KR102006270B1 - 노광 시스템 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법 - Google Patents

노광 시스템 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 시스템은 노광기 및 위상 변이 마스크를 포함한다. 노광기는 서로 다른 두 개 이상의 파장을 가진 복합 파장의 광을 발생한다. 위상 변이 마스크는 복합 파장의 광을 수신하는 제1 면 및 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고 제2 면에 홈이 형성된 투명 기판, 및 제2 면 상에 배치되고 제2 면을 노출하는 제1 개구 및 제1 개구와 이격되어 홈을 노출하는 제2 개구가 형성된 차광층을 포함한다. 따라서, 표시 패널의 표시 기판에 미세 패턴을 형성할 수 있다.

Description

노광 시스템 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법{EXPOSURE SYSTEM, METHOD OF FORMING PATTERN AND METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 노광 시스템, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합 파장의 광을 이용하는 노광 시스템, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 및 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 표시 장치를 비롯한 표시 장치는 전자 소자 및 패턴을 포함한다.
상기 전자 소자 및 패턴을 형성하기 위해, 기판 상에 상기 전자 소자 및 패턴을 형성하기 위한 원형 물질 및 포토 레지스트(photoresist)를 도포한다. 상기 포토 레지스트 상에 포토 마스크를 배치하고, 노광기를 이용하여 상기 포토 마스크를 통해 상기 포토 레지스트 상으로 광을 출사하여 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴을 기초로 상기 원형 물질을 식각하여 상기 전자 소자 및 패턴을 형성한다.
상기 표시 장치를 제조하기 위한 노광기로부터 출사되는 광은 복합 파장을 가진다. 즉, 상기 노광기로부터 상기 포토 마스크로 출사되는 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함한다.
하지만, 상기 복합 파장의 광을 출사하는 상기 노광기의 해상도로 인해 상기 표시 장치의 제조 공정에서 6 μm 피치 이하의 미세 패턴을 형성하기에는 어려움이 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 미세 패턴을 형성할 수 있는 노광 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 노광 시스템을 이용한 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 노광 시스템을 이용한 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 노광 시스템은 노광기 및 위상 변이 마스크를 포함한다. 상기 노광기는 서로 다른 두 개 이상의 파장을 가진 복합 파장의 광을 발생한다. 상기 위상 변이 마스크는 상기 복합 파장의 광을 수신하는 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하고 상기 제2 면에 홈이 형성된 투명 기판, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 제2 면을 노출하는 제1 개구 및 상기 제1 개구와 이격되어 상기 홈을 노출하는 제2 개구가 형성된 차광층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 홈은 코너에 곡면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 홈의 깊이는 300 nm 내지 1050 nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 투명 기판은 석영(quartz) 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 차광층은 크롬(chrome) 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 개구를 통해 제1 위상의 광이 투과되고, 상기 제2 개구를 통해 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 광이 투과될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 이격 영역에서 상기 차광층을 투과한 제2 광의 강도는 0일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 위상과 상기 제2 위상의 위상차는 80도 내지 280도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 I선, 상기 H선 및 상기 G선 중 하나에 대응하여 상기 위상차는 180도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 광의 코히어런스(coherence)는 0.9 이하일 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 패턴 형성 방법에서, 기판 상에 베이스층이 형성된다. 상기 베이스층이 형성된 상기 기판 상에 포토레지스트층이 형성된다. 투명 기판을 노출하는 제1 개구가 상부에 형성된 투과부 및 상기 투명 기판에 형성된 홈을 노출하는 제2 개구가 상부에 형성된 위상 변이부를 포함하는 위상 변이 마스크를 이용하여 복합 파장의 광으로 상기 포토레지스트층이 노광된다. 상기 투과부 및 상기 위상 변이부에 대응하여 패터닝된 포토레지스트 패턴이 형성된다. 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 베이스층이 미세 패턴으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 투과부를 통해 제1 위상의 광이 투과될 수 있고, 상기 위상 변이부를 통해 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 광이 투과될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 위상의 광 및 상기 제2 위상의 광은 동일한 강도로 상기 포토레지스트층에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 위상과 상기 제2 위상의 위상차는 80도 내지 280도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 이격 영역에는 차광 물질이 배치될 수 있고, 상기 차광 물질에 대응하여 상기 포토레지스트층에 제공되는 광의 강도는 0일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 투과부 및 상기 위상 변이부는 교대로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 복합 파장의 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 또 다른 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법에서, 기판 상에 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 트랜지스터가 형성된다. 상기 트랜지스터가 형성된 기판 상에 투명 도전층이 형성된다. 상기 투명 도전층이 형성된 상기 기판 상에 포토레지스트층이 형성된다. 투명 기판을 노출하는 제1 개구가 상부에 형성된 투과부 및 상기 투명 기판에 형성된 홈을 노출하는 제2 개구가 상부에 형성된 위상 변이부를 포함하는 위상 변이 마스크를 이용하여 복합 파장의 광으로 상기 포토레지스트층이 노광된다. 상기 투과부 및 상기 위상 변이부에 대응하여 패터닝된 포토레지스트 패턴이 형성된다. 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 투명 도전층이 미세 전극 패턴으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 복합 파장의 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함할 수 있다.
