KR20060087498A - 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법 및 그레이톤 마스크의제조방법 - Google Patents

Abstract

그레이톤 마스크 제조의 수율을 저하시키지 않고, TFT 기판에 있어서의 결함 발생을 방지하는 것이 가능한 그레이톤 마스크를 보증할 수 있는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법을 제공한다.

박막 트랜지스터 기판의 제조 공정에서 사용하는 그레이톤 마스크로서, 차광부(11a, 11b)와, 투광부(12)와, 그레이톤부(13)를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에 있어서, 상기 방법은, 소정의 허용 범위를 넘어선 결함 레벨의 흑결함 및/또는 백결함을 갖는 마스크를 불량으로 추출하는 그레이톤부의 결함 검사 공정을 포함하며, 상기 소정의 허용 범위는, 흑결함보다도 백결함 쪽이 큰 것(백결함의 임계값을 비교적 크게(여유있게) 하고, 흑결함의 임계값을 비교적 작게(엄격하게) 하는 것)을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.

그레이톤 마스크, 흑결함, 백결함, 포토마스크

Description

그레이톤 마스크의 결함 검사 방법 및 그레이톤 마스크의 제조방법{METHOD OF INSPECTING DEFECT OF GRAYTONE MASK AND MANUFACTURING GRAYTONE MASK}

도 1은 실시예 2에 있어서의 그레이톤 마스크의 수정에 대하여 설명하기 위한 도면으로서, 도 1a는 백결함이 발생한 그레이톤부를 설명하기 위한 모식도, 도 1b는 정상인 백결함측 결함 임계값에서는 백결함 패턴으로 되는 수정 패턴을 형성한 상태를 설명하기 위한 모식도.

도 2는 도 1a에 나타내는 백결함이 발생한 그레이톤부에 대하여, 비교예 1에서 형성한 수정 패턴을 설명하기 위한 모식도.

도 3a 내지 3c는 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조공정(전반)의 일례를 설명하기 위한 도면.

도 4a 내지 4c는 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조공정(후반)의 일례를 설명하기 위한 도면.

도 5는 그레이톤 마스크를 설명하기 위한 모식도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11a, 11b : 차광부 12 : 투과부

13 : 그레이톤부 13a : 차광 패턴

13b : 투과부

본 발명은, 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 등을 제조하기 위한 그레이톤 마스크의, 그레이톤부의 결함 검사 방법에 관한 것이다.

박막 트랜지스터 액정 표시 장치(이하, TFT-LCD라 한다)는, CRT에 비교하여, 박형으로 하기 쉬워 소비 전력이 낮다고 하는 이점 때문에, 현재 상품화가 급속하게 진행되고 있다. TFT-LCD는, 매트릭스 형상으로 배열된 각 화소에 TFT가 배열된 구조의 TFT 기판과, 각 화소에 대응하여, 레드(R), 그린(G), 및 블루(B)의 화소 패턴이 배열된 컬러 필터가, 액정상의 개재하에 서로 겹쳐진 개략 구조를 갖는다. TFT-LCD에서는, 제조 공정수가 많아, TFT 기판만도 5장 내지 6장의 포토마스크를 이용하여 제조되고 있었다.

이러한 상황 하에서, TFT 기판의 제조를 4장의 포토마스크를 이용하여 수행하는 방법이 제안되었다(예를 들면 비특허문헌 1, 특허문헌 1).

이 방법은, 차광부와 투광부와 그레이톤부를 갖는 포토마스크(이하, 그레이톤 마스크라 한다)를 이용함으로써, 사용하는 마스크 매수를 저감시키는 것이다. 도 3에, 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조공정의 일례를 나타낸다.

