KR20070071718A - Halftone mask for liquid crystal display and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 일부 화소를 도시한 평면도이다.1 is a plan view illustrating some pixels of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터를 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the thin film transistor of FIG. 1.
도 3a 내지 도 3k는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.3A to 3K are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to the related art.
도 4는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the problem of the conventional halftone mask for a liquid crystal display device.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 개략적인 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7의 도 5의 하프톤 마스크에 따른 투과 특성과 노광 상태를 각각 나타낸 그래프이다.6 and 7 are graphs showing transmission characteristics and exposure states of the halftone mask of FIG. 5, respectively.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 9a 내지 도 9i는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.9A to 9I are cross-sectional views illustrating processes of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100: 투명 기판 110: 차단 패턴100: transparent substrate 110: blocking pattern
120: 반투과 패턴 T: 투과 영역120: transflective pattern T: transmission area
S: 차단 영역 H/T: 반투과 영역S: blocking area H / T: transflective area
본 발명은 하프톤 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치의 노광 공정에 쓰이는 하프톤 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a halftone mask and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a halftone mask used in an exposure process of a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same.
액정 표시 장치는 상하부의 투명 절연 기판인 컬러 필터 기판과 어레이 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입해 놓고, 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다.The liquid crystal display injects a liquid crystal material having anisotropic dielectric constant between the color filter substrate and the array substrate, which are upper and lower transparent insulating substrates, and adjusts the intensity of the electric field formed in the liquid crystal material to change the molecular arrangement of the liquid crystal material. The display device expresses a desired image by adjusting the amount of light transmitted through the transparent insulating substrate. As the liquid crystal display, a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD) using a thin film transistor (TFT) as a switching element is mainly used.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 일부 화소를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 박막 트랜지스터를 나타낸 단면도이다.1 is a plan view illustrating some pixels of a conventional array substrate for a liquid crystal display device, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the thin film transistor of FIG. 1.
도시된 바와 같이, 어레이 기판은 서로 직교하는 게이트 라인(20) 및 데이터 라인(30)으로 정의되는 여러 개의 화소 영역(P)으로 이루어지며, 각 화소 영역(P) 에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)와 화소 전극(40), 보조 용량인 스토리지 커패시터(C) 등이 구성된다.As shown, the array substrate is composed of a plurality of pixel regions P defined by
도 2를 참조하면, 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(21), 소스 전극(31) 및 드레인 전극(32)과 반도체층(12) 등으로 구성되고, 소스 전극(31)과 게이트 전극(21)은 데이터 라인(30) 및 게이트 라인(20)에 각각 연결되도록 구성된다.Referring to FIG. 2, the thin film transistor T includes a
게이트 절연막(11)은 게이트 전극(21)의 상부를 포함한 투명 절연 기판(10)의 전면을 덮도록 형성된다. 반도체층(12)은 게이트 절연막(11) 상에 도핑되지 않은 비정질 실리콘 물질로 형성되며, 반도체층(12) 상에서 게이트 전극(21)과 대응되는 영역이 액티브 채널로 정의된다.The
저항성 접촉층(13)은 소스 전극(31) 및 드레인 전극(32)과 반도체층(12) 간의 계면에 형성되며, n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 물질로 이루어진다.The
박막 트랜지스터(T)의 상부에는 실리콘 질화막(SiNx) 등의 무기 절연 물질이나 유기 절연 물질로 이루어진 보호막(14)이 형성되어 있고, 보호막(14) 상에는 드레인 전극(32)을 노출시키는 콘택홀(41)이 형성되어 있다. 화소 전극(40)은 이러한 콘택홀(41)을 통해서 드레인 전극(32)에 연결되며, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질로 이루어진다.A
도 1의 데이터 라인(20)은 박막 트랜지스터(T)의 반도체층(12)과 평면적으로 겹쳐 형성되며, 스토리지 커패시터(C)는 스토리지 온 게이트(storage on gate) 구조로서, 화소 전극(40)에 연결되는 금속 전극층(30')과 그 하부의 게이트 라인 (20')이 상하 전극이 되어 M/I/M(metal/insulator/metal) 구조를 이룬다.The
이러한 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판은 기본적으로 게이트 라인(20) 및 게이트 전극(21)을 형성하는 제 1 마스크 공정, 게이트 절연막(11) 상에 반도체층(12)과 저항성 접촉층(13)을 형성하는 제 2 마스크 공정, 반도체층(12)의 좌우로 소스 전극(31) 및 드레인 전극(32)을 형성하는 제 3 마스크 공정, 보호막(14) 상에 콘택홀(41)을 형성하는 제 4 마스크 공정, 콘택홀(41)을 통해서 드레인 전극(32)에 연결되는 화소 전극(40)을 형성하는 제 5 마스크 공정을 거쳐 제작하는 것이 일반적이다.The conventional array substrate for a liquid crystal display device basically has a first mask process for forming the
마스크 공정은 사용되는 원료의 소비가 많고, 긴 공정 시간이 소요되는 공정으로서 높은 제작비와 수율 감소를 유발하는 요인이 되므로, 액정 표시 장치를 제작할 때 필요한 마스크 공정의 수를 줄이고, 동일한 마스크를 사용하는 경우라도 여러 단계의 공정을 거쳐야 하는 불편을 해결하기 위하여 하프톤 마스크(Halftone mask)가 사용되고 있다.The mask process is a process that consumes a lot of raw materials and takes a long process time, which causes high manufacturing cost and yield reduction. Therefore, the number of mask processes required for manufacturing a liquid crystal display device is reduced, and the same mask is used. Even in this case, a halftone mask is used to solve the inconvenience of having to go through several steps.