이와 같은 노광 시스템, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 복합 파장을 가진 광을 이용하여 4 μm 이하의 피치를 가진 미세 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 표시 패널의 표시 기판에 미세 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 위상 변이 마스크를 통과한 제2 광의 전기장을 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1에 도시된 위상 변이 마스크를 통과한 제2 광의 강도를 나타내는 그래프이다.
도 4는 광의 코히어런스(coherence)에 따라 종래 기술에 따른 바이너리 마스크 및 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크의 해상도 및 강도 콘트라스트(contrast)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 광의 코히어런스에 따라 종래 기술에 따른 바이너리 마스크의 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 광의 코히어런스에 따라 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크의 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 해상도 및 광의 코히어런스에 따라 종래 기술에 따른 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트 및 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크의 강도 콘트라스트를 나타내는 그래프이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 도 7e 및 도 7f는 광의 코히어런스에 따라, 종래 기술에 따른 바이너리 마스크의 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계, 및 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크의 위상 변이, 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1에 도시된 위상 변이 마스크로 인가되는 제1 광의 파장에 따라 투명 기판에 형성된 홈의 깊이 및 제2 광의 위상차의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c 및 도 9d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 시스템을 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 나타내는 공정도들이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노광 시스템을 이용하여 표시 기판을 제조하는 방법을 나타내는 공정도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 시스템에 대한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 노광 시스템(1000)은 노광기(190) 및 위상 변이 마스크(100)를 포함한다. 상기 노광기(190)는 제1 광(L1)을 발생한다. 상기 제1 광(L1)은 서로 다른 두 개 이상의 파장을 가진 복합 파장의 광일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 광(L1)은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함할 수 있다.
상기 위상 변이 마스크(100)는 투명 기판(110) 및 차광층(120)을 포함하고, 상기 제1 광(L1)을 수신하여 제2 광(L2)을 발생한다. 예를 들면, 상기 위상 변이 마스크(100)는 얼터네이팅(alternating) 위상 변이 마스크 또는 스트롱(strong) 위상 변이 마스크의 일종인 레벤슨(levenson) 위상 변이 마스크일 수 있다.
상기 투명 기판(110)은 투과부(112) 및 위상 변이부(114)를 포함하고, 상기 투과부(112) 및 상기 위상 변이부(114)는 교대로 형성될 수 있다. 상기 투과부(112)는 상기 제1 광(L1)의 위상을 변화시키지 않고 투과하며, 상기 위상 변이부(114)는 상기 제1 광(L1)의 위상을 변화시킨다. 상기 위상 변이부(114)는 상기 제1 광(L1)이 입사되는 제1 면(118)과 반대하는 제2 면(119)에 홈(116)을 포함한다.
