KR20050019502A - 노광방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 액정표시장치의 기판을 노광하는 마스크조립체에 있어서, 평면 방향으로 상호 연접하여 배열되는 복수의 단위마스크와; 상기 복수의 단위마스크를 상호 연결하여 지지하는 지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 대형의 마스크조립체를 제작할 수 있어 노광공정의 단순화와 마스크제작 비용을 절감할 수 있고, 대형마스크의 하중에 의한 마스크 휨 현상으로 발생할 수 있는 패턴이미지 왜곡현상을 해결할 수 있다.

Description

노광방법 및 장치{Method of Exposure and apparatus thereof}

본 발명은, 노광방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 대형마스크의 휨 현상에 의한 기판 상의 패턴이미지 왜곡을 개선하고 마스크제작 비용을 절감하는 노광방법 및 장치에 관한 것이다.

최근에는 구매자의 요구에 따라 액정표시장치의 대화면화가 되어가고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라 액정표시장치를 구성하는 액정표시장치의 기판 또한 대형화되어 가고 있다. 대화면화된 액정표시장치의 작동을 위해서는 기판 상에 박형의 요소들을 구성하게 되는데, 일반적으로 액정표시장치의 기판 상에 구성된 회로등은 박형의 회로패턴들로 형성하게 된다. 이러한 박형의 회로패턴을 형성하기 위해서 박형의 패턴을 형성할 수 있는 장점이 있는 포토마스킹 기법을 사용하게 된다.

액정표시장치의 경박화 추세에 따라 포토마스크의 노광공정을 통해 박형의 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 노광공정은 기판을 노광하기 위해 패턴이 그려진 마스크가 필요하게 된다. 마스크는 쿼츠(Quartz) 기판 상에 에멀전(emulsion), 크롬, 산화철들의 박막이 증착되어 차광과 투광영역을 구분하여 패턴이 그려져 있다. 이러한 마스크 패턴은 빛을 선택적으로 투영하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성하는 역할을 한다.

도 1은 종래의 스텝 앤 리피트 과정을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 노광방법은 액정표시장치의 판넬은 커지는 반면 이를 노광하기 위한 마스크를 제작하는데 어려움이 있어 기판보다 작은 마스크를 사용하여 액정표시장치의 기판 전체를 노광할 때까지 반복 노광하여 패턴을 형성했다.

스텝 앤 리피트(step and repeat)공정은 마스크를 기판에 구석에 위치시키고 노광한 다음, 마스크를 다음 위치로 이동시키고 그 위치에서 다시 노광을 한다. 이러한 공정을 액정표시장치의 전체 기판을 채울 때까지 반복하게 된다.

그러나, 이러한 스텝 앤 리피트공정은 마스크를 이동하여 기판 상에 재정렬할 때 패턴의 왜곡이 발생할 수 있는 문제점이 있고, 마스크가 옮겨질 때마다 질이 저하된다. 또한, 위치를 이동할 때마다 마스크를 정렬시키야 하는 번거로운 공정을 이행하여야 했다.

도 2는 종래의 대형마스크를 사용하여 노광하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 기판이 대형화되면서 이러한 대형 기판을 노광할 수 있는 대형마스크가 필요하게 되었다. 대형마스크를 사용하여 기판을 노광하게 되면 스텝 앤 리피트공정에서 발생할 수 있는 스티치를 없앨 수 있고, 마스크의 정열과 이동을 반복하는 공정이 줄어들어 공정시간과 공정단계가 단축되어 생산량과 생산단가에 영향을 준다.

그러나, 마스크가 대형의 크기이기 때문에 제작하는데 어려움이 있고 제작을 하더라도 고가이기 때문에 제품단가가 상승하는 원인이 된다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이 대형마스크는 그 하중 때문에 마스크 휨 현상이 발생할 수 있다. 대형마스크의 휨 현상으로 인해 패턴 이미지가 왜곡되는 현상이 발생하게 된다.

따라서, 액정표시장치 제작기판의 대형화에 따라 기판을 노광하여 패턴을 형성하면 마스크의 크기가 증가하고, 이에 따라 하중에 따른 마스크 휨 현상이 초래되어 노광되는 기판 상에 패턴닝 왜곡이 발생되고 있다. 또한 마스크가 대형화됨에 따라 마스크의 제작가격이 지수적으로 증가하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 단위마스크를 지지프레임을 통해 결합하여 마스크조립체를 형성함으로써, 지지프레임(frame)으로 마스크 휨 현상을 방지하여 노광 시 패턴이미지 왜곡(distort)을 방지하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 액정표시장치의 기판을 노광하는 마스크조립체에 있어서, 평면 방향으로 상호 연접하여 배열되는 복수의 단위마스크와; 상기 복수의 단위마스크를 상호 연결하여 지지하는 지지프레임을 포함하는 것에 의해 달성된다.