하프톤 마스크를 사용하면, 동일한 공정 시간 동안 서로 다른 높이로 형성되는 층을 동시에 적절하게 식각할 수 있다.By using a halftone mask, it is possible to simultaneously appropriately etch layers that are formed at different heights during the same process time.
도 3a 내지 도 3k는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.3A to 3K are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to the related art.
우선, 투명 기판(50) 상에 차단층(60)과 포토 레지스트(70)를 순차적으로 적층 형성한 후(도 3a), 노광 및 현상으로 포토 레지스트(70)를 패터닝하여 포토 레지스트 패턴(71)을 형성한다(도 3b, 도 3c).First, the
다음으로, 포토 레지스트 패턴(71)을 마스크로 이용해 하부의 차단층(60)을 습식 식각함으로써 투명 기판(50)의 일정 부분을 노출시켜 차단 패턴(61)을 형성한다(도 3d).Next, wet etching the
다음으로, 포토 레지스트 패턴(71)를 스트립(strip)하여 제거하고 세정한 후(도 3e), 전면에 반투과층(80)을 적층 형성하고(도 3f), 포토 레지스트(90)를 다시 전면에 도포한다(도 3g).Next, after removing and cleaning the
다음으로, 포토 레지스트(90)를 노광 및 현상으로 패터닝하여 포토 레지스트 패턴(91)을 형성하고(도 3h, 도 3i), 포토 레지스트 패턴(91)를 마스크로 이용해 하부의 반투과층(80)을 습식 식각하여 반투과 패턴(81)을 형성한다(도 3j).Next, the
다음으로, 잔류하는 포토 레지스트 패턴(91)를 스트립한 후 세정하여 투명 기판(50) 상에 차단 패턴(61)과 반투과 패턴(81)이 형성된 하프톤 마스크를 완성한다(도 3k).Next, the remaining
도 4는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3a 내지 도 3k와 같은 공정을 거쳐 제조되는 하프톤 마스크를 이용한 마스크 공정의 일례를 도시하고 있다.4 is a view illustrating a problem of a halftone mask for a liquid crystal display according to the related art, and illustrates an example of a mask process using a halftone mask manufactured through the same process as FIGS. 3A to 3K.
종래의 하프톤 마스크는 도 4에 도시된 것처럼, 투명 기판(50) 상의 차단 영역(S) 및 반투과 영역(H/T)에 각각 형성된 차단 패턴(61)과 반투과 패턴(81), 차단 패턴(61)이나 반투과 패턴(81)이 형성되지 않아 투명 기판(50)이 일정한 폭으로 노출되는 투과 영역(T)으로 구성된다.As shown in FIG. 4, the conventional halftone mask includes a
이러한 하프톤 마스크의 구성에 의하여 노광 공정에서 투명 절연 기판 (Glass) 상에 도포되는 포토 레지스트(PR)의 노광 상태는 차단, 투과, 반투과의 3가지 상태가 되므로, 투명 절연 기판(Glass) 상에 도포된 포토 레지스트(PR) 위에 하프톤 마스크를 두고 노광한 후 현상하면 노광량이 영역별로 조절되어 위치에 따라 포토 레지스터(PR)가 완전히 제거되거나 본래의 두께대로 또는 그 일부 두께만이 존재하게 된다.Due to the configuration of the halftone mask, the exposure state of the photoresist PR applied on the transparent insulating substrate Glass in the exposure process is three states of blocking, transmissive, and transflective. After exposing with a halftone mask on the photoresist PR applied to the photoresist and developing it, the exposure amount is adjusted for each region so that the photoresist PR is completely removed or only part of the thickness is present depending on the position. .