상기 홈(116)은 상기 투명 기판(110)으로 입사되는 상기 제1 광(L1)의 도파관 현상을 방지하기 위해 코너에 곡면을 가질 수 있다. 즉, 상기 홈(116)의 코너에 형성된 곡면은 상기 제1 광(L1)의 강도가 상기 홈(116)의 측면으로부터 감소하는 것을 방지할 수 있다.
상기 차광층(120)은 상기 투명 기판(110) 상에 형성되고, 상기 제2 광(L2)을 출사한다. 상기 차광층(120)은 상기 투명 기판(110)의 상기 제2 면(119)에서 상기 투과부(112)를 노출하는 제1 개구(122), 및 상기 제1 개구(122)와 이격되고 상기 투명 기판(110)의 상기 제2 면(119)에서 상기 위상 변이부(114)에 형성된 상기 홈(116)을 노출하는 상기 제2 개구(124)를 포함한다. 상기 제2 광(L2)은 상기 제1 개구(122)로 출사되고 제1 위상을 가지는 제1 성분의 광(L21) 및 상기 제2 개구(124)로 출사되고 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 가지는 제2 성분의 광(L22)을 포함한다. 상기 제1 성분의 광(L21)은 상기 제1 광(L1)의 위상이 변화되지 않은 광이고, 상기 제2 성분(L22)의 광은 상기 제1 광(L1)이 상기 위상 변이부(114)를 통과하여 상기 제1 성분(L21)에 비해 위상이 변이된 광이다. 예를 들면, 상기 제2 광(L2)에서 상기 제1 성분의 광(L21) 및 상기 제2 성분의 광(L22)은 180도의 위상차를 가질 수 있다.
상기 제1 개구(122)는 상기 투명 기판(110)의 상기 투과부(112)에 대응하여 형성되고, 제1 개구(122)는 상기 제2 광(L2) 중에서 상기 제1 성분의 광(L21)을 출사한다. 상기 제2 개구(124)는 상기 투명 기판(110)의 상기 위상 변이부(114)에 대응하여 형성되고, 상기 제2 광(L2) 중에서 상기 제2 성분의 광(L2)을 출사한다.
상기 위상 변이 마스크(100)에 포함된 상기 투명 기판(110)은 석영(quartz) 물질을 포함할 수 있고, 상기 차광층(120)은 크롬(chrome) 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 개구(122) 및 상기 제2 개구(124)의 이격 영역에는 크롬 물질이 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 위상 변이 마스크(100)를 통과한 제2 광(L2)의 전기장을 나타내는 그래프이고, 도 3은 도 1에 도시된 위상 변이 마스크(100)를 통과한 제2 광(L2)의 강도를 나타내는 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제2 광(L2)에서 상기 제1 성분의 광(L21) 및 상기 제2 성분의 광(L22)은 동일한 강도를 가지며, 180도의 위상차를 가진다. 또한, 상기 제2 광(L2)에서 상기 제1 성분의 광(L21) 및 상기 제2 성분(L22)의 광은 서로 중첩되는 영역을 가진다. 상기 제2 광(L2)에서 상기 제1 성분의 광(L21) 및 상기 제2 성분의 광(L22)이 서로 중첩되는 경계부(BA)에서는 상기 제1 성분(L21) 및 상기 제2 성분(L22)이 서로 상쇄된다. 상기 경계부(BA)는 상기 제1 개구(122) 및 제2 개구(124)의 이격 영역에 대응할 수 있다. 따라서, 상기 제1 개구(122) 및 제2 개구(124)의 이격 영역인 상기 경계부(BA)에서 상기 제2 광(L2)의 강도는 0일 수 있다.
도 4는 광의 코히어런스(coherence)에 따라 종래 기술에 따른 바이너리 마스크 및 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크(100)의 해상도 및 강도 콘트라스트(contrast)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 3.5 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트가 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트보다 높기 위해서 상기 노광기(190)로부터 상기 위상 변이 마스크(100)로 인가되는 광의 코히어런스는 0.9 이하일 수 있다.
