 선택적으로 조사하고 있다.Here, in the maskless exposure apparatus using the DMD, the exposure beam is modulated by on / off control of each of the micro mirrors of the DMD based on control signals generated according to pattern data designed using a CAD or the like, The modulated exposure beam is selectively irradiated onto the PR layer formed on the substrate.
따라서 이렇게 DMD를 이용한 마스크리스 노광은 별도의 패턴별 노광 마스크를 필요로 하지 않는다는 점에서 종래의 노광 마스크를 이용한 노광법 대비 제조 비용 측면에서 큰 장점을 갖는다.Therefore, maskless exposure using the DMD has a great advantage in terms of manufacturing cost compared to the exposure method using a conventional exposure mask in that it does not require an exposure mask for each pattern.
하지만, 이러한 DMD를 이용한 마스크리스 노광은 빛을 선택적으로 특정 위치에 조사하거나 또는 조사되지 않는 것만을 화상 정보를 통해 인가하게 됨으로서 1회의 노광 공정을 통해서는 종래의 노광 마스크와 같이 투과량이 달리함으로서 즉, 하프톤 노광 또는 회절노광을 통해 서로 다른 두께의 PR 패턴을 형성하는 것은 현 상태에서 구현할 수 없다.However, since maskless exposure using such a DMD selectively irradiates light at a specific position or only through the image information that is not irradiated, the amount of light transmitted through the mask is different from that of a conventional exposure mask through one exposure process , It is not possible to form PR patterns of different thicknesses through halftone exposure or diffraction exposure in the present state.
따라서, 이러한 마스크리스 노광에 의해서는 노광 마스크를 이용한 노광 공정대비 노광 공정 자체의 수가 증가됨으로서 제조 시간당 생산성 측면에서 더욱 개선될 여지가 있는 실정이다.Therefore, the maskless exposure increases the number of exposing processes per exposure process using an exposure mask, and thus, there is room for improvement in terms of productivity per manufacturing time.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노광 마스크 없이 원하는 패턴 형상으로 기판 상의 포토레지스트를 노광할 수 있는 동시에 1회의 노광에 의해 서로 다른 두께를 갖는 PR 패턴을 형성할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하여 마스크리스 노광 공정에 있어 노광 공정 자체의 노광 횟수 및 노광 시간을 저감시켜 단위 시간당 생산성을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a pattern forming method capable of forming a PR pattern having different thicknesses by exposure with a single exposure, To reduce the number of exposures and the exposure time of the exposure process itself in the maskless exposure process, thereby improving the productivity per unit time.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법은, 디지털 마이크로 미러 디바이스(digital micro-mirror device)를 포함하는 노광헤드부를 구비한 마스크리스 노광장치를 이용한 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스를 통해 기판 상에 빛이 조사되지 않는 제 1 영역과 빛이 단위 면적당 제 1 에너지 밀도를 가지며 조사되는 제 2 영역과, 빛이 단위 면적당 상기 제 1 에너지 밀도보다 작은 제 2 에너지 밀도를 가지며 형성되는 제 3 영역이 정의되며, 상기 제 3 영역으로의 빛 조사를 콘트롤하는 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가하는 데이터 패턴 형태는 제 1 폭과 제 1 이격간격을 갖는 하나 이상의 바(bar) 형태의 패턴인 것이 특징이며, 상기 제 3 영역은 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가되는 바 형태를 갖는 패턴 정보에 의해 상기 기판 상에 조사되는 빔스팟의 이격간격이 상기 제 3 영역 대비 크게 변경되는 것이 특징이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a pattern forming method using a maskless exposure apparatus having an exposure head unit including a digital micro-mirror device, A first region where light is not irradiated onto the substrate through the digital micromirror device and a second region where light is irradiated with a first energy density per unit area and a second region where light is irradiated with light having a first energy density per unit area A third region formed with a small second energy density is defined and a data pattern shape applied to the digital micro-mirror device controlling light irradiation to the third region is a data pattern shape having a first width and a first spacing distance And the third region is a pattern of a bar shape, Bar by the pattern information in the form to be applied is characterized by the separation distance of the beam spot is irradiated on the substrate is significantly altered compared to the third region.
이때, 상기 제 1 폭과 제 1 이격간격은 0.5 내지 2㎛인 것이 특징이다.At this time, the first width and the first spacing distance are 0.5 to 2 탆.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 형성 방법은, 디지털 마이크로 미러 디바이스(digital micro-mirror device)를 구비한 마스크리스 노광장치를 이용한 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스를 통해 기판 상에 빛이 조사되지 않는 제 1 영역과 빛이 단위 면적당 제 1 에너지 밀도를 가지며 조사되는 제 2 영역과, 빛이 단위 면적당 상기 제 1 에너지 밀도보다 작은 제 2 에너지 밀도를 가지며 형성되는 제 3 영역이 정의되며, 상기 제 3 영역으로의 빛 조사를 콘트롤하는 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가하는 데이터 패턴 형태는 사각형 형태의 오픈 영역과 클로스 영역이 교대하며 반폭되는 모자이크 패턴인 것이 특징이며, 상기 제 3 영역은 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가되는 모자이크 패턴 정보에 의해 상기 기판 상에 조사되는 빔스팟의 이격간격이 상기 제 3 영역 대비 크게 변경되는 것이 특징이다. According to another aspect of the present invention, there is provided a pattern forming method using a maskless exposure apparatus having a digital micro-mirror device, A second region in which light is irradiated with a first energy density per unit area and a third region in which light is formed with a second energy density smaller than the first energy density per unit area, And the data pattern pattern applied to the digital micro-mirror device controlling the light irradiation to the third area is a mosaic pattern in which a rectangular open area and a cloth area are alternately and half-widthed, Wherein the micro-mirror device is a micro-mirror device, The spacing distance of the beam spot irradiated on the plate is largely changed compared to the third region.
이때, 상기 사각형 형태의 오픈영역 또는 클로스 영역은 각 사각형의 일 변이 0.5 내지 2㎛인 것이 특징이다.At this time, the open region or the cloth region of the rectangular shape is characterized in that one side of each square is 0.5 to 2 탆.
한편, 상기 기판 상에는 포토레지스트층이 구비되며, 상기 포토레지스트층에 대해 상기 마스크리스 노광장치를 통해 노광이 완료된 후에는 상기 포토레지스트층을 현상하는 단계를 포함하며, 상기 포토레지스트층은 현상된 후 상기 제 1 영역 또는 제 3 영역에 있어서는 제 1 두께를 갖는 포토레지스트 패턴이 형성되거나 완전히 제거되며, 상기 제 2 영역에 있어서는 상기 제 1 두께보다 작은 제 2 두께의 포토레지스트 패턴이 형성되는 것이 특징이다. The photoresist layer may include a photoresist layer formed on the substrate and developing the photoresist layer after the photoresist layer is exposed through the maskless exposure apparatus, A photoresist pattern having a first thickness is formed or completely removed in the first region or a third region and a photoresist pattern having a second thickness smaller than the first thickness is formed in the second region .
상기 마스크리스 노광장치는 광원과 상기 노광헤드부와 상기 기판을 안착시키는 스테이지를 포함하며, 상기 노광헤드부는 광원과 노광광학계를 더 포함하며, 상기 노광광학계는 마이크로 렌즈 어레이와 필터와 프로젝션 렌즈를 더 포함한다.The maskless exposure apparatus includes a light source, a stage for placing the exposure head unit and the substrate, and the exposure head unit further includes a light source and an exposure optical system, wherein the exposure optical system includes a microlens array, a filter and a projection lens .