그런데, 종래의 하프톤 마스크는 R1과 같이 차단 패턴(61)과 반투과 패턴(81)이 적층된 경계부에서 영역에 따라 빛의 투과율(예를 들어, L1과 L2의 투과율)이 차이가 나게 되므로, 포토 레지스트(PR)에서 R2와 같이 경사(slpoe)가 생겨나 프로파일(profile) 특성이 나빠질 가능성이 높았다.However, in the conventional halftone mask, the transmittance of light (for example, transmittance of L1 and L2) is different depending on the region at the boundary where the
또한, 하프톤 마스크 제조 공정에서 차단 패턴(61)과 반투과 패턴(81)을 식각할 때 에칭 선택비가 없으므로, R1와 같은 단차부에서 높은 수준의 오버레이 정확도(overlay accuracy)가 요구되어 공정 상 어려움이 있었다. 차단 패턴(61)과 반투과 패턴(81)을 일괄 습각하여 원하는 마스크 패턴을 형성할 수도 있으나, 습식 식각이 등방성이기 때문에 이러한 경우 반투과 패턴(81)을 이루는 물질이 오버 에치(over etch)될 수 있어 반투과 패턴(81)의 형성이 어렵다는 문제점이 있었다.In addition, since there is no etching selectivity when etching the blocking
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차단 패턴이나 반투과 패턴이 형성된 경계부에 대응하는 영역에서 포토 레지스트의 프로파일 특성을 개선하고, 오버레이 정확도의 요구 수준을 낮추어 공정의 효율성을 높일 수 있는 액정 표시 장치용 하프톤 마스크를 제공하는 것이다.Accordingly, a technical problem of the present invention is to improve the profile characteristics of the photoresist in the region corresponding to the boundary portion where the blocking pattern or the transflective pattern is formed, and to reduce the required level of overlay accuracy, thereby increasing the efficiency of the process. It is to provide a halftone mask.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이와 같은 하프톤 마스크를 효율적으로 제조할 수 있는 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display device capable of efficiently manufacturing such a halftone mask.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크는 투명 기판과, 상기 투명 기판의 일 면의 차단 영역에 형성된 차단 패턴과, 상기 투명 기판의 다른 면의 반투과 영역에 형성된 반투과 패턴과, 상기 투명 기판 상에서 상기 차단 영역과 상기 반투과 영역을 제외한 영역으로 정의되는 투과 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a halftone mask for a liquid crystal display device includes a transparent substrate, a blocking pattern formed in a blocking region of one surface of the transparent substrate, and a half of the other surface of the transparent substrate. And a transflective pattern formed in the transmissive region, and a transmissive region defined as a region other than the blocking region and the transflective region on the transparent substrate.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법은 투명 기판 일 면에 차단층을 형성하는 단계와, 상기 차단층을 패터닝하여 상기 투명 기판의 차단 영역에 차단 패턴을 형성하는 단계와, 상기 투명 기판 다른 면에 반투과층을 형성하는 단계와, 상기 반투과층의 패터닝을 통해 상기 투명 기판의 반투과 영역에 반투과 패턴을 형성하여 상기 차단 영역과 상기 반투과 영역을 제외한 영역을 투과 영역으로 정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention may include forming a blocking layer on one surface of a transparent substrate, and patterning the blocking layer to form a blocking pattern in a blocking region of the transparent substrate. Forming a transflective layer on the other side of the transparent substrate, and forming a transflective pattern in the transflective region of the transparent substrate by patterning the transflective layer to exclude the blocking region and the transflective region. Defining the area as a transmissive area.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법은 상기 차단 패턴을 형성한 후에, 상기 차단 패턴의 상부를 덮는 보호막을 상기 투명 기판의 전면에 형성하는 단계와, 상기 반투과 패턴을 형성한 후에, 상기 보호막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, after forming the blocking pattern, forming a protective film covering an upper portion of the blocking pattern on the entire surface of the transparent substrate, and semi-transparent After forming the pattern, it is preferable to further include the step of removing the protective film.