도 5a는 광의 코히어런스에 따라 종래 기술에 따른 바이너리 마스크의 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 광의 코히어런스에 따라 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크(100)의 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 4 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트는 광의 코히어런스가 증가할수록 높아지지만, 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트는 광의 코히어런스가 감소할수록 높아진다.
도 6은 해상도 및 광의 코히어런스에 따라 종래 기술에 따른 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트 및 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트를 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 4 μm의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 광의 코히어런스가 0.85 이하이면 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트가 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트에 비해 높다. 3 μm의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 광의 코히어런스가 0.9 이하이면 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트가 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트에 비해 높다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 도 7e 및 도 7f는 광의 코히어런스에 따라, 종래 기술에 따른 바이너리 마스크의 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계, 및 본 실시예에 따른 위상 변이 마스크(100)의 위상 변이, 해상도 및 강도 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1, 도 7a 내지 도 7f를 참조하면, 4 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 광의 코히어런스가 낮을수록 상기 바이너리 마스크에 비해 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트가 높다.
또한, 4 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 광의 코히어런스가 0.9 이하로부터 낮아질수록 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트 및 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트의 차이는 커진다.
또한, 3.5 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 상기 위상 변이 마스크(100)의 180도를 가지는 경우, 광의 코히어런스가 0.9 이하로부터 낮아질수록 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트 및 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트의 차이는 커진다.
또한, 광의 코히어런스가 0.7 이하이고 상기 위상 변이 마스크(100)의 위상차가 80도 이상이면, 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트보다 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트가 더 높다.
따라서, 도 4, 도 5a, 도 5b, 도 6 및 도 7a 내지 도 7f를 참조로 하여 설명한 바에 따르면, 도 1에 도시된 본 실시예의 상기 위상 변이 마스크(100)를 이용하여 4 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하기 위해서, 상기 위상 변이 마스크(100)로 인가되는 상기 제1 광(L1)의 코히어런스는 0.7 이하일 수 있다. 또한, 상기 위상 변이 마스크(100)를 이용하여 3 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하기 위해서, 상기 위상 변이 마스크(100)로 인가되는 상기 제1 광(L1)의 코히어런스는 0.9 이하일 수 있다.
도 1 및 도 7a 내지 도 7f을 다시 참조하면, 3.5 μm 이하의 피치를 가진 패턴을 형성하는 공정에서, 상기 위상 변이 마스크(100)의 180도를 가지는 경우, 광의 코히어런스가 0.9 이하로부터 낮아질수록 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트 및 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트의 차이는 커진다. 즉, 상기 위상 변이 마스크(100)로부터 발생하는 상기 제2 광(L2)의 위상차가 180도에 가까울수록 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트가 높다. 따라서, 상기 위상 변이 마스크(100)로부터 발생하는 상기 제2 광(L2)의 위상차는 180도일 수 있다.
또한, 광의 코히어런스가 0.7 이하이고 상기 위상 변이 마스크(100)의 위상차가 80도 이상이면, 상기 바이너리 마스크의 강도 콘트라스트보다 상기 위상 변이 마스크(100)의 강도 콘트라스트가 더 높다. 따라서, 상기 위상 변이 마스크(100)로부터 발생하는 상기 제2 광(L2)의 위상차는 80도 내지 280도를 가질 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 위상 변이 마스크(100)로 인가되는 제1 광(L1)의 파장에 따라 투명 기판(110)에 형성된 홈(116)의 깊이 및 제2 광(L2)의 위상차의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 파장에 따라 상기 제2 광(L2)의 위상차가 다르다. 예를 들어, 405 nm의 파장을 가진 H선에 대응하여 상기 제2 광(L2)이 180도의 위상차를 가지면 365 nm의 파장을 가진 I선에 대응하여 상기 제2 광(L2)은 200도의 위상차를 가지고 436 nm의 파장을 가진 G선에 대응하여 상기 제2 광(L2)은 170도의 위상차를 가진다.
