KR102089015B1 - 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 노광 장치는 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 가지는 노광기; 상기 유효 노광 범위에 대응하는 유효 노광 영역과 상기 비유효 노광 범위에 대응하는 비유효 노광 영역을 포함하는 마스크; 및 상기 노광기와 상기 마스크에 의하여 전극이 형성되는 기판;을 포함하고, 상기 비유효 노광 영역에 제1 내지 제n(n은 정수) 패턴이 형성되고, 상기 제1 내지 제n 패턴은 상기 제1 패턴에서 상기 제n 패턴으로 갈수록 폭이 좁아지고, 상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭과 서로 다른 폭을 가지는 노광 장치.

Description

노광 장치 및 노광 방법{APPARATUS AND METHOD OF EXPOSURE}
본 발명은 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.
최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 소자들이 대두되고 있다.
이러한 평판 표시 소자로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 소자(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 전계 발광 표시 소자(Electro- Luminescence) 등이 있다.
이와 같은 디스플레이 장치 또는 반도체 소자 등의 전자 디바이스를 제조할 때에, 포토리소그래피 공정으로 기판(예컨대, 웨이퍼 등)의 표면 상에 미세 패턴을 형성한다.
포토리소그래피(Photolithography)는 원하는 회로설계를 유리판 위에 금속패턴으로 만들어 놓은 마스크(mask)라는 원판에, 빛을 쬐어 생기는 그림자를 웨이퍼 상에 전사시켜 복사하는 기술이며, 반도체의 제조 공정에서 설계된 패턴을 웨이퍼 상에 형성하는 가장 중요한 공정이다.
빛을 사용하여 노광하는 포토리소그래피 장비의 기본적인 형태는 사용되는 광학계에 따라서 결정되는데, 크게 나누어서 근접 노광 방식과 투영 노광 방식이 있다.
반도체 생산 초기에는 주로 밀착 노광(contact printing) 또는 근접 노광(proximity printing) 방식을 사용한다.
이 두 방식은 마스크와 웨이퍼 사이의 갭(gap) 유무에 따라 구분되며, 일반적으로 마스크와 웨이퍼가 균일하게 밀착되어 일정한 양의 빛이 고르게 감광제(photoresist)와 반응하는 것이 기술의 핵심이다. 그러나 접촉식의 경우 감광제가 묻어남에 따라 마스크의 수명이 짧아지는 단점이 있다.
근접 노광 역시 노광 중에 감광 제에서 발생하는 가스(gas)로 인하여 분해능이 급격히 감소하고 재현성이 저하될 뿐만 아니라, 해상도의 한계도 문제점으로 지적되었다. 따라서 마스크와 기판의 접촉이 없어서 마스크의 수명이 길고 분해능이 높으며 생산성이 높은 장점이 있는 투영 노광방식(projection printing)이 반도체 제조의 주력 기술로 사용되어왔다.
한편 포토리소그래피 공정에 의한 설계 시에 주로 결정하는 것은 노광 장치의 조명 조건, 포토마스크의 패턴 레이아웃, 노광에 대한 디바이스의 바람직한 패턴 레이아웃 그리고 노광 장치의 최대 노광 범위와 정확한 패턴(전극)의 설계를 보장하는 유효 노광 범위 등 이다.
최근 패턴이 점점 더 미세해지고, 노광 장치가 정확한 설계를 보장하지 않는 비유효 노광 범위에서도 패턴의 정밀한 설계가 요구되고 있다. 그러나, 노광 장치의 비유효 노광 범위 내의 위치에 따라 마스크의 패턴의 크기와 실제 기판 상에 형성되는 패턴들 간의 편차가 커지는 문제가 있었다.
이러한 이유로 원판 상에서 구획되는 기판들 하나 하나 사이의 간격이 넓어질 필요가 있고, 그에 따라 면취 효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한 비유효 노광 영역 내에서는 기판 상의 포토레지스터의 두께에 따라서 패턴의 선 폭이 달라지는 문제가 있으므로, 비유효 노광 영역에 대응하는 기판의 영역 상에는 오차가 어느 정도 허용되는 패턴들 만이 형성될 수 있는 제약이 있었다.
