KR20040035008A - 포토리소그래피 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 리소그래피 장치는, 선형편광 필터와, 상기 선형편광 필터와 이격 되어 위치하며 소정의 패턴이 형성된 마스크와,상기 마스크에 형성된 특정 패턴 영역에 대해 상기 특정 패턴 영역의 하부에 위치하는 선편광층이 포함되는 것을 특징으로 하며,
본 발명에 의한 포토리소그래피 방법은, 노광된 광이 선형편광 필터를 통과하여 편광상태로 변환되는 단계와, 상기 편광상태로 변환된 광이 소정의 패턴이 형성된 마스크로 입사되는 단계와, 상기 마스크의 특정 패턴 영역에 입사되는 광이 선편광되는 단계와, 상기 마스크를 통과한 광에 의해 기판상에 위치한 포토레지스트의 두께가 다르게 형성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 회절노광 방법에 의할 경우의 복잡한 슬릿 구조의 설계와 관계없이 균일하게 광의 투과량이 조절되어 포토레지스트의 다층구조 형성이 가능하며, 노광된 빛의 파장수와 무관하게 일정한 효과를 얻을 수 있으므로 서로 다른 모델, 장비에 대해서도 같은 패턴의 마스크와 공정을 동일하게 적용할 수 있는 장점이 있다.

Description

포토리소그래피 장치 및 방법{apparatus and method of photo-lithography}
본 발명은 포토리소그래피 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 빛의 편광현상을 이용하여 공정수를 저감하게 하는 포토리소그래피 장치 및 방법에 관한 것이다.
액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한 것이다. 상기 액정의 구조는 가늘고 길기 때문에 분자 배열에 방향성과 분극성을 갖고 있으며, 이에 인위적으로 전자기장을 인가하여 분자 배열 방향을 조절할 수 있다.
따라서, 배향 방향을 임의로 조절하면 액정의 광학적 이방성에 의하여 액정 분자의 배열 방향에 따라 빛을 투과 혹은 차단시킬 수 있게 되어 화면 표시장치로 응용하게 된 것이며, 현재는 박막트랜지스터(Thin-Film Transistor : TFT)와 이와 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 주로 이용되고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 한 화소영역에 대한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 액정표시장치는 게이트 라인(60)이 수평방향으로 형성되고, 데이터 라인(70)이 상기 게이트 라인(60)과 교차하도록 수직방향으로 형성된다.
상기 게이트 라인(60) 및 데이터 라인(70)의 교차부에는 소스 전극(70a), 드레인 전극(70b), 게이트 전극(60a), 반도체층(80) 등으로 구성되는 박막트랜지스터가 형성되고, 상기 드레인 전극(70b)에는 화소 전극(40)이 접촉되도록 형성된다.
상기 구성요소들은 투명기판 위에 적층되는 구조 즉, 게이트 라인(60)에서 분기하는 게이트 전극(60a) 위에 SiNx, SiOx 등의 무기막으로 된 게이트 절연막이 형성되고, 상기 게이트 전극(60a)부의 게이트 절연막 위에 반도체층(80)이 형성된다.
상기 반도체층(80)의 양 끝단에는 p형 또는 n형 고 도즈 이온주입을 실시하여 p형 또는 n형의 박막트랜지스터의 소스 영역 및 드레인 영역이 형성되고, 상기 영역에는 각각 소스 전극(70a) 및 드레인 전극(70b)이 접촉되어 형성되며, 그 위에 기판 전면을 덮도록 보호막이 덮이고 그 보호막 위에 화소 전극(40)이 콘택홀을 통하여 상기 드레인 전극(70b)과 접촉되도록 형성된다.
상기와 같이 구성되는 게이트 라인(60), 데이터 라인(70)의 패턴 및 박막트랜지스터 스위칭 소자는 종래에는 5회의 포토공정을 거쳐 구성된다.
