KR20080010769A - 다중톤 광마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한박막트랜지스터 기판의 제조방법 - Google Patents

다중톤 광마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한박막트랜지스터 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

광투과율이 서로 다른 5 개 이상의 영역이 존재하는 다중톤 광마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터 기판의 제조방법이 개시된다. 다중톤 광마스크는 베이스 기판 상에 형성된 광차단층 패턴, 광차단층 패턴과 부분적으로 중첩되는 2 개 이상의 반투과층 패턴들을 포함한다. 다중톤 광마스크는 영역에 따라 서로 다른 값의 적어도 5 가지 이상의 광투과율들을 갖는다. 박막트랜지스터 기판의 제조에서 표시영역에 형성될 제1 채널영역과 주변영역에 형성될 제2 채널영역 상의 포토레지스트층에 서로 다른 광투과율을 갖는 영역들을 대응시켜 잔류 포토레지스트층의 두께를 균일하게 한다. 또는, 다중톤 광마스크를 박막트랜지스터를 커버하는 다중 스탭을 갖는 유기절연막 패턴을 형성하는데 사용한다. 따라서, 제조공정의 생산성 및 박막트랜지스터 기판의 수율이 향상된다.
광마스크, 다중톤, 광투과율, 패턴, 두께, 균일

Description

다중톤 광마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터 기판의 제조방법{MULTI-TONE OPTICAL MASK, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 제조방법의 공정도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 의해 제조된 박막트랜지스터 기판의 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 박막트랜지스터 기판을 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7 내지 도 12는 도 5에 도시된 박막트랜지스터 기판의 제조방법의 공정도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 다중톤 광마스크 110 : 베이스 기판
120 : 광차단층 패턴 130 : 제1 반투과층 패턴
140, 160 : 식각 저지층 150 : 제2 반투과층 패턴
170 : 제3 반투과층 패턴 500 : 박막트랜지스터 기판
501 : 게이트 구동부 505 : 데이터 구동부
TFT : 박막트랜지스터 DL : 데이터 라인
GL : 게이트 라인 STL : 스토리지 라인
510 : 기판 520 : 게이트 절연층
530 : 활성층 560 : 패시배인션층
570 : 유기절연막 패턴 571 : 제1 콘택홀
577 : 제2 콘택홀 580 : 화소전극
본 발명은 다중톤 광마스크, 이의 제조방법 및 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 영역에 따라 서로 다른 값의 5톤 이상의 광투과율을 갖는 다중톤 광마스크, 이의 제조방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시패널과 같은 평판표시장치는 플랫한 표시기판을 포함한다. 표시기판에는 화소들을 제어하기 위한 스위칭 소자들, 스위칭 소자에 전기적인 신호를 전달하기 위한 배선들이 형성된다.
액정표시패널의 경우, 박막트랜지스터들이 형성된 박막트랜지스터 기판과 칼 라필터가 형성된 칼라필터 기판의 사이에 액정을 개재시키고, 박막트랜지스터에 인가된 신호로 액정을 제어하여 영상을 표시한다.
박막트랜지스터 기판은 다수 회에 걸쳐, 박막의 성막 및 사진-식각 공정을 통하여 제조하며, 얼마나 적은 수의 사진-식각 공정을 통하여 얼마나 안정된 소자를 형성하는지가 제조원가를 결정하는 중요한 요소이다.
여기서, 광마스크의 개수를 줄이기 위해서는 하나의 광마스크로 복수 개의 박막층을 동시에 식각할 수 있는 포토레지스트 패턴들 형성하거나, 하나의 광마스크로 다수 개의 스탭을 갖는 다중 스탭 박막패턴을 형성하는 바람직하다.
이를 위하여, 기판의 특정 영역에 대응하는 부분에만 슬릿이 형성된 슬릿 광마스크로 포지티브 포토레지스트층을 노광하여, 특정 부분이 다른 부분보다 두께가 작은 포토레지스트 패턴을 형성하는 기술이 알려져 있다. 또한, 슬릿부의 균일성을 향상시키기 위해 슬릿부분을 적절한 광투과율을 갖는 물질층으로 대체한 하프톤 광마스크가 알려져 있다.
그러나, 슬릿 광마스크의 경우 슬릿부에 형성되는 잔류 포토레지스트층의 균일성이 좋지 않고, 슬릿부로 처리할 수 있는 영역이 한정되어 광범위한 영역을 처리할 수 없는 문제점이 있다. 하프톤 광마스크의 경우 100 퍼센트 광투과 영역, 하프톤 영역 및 0 퍼센트 광투과 영역으로 3종류의 투과율만을 가져, 하프톤으로 처리할 수 있는 영역이 한정된다. 특히, 기판 상에 동일한 패턴을 형성하기 위해 동일한 노광량으로 포토레지스트 패턴을 형성하더라도, 포토레지스트 패턴의 하부에 형성되는 배선패턴은 기판 상의 위치, 패턴의 배치밀도, 패턴의 형상에 의한 영향 으로 인해 균일하게 형성되지 못하는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 피노광층의 영역에 따라 적절히 선택된 광투과율을 갖는 영역에 대응시켜 노광시킬 수 있는 다중톤 광마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 다중톤 광마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 다중톤 광마스크를 사용한 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크는 베이스 기판, 광차단층 패턴, 제1 반투과층 패턴 및 제2 반투과층 패턴을 포함한다. 광차단층 패턴은 베이스 기판 상에 형성된다. 제1 반투과층 패턴은 광차단층 패턴과 일부 오버랩되며, 제2 반투과층 패턴은 제1 반투과층 패턴과 일부 오버랩된다. 다중톤 광마스크는 영역에 따라 서로 다른 값의 적어도 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율 및 제5 광투과율을 갖는다.