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법에서, 상기 차단 패턴을 형성하는 단계는 상기 차단층의 상부에 포토 레지스트를 코팅 및 노광한 후, 상기 노광된 포토 레지스트를 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 상기 포토 레지스트 패턴 하부의 상기 차단층을 습식 식각하여 상기 차단 패턴을 형성하는 단계와, 스트립 공정으로 상기 포토 레지스트 패턴을 제거한 후 세정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present disclosure, the forming of the blocking pattern may include coating and exposing a photoresist on the blocking layer, and then developing the exposed photoresist. Forming a photoresist pattern, wet etching the blocking layer under the photoresist pattern using the photoresist pattern as a mask to form the blocking pattern, and removing the photoresist pattern by a stripping process It is preferable to include the step of.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법에서, 상기 반투과 패턴을 형성하는 단계는, 상기 반투과층의 상부에 포토 레지스트를 코팅 및 노광한 후, 상기 노광된 포토 레지스트를 현상하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 상기 포토 레지스트 패턴 하부의 상기 반투과층을 습식 식각하여 상기 반투과 패턴을 형성하는 단계와, 스트립 공정으로 상기 포토 레지스트 패턴을 제거한 후 세정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, the forming of the transflective pattern may include coating and exposing a photoresist on the transflective layer and then exposing the exposed photoresist. Developing a resist to form a photoresist pattern; wet etching the semi-transmissive layer under the photoresist pattern with the photoresist pattern as a mask to form the semi-transmissive pattern; and stripping the photoresist It is preferable to include the step of cleaning after removing the pattern.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크 및 그의 제조 방법에서, 상기 차단 패턴은, 크롬, 니켈, 몰리브덴 중 어느 하나의 물질로 이루어지거나 크롬, 니켈, 몰리브덴 중 2 가지 이상의 합금으로 이루어지는 것이 바람직 하다.In the halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same, the blocking pattern may be formed of any one material of chromium, nickel, and molybdenum, or may be formed of two or more alloys of chromium, nickel, and molybdenum. It is desirable to make.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크 및 그의 제조 방법에서, 상기 반투과 패턴의 투과율은, 상기 투과 영역이 갖는 투과율의 30% 내지 50%인 것이 바람직하다.In the halftone mask for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, the transmittance of the transflective pattern is preferably 30% to 50% of the transmittance of the transmissive region.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크 및 그의 제조 방법에서, 상기 반투과 패턴은 크롬 산화물로 이루어진 것이 바람직하다.In the halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same, the transflective pattern is preferably made of chromium oxide.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크 및 그의 제조 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a halftone mask for a liquid crystal display and a method of manufacturing the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 개략적인 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크는 차단 패턴(110)이 형성되어 입사 광을 차단하는 차단 영역(S), 반투과 패턴(120)만이 형성되어 입사 광의 일부를 투과시키는 반투과 영역(H/T), 차단 패턴(110)이나 반투과 패턴(120)이 형성되지 않고 투명 기판(100)만이 존재하여 입사 광의 거의 전부를 투과시키는 투과 영역(T)으로 나누어진다.Referring to FIG. 5, in the halftone mask for a liquid crystal display according to the exemplary embodiment, only the blocking region S and the