본 발명은 미세한 패턴을 정확히 설계하는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 마스크의 패턴의 크기와 실제 기판 상에 형성되는 패턴들 간의 크기의 편차를 줄이는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 노광 장치의 비유효 노광 범위에서도 패턴의 선 폭을 제어할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 노광 장치의 비유효 노광 범위에서도 패턴의 선 폭을 제어하여 면취 효율을 높일 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 기판 상의 포토레지스터의 두께에 따라서 달라지는 패턴의 선 폭을 제어할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것이다.
실시예에 따른 노광 장치는 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 가지는 노광기; 상기 유효 노광 범위에 대응하는 유효 노광 영역과 상기 비유효 노광 범위에 대응하는 비유효 노광 영역을 포함하는 마스크; 및 상기 노광기와 상기 마스크에 의하여 전극이 형성되는 기판을 포함하고, 상기 비유효 노광 영역에 제1 내지 제n(n은 정수) 패턴이 형성되고, 상기 제1 내지 제n 패턴은 상기 제1 패턴에서 상기 제n 패턴으로 갈수록 폭이 좁아지고, 상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭과 서로 다른 폭을 가지는 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 제1 내지 제n 패턴들 간의 간격은 상기 제1 패턴에서 제n 패턴으로 갈수록 커지는 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 비유효 노광 영역은 상기 유효 노광 영역을 둘러싼 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 유효 노광 영역과 인접한 영역에서 상기 유효 노광 영역과 먼 영역까지 상기 제1 내지 제n 패턴이 순서대로 형성되는 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭의 감소량에 반비례하여 상기 제1 내지 제n 전극의 폭이 증가하는 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭보다 큰 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 서로 균일한 폭을 가지는 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 제1 내지 제n 전극은 동일한 거리로 이격된 노광 장치.
실시예에 따른 노광 장치는 상기 제1 내지 제n 전극은 표시 장치에 공통 전압을 공급하는 공통 전극인 노광 장치.
실시예에 따른 노광 방법은 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 가지는 노광기를 이용한 노광 방법으로써, 마스크 상에 상기 유효 노광 범위에 대응하는 유효 노광 영역과 상기 비유효 노광 범위에 대응하는 비유효 노광 영역을 구분하는 단계; 상기 비유효 노광 영역에 형성될 제1 내지 제n 패턴의 선 폭 및 간격을 설정하는 단계; 상기 비유효 노광 영역에 제1 내지 제n 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크에 빛을 조사하여 기판에 상기 제1 내지 제n 패턴에 대응하는 제1 내지 제n 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 비유효 노광 영역에 형성될 제1 내지 제n 패턴의 선 폭 및 간격을 설정하는 단계는, 상기 제1 내지 제n 패턴은 상기 제1 패턴에서 상기 제n 패턴으로 갈수록 폭이 좁아지고, 상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭과 서로 다른 폭을 가지는 노광 방법.
실시예에 따른 노광 방법은 상기 비유효 노광 영역의 내측 영역에서 외각 영역 방향으로 상기 제1 내지 제n 패턴을 순서대로 형성하는 노광 방법.
실시예에 따른 노광 방법은 상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭보다 큰 노광 방법.
실시예에 따른 노광 방법은 상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 서로 균일한 폭을 가지는 노광 방법.
본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 미세한 패턴을 정확히 설계하는 노광 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 마스크의 패턴의 크기와 실제 기판 상에 형성되는 패턴들 간의 크기의 편차를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 노광 장치의 비유효 노광 범위에서도 패턴의 선 폭을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 노광 장치의 비유효 노광 범위에서도 패턴의 선 폭을 제어하여 면취 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 기판 상의 포토레지스터의 두께에 따라서 달라지는 패턴의 선 폭을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치.