하지만, 도 7a 내지 7f를 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 위상 변이 마스크(100)로부터 발생하는 상기 제2 광(L2)의 위상차는 80도 내지 280도를 가질 수 있으므로, 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선 또는 436 nm의 파장을 가진 G선 중 하나에 대응하여 상기 제2 광(L2)의 상기 제1 성분(L21) 및 상기 제2 성분(L22)은 80도 내지 280도의 위상차를 가질 수 있고, 180도의 위상차를 가질 수 있다.
상기 제2 광(L2)이 365 nm의 파장을 가진 I선에 대응하여 80도 내지 280도의 위상차를 가지기 위해서, 상기 투명 기판(110)에 형성된 상기 홈(116)의 깊이는 300 nm 내지 1050 nm의 깊이를 가질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 위상 변이 마스크(100)가 복합 파장을 가진 상기제1 광(L1)을 수신하여 4 μm 이하의 피치를 가진 미세 패턴을 형성할 수 있다.
실시예 2
도 9a, 도 9b, 도 9c 및 도 9d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 시스템을 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 나타내는 공정도들이다.
도 9a를 참조하면, 기판(810) 상에 베이스층(820) 및 포토레지스트층(830)을 형성한다. 예를 들면, 상기 기판(810)은 표시 패널을 형성하기 위한 유리 기판일 수 있고, 상기 베이스층(820)은 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하기 위한 도전 물질을 포함할 수 있다.
상기 포토레지스트층(830)이 형성된 상기 기판(810) 상에 위상 변이 마스크(910)를 배치하고, 노광기로 상기 위상 변이 마스크(910)로 제1 광을 출사하여 상기 포토레지스트층(830)을 노광한다.
상기 위상 변이 마스크(910)는 도 1에 도시된 상기 위상 변이 마스크(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 상기 위상 변이 마스크(910)는 투명 기판(912) 및 차광층(914)을 포함한다. 또한, 상기 투명 기판(912)은 상기 제1 광의 위상을 변이시키지 않고 투과하는 투과부, 및 상기 제1 광의 위상을 변이시키는 위상 변이부를 교대로 포함한다. 또한, 상기 차광층(714)은 상기 투과부를 노출하는 제1 개구(916), 및 상기 위상 변이부를 노출하는 제2 개구(918)를 포함한다.
따라서, 상기 위상 변이 마스크(910)를 통과하여 상기 포토레지스트층(830)으로 인가되는 제2 광은 위상차를 가지고, 상기 차광층(914)의 상기 제1 개구(916) 및 상기 제2 개구(918)의 이격 영역에는 차광 물질이 형성되며, 상기 차광 물질에 대응하여 상기 포토레지스트층(830)에 제공되는 광의 강도는 0일 수 있다.
또한, 상기 제1 개구(916)로 투과되어 제1 위상을 가지는 제1 성분의 광, 및 상기 제2 개구(918)로 투과되어 제2 위상을 가지는 제2 성분의 광은 동일한 강도로 상기 포토레지스트층(830)에 제공될 수 있다.
상기 위상 변이 마스크(910)로 입사되는 상기 제1 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함하는 복합 파장을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 광의 코히어런스는 0.9 이하일 수 있다. 상기 위상 변이 마스크(910)를 통과하여 상기 포토레지스트층(930)으로 제공되는 광은 종래의 바이너리 마스크를 통과한 광에 비해 강도 콘트라스트가 높다.
도 9b를 참조하면, 상기 제1 개구(916) 및 상기 제2 개구(918)에 의해 각각 노출되는 상기 투명 기판(912)의 상기 투과부 및 상기 위상 변이부에 대응하여 패터닝된 포토레지스트 패턴(831)을 형성한다. 상기 위상 변이 마스크(910)를 통과하여 상기 포토레지스트층(930)으로 제공되는 광은 종래의 바이너리 마스크를 통과한 광에 비해 강도 콘트라스트가 높으므로, 상기 위상 변이 마스크(910)를 이용하는 경우에는 종래의 바이너리 마스크를 이용하는 경우에 비해 상기 포토레지스트 패턴(831)의 피치를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 포토레지스트 패턴(831)의 피치는 4 μm 이하일 수 있다.