일 실시예에서, 다중톤 광마스크는 제2 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제3 반투과층 패턴을 더 포함하여, 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율 및 제5 광투과율 외에도 영역에 따라 적어도 하나 이상의 다른 값의 광투과율을 더 가질 수 있다. 다중톤 광마스크는 광차단층 패턴과 제1 반투과층 패턴의 사이, 제1 반투과층 패턴과 제2 반투과층 패턴의 사이 및 제2 반투과층 패턴과 제3 반투과층 패턴의 사이 중 적어도 하나에 형성된 식각 저지층을 더 포함할 수 있다. 광차단 물질층은 크롬층을 포함할 수 있고, 제1 반투과층 패턴, 제2 반투과층 패턴 및 제3 반투과층 패턴은 각각 산화크롬층, 질화크롬층, 산화질화크롬층 및 몰리실리사이드층 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여, 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 제조방법은 베이스 기판 상에 광차단층 패턴을 형성하는 단계, 광차단층 패턴과 일부 오버랩되는 제1 반투과층 패턴을 형성하는 단계 및 제1 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제2 반투과층 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 다중톤 광마스크의 제조방법에 의하여 제조된 다중톤 광마스크는 영역에 따라 서로 다른 값의 적어도 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율 및 제5 광투과율을 갖는다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여, 일 실시예에 따른 표시기판의 제조방법은 제1 박막트랜지스터가 형성될 표시영역 및 외부로부터 입력된 신호를 제1 박막트랜지스터에 스위칭 하는 제2 박막트랜지스터가 형성될 주변영역이 각각 정의된 기판 상에 피식각층 및 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 베이스 기판, 베이스 기판 상에 형성된 광차단층 패턴, 광차단층 패턴과 일부 오버랩되는 제1 반투과층 패턴, 제1 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제2 반투과층 패턴을 포함하여, 영역에 따라 서로 다른 값의 적어도 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율 및 제5 광투과율을 갖는 다중톤 광마스크를 사용하여 다중스 탭(multi-step) 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 다중스탭 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 피식각층 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이러한 다중톤 광마스크, 이의 제조방법 및 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 의하면, 복수 개의 스탭을 갖는 박막을 하나의 마스크로 형성하여 공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 영역별로 적절히 선택된 광투과율로 노광시켜 박막 스탭의 균일성을 향상시킴으로써 박막트랜지스터 기판의 수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
다중톤 광마스크
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 단면도이다.
다중톤 광마스크(5)는 기판 상에 소정의 회로패턴을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하거나, 유기막 등을 패터닝 하는 데에 사용될 수 있다. 도 1을 참조하면, 다중톤 광마스크(5)는 베이스 기판(10), 광차단층 패턴(20), 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)을 포함한다.
베이스 기판(10)은 광투과율이 100 퍼센트(%)에 가까운 광마스크용 유리, 예를 들어, 퀴즈기판일 수 있다. 광차단층 패턴(20)은 베이스 기판(10)의 일부 영역에 형성된다. 광차단층 패턴(20)은 광투과율이 0 퍼센트(%)인 메탈로 이루어지는 것이 바람직하다. 광차단층 패턴(20)은 베이스 기판(10)에 형성된 크롬층을 패터닝하여 형성할 수 있다.
제1 반투과층 패턴(30)은 광차단층 패턴(20)과 일부 중첩되게 형성된다. 따라서, 제1 반투과층 패턴(30)의 일부는 광차단층 패턴(20) 상에 형성되며, 제1 반투과층 패턴(30)의 나머지는 베이스 기판(10)의 표면 상에 형성된다.
제2 반투과층 패턴(50)은 제1 반투과층 패턴(30)과 일부 중첩되게 형성된다. 제2 반투과층 패턴(50)은 부분적으로 광차단층 패턴(20) 및 제1 반투과층 패턴(30)과 중첩되게 형성될 수 있으며, 제2 반투과층 패턴(50)의 나머지는 베이스 기판(10)의 표면과 접할 수 있다.
제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)은 크롬계열, 예를 들어, 산화크롬(CrOx), 질화크롬(CrNx) 및 산화질화크롬(CrOxNy) 또는 몰리실리사이드(MoSi) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50) 모두 크롬계열로 이루어진 경우, 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)은 산화크롬층, 질화크롬층 및 산화질화크롬층을 습식식각(wet etch)하여 형성된다. 이 경우, 습식식각 하는 공정에서 이미 형성된 제1 반투과층 패턴(30)이 식각될 수 있다.
따라서, 다중톤 광마스크(5)는 식각 저지층(40)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 식각 저지층(40)은 제1 반투과층 패턴(30)이 형성된 베이스 기판(10) 전체 면적에 형성되어, 제2 반투과층 패턴(50)의 형성 공정에서 제1 반투과층 패턴(30)을 보호한다. 또한, 광차단층 패턴(20)과 제1 반투과층 패턴(30)의 사이에도 식각 저지층(40)을 형성할 수 있다. 식각 저지층(40)은 100 퍼센트의 광투과율을 갖는다.
반면, 몰리실리사이드층은 건식식각(dry etch)을 통해 식각되며, 습식식각 되는 크롬계열 다른 층들에 대하여 상호 식각 선택비가 매우 크다. 따라서, 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50) 중 어느 하나를 몰리실리사이드층으로 형성하고, 다른 하나를 크롬계열층으로 형성하면, 식각 저지층(40)을 생략할 수 있다.
다중톤 광마스크(5)는 100 퍼센트(%)의 광투과율을 갖는 보호막(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 보호막은 제2 반투과층 패턴(50)이 형성된 베이스 기판(10)을 커버하여, 광차단층 패턴(20), 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)을 보호한다.
다중톤 광마스크(5)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율 및 제5 광투과율을 갖는 제1 영역(A1), 제2 영역(B1), 제3 영역(C1), 제4 영역(D1) 및 제5 영역(E1)을 갖는다. 제1 영역(A1)은 광차단층 패턴(20)이 형성된 영역에 대응하며, 제2 영역(B1)은 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)이 중첩된 영역에 대응하며, 제3 영역(C1)은 제1 반투과층 패턴(30)만 존재하는 영역에 대응하며, 제4 영역(D1)은 제2 반투과층 패턴(50)만 존재하는 영역에 대응하며, 제5 영역(E1)은 광차단층 패턴(20), 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)이 존재하지 않는 영역에 대응한다.
광투과율은 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)을 이루는 물질의 종류와 두께에 따라 달라진다. 다중톤 광마스크(5)의 각 영역들은 중첩된 패턴들의 광투과율을 곱한 값의 광투과율을 갖는다. 따라서, 제1 반투과층 패턴(30)이 x 퍼센트의 광투과율을 갖고, 제2 반투과층 패턴(50)이 y 퍼센트의 광투과율을 갖는 경우, 제1 영역(A1)은 0 퍼센트의 제1 광투과율을 갖고, 제2 영역(B1)은 xy 퍼센트의 제2 광투과율을 갖고, 제3 영역(C1)은 x 퍼센트의 제3 광투과율을 갖고, 제4 영역(D1)은 y 퍼센트의 제4 광투과율을 갖고, 제5 영역(E1)은 100 퍼센트의 제5 광투과율을 갖는다.