도 2는 5회의 포토공정에 의하여 구성되는 종래의 액정표시장치의 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 먼저 투명기판(10) 위에 게이트 전극(60a)이 형성되어 있는 기판이 첫 번째 포토공정에 의하여 구성된다. 이는 투명기판 위에 금속막을 증착하고, 금속막 위에 한 예로 포지티브 포토레지스트를 도포하고, 소정의 패턴을 갖는 제 1노광 마스크를 위치 맞춤 후 포토레지스트를 노광 및 현상하고, 현상된 패턴에 따라 금속막을 에칭하고, 에칭 후의 금속막 위에 남아있는 포토레지스트를 제거함으로써 구성된다. (a)
다음은 게이트 전극(60a)이 형성된 투명기판에 게이트 절연막(50)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(50) 위에 반도체층(80)을 형성되는 것이 두 번째 포토공정에 의하여 구성된다. (b)
이어서, 상기 반도체층(80)의 양 끝단에 p형 또는 n형 고 도즈 이온주입을실시하여 p형 또는 n형의 박막트랜지스터의 소스 영역(82) 및 드레인 영역(84)이 형성되고, 상기 영역에는 각각 소스 전극(70a) 및 드레인 전극(70b)이 접촉되어 형성되는 것이 세 번째 포토공정에 의하여 구성된다. (c)
그 다음으로는 상기 소스 전극(70a) 및 드레인 전극(70b)을 덮도록 SiNx, SiOx 등의 무기막 또는 BCB 등의 유기막으로 된 보호막(55)이 구성되고, 상기 드레인 전극(70b)의 일부가 노출되도록 상기 보호막에 콘택홀(30)이 구성되는 것이 네 번째 포토공정에 의하여 구성된다. (d)
마지막으로는 상기 보호막(55) 위에 드레인 전극(70b)과 접촉되도록 ITO(Indium Tin Oxide)으로 된 화소 전극(40)이 구성되는 것이 다섯 번째 포토공정에 의하여 구성되는 것이다. (e)
상기 액정표시장치 기판의 제조과정에서 각각의 포토공정을 구체적으로 설명하면, 기판의 세정단계 → 포토레지스트 도포단계 → 소프트 베이킹단계 → 노광마스크 위치 맞춤단계 → 노광단계 → 현상단계 → 기판 검사단계 → 하드 베이킹단계 → 에칭단계 → 기판 검사단계 → 포토레지스트 제거단계 등의 과정을 거친다.
이러한 각각의 포토공정은 상기와 같은 복잡한 과정의 단계를 거치기 때문에 각각의 단계에서 불량이 발생할 확률이 높아지고, 따라서 한 번의 포토공정이 증가하면 그 만큼 불량발생율은 높아져 기판의 제조수율이 저하되는 문제점이 발생한다.
이를 극복하기 위해 현재는 종래의 두 번째 포토공정과 세 번째 포토공정을 한번의 포토공정으로 하여 포토공정 수를 4번으로 줄이는 방법을 이용한다.
이와 같이 종래의 두 번째 포토공정과 세 번째 포토공정을 한 번의 포토공정으로 줄이기 위해서는 게이트 전극이 형성된 기판 위에 게이트 절연막, 반도체층, 금속층을 연속으로 증착하고, 상기 금속막 위에 포지티브 포토레지스트를 도포한다. 그리고, 부분적으로 회절노광이 가능한 노광마스크를 위치 맞춤하고, 노광 및 현상하여 포토레지스트의 패턴을 형성한다. 즉, 광의 일부만 흡수되고 나머지는 통과되는 회절노광의 원리를 이용하여 포토레지스트 패턴의 두께를 위치에 따라 다르게 조정하는 것이다.
이를 위해서는 노광마스크는 광이 차단되는 영역과 광이 투과되는 영역 뿐 아니라 광이 일부만 차단되는 회절노광 영역으로 나뉘어지며, 이를 통해 빛을 노광함으로써 상기 반도체층 및 소스/ 드레인전극을 한번의 포토공정으로 형성할 수 있는 것이다.
상기 회절노광 영역은 상기 광이 투과되는 영역과 같이 완전히 개방된 상태가 아니라 슬릿(slit)형 개방 패턴을 가지며, 상기 슬릿은 회절노광 기법에 적절한 간격을 갖는다. 즉, 감광에 사용하는 광원의 해상도보다 좁은 간격의 슬릿 간격을 갖는 것이다.