여기에서, 투명 기판(100)은 석영(Quartz)으로 이루어지고, 차단 패턴(120) 은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo)이나 이들의 합금 등 반사율이 낮은 불투명한 금속으로 증착된다.Here, the
반투과 패턴(120)의 경우에는 크롬 산화물(CrOx) 등의 물질을 증착한 반투과막으로서, 입사 광에 대해 약 40%, 즉, 30% 내지 50% 정도의 투과율 특성을 나타내는 물질로 형성하며, 이러한 반투과막을 이용하여 노광 시간에 차이를 주면서 잔류 포토 레지스트(PR)의 두께를 제어할 수 있다.In the case of the
종래의 하프톤 마스크는 차단 패턴과 반투과 패턴의 오버레이 정확도와 이 패턴들을 이루는 이중막의 에칭 선택비가 문제가 되었으므로, 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 투명 기판(100)의 일 면에는 차단 패턴(110)을, 다른 면에는 반투과 패턴(120)을 형성하여 전체 패턴을 구성한다.In the conventional halftone mask, the overlay accuracy of the blocking pattern and the semi-transmissive pattern and the etching selectivity of the double layer forming the patterns become a problem. In order to solve the problem, the blocking
이러한 구조에서는, 차단 패턴(110)과 반투과 패턴(120)이 서로 다른 면에 형성되어 식각 시 전혀 연관되지 않으므로 에칭 선택비를 고려할 필요가 없어진다. 또한, 한 면에 차단 패턴과 반투과 패턴을 모두 형성하여 두 패턴이 겹쳐지는 경우에는 경계부에서 높은 수준의 오버레이 정확도가 요구되나, 본 발명에서는 두 패턴(110, 120)이 서로 다른 면에 형성되므로 이러한 문제점을 개선할 수 있다.In such a structure, since the
즉, 종래에는 반투과 패턴이 차단 패턴과 겹쳐지는 경계부에서 반투과 패턴의 높이가 영역 별로 달라지고(반투과 패턴과 차단 패턴이 중첩되는 부분과 반투과 패턴만 형성된 부분), 그에 따라 빛의 투과율이 달라지므로, 이러한 문제점을 최소화하기 위하여 오버레이 정확도를 높은 수준으로 구현하여야 하였다. 반면, 본 발명에 따르면, 도 5의 L1과 L2에서 알 수 있는 것처럼, 위치에 상관 없이 반투과 영 역(H/T) 상에서는 빛의 투과율이 모두 동일하게 나타나므로, 오버레이 정확도나 에칭 선택비와 무관하게 차단 패턴(110)이나 반투과 패턴(120)의 경계부에 해당하는 영역에서도 R3과 같이 개선된 프로파일 특성을 구현할 수 있다.That is, in the related art, the height of the transflective pattern is changed for each region at the boundary where the transflective pattern overlaps the blocking pattern (the portion where the transflective pattern and the blocking pattern overlap and only the transflective pattern is formed), and thus the light transmittance Since this is different, in order to minimize this problem, the overlay accuracy has to be implemented at a high level. On the other hand, according to the present invention, as can be seen in L1 and L2 of Figure 5, regardless of the position of the light transmittance on the semi-transmissive region (H / T) is the same, so the overlay accuracy or etching selectivity Regardless, even in an area corresponding to the boundary of the
포토 레지스트(PR)가 도포된 투명 절연 기판(200)을 노광하고 현상하게 되면, 도 5에 도시된 것처럼, 차단 영역(S) 하부에 위치하는 포토 레지스트(PR)의 높이와 반투과 영역(H/T)의 하부에 위치하는 포토 레지스트(PR)의 높이가 서로 다르게 구성되며, 투과 영역(T) 하부의 포토 레지스트(PR)는 완전히 제거된다.When the transparent insulating
도 6 및 도 7의 도 5의 하프톤 마스크에 따른 투과 특성과 노광 상태를 각각 나타낸 그래프이다.6 and 7 are graphs showing transmission characteristics and exposure states of the halftone mask of FIG. 5, respectively.
도 6 및 도 7을 참조하면, 차단 패턴(110)에 의해 빛으로부터 차단되는 차단 영역(S)은 빛의 투과율이 0%이므로 투명 절연 기판(200) 상에 도포된 포토 레지스트(PR)의 노광률이 0%가 된다.6 and 7, since the blocking region S blocked from light by the blocking
반면, 투과 영역(T)은 빛의 투과율이 100%에 가까우므로, 투과 영역(T)의 하부에 구성된 포토 레지스트(PR)는 100%에 가깝게 노광되고, 이러한 상태의 포토 레지스트(PR)가 현상액(developer)에 현상되면 그 하부층의 투명 절연 기판(200)이 일정한 폭으로 노출된다.On the other hand, since the transmittance of light T is close to 100%, the photoresist PR formed under the transmission area T is exposed to nearly 100%, and the photoresist PR in this state is developed. When developed in a developer, the transparent insulating
반투과 영역(H/T)은 빛의 투과율이 약 40%가 되므로, 포토 레지스트(PR)가 일부 높이까지만 노광된 후 현상 공정에 의해 제거된다.Since the transflective region H / T has a light transmittance of about 40%, the photoresist PR is exposed only to a partial height and then removed by the developing process.