여기서, 상기 지지프레임은 상기 단위마스크와 상호 연접하는 상기 복수의 단위마스크를 상호 연결하는 연결프레임부를 가질 수 있다.

또한, 상기 복수의 단위마스크를 연결하는 지지프레임 하부영역으로 상기 단위마스크 중 어느 하나는 투과하는 빛을 지지프레임 하부영역으로 편위시키는 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 광경로를 편위시키는 수단은 프리즘 유닛으로 구성할 수 있다.

한편, 액정표시장치 기판의 패턴을 형성하는 노광방법에 있어서, 빛을 조사하는 단계와; 패턴이 형성된 복수의 단위마스크를 준비하는 단계와; 상기 복수의 단위마스크를 결합하여 마스크조립체를 형성하는 단계와; 상기 마스크결합체의 골격을 이루어 휨을 방지하는 지지프레임을 마련하는 단계와; 광경로를 편위해 주는 수단을 상기 마스크결합체에 마련하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성된다.

설명에 앞서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 실시예에서 설명한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 기판 노광과정을 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마스크조립체(25)는 쿼츠글래스(Quartz glass) 상에 패턴이 그려진 단위마스크(20)와 단위마스크(25)를 연결하고 마스크의 휨을 방지하는 지지프레임(40)과 지지프레임(40) 하부영역을 노광하기 위해 광경로를 편위해 주는 프리즘유닛(50)을 포함한다.

단위마스크(20)에는 빛의 투광과 차광을 선택적으로 할 수 있도록 원하는 모양의 금속물질 패턴이 형성되어 있다. 단위마스크(20)는 복수로 준비되며, 마스크조립체(25)의 크기를 대형으로 형성하도록 각각의 단위마스크(20)를 결합할 수 있다.

지지프레임(40)은 단위마스크(20)를 상호 연결하기 위해서 마련되며, 복수의 단위마스크(20)가 연결되어 형성된 마스크조립체(25)를 형성한다. 또한 마스크의 하중으로 휨 현상이 생기는 것을 방지해준다. 지지프레임(40)에 의해 마스크조립체(25)의 휨 현상이 없기 때문에 리얼 이미지로 패턴닝 할 수 있다.

그리고, 지지프레임(40)은 크기가 작은 것이 바람직하며, 재료로는 단위마스크(20)의 하중을 견딜 수 있는 강도나 경도가 강한 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

복수 개의 지지프레임(40)을 연결함으로써 저렴한 가격으로 대형기판의 장점인 원-샷(One-Shot)공정을 수행할 수 있게 된다. 원-샷 공정은 하나의 마스크를 통해 대형기판을 한번에 노광하는 방법이다. 원-샷 공정을 통해 한번에 기판을 노광함으로써 공정이 단순화되고 공정시간을 단축시킬 수 있다.

프리즘유닛(50)은 지지프레임(40)의 하부에 광이 도달하지 않는 영역을 프리즘유닛(50)을 통해 광경로를 편위하도록 단위마스크(20)의 밑면에 마련된다.

도 4는 본 발명에 따른 광경로 변경 과정을 나타낸 도면이다.

도 4는 설명을 위해 과정해서 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 스넬의 법칙(snell's Law)에 따라 굴절각과 입사각에 따라 투과각을 조절할 수 있다. 스넬의 법칙은 n₁Sinθ₁= n₂Sinθ₂ 이고, θ₁<θ ₂, n₁>n₂ 이다. 이를 이용하여, 단위마스크(20)는 지지프레임(40)의 폭을 가지는 연결되고, 단위마스크(20) 밑면에 θ의 각도와 굴절률 n을 가지는 프리즘유닛(50)을 형성한다. 기판 상에 패턴을 형성하기 위해 광을 조사하였을 경우, 프리즘유닛(50)이 없는 면의 광경로는 직진성을 가지며 기판 상에 투영 되지만 프리즘유닛(50)을 갖춘 영역의 경우 스넬의 법칙에 따라 광경로가 변경(shift)된다. 따라서, 지지프레임(40)의 폭만큼 광경로를 변경함으로써 지지프레임(40) 때문에 투영되지 않는 영역을 투영할 수 있게 된다.