도 9c를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(831)을 기초로 상기 베이스층(820)을 식각하여 미세 패턴(821)을 형성한다. 상기 미세 패턴(821)의 피치는 4 μm 이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 위상 변이 마스크(910)를 이용하여 4 μm 이하의 피치를 가지는 상기 포토레지스트 패턴(831)을 형성할 수 있고, 따라서, 상기 미세 패턴(821)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 위상 변이 마스크(910)를 이용하여 4 μm 이하의 피치를 갖는 편광자에 미세 패턴을 형성할 수 있다.
실시예 3
도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노광 시스템을 이용하여 표시 기판을 제조하는 방법을 나타내는 공정도들이다.
도 10a를 참조하면, 기판(202) 상에 게이트 라인 및 데이터 라인과 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(230)를 형성한다. 구체적으로, 상기 기판(202) 상에 게이트 전극(204)을 형성하고, 상기 게이트 전극(204) 상게 게이트 절연막(204)을 형성하며, 상기 게이트 절연막(204) 상에 활성층(208) 및 오믹 콘택층(210)을 포함하는 반도체층을 형성하고, 상기 오믹 콘택층(210) 상에 서로 이격된 소스 전극(212) 및 드레인 전극(214)을 형성한다.
도 10b를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(230) 상에 후박한 유기 절연막(240)을 형성하고, 상기 유기 절연막(240) 상에 상기 박막 트랜지스터(230)의 상기 드레인 전극(214)과 콘택홀(250)을 통해 전기적으로 연결되는 투명 도전층(260)을 형성하며, 상기 투명 도전층(260) 상에 포토레지스트층(310)을 형성한다.
상기 포토레지스트층(310)이 형성된 상기 기판(202) 상에 위상 변이 마스크(710)를 배치하고, 노광기로부터 제1 광을 상기 위상 변이 마스크(710)로 출사하여 상기 포토레지스트층(310)을 노광한다.
상기 위상 변이 마스크(710)는 도 1에 도시된 상기 위상 변이 마스크(100)와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 상기 위상 변이 마스크(710)는 투명 기판(712) 및 차광층(714)을 포함한다. 또한, 상기 투명 기판(712)은 상기 제1 광의 위상을 변이시키지 않고 투과하는 투과부, 및 상기 제1 광의 위상을 변이시키는 위상 변이부를 교대로 포함한다. 또한, 상기 차광층(714)은 상기 투과부를 노출하는 제1 개구(716), 및 상기 위상 변이부를 노출하는 제2 개구(718)를 포함한다.
따라서, 상기 위상 변이 마스크(710)를 통과하여 상기 포토레지스트층(310)으로 인가되는 제2 광은 위상차를 가지고, 상기 차광층(714)의 상기 제1 개구(716) 및 상기 제2 개구(718)의 이격 영역에는 차광 물질이 형성되며, 상기 차광 물질에 대응하여 상기 포토레지스트층(310)에 제공되는 광의 강도는 0일 수 있다.
또한, 상기 제1 개구(716)로 투과되어 제1 위상을 가지는 제1 성분의 광, 및 상기 제2 개구(718)로 투과되어 제2 위상을 가지는 제2 성분의 광은 동일한 강도로 상기 포토레지스트층(310)에 제공될 수 있다.
상기 위상 변이 마스크(710)로 입사되는 상기 제1 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함하는 복합 파장을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 광의 코히어런스는 0.9 이하일 수 있다.
도 10c를 참조하면, 상기 제1 개구(716) 및 상기 제2 개구(718)에 의해 각각 노출되는 상기 투명 기판(712)의 상기 투과부 및 상기 위상 변이부에 대응하여 패터닝된 포토레지스트 패턴(311)을 형성한다. 상기 위상 변이 마스크(710)를 통과하여 상기 포토레지스트층(310)으로 제공되는 광은 종래의 바이너리 마스크를 통과한 광에 비해 강도 콘트라스트가 높으므로, 상기 위상 변이 마스크(710)를 이용하는 경우에는 종래의 바이너리 마스크를 이용하는 경우에 비해 상기 포토레지스트 패턴(311)의 피치를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 포토레지스트 패턴(311)의 피치는 4 μm 이하일 수 있다.