유리 기판(1) 상에, 게이트 전극용 금속막이 형성되고, 포토마스크를 이용한 포토 리소그래피 프로세스에 의해 게이트 전극(2)이 형성된다. 그 후, 게이트 절연 막(3), 제 1 반도체막(4)(a-Si:아몰퍼스 실리콘), 제 2 반도체막(5)(N⁺ 도프 a-Si), 소스 드레인용 금속막(6), 포토 레지스트막(7)이 형성된다(도 3a). 다음으로, 그레이톤 마스크(8)를 이용하여, 포지형 포토 레지스트를 노광하여, 현상함으로써, TFT 채널부 및 소스 드레인 형성 영역과, 데이터 라인 형성 영역을 덮고, 동시에 채널부 형성 영역이 소스 드레인 형성 영역보다도 얇아지도록 제 1 레지스트 패턴(7a)이 형성된다(도 3b). 다음으로, 제 1 레지스트 패턴(7a)을 마스크에, 소스 드레인 금속막(6) 및 제 1 반도체막(4), 제 2 반도체막(5)을 에칭한다(도 3c). 다음으로, 채널부 형성 영역의 얇은 레지스트막을 산소에 의한 애싱으로 제거하고, 제 2 레지스트 패턴(7b)을 형성한다(도 4a). 그런 후, 제 2 레지스트 패턴(7b)을 마스크에, 소스 드레인용 금속막(6)이 에칭되어, 소스/드레인(6a, 6b)이 형성되고, 이어서 제 2 반도체막(4)을 에칭하고(도 4b), 끝으로 잔존한 제 2 레지스트 패턴(7b)을 박리한다(도 4c).

여기에서 이용되는 그레이톤 마스크(8)로는, 도 5에 나타난 바와 같이, 소스/드레인에 대응하는 차광부(11a, 11b)와, 투과부(12)와, 채널부에 대응하는 그레이톤부(13)를 갖는다. 그레이톤부(13)는, 그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계 이하의 차광 패턴(13a)을 형성한 영역이다. 차광부(11a, 11b)와 차광 패턴(13a)은 함께 Cr이나 크롬 화합물 등의 같은 재료로 이루어지는 같은 두께의 막으로 통상 형성되고 있다. 그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계는, 스텝퍼 방식의 노광기에서 약 3㎛, 밀러 프로젝션 방식의 노광기 에서 약 4㎛이다. 이 때문에, 예를 들면, 도 5에서 그레이톤부에 있어서의 투과부(13b)의 스페이스폭을 3㎛ 미만, 노광기의 해상 한계 이하의 차광 패턴(13a)의 라인폭을 3㎛ 미만으로 한다.

그런데, 상기와 같은 그레이톤 마스크에 있어서의 그레이톤부는, 미세 패턴의 가공이 용이하지 않은 점이나, 제조공정 중에 발생하는 티끌 등이 크게 영향을 미치게 되는 점 등의 이유에서, 차광 패턴(13a)의 가늘어짐, 두꺼워짐 등의 CD 에러나 잉여 패턴이나 결핍 패턴으로 이루어지는 패턴 결함 등(이하, 패턴의 두꺼워짐이나 잉여 패턴 결함 등을 흑결함이라 하고, 패턴의 가늘어짐이나 결핍 결함 등을 백결함이라 한다)이 발생하게 된다.

그런 점에서, 허용 범위를 넘어버린 상기 결함에 대해서는, 패턴 수정이 실시되지만, 그레이톤부의 패턴이 미세하기 때문에, 정상 패턴과 같아지도록 복원하는 것은 상당히 곤란하였다. 이 문제를 해결하기 위하여, 정상 패턴과 같은 형상을 복원하지 않고, 정상 패턴과 동등한 그레이톤 효과를 얻을 수 있는 수정 패턴을 형성함으로써, 그레이톤부의 수정을 수행하는 것이, 특허문헌 2에 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특개 2000-111958호