도 2는 패턴이 형성된 마스크과 마스크의 패턴에 대응하는 전극이 형성된 기판의 평면도.
도 3은 제1 실험에 대한 실험 데이터.
도 4는 제2 실험에 대한 실험 데이터.
도 5는 기판의 비유효 노광 영역상에 형성된 픽셀 전극과 공통 전극을 나타낸 도면.
도 6은 실시예의 노광 장치에 따른 노광 방법을 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치(10)은 노광기(100), 마스크(200) 및 기판(300)을 포함할 수 있다.
상기 노광기(100)는 빛에 반응하는 물질(Photo-resist: PR, 감광액)이 코팅된 시료에 원하는 패턴이 형성된 마스크(200)를 정확히 정렬하고, 일정량의 자외선을 균일하게 쏘여 감광막에 원하는 패턴을 기판(300)에 전사시키는 장치이다.
상기 감광제는 빛을 받아 물질의 특성이 변하여 후속 처리를 통하여 빛을 받은 부분과 그렇지 않은 부분을 선택적으로 제거할 수 있는 물질을 말한다.
감광제에 빛을 쬐면 감광제가 빛과 반응하여 화학구조가 바뀌어 현상액에 반응하는 속도가 달라진다. 빛을 쬔 부분이 현상액에 녹아 나가면 포지티브(positive), 빛을 받지 않은 부분이 녹아나가게 되면 네거티브(negative)라고 정의한다.
상기 노광기 장치(10)를 이용한 노광 공정을 살펴본다.
기판(300)상에 소정의 패턴을 형성하기 위한 포토 공정(Photo Lithography)은 포토 공정라인에 의하여 진행된다.
상기 포토 공정은, 코팅기에 의하여 소정의 패턴물질과 PR이 일정한 두께로 상기 기판(300)상에 도포된다.
여기서, 상기 패턴 물질은 상기 기판(300)과 상기 PR 사이에 형성되도록 도포된다.
물론, 상기 패턴이 컬럼 스페이서와 같이 갭 유지 이외에 특별한 기능, 예를 들면 전기적 기능을 하지 아니하는 경우에는 PR만이 코팅되어 상기 PR로 패턴을 형성할 수도 있다.
상기와 같이 패턴 물질과 PR(또는 PR만)이 증착된 기판(300)은 노광기(100)로 투입되어 노광 공정이 이루어지게 된다.
상기 노광 공정은, 원하는 패턴이 그려져 있는 마스크(200)를 상기 PR이 도포된 기판(300)의 상부에 정렬시키고, 상기 정렬된 마스크(200) 위에서 광원을 조사하여, 상기 PR을 선택적으로 감광시키는 공정이다.
상기와 같이 상기 노광기(100)에 의여 상기 PR이 노광된 기판(300)은 현상기로 투입된다. 상기 현상기로 투입된 기판(300)의 상부, 즉 상기 PR의 상부에는 노즐에 의하여 분사된 현상액이 도포되어 상기 마스크(200)에 형성된 패턴으로 상기 PR이 선택적으로 용해된다.
상기 노광기(100)는 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 가질 수 있다. 그리고 상기 마스크(200)는 상기 유효 노광 범위에 대응하는 유효 노광 영역(210)과 상기 비유효 노광 범위에 대응하는 비유효 노광 영역(220)을 포함할 수 있다.
상기 기판(300) 상에 임의의 사이즈를 가지는 패턴 전극을 형성하고자 하는 경우, 상기 유효 노광 범위와 대응하는 마스크(200)의 유효 노광 영역(220) 상에 상기 기판(300) 상에 형성하고자 하는 전극과 대응하는 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우 마스크(200)에 형성된 패턴의 사이즈에 대응하여 상기 기판(300)에 전극이 형성될 수 있다.
이 경우는 노광기(100)의 유효 노광 범위 내에서 이루어 지므로, 오차 범위 내에서 상기 기판(300) 상에 패턴이 형성될 수 있다.