예를 들어, 제1 반투과층 패턴(30)이 x = 50 퍼센트의 광투과율을 갖고, 제2 반투과층 패턴(50)이 y = 80 퍼센트의 광투과율을 갖는 경우, 제2 영역(B1)은 xy = 40 퍼센트의 제2 광투과율을 갖고, 제3 영역(C1)은 50 퍼센트의 광투과율을 갖고, 제4 영역(D1)은 80 퍼센트의 제4 광투과율을 갖는다.
따라서, 다중톤 광마스크(5)를 사용하여 어떤 기판 상에 복수 개의 스탭(step)들을 갖는 박막 패턴을 형성하는 경우, 다중톤 광마스크(5)의 제1 영역(A1), 제2 영역(B1), 제3 영역(C1), 제4 영역(D1) 및 제5 영역(E1)이 상기 스탭들에 적절히 대응하도록 광차단층 패턴(20), 제1 반투과층 패턴(30) 및 제2 반투과층 패턴(50)을 설계할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 다중톤 광마스크(100)는 베이스 기판(110), 광차단층 패턴(120), 제1 반투과층 패턴(130), 제1 식각 저지층(140), 제2 반투과층 패턴(150), 제2 식각 저지층(160) 및 제3 반투과층 패턴(170)을 포함한다. 다중톤 광마스크(100)는 제2 식각 저지층(160) 및 제3 반투과층 패턴(170)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 다중톤 광마스크(5)와 실질적으로 동일하다.
따라서, 제1 반투과층 패턴(130)은 광차단층 패턴(120)과 일부 중첩되고, 제2 반투과층 패턴(150)은 제1 반투과층 패턴(130)과 일부 중첩되게 형성된다. 제1 식각 저지층(140)은 제1 반투과층 패턴(130)과 제2 반투과층 패턴(150)의 사이에 배치된다.
제2 식각 저지층(160)은 제2 반투과층 패턴(150)이 형성된 베이스 기판(110)을 전체적으로 커버한다. 제3 반투과층 패턴(170)은 제2 반투과층 패턴(150)과 일부 중첩되게 제2 식각 저지층(160) 상에 형성된다. 제3 반투과층 패턴(170)은 산화크롬층, 질화크롬층, 산화질화크롬층 및 몰리실리사이드층 중에 하나의 층으로 형성된다.
다중톤 광마스크(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율, 제5 광투과율, 제6 광투과율, 제7 광투과율, 제8 광투과율 및 제9 광투과율을 갖는 제1 영역(A2), 제2 영역(B2), 제3 영역(C2), 제4 영역(D2), 제5 영역(E2), 제6 영역(F2), 제7 영역(G2), 제8 영역(H2) 및 제9 영역(I2)을 갖는다.
제1 영역(A2)은 광차단층 패턴(120)이 형성된 영역에, 제2 영역(B2)은 제1 반투과층 패턴(130), 제2 반투과층 패턴(150) 및 제3 반투과층 패턴(170)이 중첩된 영역에, 제3 영역(C2)은 제1 반투과층 패턴(130)과 제2 반투과층 패턴(150)이 중첩된 영역에, 제4 영역(D2)은 제1 반투과층 패턴(130)과 제3 반투과층 패턴(170)이 중첩된 영역에, 제5 영역(E2)은 제2 반투과층 패턴(150)과 제3 반투과층 패턴(170)이 중첩된 영역에, 제6 영역(F2)은 제1 반투과층 패턴(130)만 존재하는 영역에, 제 7 영역(G2)은 제2 반투과층 패턴(150)만 존재하는 영역에, 제8 영역(H2)은 제3 반투과층 패턴(170)만 존재하는 영역에, 제9 영역(I2)은 광차단층 패턴(120), 제1 반투과층 패턴(130), 제2 반투과층 패턴(150) 및 제3 반투과층 패턴(170)이 존재하지 않는 영역에 각각 대응한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 다중톤 광마스크(200)는 베이스 기판(210), 제1 반투과층 패턴(220), 광차단층 패턴(230), 제2 반투과층 패턴(250) 및 제3 반투과층 패턴(270)을 포함한다.
다중톤 광마스크(200)는 광차단층 패턴(230)이 제1 반투과층 패턴(220)과 제2 반투과층 패턴(250)의 사이에 형성된 점을 제외하고는 도 2에 도시된 다중톤 광마스크(100)와 실질적으로 동일하다.
제1 반투과층 패턴(220)은 베이스 기판(210)의 일부 영역에 형성된다.
광차단층 패턴(230)은 제1 반투과층 패턴(220)과 일부 중첩되며, 광차단층 패턴(230)의 나머지는 베이스 기판(210)의 표면에 접한다. 제2 반투과층 패턴(250)은 광차단층 패턴(230) 및 제1 반투과층 패턴(220)과 부분적으로 중첩된다. 제3 반투과층 패턴(270)은 제2 반투과층 패턴(250)과 부분적으로 중첩된다.
제1 반투과층 패턴(220), 제2 반투과층 패턴(250) 및 제3 반투과층 패턴(270)은 각각 산화크롬층, 질화크롬층, 산화질화크롬층 및 몰리실리사이드층 중 선택된 어느 하나의 층으로 이루어질 수 있다.
제1 반투과층 패턴(220)은 몰리실리사이드층으로 이루어지는 것이 바람직하 다. 제2 반투과층 패턴(250) 또는 제3 반투과층 패턴(270)이 크롬 계열의 상기 층들로 이루어진 경우, 다중톤 광마스크(200)는 제1 식각 저지층(240) 및 제2 식각 저지층(260)을 더 포함할 수 있다. 제1 식각 저지층(240)은 광차단층 패턴(230)과 제2 반투과층 패턴(250)의 사이에 형성되며, 제2 식각 저지층(260)은 제2 반투과층 패턴(250)과 제3 반투과층 패턴(270)의 사이에 형성된다.
다중톤 광마스크(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율, 제5 광투과율, 제6 광투과율, 제7 광투과율, 제8 광투과율 및 제9 광투과율을 갖는 제1 영역(A3), 제2 영역(B3), 제3 영역(C3), 제4 영역(D3), 제5 영역(E3), 제6 영역(F3), 제7 영역(G3), 제8 영역(H3) 및 제9 영역(I3)을 갖는다. 각 영역들은 도 2에서 설명한 그것들과 동일한 방식으로 정의된다.
다중톤 광마스크의 제조방법
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중톤 광마스크의 제조방법의 공정도들이다.