또한, 상기 마이크로 미러 디바이스는 다수의 메모리 셀이 구비되며, 상기 메모리 셀에 상기 데이터 패턴 정보가 인가되면 상기 마이크로 미러 디바이스 내에 구비되는 마이크로 렌즈의 각도가 변경되어 입사되는 빛의 반사 경로를 변경시키는 것이 특징이며, 상기 광원은 반도체 레이저 또는 자외선 램프인 것이 바람직하다.
The micro-mirror device includes a plurality of memory cells. When the data pattern information is applied to the memory cell, an angle of a microlens included in the micro-mirror device is changed to change a reflection path of incident light And the light source is preferably a semiconductor laser or an ultraviolet lamp.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명은 특정 폭과 이격간격으로 갖는 바 타입 또는 모자이크 타입의 데이터 패턴 입력에 의해 DMD를 통해 기판에 도달하는 빛의 단위 면적당 에너지 밀도를 조절함으로서 1회의 노광에 통해 두께가 서로 다른 PR 패턴을 형성할 수 있으므로, 표시장치용 어레이 기판의 제조에 있어 마스크리스 노광 공정 자체의 노광 횟수 및 노광 시간을 저감시켜 단위 시간당 생산성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention controls the energy density per unit area of light reaching the substrate through the DMD by inputting a bar-type or mosaic-type data pattern having a specific width and a spacing, It is possible to reduce the number of exposures and the exposure time of the maskless exposure process itself in manufacturing the array substrate for a display device, thereby improving the productivity per unit time.
나아가 DMD를 통해 기판에 도달하는 빛의 단위 면적당 에너지 밀도를 조절함으로서 PR 패턴의 두께를 미세하게 조절할 수 있으므로 선택적으로 서로 다른 3종류의 두께가 다른 PR 패턴을 형성할 수 있는 장점을 갖는다.
Further, since the thickness of the PR pattern can be finely adjusted by controlling the energy density per unit area of light reaching the substrate through the DMD, it is possible to selectively form different PR patterns of three different thicknesses.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치를 개략적으로 도시한 정면도.
도 2는 도 1의 마스크리스 노광장치에 의한 빔스팟 어레이를 나타낸 평면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마스크리스 노광장치의 DMD에 인가되는 데이터 패턴 정보를 도시한 평면도.
도 4는 소스 및 드레인 전극이 형성될 영역과 채널영역에서 빔스팟이 단위 면적당 조사되는 형태를 도시한 도면.
도 5는 도 3a 내지 도 3d에 제시된 바 패턴을 구비한 데이터 패턴 정보를 제어신호로서 인가하여 DMD를 이용한 노광을 실시하고, 현상을 한 후 남게되는 PR패턴의 두께를 측정한 결과를 나타낸 그래프.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마스크리스 노광장치의 DMD에 인가되는 데이터 패턴 정보를 도시한 평면도.
도 7은 도 6a 내지 도 6d에 제시된 모자이크 패턴을 구비한 데이터 패턴 정보를 제어신호로서 인가하여 DMD를 이용한 노광을 실시하고, 현상을 한 후 남게되는 PR패턴의 두께를 측정한 결과를 나타낸 그래프.1 is a front view schematically showing a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a plan view showing a beam spot array by the maskless exposure apparatus of FIG.
3A to 3D are plan views showing data pattern information applied to a DMD of the maskless exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view showing a form in which a beam spot is irradiated per unit area in a region where a source and drain electrodes are to be formed and a channel region;
FIG. 5 is a graph showing a result of measuring the thickness of a PR pattern remaining after exposure using a DMD by applying data pattern information having a bar pattern shown in FIGS. 3A to 3D as a control signal and performing development. FIG.
6A to 6D are plan views showing data pattern information applied to the DMD of the maskless exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a result of measuring the thickness of a PR pattern remaining after exposure using a DMD by applying data pattern information having a mosaic pattern shown in FIGS. 6A to 6D as a control signal, and performing development.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치를 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 2는 도 1의 마스크리스 노광장치에 의한 빔스팟 어레이를 나타낸 평면도이다.FIG. 1 is a front view schematically showing a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a beam spot array by the maskless exposure apparatus of FIG.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치(100)는 크게 하나 이상의 노광헤드부(110)와, 처리 대상물인 기판(160)을 이동시키는 스테이지(150)를 포함한다. As shown in the figure, the
여기서, 처리 대상물인 기판(160) 상에는 패턴 형성 재료 즉, 포토레지스트가 도포되어 최 상층에는 포토레지스트층(미도시)이 형성된 상태이며, 이러한 기판(160)은 스테이지(150) 상에 안착된 상태로 도면상으로 정의한 Y축 방향으로 왕복 이동 가능하다. In this case, a pattern forming material, that is, a photoresist is coated on the
이러한 기판(160) 상부에는 포토레지스트층(미도시)을 노광하기 위한 노광헤드부(110)가 위치하며, 각 노광헤드부(110)는, 노광빔을 제공하는 광원(115), 광원(115)으로부터 제공된 노광빔을 노광 패턴에 따라 변조하는 디지털 마이크로 미러 디바이스(digital micro-mirror device, 이하 DMD라 칭함)(120), 상기 DMD(120)로부터 전달된 변조된 노광빔을 빔스팟 어레이(beam spot array) 형태로 기판(160) 상에 전달하는 노광 광학계(130)를 포함한다.An
상기 광원(115)은 반도체 레이저 또는 자외선 램프 등으로 이루어질 수 있다.The
그리고, 상기 DMD(120)는 SRAM 셀과 같은 메모리 셀과, 메모리 셀 상에 매트릭스 타입으로 배열된 다수의 마이크로 미러(미도시)를 포함하여 이루어지는데, 일예로 마이크로 미러(미도시)는 1024개 ×768개로 배열될 수 있으며, 각 마이크로 미러(미도시)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다. The
여기서, 마이크로 미러(미도시)의 반사율은 90% 이상인 것이 바람직하며, 그 배열 피치는 세로방향과 가로방향으로 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 일예로 배열 피치는 약 13.7㎛을 가질 수 있다. 이러한 마이크로 미러(미도시)는, 힌지(hinge) 등의 지지부(미도시)에 의해 메모리 셀 상에 배치된다.Here, the reflectance of the micromirror (not shown) is preferably 90% or more, and the arrangement pitch thereof is preferably substantially the same in the longitudinal direction and the transverse direction. For example, the array pitch may have a width of about 13.7 mu m. Such a micromirror (not shown) is disposed on the memory cell by a support (not shown) such as a hinge.
이러한 DMD(120)는 상기 메모리 셀에 디지털 신호가 인가되면, 상기 지지부(미도시)에 의해 지지된 마이크로 미러(미도시)가 상기 메모리 셀 표면에 대하여 ±α도(예를 들면 ±12도)의 범위에서 기울어지게 된다. When a digital signal is applied to the memory cell, the
따라서, 인가되는 노광 패턴의 정보에 따라 상기 DMD(120)를 구성하는 마이크로 미러(미도시)의 경사가 제어됨으로써, 상기 DMD(120)에 입사하는 노광빔은 각각의 마이크로 미러(미도시)의 경사에 따라 특정한 방향으로 반사되게 된다.Therefore, the inclination of the micromirror (not shown) constituting the
이때, 상기 DMD(120)를 구성하는 각각의 마이크로 미러(미도시)의 온(on)/오프(off) 상태는 외부의 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다. At this time, the on / off state of each micromirror (not shown) constituting the
이에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 일예로 마이크로 미러(미도시)가 +α도로 경사져 있을 경우, 노광빔은 마이크로 미러(미도시)에 반사되어 노광 광학계(130)를 향하게 되고, 이러한 상태를 온(on) 상태라고 한다. For example, when the micro mirror (not shown) is inclined at + alpha, the exposure beam is reflected by a micromirror (not shown) and is directed to the exposure
반대로, 상기 마이크로 미러(미도시)가 ―α도로 경사져 있을 경우 노광빔은 마이크로 미러(미도시)에 반사되어 광흡수체(미도시)로 향하게 되고, 이러한 상태를 오프(off) 상태라고 한다.Conversely, when the micromirror (not shown) is inclined at -.alpha., The exposure beam is reflected by a micromirror (not shown) to be directed to a light absorber (not shown), and this state is referred to as an off state.