즉, 유효 노광 영역 상(210)에 형성된 패턴에 의하여 형성된 전극의 선 폭(CD(Critical Dimension))은 설계 허용 값 내의 사이즈를 가질 수 있다.
상기 마스크(200)의 비 유효 노광 영역(220)에 형성된 패턴에 의하여 형성된 기판(300)의 전극의 선 폭은 설계 허용 값과 차이가 날 수 있다.
이는 비 유효 노광 영역(220)의 중에서도, 마스크(200)의 외곽 영역으로 갈수록 설계 허용 값과 차이가 커질 수 있다.
즉, 노광기(100)의 유효 영역 범위 내에서는 상기 노광기(100)의 성능이 보장되어, 설계 허용 값에 따라 기판(300)에 패턴들을 형성할 수 있다. 그러나 노광기(100)의 비 유효 영역 범위 내에서는 노광기(100)의 성능을 보장할 수 없기 때문에 설계 허용 값과 차이가 있는 선폭을 가진 패턴들이 기판(300)에 형성될 수 있다.
즉, 유효 노광 영역(210)을 벗어난 영역에서는 기판(300)에 형성된 패턴(전극)의 사이즈에 편차가 발생할 수 있다.
도 2는 패턴이 형성된 마스크과 마스크의 패턴에 대응하는 전극이 형성된 기판의 평면도이다.
도 2에서 도면 부호 210은 노광기(100)의 유효 노광 범위에 해당하는 유효 노광 영역(210)이다.
도면 부호 220은 노광기(100)의 비유효 노광 범위에 해당하는 비유효 노광 영역(200)이다.
도면 부호 310은 상기 유효 노광 영역(210)에 형성된 패턴들에 의하여 전극이 형성될 영역이다.
도면 부호 320은 상기 비유효 노광 영역(220)에 형성된 패턴들에 의하여 전극이 형성될 영역이다.
도 2를 참조하면, 마스크(200)의 유효 노광 영역(210)을 둘러싼 비유효 노광 영역(220)에서는 상기 비유효 노광 영역(220)의 외곽 영역, 즉 화살표 방향으로 갈수록 마스크(200)에 형성된 패턴(400)과 그 패턴(400)에 따른 기판(300)의 패턴 전극(500)의 사이즈에 대한 편차는 커질 수 있다.
마스크(200)의 비유효 노광 영역(220)에 폭이 일정한 다수의 패턴(400)을 형성한 경우(도면 2에서의 다수의 패턴(400)은 상이한 선폭을 가지고 있다), 빛의 산란 작용 등에 따른 빛 번짐으로 인하여 마스크(200)의 비유효 노광 영역(220)에 대응하는 기판(300)의 영역(320) 중 외곽 영역(화살표 방향)으로 갈수록 전극(500)의 선 폭이 커질 수 있다.
특히 패턴(400)이 미세화되면 회절과 산란 현상에 의해서 선 폭 주변에서 간섭 현상을 일으켜 원래의 마스크 패턴(400)의 왜곡 정도가 더 클 수 있다.
이러한 현상을 고려하여 마스크(200)의 비유효 노광 영역(220)에 형성할 다수의 패턴(400)의 폭을 적절히 설정하여 기판(300)에 형성될 다수의 전극(500)의 선 폭을 제어할 수 있다. (도면 2에서 다수의 패턴(400)은 화살표 방향으로 갈수록 선폭이 좁아지는 특징을 보이고 있다.)
마스크(200)의 비유효 노광 영역(220)에 대응하는 기판(300)의 영역(320)에 형성될 다수의 전극들(500)의 사이즈를 동일하게 설정하는 경우를 살펴본다.
상기 마스크(200)의 유효 노광 영역(210) 상에 다수의 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 마스크(200)의 비유효 노광 영역(220)에 제1 내지 제n(n은 1보다 큰 정수)패턴(400)이 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제n 패턴(400)은 상기 제1 패턴에서 상기 제n 패턴으로 갈수록 폭이 좁아지게 할 수 있다.