도 4a, 4b, 4c 및 4d를 참조하면, 다중톤 광마스크의 제조방법은 베이스 기판(310) 상에 광차단층 패턴(320)을 형성하는 단계, 광차단층 패턴(320)과 일부 오버랩되는 제1 반투과층 패턴(330)을 형성하는 단계 및 제1 반투과층 패턴(330)과 일부 오버랩되는 제2 반투과층 패턴(350)을 형성하는 단계를 포함한다. 다중톤 광마스크의 제조방법에 의하여 제조된 다중톤 광마스크는 영역에 따라 서로 다른 값 의 적어도 제1 광투과율, 제2 광투과율, 제3 광투과율, 제4 광투과율 및 제5 광투과율을 갖는다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 등의 방식으로 베이스 기판(310) 상에 광차단 물질층을 증착하고, 사진-식각 공정을 통해 광차단 물질층을 식각하여 광차단층 패턴(320)을 형성한다. 광차단 물질층은 크롬층을 포함할 수 있으며, 이 경우, 크롬층을 습식식각 하여 광차단층 패턴(320)을 형성한다.
다음, 산화크롬, 질화크롬, 산화질화크롬 및 몰리실리사이드 중 선택된 하나를 스퍼터링 등의 방식으로 광차단층 패턴(320)이 형성된 베이스 기판(310)의 전면적에 층착한 후, 사진-식각 공정을 통해, 도 4b에 도시된 바와 같이, 광차단층 패턴(320)과 일부 중첩되도록 제1 반투과층 패턴(330)을 형성한다.
산화크롬층, 질화크롬층 및 산화질화크롬층은 습식식각 되며, 몰리실리사이드는 건식식각된다. 제1 반투과층 패턴(330)이 크롬계열의 물질로 이루어진 경우, 광차단층 패턴(320)과의 식각 선택비가 큰 물질을 선택하거나, 광차단층 패턴(320)과 제1 반투과층 패턴(330)의 사이에 식각 저지층을 더 형성할 수도 있다. 몰리실리사이드의 경우 크롬층에 대하여 식각 선택비가 크기 때문에 광차단층 패턴(320)과 제1 반투과층 패턴(330)의 사이에 식각 저지층을 생략할 수 있다.
계속해서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제1 반투과층 패턴(330)이 형성된 베이스 기판(310)의 전면적에 제1 식각 저지층(340)을 형성한다. 제1 식각 저지층(340)을 이루는 물질은 제1 반투과층 패턴(330)을 이루는 물질 및 제1 반투과층 패턴(330) 상에 형성되는 제2 반투과층 패턴(350)을 이루는 물질의 종류와 에천트 의 종류 등에 따라 달라질 수 있다.
이후, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제1 식각 저지층(340) 상에 산화크롬층, 질화크롬층, 산화질화크롬층 및 몰리실리사이드층 중 선택된 하나의 층을 형성한 후, 사진-식각 공정을 통하여 제1 반투과층 패턴(330)과 일부 중첩되도록 제2 반투과층 패턴(350)을 형성한다.
도 4e 및 도 4f는 제3 반투과층 패턴(370)을 형성하는 단계의 공정도들이다.
도 4e 및 도 4f를 참조하면, 다중톤 광마스크의 제조방법은 제2 반투과층 패턴(350)과 일부 중첩되는 제3 반투과층 패턴(370)을 형성하는 단계를 더 포함한다.
먼저, 도 4e에 도시된 바와 같이, 제2 반투과층 패턴(350)을 커버하는 제2 식각 저지층(360)을 형성한다. 제2 식각 저지층(360) 상에 산화크롬층, 질화크롬층, 산화질화크롬층 및 몰리실리사이드층 중 선택된 하나의 층을 형성한 후, 도 4f에 도시된 바와 같이, 사진-식각 공정을 통하여 제2 반투과층 패턴(350)과 일부 중첩되는 제3 반투과층 패턴(370)을 형성한다.
제1 반투과층 패턴(330) 및 제3 반투과층 패턴(370)이 크롬 계열의 물질로 형성되고, 제2 반투과층 패턴(350)이 몰리실리사이드로 이루어진 경우, 또는 제1 반투과층 패턴(330) 및 제3 반투과층 패턴(370)이 몰리실리사이드로 이루어지고, 제2 반투과층 패턴(350)이 크롬 계열의 물질로 이루어진 경우, 제1 식각 저지층(340) 및 제2 식각 저지층(360)을 형성하는 단계는 생략될 수 있다.
또한, 제1 반투과층 패턴(330), 제2 반투과층 패턴(350) 및 제3 반투과층 패턴(370)이 모두 크롬 계열의 물질로 형성되더라도, 상호 식각 선택비가 큰 물질들 로 이루어진 경우, 제1 식각 저지층(340) 및 제2 식각 저지층(360)을 형성하는 단계는 생략될 수 있다.
다중톤 광마스크의 제조방법은 제3 반투과층 패턴(370)이 형성된 베이스 기판(310)의 전체 면적을 커버하는 보호막(380)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 제조된 다중톤 광마스크는, 도 2에서 설명한 바와 같이, 각각 서로 다른 9 가지의 광투과율들을 갖는 9 개의 영역들을 포함할 수 있다. 물론, 상기 9개의 영역들은 최대 가능한 영역들의 가지수이며, 제1 반투과층 패턴(330), 제2 반투과층 패턴(350) 및 제3 반투과층 패턴(370)을 중첩시키는 방식에 따라 9 가지보다 적은 개수의 광투과율들 따라서, 9가지 보다 적은 개수의 영역들을 포함할 수 있다.
이와 다른 실시예에서, 광차단층 패턴(320)을 형성하는 순서를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반투과층 패턴(330)이 형성된 베이스 기판(310) 상에 광차단층 패턴(320)을 형성하거나, 제3 반투과층 패턴(370)이 형성된 베이스 기판(310) 상에 광차단층 패턴(320)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 광차단층 패턴(320), 제1 반투과층 패턴(330), 제2 반투과층 패턴(350) 및 제3 반투과층 패턴(370)의 순서로 형성된다. 따라서, 광차단층 패턴(320)과 제2 반투과층 패턴(350)의 사이에는 제1 반투과층 패턴(330)이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역이 있을 수 있다. 마찬가지로, 제1 반투과층 패턴(330)과 제3 반투과층 패턴(370)의 사이에는 제2 반투과층 패턴(350)이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역이 있을 수 있다.