[특허문헌 2] 일본 특개 2002-107913호

[비특허문헌 1] 월간 FPD Intelligence, p.31-35, 1999년 5월

상기 특허문헌 2와 같은 수정 방법을 이용하여도, 수정 패턴을 정상 패턴과 동등한 효과를 나타내는 레벨로 수정 정밀도를 높이는 것은 상당히 어려워, 그레이 톤 마스크의 수율을 악화시킨다는 과제가 있었다. 한편, TFT 기판에 있어서 발생하는 결함의 하나로서, 예를 들면 소스와 드레인의 쇼트를 들 수 있다. 따라서, 상기 소스와 드레인 사이에 개재하는 채널부를 형성하기 위하여 이용되는 그레이톤 마스크에 있어서, 채널부에 대응하는 그레이톤부의 가공 정밀도는 상당히 중요한 요소가 된다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그레이톤 마스크 제조의 수율을 저하시키지 않고, TFT 기판에 있어서의 결함 발생을 방지하는 것이 가능한 그레이톤 마스크를 보증할 수 있는, 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하의 구성을 갖는다.

(구성 1) 박막 트랜지스터 기판의 제조공정에서 사용하는 그레이톤 마스크로서, 차광부와, 투광부와, 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크의 검사방법에 있어서,

상기 그레이톤 마스크를 이용하여 레지스트막에 패턴 전사하였을 때의 현상후의 레지스트막 두께 또는 선폭을 산출하는 산출공정;

상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위의 하한 보다 작은 소정치를 백결함 임계값으로 설정하는 백결함 검사 임계값 설정공정;

상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위 의 상한에 동등한 값을 흑결함 검사 임계값으로 설정하는 흑결함 검사 임계값 설정공정; 및

상기 백결함 임계값 이하의 막 두께 또는 선폭을 백결함으로 판단하고, 상기 흑결함 검사 임계값 이상의 막 두께 또는 선폭을 흑결함으로 판단하는 결함 판단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.

(구성 2) 제 1항에 있어서,

상기 그레이톤부가, 그레이톤 마스크를 사용하는 노광광의 노광기 해상 한계 이하의 차광 패턴이 형성된 영역인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.

(구성 3) 제 1항 또는 2항에 있어서,

상기 그레이톤부가, 박막 트랜지스터 기판의 채널부에 대응하는 패턴인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.

(구성 4) 제 1항 또는 2항에 있어서,

상기 그레이톤 마스크는, 그레이톤부에 결함 수정이 실시된 후의 그레이톤 마스크인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.

(구성 5) 제 4항에 있어서,

상기 결함 수정 부분은, 상기 최적의 선폭의 범위의 하한보다 작은 선폭의 패턴이 되도록 수정된 것임을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.

(구성 6) 차광부와, 투광부와, 그레이톤부를 가지는 그레이톤 마스크의 제조방법에 있어서,

제작된 그레이톤 마스크를 검사하는 공정을 포함하고,

상기 검사 공정에서는,

상기 그레이톤 마스크를 이용하여 레지스트막에 패턴 전사하였을 때의 현상후의 레지스트 막 또는 선폭을 산출하는 산출공정과,

상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위의 하한 보다 작은 값을 백결함 임계값으로 설정하는 백결함 검사 임계값 설정공정과,

상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위의 상한에 동등한 값을 흑결함 검사 임계값으로 설정하는 흑결함 검사 임계값 설정공정과,

상기 백결함 임계값 이하의 막 두께 또는 선폭을 백결함으로 판단하고, 상기 흑결함 검사 임계값 이상의 막 두께 또는 선폭을 흑결함으로 판단하는 결함 판단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조방법.