즉 제1 패턴은 마스크의 유효 노광 영역(210)에 인접한 패턴이고, 제1 패턴에서 제n 패턴으로 갈 수록 상기 유효 노광 영역(210)에서 멀어질 수 있다.
다시 말해 제1 패턴에서 제n 패턴으로 갈수록 비유효 노광 영역(220)의 최 외곽 영역에 가까워질 수 있다.
상기 제1 내지 제n 패턴(400) 각각에 대응하여 기판(300)에 형성된 제1 내지 제n 전극(500)은 상기 제1 내지 제n 패턴(400)의 폭과 서로 다른 폭을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제n 패턴(400)의 폭의 감소량에 반비례하여 상기 제1 내지 제n 전극(500)의 폭이 증가할 수 있다.
구체적으로 제1 패턴이 선 폭이 1um이고, 제2 패턴의 선 폭이 0.9um 그리고 제3 패턴의 선 폭이 0.8um처럼 제1 패턴에서 제n 패턴으로 갈수록 0.1um씩 감소하는 경우를 살펴본다.
이 때 상기 제1 패턴에 대응하는 기판(300)의 제1 전극의 선 폭은 1.1um가 될 수 있고, 제2 전극은 1.2um 그리고 제3 전극은 1.3nm가 되듯이 제1 전극에서 제n 전극으로 갈수록 0.1um씩 증가할 수 있다. 이처럼 제1 내지 제n 패턴(400)의 폭의 감소량에 반비례하여 제1 내지 제n 전극(500)의 선 폭이 증가할 수 있다.
전술한 원리에 따르면, 마스크(200) 상에 형성된 제1 내지 제n 패턴(400) 각각에 대응하여 기판(300)에 형성된 제1 내지 제n 전극(500)은 상기 제1 내지 제n 패턴(400)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
전술한 패턴들(400)의 선 폭의 감소량과 그에 대응하는 전극들(500)의 선 폭의 증가량이 0.1um였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 노광기(100)의 비유효 노광 범위와 기판(300)의 사이즈 그리고 패턴(400)의 사이즈에 따라서 패턴들(400)의 사이즈의 감소량과 그에 상응하는 전극들(500)의 선 폭의 증가량은 달라질 수 있다.
특히 비유효 노광 영역(220)에 대응하는 기판(300)의 영역(320)상의 PR의 두께에 따라서 전극(500)의 폭의 편차가 크게 발생할 수 있다.
구체적으로 유효 노광 영역(210)에 대응하는 기판(300)의 영역(310)상의 PR의 두께와 무관하게 기판(300) 상의 전극들(500)의 선 폭의 편차가 오차 범위 내에 해당할 수 있다. 그러나 비유효 노광 범위에서는 기판(300)상에 도포되는 PR의 두께가 커질수록 패턴(400)과 전극의 폭(500)의 편차가 더 커질 수 있다.
그러므로 기판(300)상에 도포되는 PR의 두께는, 마스크(200) 상에 형성될 패턴(400)과 그에 대응하여 기판(300)에 형성될 전극(500)의 폭을 결정하는데 중요한 요소가 될 수 있다.
실험 데이터를 통해 이를 구체적으로 살펴본다.
도 3은 제1 실험에 대한 실험 데이터이고, 도 4는 제2 실험에 대한 실험 데이터이다.
제1 및 제2 실험에서 마스크(200)의 비유효 노광 영역(220)에 형성된 다수의 패턴의 선 폭은 동일한 것으로 하였다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3은 제1 두께를 가진 PR이 비유효 노광 영역(220) 내에서 유효 노광 영역(210)과의 거리에 따른 실제 기판(300) 상에 형성되는 전극들(500)의 선 폭을 나타낸 그래프이고, 도 4는 제2 두께를 가진 PR이 비유효 노광 영역(220) 내에서 유효 노광 영역(210)과의 거리에 따라 실제 기판(300) 상에 형성되는 전극들(500)의 선 폭을 나타낸 그래프이다.