이러한 DMD(120) 로부터 반사된 노광빔은 노광 광학계(130)로 전달되어 빔스팟 어레이 형태로 기판(160) 상에 조사되는데, 상기 노광 광학계(130)는 노광빔이 지나가는 경로를 따라 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array)(133), 스페셜 필터(special filter)(146) 그리고 프로젝션 렌즈(projection lens)(149)를 포함한다.The exposure beam reflected from the
상기 마이크로 렌즈 어레이(133)는 상기 DMD(120)의 마이크로 미러(미도시)에 대응하는 다수의 마이크로 렌즈(미도시)가 2차원으로 배열되어서 이루어지는데, 상기 DMD(120)가 일례로 1024개×768개의 마이크로 미러(미도시)로 이루어져 있는 경우, 이에 대응하여 마이크로 렌즈(미도시)도 1024개 × 768개가 배치된다. The
이러한 마이크로 렌즈(미도시)는 배열 피치 또한 DMD(120)의 마이크로 미러(미도시)의 배열 피치와 대응된다. These microlenses (not shown) correspond to the arrangement pitch of the micromirrors (not shown) of the
이러한 마이크로 렌즈 어레이(133)는 DMD(120)로부터 반사된 노광빔을 복수개의 광들로 분리하여 집광시키는 역할을 한다. The
상기 스페셜 필터(136) 또한 상기 마이크로 렌즈(미도시)에 대응하여 다수의 핀홀(미도시)이 마이크로 렌즈(미도시)의 초점면에 2차원적으로 배열된 것으로, 상기 핀홀(미도시)은 마이크로 렌즈(미도시)를 통해 포커싱된 빔스팟의 크기를 일정한 크기로 정형화하거나 광학계에서 발생한 잡광(noise)을 차단하는 역할을 한다. A plurality of pinholes (not shown) are arranged two-dimensionally on the focal plane of the microlenses (not shown) corresponding to the microlenses (not shown), and the pinholes And functions to uniformize the size of the focused beam spot through a microlens (not shown) or to block noise generated in the optical system.
그리고, 상기 프로젝션 렌즈(139)는 상기 마이크로 렌즈 어레이(133)에서 집광된 노광빔들의 해상도를 조정하여 투과시키는 역할을 한다. 예를 들어 상기 마이크로 렌즈 어레이(133)의 초점면에 형성된 다수의 빔스팟을 예를 들어 약 1 배로 기판(160) 상에 결상한다. The
여기서, 상기 DMD(120) 및 마이크로 렌즈 어레이(133)를 포함하는 노광헤드부(110)는 상기 기판(160)의 스캔방향 즉, 도면상으로 정의한 Y축 방향에 대해 소정의 정렬각으로 기울어져 배치되는 것이 바람직하다. Here, the
즉, 상기 노광헤드부(110)의 배치 각도에 의존하는 빔스팟 어레이의 배열 방향(Y')은 스캔 방향(Y축 방향)에 대하여 소정의 정렬각(θ)으로 기울어져 배치될 경우, 상기 마스크리스 노광장치(100)의 해상도(resolution)를 높일 수 있다. That is, when the arrangement direction Y 'of the beam spot arrays depending on the arrangement angle of the
이때, 상기 마이크로 렌즈 어레이(133)의 초점면에 포커싱되는 노광빔은 원형 또는 타원 형상을 가지게 된다. At this time, the exposure beam focused on the focal plane of the
이러한 노광빔이 상기 스페셜 필터(136)와 프로젝션 렌즈(139)를 거쳐 상기 기판(160) 상에 결상된 것을 도 2에 도시한 바와 같이 빔스팟 어레이(beam spot array)라고 하며, 빔스팟 어레이는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 빔스팟(180)으로 이루어진다. The beam spot array is referred to as a beam spot array as shown in FIG. 2, in which such an exposure beam is imaged on the
즉, 상기 DMD(120)에 의해 상기 기판(160) 상에 다수의 빔스팟(180)으로 이루어진 빔스팟 어레이가 형성된다. 이때, 상기 빔스팟 어레이의 각 빔스팟(32)은 상기 DMD(120)의 마이크로 미러(미도시) 및 마이크로 렌즈 어레이(133)의 마이크로 렌즈(미도시)에 대응한다. 따라서, 상기 DMD(120), 마이크로 렌즈 어레이(133) 및 빔스팟 어레이는 모두 실질적으로 동일한 배열 방향(Y')을 가진다. That is, the
본 실시예에 있어서, 상기 DMD(120)가 M 열(column)× N 행(row)의 마이크로 미러(미도시)로 이루어져 있는 경우, 빔스팟 어레이도 M 열 × N 행의 마이크로 렌즈(미도시)로 이루어진다. 이때, 빔스팟(180)은 가로 및 세로 방향으로 동일한 피치로 이격되어 배치된다. In the present embodiment, when the
일예로, 빔스팟(180)의 배열 피치는 2 내지 2.5㎛이고, 빔스팟(180)은 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)이 약 2.5㎛인 가우시안 분포를 가지는 원형 형성을 가질 수 있다.For example, the array pitch of the beam spots 180 may be between 2 and 2.5 μm, and the
그리고, 빔스팟 어레이의 배열방향(Y')은 기판(160)의 스캔방향(Y)에 대하여 소정의 정렬각(θ)을 이루도록 스테이지(150) 또는 노광헤드부(110)가 회전되어, 상기 기판(160)이 스캔 방향(Y)을 따라 움직이는 동안 빔스팟(180)이 기판(160) 상에 결상되는 영역을 따라 스캔라인이 형성된다. The
따라서, 상기 스캔방향(Y)과 배열방향(Y')이 소정의 정렬각(θ)을 이루고 배치되면, 상기 빔스팟(180)의 피치는 그대로 유지되지만 이웃하는 스캔라인 간의 거리는 줄어들게 된다. 따라서, 마스크리스 노광장치(100)의 해상도(resolution)를 높이게 된다. Accordingly, if the scan direction Y and the alignment direction Y 'are arranged at a predetermined alignment angle?, The pitch of the
여기서, 본 발명의 실시예에서는 DMD(120)와 마이크로 렌즈 어레이(133)가 1024개 × 768개로 배열되며, 프로젝션 렌즈(139)의 배율을 1배인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 DMD(120)와 마이크로 렌즈 어레이(133)의 배열 및 프로젝션 렌즈(139)의 배율은 원하는 빔스팟의 크기, 노광할 패턴의 최소 형상 사이즈(minimum feature size), 및 노광 장치에서 사용할 노광헤드부(110)의 개수에 따라 최적의 배율 조합을 도출할 수 있다. Here, in the embodiment of the present invention, the
그러나, 이러한 마스크리스 노광장치(100) 또한 해상능력이 있으며, 상기 빔스팟(180)의 사이즈는 그 직경(w1)이 통상 4 내지 5㎛가 한계가 되고 있으며, 마스크리스 노광장치의 특성에 따라 해상력이 이미 결정되어 있으며 따라서 빔스팟(180) 사이즈를 변경시킬 수 없는 것도 있다. However, the
그리고, 본 발명의 실시예에서는 기판(160)이 안착된 스테이지(150)가 노광헤드부(110)에 대하여 이동하는 것을 일예로 하였으나, 이에 한정되지 않으며 스테이지(150)는 고정되고 노광헤드부(110)가 이동할 수도 있다. 나아가, 스테이지(150) 및 노광헤드부(110)가 모두 이동할 수도 있다.Although the
또한, 하나의 노광헤드부(110)가 기판(160) 상에 배치되어 있는 것을 일예로 하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다수의 노광헤드부(110)가 스테이지(150)의 스캔방향(Y)에 대하여 수직으로 배열됨으로써 공정 시간을 단축시킬 수 있다.In addition, the present invention is not limited to this, and a plurality of
따라서, 이러한 마스크리스 노광장치(100)는 광원(115)에서 노광빔을 출사하고, 상기 DMD(120)에서 광원(115)에서 출사된 노광빔을 적어도 둘 이상의 연속적인 중첩된 패턴들을 갖는 노광빔으로 반사시킨다.Thus, the
그리고, 상기 DMD(120)에 반사된 노광빔을 마이크로 렌즈 어레이(133)에서 복수개의 노광빔으로 분리하여 집광시키고, 스페셜 필터(146)와 프로젝션 렌즈(139)는 마이크로 렌즈 어레이(133)에서 집광된 노광빔들의 해상도를 조정하여 투과시킴으로써, 기판(160) 상의 포토레지스트층(미도시)에 대해 원하는 형태로 노광할 수 있는 것이다.