(실시예)

본 발명은, 그레이톤부의 결함 검사에 있어서의 결함 임계값을, 흑결함측보다 백결함측이 크도록 한 것이다. 그렇게 함으로써, 그레이톤 마스크 제조의 수율을 저하시키지 않고, TFT 기판에 있어서의 결함 발생을 방지하는 것이 가능한 그레이톤 마스크를 보증할 수 있다. 구체적으로는, 상기 소스와 드레인 사이에 개재하는 채널부를 형성할 때에, 채널부에 대응하는 그레이톤 마스크의 그레이톤부에 흑결함이 존재하면, 그레이톤 마스크를 이용한 노광시에 그레이톤부의 흑결함 부분에 대응하는 레지스트막이 원하는 막두께보다도 두꺼워져, 그 레지스트막을 애싱했을 때 레지스트막이 완전히 제거되지 않고 잔류하게 된다. 그 결과, 채널부에 있어서 소스 드레인 금속막이 잉여 결함으로 잔류하게 되어, 소스와 드레인의 쇼트로 이어질 우려가 있다. 한편, 그레이톤부에 백결함이 발생해 있었다고 해도, 그다지 문제는 되지 않는다. 따라서, 그레이톤 마스크에 있어서의 그레이톤부에 있어서는, 백결함의 임계값을 비교적 크게(여유있게) 하고, 흑결함의 임계값을 비교적 작게(엄격하게) 함으로써, TFT의 결함 발생을 방지할 수 있다.

또한, 결함 수정을 수행하는 경우도, 백결함의 임계값을 비교적 크게 하도록 하고 있는 결과, 수정 패턴을, 백결함 패턴측의 수정 패턴으로 할 수 있기 때문에, 수정이 비교적 용이해진다. 즉, 정상인 백결함측 결함 임계값에서는 백결함 패턴으로 되어 버리는 수정 패턴으로 수정하여도, 백결함의 임계값을 비교적 크게 하도록 하고 있기 때문에, 백결함 패턴으로 인식되지 않으며, 따라서 수정에 요구되는 허용 범위가 넓어지기 때문에, 수정이 비교적 용이해진다.

본 발명은, 그레이톤부에 흑결함이 발생하면 중대한 문제가 될 우려가 있고, 그레이톤부에 백결함이 발생해 있다고 하여도 그다지 문제가 되지 않는 제조공정에서 사용되는 그레이톤 마스크의 검사 방법에 있어서, 그레이톤부의 결함 검사에 있어서의 결함 임계값을, 흑결함측은 정상인 결함 임계값으로 하고, 백결함측은 정상인 결함 임계값보다도 결함 임계값을 낮춘 것이라고 표현할 수 있다.

실시예 1 : 그레이톤부의 검사

그레이톤 마스크를 이용하여 레지스트막에 패턴 전사를 수행하고, 현상한 후 의 레지스트막의 막두께(차광부에 대응하는 레지스트막을 100%로 했을 때의 그레이톤부에 대응하는 레지스트막)를 시뮬레이션으로 구하였다. 그레이톤부에 대응하는 레지스트막은 이상적으로는, 40% 내지 50%이다. 종래의 그레이톤부의 결함 검사 공정에서는, 소정의 허용 범위를 넘어선 결함 레벨의 흑결함 및/또는 백결함을 갖는 마스크를 불량으로 추출할 때의 상기 소정의 허용 범위로서, 결함 임계값을, 흑결함측을 50%, 백결함측을 40%로 결함 검사를 수행하고 있었다.

여기에서는, 결함 임계값을, 흑결함측을 50%, 백결함측을 30%로 하여 결함 검사를 수행하였다. 그 결과, 높은 수율로 그레이톤 마스크를 제조할 수 있었으며, 또한, TFT 기판에 있어서의 결함도 발생하지 않았다.

(실시예 2) : 그레이톤 마스크의 수정

도 1a에 나타난 바와 같이, 패턴의 일부가 결핍된 백결함이 발생한 그레이톤부에, 도 1b에 나타난 바와 같이, 정상인 백결함측 결함 임계값에서는 백결함 패턴으로 되는 수정 패턴(본 발명에서는, 백결함 패턴측의 수정 패턴이라 함)을 레이저 CVD를 이용하여 실시하였다. 이렇게 수정한 그레이톤 마스크의 그레이톤부에 대하여, 상기와 동일한 결함 임계값으로 동일한 결함 검사를 수행한 결과, 결함 레벨은 허용 범위 내에 들었다.