도 3 및 도 4의 그래프에서 가로축은 비유효 노광 영역(220) 내에서 유효 노광 영역(210)과의 거리(즉 비유효 노광 영역(220) 내에서 상기 비유효 노광 영역(220)의 최외각 영역으로 갈수록 거리는 그래프 상의 가로축의 값은 커지는 것으로 본다.)를 나타낸 것이고, 세로축은 기판(300) 상에 형성되는 전극들(500)의 선 폭을 나타낸다.
도 3에서의 제1 두께는 도 4에서의 제2 두께보다 큰 것으로 하였다.
도 3 및 도 4에서 알 수 있듯이, 비유효 노광 영역(220) 내에서 유효 노광 영역(210)과의 거리가 멀어질수록 기판(300)에 형성되는 전극(500)의 선 폭이 커지고, PR의 두께가 클수록 그 편차는 더 증가함을 확인할 수 있다.
도 5는 기판의 비유효 노광 영역상에 형성된 픽셀 전극과 공통 전극을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 픽셀 전극(321) 상부에 다수의 공통 전극(322)을 형성하는 경우, 마스크(200)의 제1 내지 제n 패턴(222) 각각에 대응하여 기판(300)에 형성된 제1 내지 제n 공통 전극(322)은 서로 균일한 폭을 가지도록 할 수 있다.
상기 제1 내지 제 n 공통 전극(322)과 상기 픽셀 전극(321)과의 전위차를 정확히 제어하는 것은 고 화질을 구현하는데 있어서 매우 중요한 요소이므로, 상기 제1 내지 제n 공통 전극(322)이 동일한 선폭을 가지고, 서로 동일한 간격으로 이격되도록 하는 것이 중요하다. 따라서 비유효 노광 영역(220)에서 외곽 영역으로 갈수록 마스크(200)의 패턴(222) 사이즈와 기판(300)의 전극(322) 사이즈 간의 편차를 고려하여, 마스크(200) 상기 패턴들(222)이 비유효 노광 영역(220)의 외곽으로 갈수록 선 폭이 좁아지도록 하는 동시에, 마스크(200)의 패턴들(222)간의 이격 거리를 넓게 조절하는 것이 바람직하다.
도 6은 실시예의 노광 장치에 따른 노광 방법을 나타낸 블록도이다.
이하 도 1, 도2, 도5 및 도 6을 참조하여, 노광 장치(10)에 따른 노광 방법을 설명한다.
노광기(100)는 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 가지므로, 노광기(100)의 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 결정하는 노광기(100)의 유효 및 비유효 노광 범위 결정하는 단계(S100)를 포함할 수 있다.
설정된 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위에 따라 마스크(200) 상에 상기 유효 노광 범위에 대응하는 유효 노광 영역(210)과 상기 비유효 노광 범위에 대응하는 비유효 노광 영역(220)을 구분하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 비유효 노광 영역(220)의 내측 영역에서 외각 영역 방향으로 상기 제1 내지 제n 패턴(400)을 차례대로 형성할 수 있고, 상기 제1 내지 제n 패턴(400)은 상기 제1 패턴에서 상기 제n 패턴으로 갈수록 폭이 좁아지고, 패턴들(400) 간의 간격이 넓어지도록, 즉 이격 거리가 커지도록 설정하는 등의 추후 단계에서 기판에 형성될 전극들의 사이즈를 고려하여 제1 내지 제n 패턴(400)의 사이즈를 결정하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
그 다음 설정된 제1 내지 제n 패턴(400)들의 사이즈에 따라서, 유효 노광 영역(210)에 원하는 패턴을 형성하는 것은 물론, 비유효 노광 영역(220)에 제1 내지 제n 패턴(400)을 형성 단계(S400)를 포함할 수 있다.