도 3은 회절노광 영역의 회절 현상에 대한 개념을 설명하는 도면이다.
여기서, 도 3a는 상기 회절노광 영역에 있어서 다수개가 형성된 슬릿을 나타낸 도면이며 이 때 각 슬릿의 간격은 a로, 슬릿의 폭은 b로, 슬릿의 길이는 L로 나타낸다. 즉, 빛이 슬릿을 통해 투과되는 영역은 b가 되는 것이고, 이러한 슬릿은 각각 a의 간격을 나열된 것이다.
또한, 도 3b는 이러한 슬릿을 통해 투과되는 빛의 회절 현상을 설명하는 도면으로 하나의 슬릿을 대상으로 하였으며, 슬릿 폭에 대한 빛의 세기의 그래프와 이에 대비하여 기판상에 형성된 포토레지스트가 잔류되는 형상을 나타내고 있다.
도 3b를 참조하면, 하나의 슬릿을 통과하는 빛은 프라운 호프 회절 효과가 발생하게 되고, 기판에 도달하는 빛의 세기는 거리에 따는 회절상의 각 분포에 의해 얻어지는데, 이 때의 각 분포 폭은 상기 슬릿 폭 b에 반비례하고, 빛의 파장에 비례한다. 도 3b에서 도시된 바와 같이 슬릿의 중간지점(=0)에 가장 밝은 빛의 세기가 나타나는데 이 때의 빛의 세기는 슬릿의 면적(b×L)에 비례한다.
상기 슬릿을 통과한 빛의 세기를 I라고 하면,
이며,
단,이고,
첫번째 어두운 무늬는에서 나타나는데 이 때,이다.
(: 최초 노광되는 빛의 세기,: 빛의 파장, b : 슬릿 폭,: 빛의 진행방향에 대한 회절각, L : 슬릿의 길이)
따라서, 회절각를 줄이면 빛의 세기의 분포가 스크린 상에서 좁아져 광학적 분해능을 달성하게 되는 것이나, 이 때는 변하지 않는 상태에서 b가 좁아지는 경우 즉, 상기 회절노광 영역에 형성된 각 슬릿을 통해 빛이 투과하는 경우에는상기 회절각가 증가하게 되어 빛의 세기가 완만해지고, 기판 상의=0인 지점에서의 빛의 세기가 급격히 감소하여 이에 따른 노광량 부족에 의해 기판 상의 포토레지스트가 잔류하게 되는 것이다.
이는 도 3b에서 점선으로 표시되어 나타내고 있으며, 결국 이에 따라 포토레지스트 패턴의 두께를 위치에 따라 다르게 조정하는 것이 가능한 것이다.
그러나, 회절 노광의 경우 회절에 해당하는 마스크의 회절노광 영역의 슬릿 폭과 슬릿 간격이 매우 중요하다. 회절광의 중첩 효과를 효과적으로 얻어내지 못하면, 도 3c와 같이 균일하지 못한 간섭노광에 의한 패턴의 요철이 형성되거나, 또는 도 3d와 같이 전혀 포토레지스트가 잔류되지 못하는 등의 공정의 조건과 마진(margin) 및 신뢰성의 폭이 작다.
또한, 회절효과는 노광되는 파장의 파장수와 광의 직진성 및 파장의 단파장 여부 등에 매우 민감하게 영향을 받으므로, 노광기가 달라지면 마스크의 설계 및 후속 노광량, 에칭 특성 등이 모두 달라지게 된다.
따라서, 이와 같은 회절노광 방법은 개발 모델별, 장비별의 의존성이 매우 크다는 단점은 안고 있는 것이다.
본 발명은 액정표시장치 등의 기판의 패턴 및 소자를 구성하는데 있어서, 빛의 편광현상을 이용하여 1회 노광으로 포토레지스트의 높이를 다르게 형성함으로써 공정수를 저감하고 공정의 마진을 증가토록 하는 포토리소그래피 장치 및 방법을제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 한 화소영역에 대한 평면도.