The special filter 146 and the
이후에는 이러한 구성을 갖는 마스크리스 노광장치를 통한 서로 다른 두께를 갖는 PR패턴을 형성하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of forming a PR pattern having different thicknesses through a maskless exposure apparatus having such a configuration will be described.
한편, 평판표시장치용 어레이 기판 특히 일례로 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에는 통상 노광 마스크를 이용 시 총 4회의 서로 다른 노광 마스크를 이용한 노광이 진행되고 있다. On the other hand, in the manufacture of an array substrate for a flat panel display device, for example, an array substrate for a liquid crystal display device, exposure is generally performed using four different exposure masks in total when using an exposure mask.
원래는 5마스크 공정이 주를 이루었지만, 빛의 투과량을 달리하는 회절노광 또는 하프톤 노광 마스크가 개발됨으로서 2회의 노광 마스크를 필요로 하단 반도체층과 소스 전극 및 드레인 전극의 형성을 1회의 마스크 공정을 통해 진행함으로서 근래 들어서는 총 4회의 마스크 공정을 통해 어레이 기판을 제조하는 것이 일반화되고 있다.Originally, a 5-mask process was mainly used, but a diffraction exposure or a halftone exposure mask having different light transmission amounts was developed, so that the formation of the semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode requiring two exposure masks was performed in one mask process It has become common to manufacture an array substrate through a total of four mask processes.
이러한 하프톤 또는 회절노광이 가능한 노광 마스크는 상기 노광 마스크를 통과하는 빛량을 제어함으로서 노광 시 기판 상의 포토레지스트층에 도달되는 빛량을 달리함으로서 서로 다른 높이의 PR패턴을 형성하는 것이 가능한 것이다.An exposure mask capable of halftone or diffraction exposure can control the amount of light passing through the exposure mask to form PR patterns of different heights by varying the amount of light reaching the photoresist layer on the substrate during exposure.
즉, 상기 노광 마스크는 크게 빛의 투과영역과 차단영역 그리고 반투과영역으로 이루어지고 있으며, 상기 반투과영역은 상기 투과영역을 투과하는 빛의 20 내지 80% 수준의 빛만이 투과하게 된다. That is, the exposure mask is largely composed of a light transmission region, a blocking region, and a semi-transmission region, and the semi-transmission region transmits only 20 to 80% of light passing through the transmission region.
따라서 이러한 구조적 특징에 의해 전술한 투과영역과 차단영역 및 반투과영역을 갖는 노광 마스크를 이용하여 노광을 실시하게 되면, 기판상의 포토레지스트층에는 상기 투과영역에 대응해서는 빛이 거의 100% 조사되며, 차단영역에 대응해서는 빛이 조사되지 않으며, 상기 반투과영역에 대응해서는 20 내지 80%의 빛량이 조사되며, 이에 의해 상기 노광된 포토레지스트층을 현상하게 되면, 포토레지스트층을 이루는 포토레지스트의 빛과 반응하는 타입에 따라 상기 차단영역 또는 투과영역에 대응하는 부분에는 제 1 두께의 포토레지스트 패턴이 형성되거나 또는 완전히 제거되며, 상기 반투과영역에 대응하는 부분에는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께의 PR패턴이 형성되는 것이다.Accordingly, when the exposure is performed using the exposure mask having the above-described transmission region, blocking region and transflective region, the photoresist layer on the substrate is irradiated with almost 100% of light corresponding to the transmission region, Light corresponding to the blocking region is not irradiated and a light amount of 20 to 80% corresponding to the semi-transmission region is irradiated. Thus, when the exposed photoresist layer is developed, the light of the photoresist forming the photoresist layer A photoresist pattern of a first thickness is formed or completely removed at a portion corresponding to the blocking region or the transmissive region, and a portion of the photoresist pattern corresponding to a second thickness A PR pattern is formed.
한편, 본 발명의 실시예에 이용되는 패턴 형성을 위한 마스크리스 노광장치는 빛의 투과량을 조절해는 노광 마스크를 구비하지 않으므로 현 상태에서는 두께를 달리하는 PR패턴을 형성할 수 없다. 따라서, 마스크리스 노광장치를 이용하여 어레이 기판을 제조하기 위해서는 총 5회의 노광공정을 진행해야 한다. Meanwhile, the maskless exposure apparatus for pattern formation used in the embodiment of the present invention does not have an exposure mask for adjusting the amount of light transmitted, and thus a PR pattern having different thickness can not be formed in the present state. Therefore, in order to manufacture an array substrate using a maskless exposure apparatus, a total of five exposure steps must be performed.
본 발명은 이러한 구조적 특징을 갖는 마스크리스 노광장치를 이용하여 서로 다른 두께를 갖는 PR패턴을 형성하는 방법을 제안함으로서 마스크리스 노광장치를 이용해서도 4회의 노광공정을 진행하여 어레이 기판을 완성하는 것이 가능하도록 한 것이 특징이다.The present invention proposes a method of forming a PR pattern having different thicknesses by using a maskless exposure apparatus having such a structural feature, so that the exposure process is repeated four times using a maskless exposure apparatus to complete an array substrate .