그 후 상기 마스크(200)에 빛을 조사하여 기판(300)에 상기 제1 내지 제n 패턴(400)에 대응하는 제1 내지 제n 전극(500)을 형성하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
상기 상기 마스크(200)에 빛을 조사하여 기판(300)에 상기 제1 내지 제n 패턴(400)에 대응하는 제1 내지 제n 전극(500)을 형성하는 단계(S500)를 구체적으로 살펴본다.
먼저, 기판 로더를 사용하여 기판(300)을 기판(300) 테이블 상에 로드하는 기판 로드 공정이 실시된다.
다음에, 서치 (search) 얼라인먼트기구에 의해 기판(300)의 대략적인 위치검출을 실시하는 서치얼라인먼트 공정이 실시된다.
상기 서치얼라인먼트 공정은, 구체적으로는, 예를 들면, 기판(300)의 외형을 기준으로 하거나, 또는 기판(300)상의 서치얼라인먼트 마크를 검출함으로써 실시된다.
다음에, 기판(300)상의 각 쇼트영역의 위치를 정확하게 구하는 파인 (fine) 얼라인먼트 공정이 실시된다.
상기 파인얼라인먼트 공정은, 일반적으로 EGA (enhanced global alignment) 방식이 이용되고, 이 방식은 기판(300) 내의 복수의 샘플 쇼트를 선택해 놓고, 당해 샘플쇼트에 부설된 얼라인먼트 마크 (웨이퍼 마크) 의 위치를 순차적으로 계측하고, 상기 계측결과와 쇼트배열의 설계 값에 근거하여, 소위 최소자승법 등에 의한 통계연산을 실시하여, 기판(300)상의 모든 쇼트 배열 데이터를 구하는 것으로, 높은 스루풋으로 각 쇼트영역의 좌표 위치를 비교적 고정밀도로 구할 수 있다.
다음에, 상술한 EGA 방식 등으로 구한 각 쇼트 영역의 좌표 위치와 미리 계측한 베이스 라인 량에 근거하여 노광 위치에 기판(300)상의 각 쇼트영역을 순차적으로 위치 결정하면서, 노광기(100)를 통하여 레티클의 패턴상을 기판(300) 상에 전사하는 노광 공정이 실시된다.
그 다음에, 노광 처리된 기판 테이블상의 기판(300)를 기판 언로더를 사용하여 기판(300)을 언로드 시키는 기판의 언로드 공정이 실시된다.
위와 같은 단계(S100~S500)를 거쳐 상기 제1 내지 제n 패턴(400) 각각에 대응하여 기판(300)에 형성된 제1 내지 제n 전극(500)은 상기 제1 내지 제n 패턴(400)의 폭과 서로 다른 폭을 가질 수 있고, 상기 제1 내지 제n 패턴(400) 각각에 대응하여 기판(300)에 형성된 제1 내지 제n 전극(500)은 상기 제1 내지 제n 패턴(400)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 제1 내지 제n 패턴(400) 각각에 대응하여 기판(300)에 형성된 제1 내지 제n 전극(500)은 서로 균일한 폭을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노광 장치(10)과 이를 이용한 노광 방법에 따르면, 노광기(100)의 비유효 노광 범위에서도 기판(300)에 형성된 전극(패턴, 500)의 사이즈를 제어할 수 있다.
즉 기판(300)에 형성될 비유효 노광 범위의 패턴 전극(500)의 사이즈를 정밀하게 제어 가능하여 기판(300)의 면취 효율을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 비용 절감 효과를 거둘 수 있다.
종래 노광기의 비유효 노광 범위에서는 선 폭의 편차에 대한 허용성이 비교적 큰 전극들을 배치할 수 밖에 없는 한계가 있었으나, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치(10)과 이를 이용한 노광 방법을 통해 비유효 노광 범위에서도 선 폭의 편차를 줄여 정밀한 사이즈의 제어가 필요한 전극들도 형성할 수 있고, 그에 따라 얼룩 불량 등의 화질 불량의 발생을 방지하고 고 화질의 디스플레이를 구현할 수 있다.