(비교예 1)

실시예 2와 동일한, 패턴의 일부가 결핍된 결함이 발생한 그레이톤부에, 정상 패턴과 동일선폭의 수정 패턴의 형성을 실시예 2와 마찬가지로 레이저 CVD를 이용하여 시험하였다. 그러나, 도 2에 나타난 바와 같이, 선폭이 두꺼워졌다. 이렇게 수정한 그레이톤 마스크의 그레이톤부에 대하여, 상기와 동일한 결함 임계값으로 동일한 검사를 수행한 결과, 결함 레벨이 허용 범위에 들지 않았다.

또한, 그레이톤 마스크의 검사나 수정은, 상기 수법에 한정되는 것이 아니다.

또한, 그레이톤부에 대해서는, 미세 패턴이 형성된 것에 한정되지 않고, 반투과막을 이용한 것일 수도 있다.

또한, 본 발명의 그레이톤 마스크는, 종래 기술에 나타낸 공정에 이용되는 것에 한정되지 않고, 다른 TFT 기판 제조공정에 이용되는 것일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 그레이톤 마스크 제조의 수율을 저하시키지 않고, TFT 기판에 있어서의 결함 발생을 방지하는 것이 가능한 그레이톤 마스크를 보증할 수 있는, 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법을 얻을 수 있었다.

Claims (6)

1. 박막 트랜지스터 기판의 제조공정에서 사용하는 그레이톤 마스크로서, 차광부와, 투광부와, 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크의 검사방법에 있어서,

   상기 그레이톤 마스크를 이용하여 레지스트막에 패턴 전사하였을 때의 현상후의 레지스트막 두께 또는 선폭을 산출하는 산출공정;

   상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위의 하한 보다 작은 소정치를 백결함 임계값으로 설정하는 백결함 검사 임계값 설정공정;

   상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위의 상한에 동등한 값을 흑결함 검사 임계값으로 설정하는 흑결함 검사 임계값 설정공정; 및

   상기 백결함 임계값 이하의 막 두께 또는 선폭을 백결함으로 판단하고, 상기 흑결함 검사 임계값 이상의 막 두께 또는 선폭을 흑결함으로 판단하는 결함 판단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 그레이톤부가, 그레이톤 마스크를 사용하는 노광광의 노광기 해상 한계 이하의 차광 패턴이 형성된 영역인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   상기 그레이톤부가, 박막 트랜지스터 기판의 채널부에 대응하는 패턴인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.
4. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   상기 그레이톤 마스크는, 그레이톤부에 결함 수정이 실시된 후의 그레이톤 마스크인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 결함 수정 부분은, 상기 최적의 선폭의 범위의 하한보다 작은 선폭의 패턴이 되도록 수정된 것임을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 결함 검사 방법.
6. 차광부와, 투광부와, 그레이톤부를 가지는 그레이톤 마스크의 제조방법에 있어서,

   제작된 그레이톤 마스크를 검사하는 공정을 포함하고,

   상기 검사 공정에서는,

   상기 그레이톤 마스크를 이용하여 레지스트막에 패턴 전사하였을 때의 현상후의 레지스트 막 또는 선폭을 산출하는 산출공정과,

   상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위 의 하한 보다 작은 값을 백결함 임계값으로 설정하는 백결함 검사 임계값 설정공정과,

   상기 그레이톤부에 대응하는 레지스트막의 최적의 막 두께 또는 선폭의 범위의 상한에 동등한 값을 흑결함 검사 임계값으로 설정하는 흑결함 검사 임계값 설정공정과,

   상기 백결함 임계값 이하의 막 두께 또는 선폭을 백결함으로 판단하고, 상기 흑결함 검사 임계값 이상의 막 두께 또는 선폭을 흑결함으로 판단하는 결함 판단 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조방법.

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