이와 다른 실시예에서, 광차단층 패턴(320), 제1 반투과층 패턴(330), 제2 반투과층 패턴(350) 및 제3 반투과층 패턴(370)의 순서로 적층된 구조이지만, 역순으로 패턴들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(310) 상에 광차단 물질층, 제1 반투과 물질층, 제2 반투과 물질층 및 제3 반투과 물질층을 적층하고, 사진-식각 공정을 통해 상부에서부터 차례대로 식각하여, 제3 반투과층 패턴(370), 제2 반투과층 패턴(350), 제1 반투과층 패턴(330) 및 광차단층 패턴(320)의 순서로 형성할 수 있다.
다만, 이 경우, 제3 반투과층 패턴(370)의 아래에는 제2 반투과층 패턴(350)이 존재하고, 제2 반투과층 패턴(350)의 아래에는 제1 반투과층 패턴(330)이 존재하며, 제1 반투과층 패턴(330)의 아래에는 광차단 패턴층이 존재하는 구속 조건이 있다. 따라서, 다중톤 광마스크는 3 가지의 반투과층 패턴들을 포함하더라도, 최대 5 가지의 서로 다른 값의 광투과율들을 갖는다.
박막트랜지스터 기판의 제조방법
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 의해 제조된 박막트랜지스터 기판의 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 박막트랜지스터 기판을 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 의해 제조된 박막트랜지스터 기판(500)은 표시영역과 주변영역으로 구획된다. 표시영역에는 다수 개의 단위 화소부들이 매트릭스 형태로 배열된다. 주변영역에는 단위 화소부들을 구동하기 위한 데이터 구동부(505) 및 게이트 구동부(501)가 배치된다. 데이터 구동부(505)는 데이터 구동드라이브 집적회로(IC)일 수 있다. 게이트 구동부(501)는 게이트 구동드라이브 집적회로이거나, 기판 상에 직접 집적될 수 있다. 본 실시예에서는 게이트 구동부(501)가 기판 상에 직접 집적된 경우를 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 각 단위 화소부는 제1 박막트랜지스터(TFT1) 및 화소전극(580)을 포함한다. 제1 박막트랜지스터(TFT1)는 제1 게이트 전극(GE1), 활성층(530), 제1 소스 전극(SE1) 및 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다. 화소전극은 제1 드레인 전극에 전기적으로 연결된다.
데이터 구동부(505)는 영상정보에 따라 복수 개의 데이터 라인(DL)들에 화소전압을 출력한다. 게이트 구동부(501)는 제어신호에 따라 복수 개의 게이트 라인(GL)들에 게이트 신호를 출력한다. 게이트 구동부(501)는 제어신호 및 게이트 신호를 스위칭하는 제2 박막트랜지스터를 포함할 수 있다.
제2 박막트랜지스터(TFT2)는 제2 게이트 전극(GE2), 활성층(530), 제2 소스전극(SE2) 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함할 수 있다. 데이터 라인(DL)들 및 게이트 라인(GL)들은 절연된 채로 서로 교차하며, 단위 화소부들의 평면적을 정의한다.
박막트랜지스터 기판(500)은 게이트 라인(GL)들 사이에 배치되는 스토리지 라인(STL)들을 더 포함할 수 있다. 박막트랜지스터 기판(500)은 제1 박막트랜지스터(TFT1) 및 제2 박막트랜지스터(TFT2)를 커버하는 유기절연막 패턴(570)을 더 포함할 수 있다. 유기절연막 패턴(570)에는 제1 드레인 전극(DE1)의 일부를 노출시키 는 제1 콘택홀(571) 및 스토리지 라인(STL)의 스토리지 전극의 일부를 노출시키는 제2 콘택홀(577)이 형성된다. 제1 콘택홀(571)은 단차지게 형성된다.
이하, 박막트랜지스터 기판(500)의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
도 7 내지 도 12는 도 5에 도시된 박막트랜지스터 기판의 제조방법의 공정도들이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 기판(710) 상에 스퍼터링 등의 방식으로 게이트 금속층을 형성하고 사진-식각 공정에 의하여 게이트 라인(GL)들 및 각 게이트 라인(GL)으로부터 연장된 제1 게이트 전극(GE1), 제2 게이트 전극(GE2) 및 스토리지 라인(STL)의 폭이 확장된 스토리지 전극(STE)을 포함하는 게이트 배선 패턴을 형성한다.
이후, 게이트 라인(GL)들, 제1 게이트 전극(GE1) 및 제2 게이트 전극(GE2)을 절연하는 게이트 절연층(720)을 형성한다. 게이트 절연층(720)은 질화실리콘(SiNx) 등을 포함할 수 있다. 게이트 절연층(720) 상에 활성층(730)을 형성한다. 활성층(730)은 반도체층(731) 및 반도체층(731) 상에 형성된 접촉층(733)을 포함할 수 있다. 반도체층(731)은 아몰퍼스 실리콘을 포함하고 접촉층(733)은 반도체층(731) 표면을 고농도의 이온으로 도핑하여 형성되며 n+ 아몰퍼스 실리콘을 포함할 수 있다. 활성층(730) 상에는 소스 금속층(740)을 형성한다. 소스 금속층(740)은 몰리브덴, 크롬, 구리 등의 도전성 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 소스 금속층(740) 상에 포토레지스트층(750)을 형성한다.
포토레지스트층(750)은 소스 금속층(740) 상에 포토레지스트 조성물을 도포 하고 70 내지 110℃의 온도 조건 하에서 1 내지 15분간 프리베이크(prebake)시켜 형성된다. 본 실시예에서 포토레지스트 조성물은 포지티브형 포토레지스트 조성물이며, 형성된 포지티브형 포토레지스트층(750)은 노광된 영역만 현상액에 의하여 제거된다.
이후, 제1 다중톤 광마스크(800)를 사용하여 포토레지스트층(750)을 노광한다. 제1 다중톤 광마스크(800)는 베이스 기판(810), 광차단층 패턴(820), 제1 반투과층 패턴(830), 식각 저지층(840) 및 제2 반투과층 패턴(850)을 포함한다.
광차단층 패턴(820)은 제1 게이트 전극(GE1), 제2 게이트 전극(GE2) 및 데이터 라인(DL)에 대응하는 영역에 형성된다. 광차단층 패턴(820) 중 제1 게이트 전극(GE1)의 중앙부에 대응하는 영역(이하, 제1 채널영역(753)), 제2 게이트 전극(GE2)의 중앙부에 대응하는 영역(제2 채널영역(757))은 개구된다.