도 2는 5회의 포토공정에 의하여 구성되는 종래의 액정표시장치의 기판의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 3은 회절노광 영역의 회절 현상에 대한 개념을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 의한 포토리소그래피 장치의 구성(4a) 및 이에 의해 기판 상에 포토레지스트가 잔류되는 형상(4b)을 나타내는 도면.
도 5는 빛의 편광 현상에 대한 개념을 설명하는 도면.
도 6는 본 발명에 의한 포토리소그래피 방법을 설명하는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
400 : 노광기 410 : 선형편광 필터
420 : 마스크430 : 선편광층
440 : 포토레지스트450 : 기판
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 리소그래피 장치는, 선형편광 필터와, 상기 선형편광 필터와 이격 되어 위치하며 소정의 패턴이 형성된 마스크와,상기 마스크에 형성된 특정 패턴 영역에 대해 상기 특정 패턴 영역의 하부에 위치하는 선편광층이 포함되는 것을 특징으로 한다
또한, 상기 선형편광 필터는 노광기의 최종 노광단 앞쪽에 위치하며 상기 노광기에서 노광되는 빛을 편광상태로 상기 마스크에 입사시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소정의 패턴은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 포토레지스트가 모두 제거되도록 하는 영역과, 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역으로 나뉘어 짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스크에 형성된 특정 패턴 영역은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역임을 특징으로 한다.
또한, 상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되는 것은 상기 선형편광 필터에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 선편광층을 투과하는 광의 광축이 이루는 각의 차이에 의해 노광량이 감소함으로써 이루어지며, 상기 선편광층은 상기 마스크 하부에 밀착되어 있음을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 포토리소그래피 방법은,노광된 광이 선형편광 필터를 통과하여 편광상태로 변환되는 단계와, 상기 편광상태로 변환된 광이 소정의 패턴이 형성된 마스크로 입사되는 단계와, 상기 마스크의 특정 패턴 영역에 입사되는 광이 선편광되는 단계와, 상기 마스크를 통과한 광에 의해 기판상에 위치한 포토레지스트의 두께가 다르게 형성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소정의 패턴은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 포토레지스트가 모두 제거되도록 하는 영역과, 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역으로 나뉘어 짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스크의 특정 패턴 영역은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역임을 특징으로 한다.
또한, 상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되는 것은 상기 선형편광 필터에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 마스크 하부에 밀착되어 형성된 선편광층을 투과하는 광의 광축이 이루는 각의 차이에 의해 상기 특정패턴 영역에 노광되는 노광량이 감소하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 회절노광 방법에 의할 경우의 복잡한 슬릿 구조의 설계와 관계없이 균일하게 광의 투과량이 조절되어 포토레지스트의 다층구조 형성이 가능하며, 노광된 빛의 파장수와 무관하게 일정한 효과를 얻을 수 있으므로 서로 다른 모델, 장비에 대해서도 같은 패턴의 마스크와 공정을 동일하게 적용할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 의한 포토리소그래피 장치의 구성(4a) 및 이에 의해 기판 상에 포토레지스트가 잔류되는 형상(4b)을 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하여 본 발명에 의한 포토리소그래피 장치의 구성을 설명하면 이는 선형편광 필터(410)와, 상기 선형편광 필터(410)와 이격 되어 위치하며 소정의 패턴이 형성된 마스크(420)와, 상기 마스크(420)에 형성된 특정 패턴 영역(422)에 대해 상기 특정 패턴 영역(422)의 하부에 위치하는 선편광층(430)이 포함되어 구성된다.
상기 선형편광 필터(410)는 노광기(400)의 최종 노광단 앞쪽에 배치되며, 이에 의해 상기 노광기(400)에서 노광된 빛은 상기 선형편광 필터(410)를 통과하여 편광 상태로 변환된다.
이렇게 편광 상태로 변환된 빛은 상기 마스크(420)로 입사 된다. 상기 마스크(420)에는 액정표시장치 등의 기판의 패턴 및 소자를 형성하게 위해 소정의 패턴이 형성되어 있으며, 단, 이 때 상기 소정의 패턴은 종래의 경우와 같이 상기 기판(450) 위에 형성된 포토레지스트(440)에 노광하여 상기 패턴에 해당하는 포토레지스트(440)가 모두 제거되도록 하는 영역으로 형성되는 것에 국한되지 않는다.