또한 패턴의 왜곡을 방지하기 위하여 위상변위마스크(phase shift mask, PSM)와 근접효과보정(optical proximity correction, OPC), 비등축조명(off-axisillumination,OAI) 등 다양한 분해능 향상 기술 등 복잡한 기술을 이용할 필요가 없이 간단히 마스크(200)에 형성되는 패턴의 사이즈와 간격을 조절하는 것으로 비유효 노광 범위 내에서도 패턴의 정확한 설계가 가능한 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10. 노광 장치
100. 노광기
200. 마스크
210. 유효 노광 영역
220. 비유효 노광 영역
222. 공통 전극 패턴
300. 기판
310. 마스크의 유효 노광 영역에 대응하는 영역
320. 마스크의 비유효 노광 영역에 대응하는 영역
321. 픽셀 전극
322. 공통 전극
400. 마스크의 비유효 영역에 형성된 패턴
500. 기판에 형성된 패턴 전극

Claims (13)

  1. 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 가지는 노광기;
    상기 유효 노광 범위에 대응하는 유효 노광 영역과 상기 비유효 노광 범위에 대응하는 비유효 노광 영역을 포함하는 마스크; 및
    상기 노광기와 상기 마스크에 의하여 전극이 형성되는 기판;을 포함하고,
    상기 비유효 노광 영역에 제1 내지 제n(n은 정수) 패턴이 형성되고,
    상기 제1 내지 제n 패턴은 상기 제1 패턴에서 상기 제n 패턴으로 갈수록 폭이 좁아지며,
    상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭과 서로 다른 폭을 가지는 노광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 패턴들 간의 간격은 상기 제1 패턴에서 제n 패턴으로 갈수록 커지는 노광 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 비유효 노광 영역은 상기 유효 노광 영역을 둘러싼 노광 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 유효 노광 영역과 인접한 영역에서 상기 유효 노광 영역과 먼 영역까지 상기 제1 내지 제n 패턴이 순서대로 형성되는 노광 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 패턴의 폭의 감소량에 반비례하여 상기 제1 내지 제n 전극의 폭이 증가하는 노광 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭보다 큰 노광 장치.
  7. 제5 또는 제6 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 서로 균일한 폭을 가지는 노광 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 전극은 동일한 거리로 이격된 노광 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 전극은 표시 장치에 공통 전압을 공급하는 공통 전극인 노광 장치.
  10. 유효 노광 범위와 비유효 노광 범위를 가지는 노광기를 이용한 노광 방법으로써,
    마스크 상에 상기 유효 노광 범위에 대응하는 유효 노광 영역과 상기 비유효 노광 범위에 대응하는 비유효 노광 영역을 구분하는 단계;
    상기 비유효 노광 영역에 형성될 제1 내지 제n 패턴의 선 폭 및 간격을 설정하는 단계;
    상기 비유효 노광 영역에 제1 내지 제n 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크에 빛을 조사하여 기판에 상기 제1 내지 제n 패턴에 대응하는 제1 내지 제n 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 비유효 노광 영역에 형성될 제1 내지 제n 패턴의 선 폭 및 간격을 설정하는 단계는,
    상기 제1 내지 제n 패턴은 상기 제1 패턴에서 상기 제n 패턴으로 갈수록 폭이 좁아지며,
    상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭과 서로 다른 폭을 가지는 노광 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 비유효 노광 영역의 내측 영역에서 외각 영역 방향으로 상기 제1 내지 제n 패턴을 순서대로 형성하는 노광 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 상기 제1 내지 제n 패턴의 폭보다 큰 노광 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 패턴 각각에 대응하여 기판에 형성된 제1 내지 제n 전극은 서로 균일한 폭을 가지는 노광 방법.
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