또한, 지지프레임(40)의 폭에 따라 프리즘유닛(50)의 간격 조절과 프리즘유닛(50)의 굴적각과 각도 그리고 마스크조립체(25)와 기판의 간의 거리의 관계는 조절가능하다. 이러한 관계는 마스크를 이용한 방법 이에 노광기의 광학계내부에도 같은 원리로 적용 가능하다.

도 5는 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 노광과정을 나타낸 제1실시예를 나타낸 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 제1프리즘(53)과 제2프리즘(56)으로 형성되어 있다. 마스크조립체(25)를 통과한 빛은 제1프리즘(53)을 통과하면서 광경로가 편위된다.

제2프리즘(56)은 제1프리즘(53)에 의해 광경로가 변경된 빛을 제2프리즘(56)을 통과하면서 빛이 기판으로 직광하도록 광경로를 변경해준다.

이 때, 제1프리즘(53)에 의해 광경로가 변경된 빛은 지지프레임(40)의 폭에 따라 광경로 변경정도가 결정된다. 제1프리즘(53)과 제2프리즘(56)의 간격을 조절하여 지지프레임(40)의 폭에 해당하는 영역에 노광이 되도록 할 수 있다

도 6은 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 노광과정을 나타낸 제2실시예를 나타낸 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 마스크패턴이 그려진 마스크조립체(25)에 의해 기판을 노광한다. 이러한 마스크조립체(25)는 지지프레임(40)에 의해 마스크의 휨 현상이 없고, 지지프레임(40)의 하부에 노광되지 않는 영역은 프리즘유닛(50)을 통해 광경로를 편위함으로서 지지프레임 인식 없이 리얼 이미지를 기판 상에 형성할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 노광과정을 나타낸 제3실시예를 나타낸 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 마스크조립체(25)의 가장가지에 프레임(40)을 배치하여 마스크조립체(25)의 휨 현상을 방지할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 노광방법 및 장치는 비용이 저렴한 복수의 단위마스크를 결합함으로써 대형의 마스크조립체를 제작할 수 있어 노광공정이 단순화되고, 종래의 대형마스크 하중 때문에 생기는 마스크 휨 현상으로 인해 발생할 수 있는 패턴이미지 왜곡현상을 해결할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 비용이 저렴한 단위마스크를 결함으로써 대형의 마스크조립체를 제작할 수 있어 노광공정이 단순화되고, 종래의 대형마스크 하중 때문에 생기는 마스크 휨 현상으로 인해 발생할 수 있는 패턴이미지 왜곡현상을 해결할 수 있다.

도 1은 종래의 마스크를 사용하여 스텝 앤 리피트 과정을 나타낸 평면도,

도 2는 종래의 대형마스크를 사용하여 원-샷 과정을 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 기판 노광과정을 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 광경로 변경과정을 나타낸 도면,

도 5은 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 노광과정을 나타낸 제1실시예를 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 노광과정을 나타낸 제2실시예를 나타낸 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 마스크조립체를 사용하여 노광과정을 나타낸 제3실시예를 나타낸 사시도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 기판 20 : 단위마스크

25 : 마스크조립체 30 : 빛

40 : 지지프레임 50 : 프리즘유닛

53 : 제1프리즘 56 : 제2프리즘

Claims (5)

1. 액정표시장치의 기판을 노광하는 마스크조립체에 있어서,

   평면 방향으로 상호 연접하여 배열되는 복수의 단위마스크와;

   상기 복수의 단위마스크를 상호 연결하여 지지하는 지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지프레임은 상기 단위마스크와 상호 연접하는 상기 복수의 단위마스크를 상호 연결하는 연결프레임부를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 복수의 단위마스크를 연결하는 지지프레임 하부영역으로 상기 단위마스크 중 어느 하나는 투과하는 빛을 지지프레임 하부영역으로 편위시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
4. 제 3항에 있어서,

   광경로를 편위시키는 수단은 프리즘 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크조립체.
5. 액정표시장치 기판의 패턴을 형성하는 노광방법에 있어서,

   빛을 조사하는 단계와;

   패턴이 형성된 복수의 단위마스크를 준비하는 단계와;

   상기 복수의 단위마스크를 결합하여 마스크조립체를 형성하는 단계와;

   상기 마스크결합체의 골격을 이루어 휨을 방지하는 지지프레임을 마련하는 단계와;

   광경로를 편위해 주는 수단을 상기 마스크결합체에 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.