좀 더 상세히 설명하면 상기 소정의 패턴은 종래와 같이 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 포토레지스트가 모두 제거되도록 하는 영역(422) 뿐 아니라, 포토레지스트가 일부만 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역(424)으로 나뉘어 진다.
여기서, 종래와 다르게 상기 마스크에 형성된 특정 패턴(424) 영역 즉, 상기 포토레지스트가 일부만 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역(424)은 이를 위해 종래 회절노광 방법과 같이 상기 영역에 회절 패턴이 형성된 것은 아니며, 일반적인 노광 패턴과 마찬가지로 정상의 패턴으로 마스크에 형성된 것이다.
다만, 상기 특정 패턴 영역(424)이 형성된 위치 하부에 선편광층(430)을 형성시킴으로써, 상기 선형편광 필터(410)에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 선편광층(430)을 투과하는 광의 광축이 이루는 각의 차이에 의해 노광량이 감소하게 되어 상기 영역에 해당하는 기판(450) 상의 포토레지스트(440)는 모두 제거되지 않고 일부만 제거되어 얇게 형성되는 것이다.
도 4a에 도시된 마스크(420) 및 선편광층(430)을 참조하면, 액정표시장치 등의 기판(450)에 일정한 패턴을 형성하기 위해 상기 마스크(420) 상에 소정의 패턴을 형성하는 경우 마스크 차광막(Black Matrix : BM)이 형성된 영역(426)에 대해서는 빛이 투과되지 못하며, 일반적인 노광 패턴이 형성된 영역 중 특정 패턴 영역(424) 즉, 포토레지스트가 일부만 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역(424)이 형성된 위치 하부에 선편광층(430)이 위치한 영역에 대해서는 노광량이 감소되어 투과되고, 상기 선편광층(430)이 위치하지 않은 상기 일반적인 노광 패턴이 형성된 영역(422)에 대해서는 노광량이 감소되지 않고 그대로 투과된다.
상기 선형편광 필터(410)에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 선편광층(430)을 투과하는 광의 광축이 이루는 각의 차이에 의해 노광량이 감소되는 것은 빛의 편광 법칙 (Malus law)에 의해서 이며, 이는 도 5를 통하여 상세히 설명하도록한다.
도 5는 빛의 편광 현상에 대한 개념을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하여 상기 빛의 편광 현상과 이에 대한 Malus law의 수식을 설명하면, 상기 Malus law에 의해 최종 투과되는 빛의 세기 I라 하고, 최초 비편광 빛의 세기 I0라 할 때, 이들 I와 I0의 관계식은이며, 이 때는 두개의 편광자의 광축 간의 각을 의미한다. 즉, 도 5에서의 투과축 1과 투과축 2 사이의 각이 바로가 되는 것이다.
이를 본 발명에 의한 포토리소그래피 장치에 적용하여 설명하면 상기 선형편광 필터(410)를 통과하기 전의 최초 비편광 빛의 세기는 I0가 되는 것이고, 상기 선형편광 필터(410) 및 선편광층(430)을 통과하여 상기 포토레지스트(440)에 최종 노광되는 빛의 세기는 I가 되는 것이며, 또한, 상기 선형편광 필터(410)에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 선편광층(430)을 투과하는 광의 광축이 이루는 각이가 된다.
따라서, 상기 각를 작게 가져갈수록 상기 특정 패턴 영역(424)을 투과하는 노광량은 증가하게 되므로 이 영역에 해당하는 기판(450) 상의 포토레지스트(440)의 두께는 얇게 형성이 가능한 것이다. 이에 따라가 0도 즉, 상기 선형편광 필터(410)에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 선편광층(430)을 투과하는 광의 광축이 평행한 경우에는 종래의 일반적인 광이 투과되도록 형성된 패턴과 동일하게 되는 것이다.