도 1 및 2를 참조하면, 마스크리스 노광장치(100)에서 DMD(120)를 통해 선택적으로 기판(160)상의 포토레지스트층(미도시)에 조사되는 빛은 스팟 형태를 가지고 있으며, 스팟 형태를 갖는 빔스팟(180)은 현 기술력으로는 그 반치폭이 2 내지 2.5㎛가 되고 있다. 1 and 2, in the
이때, 이러한 빔스팟(180)은 그 에너지 밀도가 가우시안 분포를 가짐으로서 빔스팟(180)의 정점과 주변에서는 에너지 밀도의 차이가 발생되고 있다.At this time, since the energy spot of the
따라서, 상기 마스크리스 노광장치(100)에 있어서는 기판(160)상에 빛이 조사되어야 할 영역에 대해서는 상기 빔스팟(180)간 이격간격(d1)을 0.5㎛ 내지 2㎛ 정도로 매우 좁게 형성하여 빔스팟(180) 간에 중첩되는 형태로 빛을 조사하고 있다.Therefore, in the
본 발명의 실시예에 따른 마스크리스 노광장치(100)를 이용한 패턴 형성 방법에 있어서는 DMD(120)로 인가하는 데이터 패턴 정보를 적절히 조절하여 최종적으로 DMD(120)를 통해 선택적으로 반사된 빛이 도달하는 영역에서의 단위 면적당 에너지 밀도를 달리하는 것을 그 특징으로 한다.In the pattern formation method using the
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마스크리스 노광장치의 DMD에 인가되는 데이터 패턴 정보를 도시한 평면도로서 어레이 기판의 박막트랜지스터가 형성되는 부분에 대응하는 데이터 패턴 정보에 대한 도면이다.3A to 3D are plan views showing data pattern information to be applied to the DMD of the maskless exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention, and are diagrams of data pattern information corresponding to a portion where the thin film transistor of the array substrate is formed to be.
평판표시장치용 어레이 기판은 다수의 화소영역이 정의되고 있으며, 각 화소영역에는 각 화소영역 내에 구비되는 화소전극으로 인가되는 신호전압을 콘트롤 하기 위해 스위칭 소자로서 박막트랜지스터가 구비되고 있다.In the array substrate for a flat panel display, a plurality of pixel regions are defined. In each pixel region, a thin film transistor is provided as a switching element for controlling a signal voltage applied to a pixel electrode included in each pixel region.
이러한 박막트랜지스터는 비정질 실리콘을 이용한 반도체층을 구비하는 경우, 순차 적층된 형태로 게이트 전극, 게이트 절연막, 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층으로 구성된 반도체층과, 서로 이격하며 상기 오믹콘택층과 각각 접촉하는 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어지게 된다.When the thin film transistor includes a semiconductor layer using amorphous silicon, the thin film transistor may include a semiconductor layer composed of a gate electrode, a gate insulating film, an ohmic contact layer made of impurity amorphous silicon and spaced apart from the active layer of amorphous silicon, And a source electrode and a drain electrode which are spaced apart from and in contact with the ohmic contact layer, respectively.
이러한 적층 구조를 갖는 박막트랜지스터를 형성하는 데에는 4마스크 공정의 경우 2개의 마스크 공정을 진행하고 있으며, 소스 및 드레인 전극이 형성되는 영역(A1)에 대응하여 제 1 두께를 갖는 PR패턴을 형성하고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 이격영역(이하 채널영역(A2)이라 칭함)에 대응하여 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께의 PR패턴을 형성함으로서 1회의 마스크 공정을 통해 전술한 구조를 갖는 반도체층과 이의 상부에 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성할 수 있다.In order to form a thin film transistor having such a stacked structure, two mask processes are carried out in the case of the four mask process, and a PR pattern having a first thickness corresponding to the region A1 where the source and drain electrodes are formed is formed, A PR pattern having a second thickness that is thinner than the first thickness is formed corresponding to the spacing region between the source electrode and the drain electrode (hereinafter referred to as a channel region A2), thereby forming a semiconductor layer having the above- And source and drain electrodes spaced apart therefrom can be formed.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마스크리스 노광장치(100)를 이용한 패턴 형성 방법은, 마스크리스 노광 장치(100)를 이용하여 두께가 달리하는 PR패턴을 형성을 하기 위해서 도 3b 내지 도 3d에 도시한 바와같이 채널영역(A2)에 대응하여 상기 채널영역(A2)의 형태와 동일한 평면 형태를 갖는 바 패턴(220)이 일정간격(bpd) 이격하며 복수개 구현된 형태의 패턴을 구비한 데이터 패턴 정보를 DMD(120)에 인가하는 것을 특징으로 한다.Therefore, the pattern formation method using the
일례로 상기 채널영역(A2)이 'U'자 형태를 이루는 경우, 상기 채널영역(A2)의 폭은 4㎛ 내지 6㎛ 정도가 되고 있으며, 이러한 채널영역(A2)에 대응하여 상기 채널영역(A2)의 평면 형태와 동일한 'U'자 형태를 가지며 제 1 폭(bpw)을 갖는 바 패턴(220)을 소정의 이격간격(bpd)을 가지며 배치한 형태의 패턴 데이터를 제어신호로서 DMD(120)에 입력함으로서 상기 채널영역(A2)에서의 실질적으로 노광되는 빛의 노광량이 달라지게 되어 소스 및 드레인 전극이 형성되는 영역(A1) 대비 두께가 얇은 PR패턴을 형성할 수 있다.For example, when the channel region A2 has a U-shape, the channel region A2 has a width of about 4 to 6 mu m. In the channel region A2, Pattern data in the form of a
도 3a의 경우 바 패턴의 폭(bpw)이 0.5㎛, 도 3b의 경우는 1㎛, 도 3c의 경우 1.5㎛, 도 3d의 경우 2㎛ 인 것을 일례로 나타낸 것이다. 3A, the width bpw of the bar pattern is 0.5 mu m, the thickness of the bar pattern is 1 mu m in Fig. 3B, 1.5 mu m in Fig. 3C, and 2 mu m in Fig. 3D.
상기 도면에 있어서 상기 DMD(120)로 인가되는 데이터 패턴 정보가 상기 소스 및 드레인 전극이 형성될 부분(A1)에 대응해서는 마치 진짜 이 부분 전체에 대해 패턴이 형성되었다고 제어신호가 인가됨으로서 상기 소스 및 드레인 전극이 형성될 부분(A1)에 대해서는 DMD(120) 내부에서 마이크로 반사미러((미도시)에 의해 반사되어 일정한 크기를 갖는 빔스팟이 동일 간격으로 동일한 이격간격으로 가지며 중첩하여 형성된다.In the figure, the data pattern information applied to the
하지만, 상기 채널영역(A2)에 대한 데이터 패턴(200)에 의해서는 데이터 패턴 내에 매우 인접하여 바 패턴(220)이 형성된 영역과 바 패턴(220)이 형성되지 않은 영역이 교대하며 형성됨으로서 이러한 형태의 데이터 신호를 DMD(120)에 인가하는 경우, 상기 DMD(120)내의 마이크로 반사미러(미도시)의 움직임을 온(on)/오프(off) 시키는 동작이 연속적이지 못하고 온(on)/오프(off)가 매우 짧은 주기로 반복되며, 이는 실질적으로 빔스팟의 이격간격을 변화시키게 되고 이에 의해 상기 채널영역(A2)에 대해서는 소스 및 드레인 전극이 형성되는 영역(A1)에 조사되는 빔스팟의 이격간격 대비 빔스팟의 이격간격이 변화하게 되어 빔스팟 간 중첩영역이 거의 발생되지 않도록 또는 중첩되는 면적이 현저히 적어지게 된 상태로 조사된다. 즉 채널영역(A2)에서는 소스 및 드레인 전극이 형성될 영역(A1) 대비 빔스팟간 이격간격이 넓어진 형태로 조사된다.However, depending on the