제1 반투과층 패턴(830)은 광차단층 패턴(820)과 일부 중첩되게 형성된다. 제1 반투과층 패턴(830)은 제1 채널영역(753) 및 제2 채널영역(757)에 대응하여 베이스 기판(810) 상에 형성된다. 식각 저지층(840)은 제1 반투과층 패턴(830)이 형성된 베이스 기판(810)의 전체 면적을 커버한다. 제2 반투과층 패턴(850)은 제1 반투과층 패턴(830)과 일부 중첩되게 형성된다. 제2 반투과층 패턴(850)은 제1 채널영역(753)에 대응하여 형성되지만, 제2 채널영역(757)에 대응하여서는 형성되지 않는다.
따라서, 제1 다중톤 광마스크(800)는 광차단층 패턴(820)에 대응하는 제1 영역(A4), 제1 채널영역(753)에 대응하고 제1 반투과층 패턴(830) 및 제2 반투과층 패턴(850)이 적층된 제2 영역(B4), 제2 채널영역(757)에 대응하고 제1 반투과층 패턴(830)만 존재하는 제3 영역(C4), 베이스 기판(810)이 노출된 제4 영역(D4)을 포함한다. 도시되지는 않았지만, 제1 다중톤 광마스크(800)는 제2 반투과층 패턴(850)만 존재하는 제5 영역을 더 포함할 수 있다.
제1 영역(A4)은 0 퍼센트의 제1 광투과율을 갖고, 제4 영역(D4)은 100 퍼센트에 가까운 제4 광투과율을 갖는다. 제1 반투과층 패턴(830)이 x 퍼센트의 광투과율을 갖고, 제2 반투과층 패턴(850)이 y 퍼센트의 광투과율을 갖는 경우, 제2 영역(B4)은 xy 퍼센트의 제2 광투과율을 갖고, 제3 영역(C4)은 x 퍼센트의 제3 광투과율을 갖는다. 따라서, 제3 광투과율은 제2 광투과율보다 크다.
도 5를 참조하면, 표시영역에 형성되는 제1 박막트랜지스터(TFT1) 및 데이터 라인(DL)들은 게이트 구동부(501)에 형성되는 제2 박막트랜지스터(TFT2) 또는 소정의 회로패턴에 비하여 패턴밀도가 소하게 형성된다.
일반적으로, 동일한 패턴을 형성하기 위해 동일한 광량으로 노광하여 잔류 포토레지스트층(751)(포토레지스트 패턴)을 형성하더라도, 잔류 포토레지스트층(751)의 하부에 형성되는 배선패턴은 기판(710) 상의 위치에 따라 불균일할 수 있다. 따라서, 동일한 패턴이더라도 기판(710) 상의 위치에 따라 포토레지스트에 대한 노광량을 적절히 선택하여 조절하는 것이 바람직하다. 패턴밀도가 상대적으로 높은 게이트 구동부(501)에 대한 노광량을 표시영역에 대한 노광량보다 크게 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 제1 박막트랜지스터(TFT1)와 제2 박막트랜지스터(TFT2)는 동 일한 형상의 패턴일 수 있지만, 제2 박막트랜지스터(TFT2)가 제1 박막트랜지스터(TFT1)보다 배치되는 정도가 밀하게 형성된다면, 제1 채널영역(753)에 대한 노광량보다 제2 채널영역(757)에 대한 노광량을 크게 하는 것이 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 영역(A4)이 제1 소스 전극(SE1), 제1 드레인 전극(DE1), 제2 소스 전극, 제2 드레인 전극(DE2) 및 데이터 라인(DL)들에 대응하고, 제2 영역(B4)이 제1 채널영역(753)에 대응하고, 제3 영역(C4)이 제2 채널영역(757)에 대응하며, 제4 영역(D4)이 그 외의 영역에 대응한다. 한편, 제4 영역(D4)을 표시영역의 그 외의 영역에 대응시키고, 제5 영역을 주변부의 그 외의 영역에 대응시킬 수 있다.
이러한 배치하에 포토레지스트층(750)을 노광 및 현상하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 광이 완전히 차단된 제1 영역(A4)에 대응하는 포토레지스트층(750)은 그대로 잔류하며, 제2 영역(B4) 및 제3 영역(C4)에 대응하는 포토레지스트층(750)은 표면으로부터 일정 깊이까지만 광에 반응하여 고분자가 분해되고, 그 밑으로는 고분자가 그대로 남는다.
광에 완전히 노출된 제4 영역(D4)에 대응하는 포토레지스트층(750)은 완전히 제거된다. 이때, 전술한 바와 같이, 제2 영역(B4)은 제3 영역(C4)보다 노광량이 작지만 현상후 잔류한 포토레지스트층(750)의 두께는 제2 영역(B4)과 제3 영역(C4)에서 동일하다. 제1 반투과층 패턴 및 제2 반투과층 패턴(850)의 물질의 종류 및 두께를 조절하여, 제2 영역(B4) 및 제3 영역(C4)에서 잔류 포토레지스트층(750)의 두께를 균일하게 하는 제2 광투과율 및 제3 광투과율을 선택할 수 있다.
계속해서, 도 9에 도시된 바와 같이, 잔류 포토레지스트층(751)(포토레지스트 패턴)을 식각마스크로, 제4 영역(D4)의 노출된 소스 금속층(740)을 에천트 등으로 식각한다. 이로 인해, 노출된 활성층(730)을 건식식각 방법으로 식각한다. 활성층(730)을 식각하는 동안 잔류 포토레지스트층(751)의 일부가 소실된다.
이후, 잔류 포토레지스트층(751)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 산소 플라즈마를 이용한 애싱(ashing) 공정 등에 의하여 1차 스트립핑된다. 그 결과, 제1 채널영역(753) 및 제2 채널영역(757)에 잔류 포토레지스트층(751)은 제거되며, 제1 채널영역(753) 및 제2 채널영역(757) 주변의 잔류 포토레지스트층(751)의 높이가 낮아진다.
제1 채널영역(753) 및 제2 채널영역(757) 상의 잔류 포토레지스트층(751)의 높이가 균일하지 않은 경우, 에싱 공정의 결과 제1 채널영역(753)과 제2 채널영역(757) 상에 포토레지스트층(750)이 완전히 제거되지 않은 곳이 발생할 수 있다.