이러한 노광 특성을 갖는 하프톤 마스크를 마스크 공정에 적용하면 동일한 공정 시간 동안에 서로 다른 높이로 식각을 진행할 수 있다.If a halftone mask having such exposure characteristics is applied to a mask process, etching may be performed at different heights during the same process time.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 9a 내지 도 9i는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 9A to 9I illustrate a method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. It is sectional drawing by process for demonstrating this.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법은 크게 차단층(111)의 증착 단계(S100), 차단 패턴(110)의 형성 단계(S110), 반투과층(121)의 증착 단계(S120), 반투과 패턴(120)의 형성 단계(S130)로 구성된다.A method of manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a deposition step S100 of a
이러한 과정을 도 9a 내지 도 9i를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.This process will be described in more detail with reference to FIGS. 9A to 9I as follows.
우선, S100 단계에서, 투명 기판(100) 상의 일 면에 차단층(111)과 포토 레지스트를 순차적으로 적층 형성한다(도 9a).First, in step S100, the
다음으로, S111 단계에서, 노광 및 현상으로 포토 레지스트를 패터닝하여 포토 레지스트 패턴(130)을 형성하고(도 9b), S112 단계에서, 포토 레지스트 패턴(130)을 마스크로 이용해 하부의 차단층(111)을 습식 식각함으로써 투명 기판(100)의 일정 부분을 노출시켜 차단 패턴(110)을 형성한다(도 9c).Next, in step S111, the photoresist is patterned by exposure and development to form a photoresist pattern 130 (FIG. 9B). In step S112, the
다음으로, S113 단계에서, 포토 레지스트 패턴(130)을 스트립(strip)하여 제거한 후 세정하고(도 9d), S114 단계에서, 차단 패턴(110)이 형성된 투명 기판(100)의 전면에 보호막(140)을 형성한다(도 9e). 보호막(140)은 차단 패턴(110)을 덮도록 구성되어 반투과 패턴(120)을 형성하기 위한 습식 공정에서 에천트(etchant)로부터 차단 패턴(110)을 보호하는 역할을 한다.Next, in step S113, the
다음으로, S120 단계에서, 차단 패턴(110) 및 보호막(140)이 형성되지 않은 투명 기판(100)의 다른 면에 반투과층(121)을 적층 형성한다(도 9f).Next, in step S120, the
다음으로, S131 단계에서, 포토 레지스트를 다시 전면에 도포한 후 노광 및 현상으로 포토 레지스트를 패터닝하여 포토 레지스트 패턴(131)을 형성한다(도 9g). 그리고, S132 단계에서, 포토 레지스트 패턴(131)을 마스크로 이용해 하부의 반투과층(121)을 습식 식각하여 반투과 패턴(120)을 형성하고, 잔류하는 포토 레지스트 패턴(131)를 스트립한 후 세정한다(도 9h).Next, in step S131, the photoresist is coated on the entire surface, and then the photoresist is patterned by exposure and development to form a photoresist pattern 131 (FIG. 9G). In operation S132, the
다음으로, S133 단계에서, 차단 패턴(110) 상부의 보호막(140)을 제거하여, 일 면에는 차단 패턴(110)이 형성되고, 다른 면에는 반투과 패턴(120)이 형성된 하프톤 마스크를 완성한다(도 9i).Next, in step S133, by removing the
이와 같이, 마스크 글래스(mask glass)로 쓰이는 투명 기판(100)의 일 면에 차단 패턴(110)을 형성하고, 다른 면에 반투과 패턴(120)을 형성함으로써, 종래의 차단 패턴과 반투과 패턴에 대한 오버레이 정확도 및 에칭 선택비에 대한 부담을 없애고, 그 경계부에서의 프로파일 특성을 향상시킬 수 있다.As such, the blocking
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청 구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크는 차단 패턴이나 반투과 패턴이 형성된 경계부에 대응하는 영역에서 포토 레지스트의 프로파일 특성을 개선하고, 오버레이 정확도의 요구 수준을 낮추어 공정의 효율성을 높일 수 있다.The halftone mask for a liquid crystal display according to the preferred embodiment of the present invention made as described above improves the profile characteristics of the photoresist in the region corresponding to the boundary portion where the blocking pattern or the transflective pattern is formed, and improves the required level of overlay accuracy. Can be lowered to increase the efficiency of the process.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 하프톤 마스크의 제조 방법은 이와 같은 하프톤 마스크를 효율적으로 제조할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a halftone mask for a liquid crystal display according to a preferred embodiment of the present invention can efficiently produce such a halftone mask.
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KR101407306B1 (en) * | 2007-12-31 | 2014-06-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | Mask and manufacturing method thin film transistop using the same |
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