또한, 반대로를 90도에 가깝게 가져가면 상기 특정 패턴 영역(424)을 투과하는 노광량을 거의 차단하게 되므로 이 영역에 해당하는 기판(450) 상의 포토레지스트(440) 두께를 높게 형성할 수 있는 것이다. 이에 따라가 90도 즉, 상기 선형편광 필터(410)에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 선편광층(430)을 투과하는 광의 광축이 수직인 경우에는 종래의 일반적인 광이 투과되지 못하도록 마스크 차광막이 형성된 것과 동일하게 되는 것이다.
결과적으로 본 발명에 의한 포토리소그래피 장치를 이용할 경우에는 패턴별 에칭층 (Etch Layer)의 공정 특성에 맞추어서를 조절하여, 포토레지스트층의 두께를 다양하게 조절할 수 있으며, 또한 상기와 같은 두개의 편광자에 의한 효과는 빛의 파장에 둔감하고, 상기 편광자의 투과축 사이 각에만 의존하여 투과광의 광량이 조절되므로, 노광기의 광원이 달라져도 같은 패턴의 마스크와 공정을 동일하게 적용할 수 있는 것이다.
도 4b는 본 발명에 의한 포토리소그래피 장치에 의해 노광될 때 기판(450) 상에 포토레지스트(440)가 잔류되는 형상을 나타내는 도면으로, 상기 마스크 상에 마스크 차광막(Black Matrix : BM)이 형성된 영역에 대해서는 빛이 투과되지 못하여 상기 영역에 대해서 기판(450) 상에 형성된 포토레지스트(440)는 최초 형성된 높이(h1)을 유지하고 있으며, 일반적인 노광 패턴이 형성된 영역 중 특정 패턴 영역 즉, 상기 특정 패턴 영역이 형성된 위치 하부에 선편광층이 위치한 영역에 대해서는 노광량이 감소한 상태로 투과되어 상기 영역에 형성된 기판(400) 상의 포토레지스트(450)는 그 높이(h2)가 최초 형성된 높이(h1)에 비해 얇게 형성되어 있고, 상기 선편광층이 위치하지 않은 상기 일반적인 노광 패턴이 형성된 영역에 대해서는 노광량이 감소되지 않고 그대로 투과되므로 상기 영역에 형성된 기판 (450)상의 포토레지스트(440)는 모두 제거된다.
이 때 상기 포토레지스트는 포지티브 타입으로 빛에 노출됨에 의해 제거되는 성질을 가지고 있다. 만약 네가티브 타입의 포토레지스트를 이용할 경우에는 상기 마스크의 패턴을 바꿈으로써 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 6는 본 발명에 의한 포토리소그래피 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4 및 6를 참조하여 본 발명에 의한 포토리소그래피 방법을 설명하면, 먼저 노광된 광이 선형편광 필터(410)를 통과하여 편광상태로 변환되는 단계를 거친다. 이 때 상기 선형편광 필터(410)는 노광기(400)의 최종 노광단 앞쪽에 배치되며, 이에 의해 상기 노광기(400)에서 노광된 광은 상기 선형편광 필터(410)를 통과하여 편광 상태로 변환되는 것이다. (A)
다음으로는 상기 편광상태로 변환된 광이 소정의 패턴이 형성된 마스크(420)로 입사된다. 상기 소정의 패턴은 종래 기술과 같이 상기 마스크(420)를 통과하는 광에 의해 포토레지스트(440)가 모두 제거되도록 하는 영역(422) 뿐 아니라, 포토레지스트가 일부만 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역(424)으로 나뉘어 지며, 이는 상기 영역(424)이 형성된 위치 하부에 선편광층(430)을 형성시킴으로써 얻어진다. (B)
이어서, 상기 마스크(420)로 입사되는 광이 상기 마스크(420) 상에 형성된소정의 패턴을 투과하게 된다. 이 때 상기 마스크(420) 상에 마스크 차광막(Black Matrix : BM)이 형성된 영역(426)에 대해서는 빛이 투과되지 못하며, 소정의 패턴이 형성된 영역 중 특정 패턴 영역(424) 즉, 상기 특정 패턴 영역이 형성된 위치 하부에 선편광층(424)이 위치한 영역에 대해서는 노광량이 감소되어 투과되고, 상기 선편광층(424)이 위치하지 않은 상기 소정의 패턴이 형성된 영역(422)에 대해서는 노광량이 감소되지 않고 그대로 투과된다. (C)
마지막으로 상기 마스크(420)를 투과한 광에 의해 기판(450)상에 위치한 포토레지스트(440)의 두께가 다르게 형성된다.