본 실시예에서는 광투과율을 다르게 선택하여 제1 채널영역(753) 및 제2 채널영역(757) 상의 잔류 포토레지스트층(751)의 높이를 균일하게 형성한다. 따라서, 에싱 공정에 의하여 제1 채널영역(753) 및 제2 채널영역(757)에 잔류 포토레지스트층(751)을 균일하게 제거할 수 있다.
계속해서, 제1 채널영역(753) 및 제2 채널영역(757)에 노출된 소스 금속층(740)을 에천트 등으로 식각한다. 그 결과, 활성층(730) 상에 제1 소스 전극(SE1), 제1 드레인 전극(DE1), 제2 소스 전극(SE2) 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함하는 소스 배선 패턴이 형성된다. 제1 소스 전극(SE1)과 제1 드레인 전극(DE1) 의 사이 및 제2 소스 전극(SE2)과 제2 드레인 전극(DE2)사이에 노출된 접촉층(733)을 건식식각에 의하여 식각한다. 이때, 반도체층(731)의 일부가 식각될 수 있다.
도 11은 제2 다중톤 광마스크로 유기절연막을 노광하는 공정의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 산소 플라즈마를 이용한 애싱 공정에 의하여 잔류 포토레지스트층(751)을 완전히 제거한다. 이때 활성층(730)은 산소 플라즈마에 대한 식각 선택비가 크기 때문에 거의 식각되지 않는다.
다음, 제1 박막트랜지스터(TFT1) 및 제2 박막트랜지스터(TFT2)를 커버하는 패시배이션층(760)을 형성하고, 패시배이션층(760) 상에 박막트랜지스터 기판(500)의 표면을 평탄화하는 유기절연막(790)을 형성한다. 제2 다중톤 광마스크(900)로 유기절연막(790)을 노광하고 현상하여, 도 12에 도시된 바와 같이, 유기절연막 패턴(770)을 형성한다.
제2 다중톤 광마스크(900)는 베이스 기판(910), 광차단층 패턴(920), 제1 반투과층 패턴(930), 제2 반투과층 패턴(950), 제3 반투과층 패턴(970)을 포함한다. 제2 다중톤 광마스크(900)는 제1 반투과층 패턴(930), 제2 반투과층 패턴(950) 및 제3 반투과층 패턴(970)의 사이에 형성된 제1 식각 저지층(940) 및 제2 식각 저지층(960)을 더 포함할 수 있다.
광차단층 패턴(920), 제1 반투과층 패턴(930), 제2 반투과층 패턴(950), 제3 반투과층 패턴(970)은 그 명칭 순서대로 형성되며, 서로 부분적으로 중첩되어 광투과율이 각각 다른 9 개의 영역들을 정의한다. 도 11에는 7 개의 영역만 도시되었다.
제1 영역(A5)은 광차단층 패턴(920)이 형성된 영역에, 제2 영역(B5)은 제1 반투과층 패턴(930), 제2 반투과층 패턴(950) 및 제3 반투과층 패턴(970)이 중첩된 영역에, 제3 영역(C5)은 제1 반투과층 패턴(930)과 제2 반투과층 패턴(950)이 중첩된 영역에, 제4 영역(D5)은 제1 반투과층 패턴(930)만 존재하는 영역에, 제5 영역(E5)은 패턴들이 존재하지 않는 영역에 각각 대응한다. 또한, 제6 영역(F5)은 제2 반투과층 패턴(950)과 제3 반투과층 패턴(970)이 중첩된 영역에, 제7 영역(G5)은 제2 반투과층 패턴(950)만 존재하는 영역에 각각 대응한다.
도시되지 않았지만, 제2 다중톤 광마스크(900)는 제1 반투과층 패턴(930)과 제3 반투과층 패턴(970)이 중첩된 제8 영역과, 제3 반투과층 패턴(970)만 존재하는 제9 영역을 더 포함할 수 있다.
제1 영역(A5)은 광이 투과하지 못하는 영역이며, 제5 영역(E5)은 광이 100 퍼센트 투과하는 영역이다. 나머지 영역들의 광투과율은 적층된 반투과층 패턴들의 개수가 적을수록 증가한다.
제2 영역(B5), 제3 영역(C5), 제4 영역(D5) 및 제5 영역(E5)은 제1 드레인 전극(DE1)의 일부에 대응하고, 제6 영역(F5) 및 제7 영역(G5)은 스토리지 전극(STE)의 일부에 대응하도록, 제2 다중톤 광마스크(900)를 기판(710) 상에 배치하여 노광한다. 이후, 현상하면, 도 12에 도시된 것과 같은 유기절연막 패턴(770)이 형성된다.
도 12를 참조하면, 완전 노광영역인 제5 영역(E5)에 대응하여 유기절연막(790) 및 패시배이션층(760)은 완전히 제거된다. 제2 영역(B5) 및 제4 영역(D5) 에 대응하여 유기절연막(790)은 테이퍼지도록 제거되며, 제3 영역(C5)에 대응하여 일부 두께만큼 제거된다. 그 결과, 2 스탭(573, 575)으로 형성된 제1 콘택홀(571)이 형성된다.
한편, 제7 영역(G5)에 대응하여 유기절연막(790)만 제거되고, 제6 영역(F5)에 대응하여 유기절연막(790)은 테이퍼지게 제거된다. 그 결과, 스토리지 전극(STE) 상부에 제2 콘택홀(577)이 형성된다.
제2 영역(B5)에 대응하는 유기절연막(790)은 그대로 잔존한다. 도시되지는 않았지만, 주변부 상의 유기절연막(790)에도 복수 개의 스탭을 갖는 콘택홀들이 형성될 수 있다.
마지막으로, 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)와 같은 투명 전도성 물질을 유기절연막 패턴(770) 상에 증착하고, 사진-식각 공정에 의하여 화소전극(580)을 형성한다. 화소전극(580)은 제1 콘택홀(571)로 연장되어 제1 드레인 전극(DE1)에 물리적으로, 따라서 전기적으로 연결된다. 화소전극(580)은 제2 콘택홀(577)로 연장되어 스토리지 전극(STE), 게이트 절연층(720) 및 패시배이션층(760)과 함께 스토리지 캐패시터를 형성한다.
따라서, 제2 다중톤 광마스크(900)와 같이, 영역에 따라 서로 다른 7 가지 이상의 광투과율들을 갖는 다중톤 광마스크를 사용하면, 하나의 마스크로 유기절연막 패턴(770)과 같이 다중 스탭을 갖는 박막패턴을 형성할 수 있다.