이 경우, 도 4(소스 및 드레인 전극이 형성될 영역과 채널영역에서 빔스팟이 단위 면적당 조사되는 형태를 도시한 도면)를 참조하면, 실질적으로 소스 및 드레인 전극이 형성되어야 할 영역(A1)에 대해서는 상기 빔스팟이 정상적인 중첩되며 형성됨으로서 단위 면적당 빔스팟(180)이 100개가 중접하며 조사된다고 할 때, 상기 채널부분(A2)에 대해서는 복수개의 바 패턴(도 3a 내지 3d의 220)이 구비된 데이터 패턴 정보에 의해 빔스팟(180)간 이격간격이 변화하게 되어 바 패턴(도 3a 내지 3d의 220)의 폭(bpw)과 이격간격(bpd)이 조절됨으로서 20 내지 80개의 빔스팟(180) 만이 조사됨으로서 상기 소스 및 드레인 전극이 형성될 영역(A1) 대비 단위 면적당 빔스팟(180)이 작아짐에 의해 전체적으로 PR층의 단위 면적에 조사되는 빛의 에너지 밀도는 작아진다.In this case, referring to FIG. 4 (a view showing a form in which the beam spot is irradiated per unit area in the region where the source and drain electrodes are to be formed and the channel region), the region A1 in which the source and drain electrodes are to be formed is substantially The beam spot is normally overlapped and formed so that 100
따라서 이러한 경우, 노광이 끝나서 상기 기판 상의 상기 PR층에 대해 현상 공정을 진행하게 되면, 조사된 빛 량(에너지 밀도)의 차이로 인해 빔스팟(180)이 정상적으로 제 1 이격간격(d1)으로 가지며 중첩하도록 조사된 소스 및 드레인 전극의 형성 영역(A1)에 대해서는 제 1 두께의 PR패턴이 형성되고, 빔스팟(180)이 조사되지 않은 영역에 대해서는 PR층이 제거되며, 데이터 패턴 정보에 의해 다수의 바 패턴(도 3a 내지 3d의 220)이 구비됨으로서 빔스팟(도 3a 내지 3d의 220)이 상기 제 1 이격간격(d1)보다 큰 제 2 이격간격(d2)을 가지며 조사된 채널영역(A2)에 대해서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 PR패턴이 형성되게 된다.In this case, when the development process is performed on the PR layer on the substrate after the exposure is completed, the
실시예에 있어서는 상기 PR층이 빛이 조사된 부분이 조사된 빛과 반응하여 현상 시 남게되는 네가티브 타입을 일례로 보이고 있지만, 상기 PR층이 빛이 조사된 부분이 현상 시 제거되는 포지티브 타입의 경우도 전술한 바와같이 채널영역에 다수의 바패턴을 일정간격 이격하여 배치시킨 패턴 데이터 정보를 DMD에 인가하는 경우 동일한 경과를 얻을 수 있다. In the embodiment, the PR layer is a negative type in which a portion irradiated with light reacts with the irradiated light to remain at the time of development. However, in the case of the positive type in which the light-irradiated portion of the PR layer is removed during development As described above, when the pattern data information in which a plurality of bar patterns are arranged at a predetermined interval in the channel region is applied to the DMD, the same progress can be obtained.
이 경우, 소스 및 드레인 전극이 형성되는 영역(A1)에 대해서는 빔스팟이 조사되지 않고, PR층이 제거되어라 할 부분에 대응해서는 상기 빔스팟이 정상적으로 제 1 이격간격을 가지며 중첩되어 조사되며, 채널영역에는 상기 제 1 이격간격보다 큰 제 2 이격간격을 가지며 거의 중첩되지 않고 조사됨으로서 현상 후에는 서로 두께를 달리하는 제 1 두께 및 제 두께를 갖는 PR 패턴을 형성할 수 있다.In this case, the beam spot is not irradiated to the region A1 where the source and drain electrodes are formed, and the beam spot is normally overlapped and irradiated with the first spacing corresponding to the portion where the PR layer is to be removed. Regions are spaced apart from each other with a second spacing interval larger than the first spacing interval and are substantially not overlapped with each other, so that a PR pattern having a first thickness and a thickness different from each other after development can be formed.
한편, 도 3a에서와 같이, 채널영역(A2)에 대응하는 데이터 패턴에 있어 바 패턴(220)의 폭(bpw)을 0.5㎛로서 좁게 일정간격 이격하며 제 1 복수개 형성할 때와, 도 3b, 3c, 3d에서와 같이 상기 도 3a에 도시한 도면을 기준으로 점진적으로 바 패턴(220)의 폭(bpw)을 1㎛, 1.5㎛, 2㎛로 크게 하고 그 이격간격(bpd) 또한 점진적으로 넓게하여 상기 바 패턴(220)을 점진적으로 상기 제 1 복수개보다 작게 그 수를 줄여가며 형성하는 경우, 빔스팟 간 이견간격(도 4의 d2)이 조절됨을 알 수 있었으며, DMD(도 1의 120)를 이용한 스캔시간이 동일한 경우, 바 패턴(220)의 폭(bpw)이 작게 촘촘히 형성한 경우가 PR 패턴의 두께가 더 얇게 형성됨을 알 수 있다.3A, when the width (bpw) of the
이때, 상기 바 패턴(220)의 폭(bpw)이 2㎛보다 큰 경우 및 바 패턴(220)간의 이격간격(bpd)이 2㎛보다 큰 경우, 그리고 바 패턴(220)의 폭(bpw)이 0.5㎛보다 작은 경우 및 바 패턴(220)간의 이격간격(bpd)이 0.5㎛보다 작인 경우는 반치폭이 2 내지 2.5㎛의 가우시안 분포를 갖는 빔스팟이 조사되는 마스크리스 노광장치를 통해서는 빔스팟의 이격간격과 중첩정도가 적절히 조절되지 않음으로서 두께를 달리하는 PR패턴이 잘 형성되지 않음을 실험적으로 알 수 있었다.When the width bpw of the
또한, 바 패턴(220) 자체의 폭(bpw) 또는 바 패턴(220)간 이격간격(bpd)이 2㎛보다 큰 경우는 통상적인 패턴이 형성되는 영역 또는 패턴이 형성되지 않아야 할 영역으로 인식되어 빔스팟이 소스 및 드레인 전극이 형성될 영역(A1)과 같이 제 1 이격간격(도 4의 d1)을 가지고 중첩 형성되거나, 또는 아예 빔스팟이 조사되지 않았다.When the width bpw of the
그리고 바 패턴(220) 그 자체의 폭(bpw) 또는 바 패턴(220)간 이격간격(bpd)이 0.5㎛보다 작은 경우, 데이터 패턴을 통해 정보를 읽어 들임에 있어 요구되는 패턴의 최소 해상도보다 작아짐에 의해 DMD(도 1의 120)의 정상적인 온(on)/오프(off)가 전달되지 않아 결과적으로 DMD(도 1의 120)의 온(on)/오프(off) 콘트롤이 되지 않음을 알 수 있었다.And the width bpw of the
따라서, 이러한 것에 의해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마스크리스 노광장치를 이용하여 노광을 실시할 경우, 1회의 노광 공정 진행에 의해 두께를 달리하는 PR패턴을 형성하기 위해서는 0.5㎛ 내지 2㎛의 범위에서의 폭(도 3a의 bpw)과 이격간격(도 3a의 bpd)을 갖는 바 패턴(220)을 복수개 형성한 영역이 구비되도록 데이터 패턴 정보를 입력하는 것이 바람직함을 실험적으로 알 수 있었다. Accordingly, in the case of performing exposure using the maskless exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention, in order to form a PR pattern having different thicknesses by the progress of one exposure process, It is experimentally found that it is desirable to input data pattern information such that a plurality of
도 5는 도 3a 내지 도 3d에 제시된 바 패턴을 구비한 데이터 패턴 정보를 제어신호로서 인가하여 DMD를 이용한 노광을 실시하고, 현상을 한 후 남게되는 PR패턴의 두께(halftome Avg)를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 이때, 도 3a, 3b, 3c, 3d 별로 각각 검은색, 붉은색, 청색 및 녹색으로 나타내었다.FIG. 5 is a graph showing a result of measuring the thickness (halftome Avg) of a PR pattern remaining after performing exposure using a DMD by applying data pattern information having a bar pattern shown in FIGS. 3A to 3D as a control signal, Fig. At this time, black, red, blue, and green are shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3d, respectively.