즉, 상기 마스크(420) 상에 마스크 차광막(Black Matrix : BM)이 형성된 영역(426)에 대해서는 빛이 투과되지 못하여 상기 영역(426)에 대해서 기판(450) 상에 형성된 포토레지스트(440)는 최초 형성된 높이(h1)을 유지하며, 일반적인 노광 패턴이 형성된 영역 중 특정 패턴 영역(424) 즉, 포토레지스트가 일부만 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역(424)이 형성된 위치 하부에 선편광층(430)이 위치한 영역에 대해서는 노광량이 감소한 상태로 투과되어 상기 영역(424)에 형성된 기판(450) 상의 포토레지스트(440)는 그 높이(h2)가 최초 형성된 높이(h1)에 비해 얇게 형성되고, 상기 선편광층(430)이 위치하지 않은 상기 일반적인 노광 패턴이 형성된 영역(422)에 대해서는 노광량이 감소되지 않고 그대로 투과되므로 상기 영역(422)에 형성된 기판(450) 상의 포토레지스트(440)는 모두 제거된다. (D)
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 포토리소그래피 장치 및 방법에 의하면, 액정표시장치 등의 기판의 패턴 및 소자를 구성하는데 5회의 포토공정이 소요되는 것을 4회의 포토공정으로 줄일 수 있고, 종래의 회절노광 방법에 의할 경우의 복잡한 슬릿 구조의 설계와 관계없이 균일하게 광의 투과량이 조절되어 포토레지스트의 다층구조 형성이 가능하며, 노광된 빛의 파장수와 무관하게 일정한 효과를 얻을 수 있으므로 서로 다른 모델, 장비에 대해서도 같은 패턴의 마스크와 공정을 동일하게 적용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 선형편광 필터와,
    상기 선형편광 필터와 이격 되어 위치하며 소정의 패턴이 형성된 마스크와,
    상기 마스크에 형성된 특정 패턴 영역에 대해 상기 특정 패턴 영역의 하부에 위치하는 선편광층이 포함되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선형편광 필터는 노광기의 최종 노광단 앞쪽에 위치하며 상기 노광기에서 노광되는 빛을 편광상태로 상기 마스크에 입사시키도록 하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 패턴은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 포토레지스트가 모두 제거되도록 하는 영역과, 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역으로 나뉘어 짐을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 마스크에 형성된 특정 패턴 영역은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역임을 특징으로 하는포토리소그래피 장치.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되는 것은 상기 선형편광 필터에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 선편광층을 투과하는 광의 광축이 이루는 각의 차이에 의해 노광량이 감소하여 이루어짐을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 선편광층은 상기 마스크 하부에 밀착되어 있음을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  7. 노광된 광이 선형편광 필터를 통과하여 편광상태로 변환되는 단계와,
    상기 편광상태로 변환된 광이 소정의 패턴이 형성된 마스크로 입사되는 단계와,
    상기 마스크의 특정 패턴 영역에 입사되는 광이 선편광되는 단계와,
    상기 마스크를 통과한 광에 의해 기판상에 위치한 포토레지스트의 두께가 다르게 형성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 소정의 패턴은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 포토레지스트가 모두제거되도록 하는 영역과, 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역으로 나뉘어 짐을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 마스크의 특정 패턴 영역은 상기 마스크를 통과하는 광에 의해 상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되도록 하는 영역임을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 포토레지스트가 일부 제거되어 얇게 형성되는 것은 상기 선형편광 필터에 의해 선편광된 광의 광축과 상기 마스크 하부에 밀착되어 형성된 선편광층을 투과하는 광의 광축이 이루는 각의 차이에 의해 상기 특정패턴 영역에 노광되는 노광량이 감소하여 이루어짐을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
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