도 10d를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(311)을 기초로 상기 투명 도전층(260)을 식각하여 미세 전극 패턴을 포함하는 화소 전극(261)을 형성한다. 상기 미세 전극 패턴의 피치는 4 μm 이하일 수 있다.
도 10e를 참조하면, 상기 화소 전극(261) 상에 액정을 배향하기 위한 배향막(270)을 형성한다. 따라서, 표시 장치의 표시 패널에 포함되는 표시 기판(200)이 형성된다.
본 실시예에서는 상기 위상 변이 마스크(710)를 이용하여 상기 미세 전극 패턴을 가지는 상기 화소 전극(261)을 형성하는 것만을 설명하였으나, 상기 위상 변이 마스크(710)를 이용하여 상기 박막 트랜지스터(230)의 상기 게이트 전극(204), 상기 활성층(208), 상기 오믹 콘택층(210), 상기 소스 전극(212) 및 상기 드레인 전극(214)을 형성할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 위상 변이 마스크(710)를 이용하여 4 μm 이하의 피치를 가지는 상기 포토레지스트 패턴(311)을 형성할 수 있고, 따라서, 상기 미세 전극 패턴을 가지는 표시 기판(200)을 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 시스템, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 의하면, 복합 파장을 가진 광을 이용하여 4 μm 이하의 피치를 가진 미세 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 표시 패널의 표시 기판에 미세 패턴을 형성할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000: 노광 시스템
100, 710, 910: 위상 변이 마스크
110, 712 912: 투명 기판
120, 714, 914: 차광층
190: 노광기
310, 830: 포토레지스트층
311, 831: 포토레지스트 패턴

Claims (9)

  1. 기판 상에 베이스층을 형성하는 단계;
    상기 베이스층이 형성된 상기 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    투명 기판을 노출하는 제1 개구가 상부에 형성된 투과부 및 상기 투명 기판에 형성된 홈을 노출하는 제2 개구가 상부에 형성된 위상 변이부를 포함하는 위상 변이 마스크를 이용하여 복합 파장의 광으로 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계;
    상기 투과부 및 상기 위상 변이부에 대응하여 패터닝된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 베이스층을 미세 패턴으로 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 개구를 통해 제1 위상의 광이 투과되고, 상기 제2 개구를 통해 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 광이 투과되며,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 이격 영역인 경계부에서 상기 제1 위상의 광 및 상기 제2 위상의 광이 서로 상쇄되는 패턴 형성 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상의 광 및 상기 제2 위상의 광은 동일한 강도로 상기 포토레지스트층에 제공되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상과 상기 제2 위상의 위상차는 80도 내지 280도인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 상기 이격 영역에는 차광 물질이 배치되고,
    상기 차광 물질에 대응하여 상기 포토레지스트층에 제공되는 광의 강도는 0인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 투과부 및 상기 위상 변이부는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복합 파장의 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  8. 기판 상에 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 트랜지스터가 형성된 상기 기판 상에 투명 도전층을 형성하는 단계;
    상기 투명 도전층이 형성된 상기 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    투명 기판을 노출하는 제1 개구가 상부에 형성된 투과부 및 상기 투명 기판에 형성된 홈을 노출하는 제2 개구가 상부에 형성된 위상 변이부를 포함하는 위상 변이 마스크를 이용하여 복합 파장의 광으로 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계;
    상기 투과부 및 상기 위상 변이부에 대응하여 패터닝된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 투명 도전층을 미세 전극 패턴으로 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 개구를 통해 제1 위상의 광이 투과되고, 상기 제2 개구를 통해 상기 제1 위상과 다른 제2 위상의 광이 투과되며,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 이격 영역인 경계부에서 상기 제1 위상의 광 및 상기 제2 위상의 광이 서로 상쇄되는 표시 기판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복합 파장의 광은 365 nm의 파장을 가진 I선, 405 nm의 파장을 가진 H선, 및 436 nm의 파장을 가진 G선을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
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