도시한 바와같이, 마스크리스 노광장치의 스캔속도가 일정한 경우, 바 패턴의 폭과 수 및 이격간격에 따라 최종적인 PR패턴의 두께는 달라짐을 알 수 있다.As shown in the figure, when the scan speed of the maskless exposure apparatus is constant, the thickness of the final PR pattern varies depending on the width, number, and spacing of the bar pattern.
따라서 이러한 것에 의해 DND에 인가되는 제어신호의 역할을 하는 데이터 패턴 정보에 있어 바 패턴의 폭과 이격간격을 0.5 내지 2㎛의 범위에서 적절히 조절하고 나아가 상기 바 패턴의 수를 적절히 조절함으로서 서로 다른 두께를 갖는 2개의 PR패턴, 나아가 서로 다른 3개 이상의 두께 차이를 갖는 PR패턴도 형성할 수 있는 것이 특징이다.
Accordingly, in the data pattern information serving as a control signal applied to the DND, the width and spacing of the bar pattern are suitably adjusted in the range of 0.5 to 2 mu m, and the number of the bar patterns is appropriately adjusted, And a PR pattern having a thickness difference of three or more different from each other can be formed.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마스크리스 노광장치에 인가되는 데이터 패턴 정보를 도시한 평면도로서 어레이 기판의 박막트랜지스터가 형성되는 부분에 대응하는 데이터 패턴 정보에 대한 도면이다. 이때, 도 6a는 0.5㎛의 정사각형 형태로 오픈(open) 영역(320a)과 클로스(close) 영역(320b)이 반복하도록 모자이크 패턴(320)을 형성한 데이터 패턴 정보이며, 도 6b는 1㎛의 정사각형 형태로 오픈영역(320a)과 클로스영역(320b)이 반복하도록 모자이크 패턴(320)을 형성한 데이터 패턴 정보이며, 도 6c는 1.5㎛의 정사각형 형태로 오픈영역(320a)과 클로스영역(320b)이 반복하도록 모자이크 패턴(320)을 형성한 데이터 패턴 정보이며, 도 6d는 채널의 중앙부를 따라 2㎛의 정사각형 형태로 오픈영역(320a)과 클로스영역(320b)이 반복하도록 모자이크 패턴(320)을 형성한 데이터 패턴 정보이다. FIGS. 6A to 6D are plan views showing data pattern information applied to the maskless exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention, and are diagrams of data pattern information corresponding to portions where thin film transistors are formed on an array substrate. 6A is data pattern information in which a
도 6a 내지 도 6d에 있어서는 채널영역(A2)에 모자이크 패턴(320)을 형성한 것을 보이고 있다. 6A to 6D show that the
도시한 바와같이, 오픈영역(320a)과 클로스 영역(320b)이 정사각형 또는 직사각형 형태로 분리되어 반복적으로 교대하는 모자이크 패턴(320) 형태로 데이터 패턴 정보가 마스크리스 노광장치(도 1의 100)의 DMD(도 1의 120)로 인가되는 경우도, 바 패턴이 형성된 제 1 실시예와 같은 동일한 결과를 얻을 수 있었다.1, the data pattern information is written in the form of a
도 7은 6a 내지 도 6d에 제시된 모자이크 패턴을 구비한 데이터 패턴 정보를 제어신호로서 인가하여 DMD를 이용한 노광을 실시하고, 현상을 한 후 남게되는 PR패턴의 두께(HT THK AVG)를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 이때, 도 6a, 6b, 6c 및 도 6d 별로 각각 검은색, 붉은색, 청색 및 녹색으로 나타내었다.FIG. 7 shows a result of measuring the thickness (HT THK AVG) of the PR pattern remaining after the exposure using the DMD by applying the data pattern information having the mosaic pattern shown in FIGS. 6A to 6D as a control signal, Fig. 6A, 6B, 6C and 6D, black, red, blue and green, respectively.
도시한 바와같이, 노광장치의 스캔속도가 일정한 경우, 모자이크 패턴의 수에 따라 최종적인 PR패턴의 두께는 달라짐을 알 수 있다.As shown in the figure, when the scanning speed of the exposure apparatus is constant, the thickness of the final PR pattern varies depending on the number of mosaic patterns.
따라서 이러한 것에 의해 DND에 인가되는 제어신호의 역할을 하는 데이터 패턴 정보에 있어 오픈 영역(320a)과 클로스 영역(320b)이 교대하는 모자이크 패턴(320)의 수를 적절히 절함으로서 서로 다른 두께를 갖는 2가지 PR패턴, 나아가 서로 다른 3개 이상의 두께 차이를 갖는 PR패턴도 형성할 수 있음을 알 수 있다. Accordingly, by appropriately setting the number of the
이러한 제 2 실시예의 경우도, 상기 모자이크 패턴의 각 사각형의 일 길이가 0.5㎛보다 작거나 또는 2㎛보다 큰 경우는 DMD(120)의 온오프 조절이 적절히 이루어지지 않아 두께를 달리하는 PR패턴을 형성할 수 없음을 알 수 있었다.
In the case of the second embodiment as well, when the length of each square of the mosaic pattern is smaller than 0.5 μm or larger than 2 μm, on / off control of the
한편, 전술한 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 데이터 패턴을 제어신호로서 인가하여 기판 상에 형성된 PR층에 대해 마스크리스 노광장치를 이용한 노광을 실시하고, 현상 공정을 진행하여 두께가 다른 제 1 및 제 2 PR패턴을 형성한 후, 상기 제 1 및 제 2 PR패턴을 이용하여 이의 하부에 위치하는 금속층을 패터닝하여 소스 드레인 패턴을 형성하고, 애싱을 진행하여 상기 제 1 및 제 2 PR패턴 중 낮은 두께의 제 2 PR패턴 제거하여 소스 드레인 패턴의 중앙부를 노출시킨 후, 식각을 진행하여 상기 소스 드레인 패턴과 이의 하부에 위치하는 오믹콘택층을 제거함으로서 액티브층과 이의 상부에서 서로 이격하는 오믹콘택층을 형성하고, 상기 서로 이격하는 오믹콘택층 상부로 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성함으로서 1회의 노광 공정을 통해 반도체층과 소스 전극 및 드레인 전극을 형성할 수 할 수 있다. The data pattern according to the first and second embodiments of the present invention is applied as a control signal to perform exposure using a maskless exposure apparatus on a PR layer formed on a substrate, The first and second PR patterns are formed and patterned to form a source / drain pattern by using the first and second PR patterns to pattern the metal layer located under the first and second PR patterns, A second PR pattern having a low thickness is removed from the PR pattern to expose the center of the source / drain pattern, and etching is performed to remove the source / drain pattern and the ohmic contact layer located under the source / drain pattern, And a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other above the ohmic contact layer are formed. Thus, a single exposure process is performed. It may be possible to form a semiconductor layer and source and drain electrodes.
이때, 상기 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성 전에 1회의 노광공정을 통해 게이트 전극을 형성하며, 상기 소스 및 드레인 전극 위로 1회의 노광공정을 진행하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하고, 마지막으로 상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성함으로서 어레이 기판을 완성할 수 있다. At this time, a gate electrode is formed through one exposure process before forming the semiconductor layer and the source and drain electrodes, and a protection with a drain contact hole exposing the drain electrode by performing one exposure process on the source and drain electrodes And finally forming a pixel electrode over the protective layer in contact with the drain electrode through the drain contact hole.