또한, 다중스탭을 갖는 박막패턴을 형성하는데 있어, 동일한 스탭을 형성하 기 위해 동일한 광량으로 노광하더라도, 스탭의 형상, 배치밀도 및 기판(710) 상의 영역에 따라 스탭이 불균일할 수 있다. 이 경우, 본 실시예와 같이, 기판(710) 상의 위치에 따라 다중톤 광마스크 상에 적절히 선택된 톤에 대응시켜 노광하면, 결과적으로 동일한 스탭이 형성될 영역에 균일한 스탭을 형성할 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 동일한 패턴이더라도 기판 상의 위치에 따라 포토레지스트층에 대한 노광량을 적절히 선택하여 조절할 수 있다. 따라서, 하나의 마스크로 유기절연막 패턴과 같이 다중 스탭을 갖는 박막패턴을 형성할 수 있어 공정의 생산성이 향상된다.
또한, 기판 상의 위치에 따라 다중톤 광마스크 상에 적절히 선택된 톤에 대응시켜 노광하면, 결과적으로 동일한 스탭이 형성될 영역에 균일한 스탭을 형성할 수 있어 박막트랜지스터 기판의 수율을 향상시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 형성된 광차단층 패턴;
    상기 광차단층 패턴과 일부 오버랩되는 제1 반투과층 패턴; 및
    상기 제1 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제2 반투과층 패턴을 포함하여, 영역에 따라 서로 다른 적어도 제1 내지 제5 광투과율들을 갖는 다중톤(multi-tone) 광마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제3 반투과층 패턴을 더 포함하여, 상기 제1 내지 제5 광투과율들 외에도 영역에 따라 적어도 하나 이상의 서로 다른 광투과율을 더 갖는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광차단층 패턴과 제1 반투과층 패턴의 사이, 상기 제1 반투과층 패턴과 제2 반투과층 패턴의 사이 및 상기 제2 반투과층 패턴과 제3 반투과층 패턴의 사이 중 적어도 하나에 형성된 식각 저지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광차단층 패턴은 크롬층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 반투과층 패턴은 각각 산화크롬층, 질화크롬층, 산화질화크롬층 및 몰리실리사이드층 중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 베이스 기판은
    상기 광차단층 패턴이 형성되어 상기 제1 광투과율을 갖는 제1 영역;
    상기 제1 반투과층 패턴과 제2 반투과층 패턴이 중첩되어 상기 제2 광투과율을 갖는 제2 영역;
    상기 제1 반투과층 패턴만 존재하여 상기 제3 광투과율을 갖는 제3 영역;
    상기 제2 반투과층 패턴만 존재하여 상기 제4 광투과율을 갖는 제4 영역; 및
    상기 베이스 기판이 노출되어 상기 제5 광투과율을 갖는 제5 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크.
  7. 베이스 기판 상에 광차단층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 광차단층 패턴과 일부 오버랩되는 제1 반투과층 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제2 반투과층 패턴을 형성하는 단계를 포함하여, 영역에 따라 서로 다른 적어도 제1 내지 제5 광투과율들을 갖는 다중톤 광마스크의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제3 반투과층 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하여, 영역에 따라 상기 제1 내지 제5 광투과율들과 다른 적어도 하나 이상의 광투과율을 더 갖는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광차단층 패턴과 제1 반투과층 패턴의 사이, 상기 제1 반투과층 패턴과 제2 반투과층 패턴의 사이 및 상기 제2 반투과층 패턴과 제3 반투과층 패턴의 사이 중 적어도 하나에 식각 저지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 광차단층 패턴, 제1 반투과층 패턴, 제2 반투과층 패턴 및 제3 반투과층 패턴 순서로 상기 베이스 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 베이스 기판 상에 광차단 물질층, 제1 반투과 물질층, 제2 반투과 물질층 및 제3 반투과 물질층을 적층하고, 각 층을 식각하여 상기 제3 반투과층 패턴, 제2 반투과층 패턴, 제1 반투과층 패턴 및 광차단층 패턴의 순서로 형성하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 베이스 기판에는
    상기 광차단층 패턴이 형성되어 상기 제1 광투과율을 갖는 제1 영역;
    상기 베이스 기판이 노출되어 상기 제2 광투과율을 갖는 제2 영역; 및
    상기 제1 내지 제3 반투과층 패턴을 중첩시켜 형성되는 서로 다른 7가지의 영역들 중 적어도 3 개 이상의 영역들이 정의되도록 상기 광차단층 패턴, 제1 반투과층 패턴 및 제2 반투과층 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중톤 광마스크의 제조방법.
  13. 제1 박막트랜지스터가 형성될 표시영역 및 상기 제1 박막트랜지스터를 스위칭하는 제2 박막트랜지스터가 형성될 주변영역이 각각 정의된 기판 상에 피식각층 및 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 형성된 광차단층 패턴, 상기 광차단층 패턴과 일부 오버랩되는 제1 반투과층 패턴, 상기 제1 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제2 반투과층 패턴을 포함하여, 영역에 따라 서로 다른 적어도 제1 내지 제5 광투과율들을 갖는 다중톤 광마스크를 사용하여 다중스탭(multi-step) 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 다중스탭 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 피식각층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 피식각층 패턴은 활성층 패턴, 접촉층 패턴 및 소스 배선 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 피식각층 패턴을 형성하는 단계는 상기 다중톤 광마스크의 서로 다른 광투과율을 갖는 영역들을 상기 제1 박막트랜지스터의 제1 채널영역 및 상기 제2 박막트랜지스터의 제2 채널영역에 각각 얼라인시켜, 상기 제1 채널영역 및 제2 채널영역 상의 잔류 포토레지스트층의 두께를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 피식각층은 상기 제1 박막트랜지스터 및 제2 박막트랜지스터를 커버하는 유기절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 다중톤 광마스크는 상기 제2 반투과층 패턴과 일부 오버랩되는 제3 반투과층 패턴을 더 포함하여, 상기 제1 내지 제5 광투과율 외에도 영역에 따라 서로 다른 제6 내지 제9 광투과율 중 적어도 하나를 더 갖고,
    상기 피식각층 패턴을 형성하는 단계는 상기 다중톤 광마스크의 서로 다른 광투과율을 갖는 영역들을 상기 유기절연막 상에 정의된 비노광부, 상기 제1 박막트랜지스터의 드레인 전극 상의 제1 콘택부, 상기 제1 채널영역, 스토리지 콘택부, 풀노광부 및 상기 제2 채널영역에 각각 얼라인시켜 다중스탭 유기절연막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
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