따라서, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 데이터 패턴을 제어신호로서 인가함으로서 마스크리스 노광장치를 이용하여 4회의 노광공정을 통해서 어레이 기판을 완성할 수 있다.
Therefore, by applying the data pattern according to the first and second embodiments of the present invention as a control signal, the array substrate can be completed through the four exposure processes using the maskless exposure apparatus.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
200 : 데이터 패턴 정보
220 : 바(bar) 패턴
A1 : 소스 및 드레인 전극이 형성될 영역
A2 : 채널영역
bpw : 바 패턴의 폭
bpd : 바 패턴의 이격간격200: Data pattern information
220: bar pattern
A1: region where source and drain electrodes are to be formed
A2: Channel area
bpw: width of the bar pattern
bpd: spacing of the bar pattern
Claims (9)
상기 디지털 마이크로 미러 디바이스를 통해 기판 상에 빛이 조사되지 않는 제 1 영역과 빛이 단위 면적당 제 1 에너지 밀도를 가지며 조사되는 제 2 영역과, 빛이 단위 면적당 상기 제 1 에너지 밀도보다 작은 제 2 에너지 밀도를 가지며 형성되는 제 3 영역이 정의되며,
상기 제 2 영역으로의 빛 조사를 콘트롤하는 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가하는 데이터 패턴 형태는 제 1 폭과 제 1 이격간격을 갖도록 중첩되어 형성되며,
상기 제 3 영역으로의 빛 조사를 콘트롤하는 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가하는 데이터 패턴형태는 상기 제 1 폭과 상기 제 1 이격간격 보다 큰 제 2 폭과 제 2 이격간격을 가지며, 하나 이상의 바(bar) 형태의 패턴인 것이 특징이며,
상기 기판 상에는 포토레지스트층이 구비되며, 상기 포토레지스트층에 대해 상기 마스크리스 노광장치를 통해 노광이 완료된 후에는 상기 포토레지스트층을 현상하는 단계를 포함하며,
상기 포토레지스트층은 현상된 후 상기 제 2 영역에 있어서는 제 1 두께를 갖는 포토레지스트 패턴이 형성되며, 상기 제 3 영역에 있어서는 상기 제 1 두께보다 작은 제 2 두께의 포토레지스트 패턴이 형성되는 것이 특징인 패턴 형성 방법.
A pattern forming method using a maskless exposure apparatus having an exposure head portion including a digital micro-mirror device,
A first region where light is not irradiated onto the substrate through the digital micromirror device, a second region where light is irradiated with a first energy density per unit area, and a second region where light is irradiated with a second energy A third region formed with a density is defined,
Wherein a data pattern pattern to be applied to the digital micro-mirror device controlling light irradiation to the second area is formed so as to have a first width and a first spacing distance,
Wherein a data pattern shape to be applied to the digital micro-mirror device controlling light irradiation to the third region has a first width and a second spacing interval larger than the first spacing interval, bar shape,
The method comprising the steps of: providing a photoresist layer on the substrate, and developing the photoresist layer after the photoresist layer is exposed through the maskless exposure apparatus,
A photoresist pattern having a first thickness is formed in the second region after the photoresist layer is developed and a photoresist pattern having a second thickness smaller than the first thickness is formed in the third region Lt; / RTI >
상기 제 2 폭과 제 2 이격간격은 0.5 내지 2㎛인 것이 특징인 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second width and the second spacing distance are 0.5 to 2 占 퐉.
상기 디지털 마이크로 미러 디바이스를 통해 기판 상에 빛이 조사되지 않는 제 1 영역과 빛이 단위 면적당 제 1 에너지 밀도를 가지며 조사되는 제 2 영역과, 빛이 단위 면적당 상기 제 1 에너지 밀도보다 작은 제 2 에너지 밀도를 가지며 형성되는 제 3 영역이 정의되며,
상기 제 3 영역으로의 빛 조사를 콘트롤하는 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가하는 데이터 패턴 형태는 사각형 형태의 오픈 영역과 클로스 영역이 교대하며 반폭되는 모자이크 패턴인 것이 특징이며,
상기 제 3 영역은 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스에 인가되는 모자이크 패턴 정보에 의해 상기 기판 상에 조사되는 빔스팟의 이격간격이 상기 제 2 영역 대비 크게 변경되는 것이 특징이며,
상기 기판 상에는 포토레지스트층이 구비되며, 상기 포토레지스트층에 대해 상기 마스크리스 노광장치를 통해 노광이 완료된 후에는 상기 포토레지스트층을 현상하는 단계를 포함하며,
상기 포토레지스트층은 현상된 후 상기 제 1 영역 또는 제 2 영역에 있어서는 제 1 두께를 갖는 포토레지스트 패턴이 형성되거나 완전히 제거되며, 상기 제 3 영역에 있어서는 상기 제 1 두께보다 작은 제 2 두께의 포토레지스트 패턴이 형성되는 패턴 형성 방법.
A pattern forming method using a maskless exposure apparatus having a digital micro-mirror device,
A first region where light is not irradiated onto the substrate through the digital micromirror device, a second region where light is irradiated with a first energy density per unit area, and a second region where light is irradiated with a second energy A third region formed with a density is defined,
The data pattern pattern applied to the digital micro-mirror device controlling light irradiation to the third area is a mosaic pattern in which a rectangular open area and a cloth area are alternately and half-
Wherein the third region is largely changed in spacing distance between beam spots irradiated onto the substrate due to mosaic pattern information applied to the digital micro mirror device,
The method comprising the steps of: providing a photoresist layer on the substrate, and developing the photoresist layer after the photoresist layer is exposed through the maskless exposure apparatus,
A photoresist pattern having a first thickness is formed or completely removed in the first region or a second region after the photoresist layer is developed, and a photoresist pattern having a second thickness smaller than the first thickness is formed in the third region, Wherein a resist pattern is formed.
상기 사각형 형태의 오픈영역 또는 상기 클로스 영역은 각 일 변이 0.5 내지 2㎛인 것이 특징인 패턴 형성 방법.
The method of claim 3,
Wherein the rectangular open region or the cloth region is 0.5 to 2 占 퐉 for each side.
상기 마스크리스 노광장치는 광원과 상기 디지털 마이크로 미러 디바이스를 포함하는 노광헤드부와 상기 기판을 안착시키는 스테이지를 포함하는 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein the maskless exposure apparatus includes an exposure head portion including a light source and the digital micromirror device, and a stage for seating the substrate.
상기 노광헤드부는 광원과 노광광학계를 더 포함하며, 상기 노광광학계는 마이크로 렌즈 어레이와 필터와 프로젝션 렌즈를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the exposure head portion further comprises a light source and an exposure optical system, wherein the exposure optical system further comprises a microlens array, a filter, and a projection lens.
상기 마이크로 미러 디바이스는 다수의 메모리 셀이 구비되며, 상기 메모리 셀에 상기 데이터 패턴 정보가 인가되면 상기 마이크로 미러 디바이스 내에 구비되는 마이크로 렌즈의 각도가 변경되어 입사되는 빛의 반사 경로를 변경시키는 것이 특징인 패턴 형성 방법.
8. The method of claim 7,
The micromirror device includes a plurality of memory cells. When the data pattern information is applied to the memory cell, the angle of the microlenses provided in the micromirror device is changed to change the reflection path of the incident light. Pattern formation method.
상기 광원은 반도체 레이저 또는 자외선 램프인 것이 특징인 패턴 형성 방법.The method according to claim 6,
Wherein the light source is a semiconductor laser or an ultraviolet lamp.
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