KR20080064335A - 노광용 마스크, 이를 이용한 노광 방법 및 표시장치용 기판제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정 패턴으로 광이 투과되도록 패턴화된 노광 영역; 및 상기 노광 영역에 노광시 선노광을 거쳐 형성된 이전 패턴의 특정 위치의 형상을 인식하기 위하여, 상기 노광 영역과 특정 값으로 이격되어 형성된 정렬창;을 구비한 노광용 마스크를 제공하며, 상기 마스크를 이용하여 노광하는 방법 및 표시장치용 기판 제조방법을 제공한다. 본 발명은 간이 정렬 후에, 선노광으로 형성된 패턴을 기준으로 하여 재정렬할 수 있도록 마스크에 별도의 정렬창을 구비하여, 선노광으로 얻어진 패턴에 맞게 반복적으로 노광될 수 있도록 하여 보다 정교하고 세밀한 정렬이 가능하도록 한다.

노광, 포토리소그래피, 마스크, 정렬

Description

노광용 마스크, 이를 이용한 노광 방법 및 표시장치용 기판 제조방법{Photo Lithography Mask, Exposure Method Using The Same And Manufacturing Method of Substrate For Display Device}

도 1a 내지 1c는 피노광체에 위치 오류가 있는 정렬마크 및 이를 통해 노광된 노광영역을 나타낸 도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노광용 마스크의 평면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노광 방법의 흐름도,

도 4a 및 4b는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 노광 방법의 간이 정렬에 대한 도,

도 5a 및 5b는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 노광 방법의 재정렬에 대한 도이다.

** 도면의 주요부호에 대한 설명**

10: 마스크 11: 노광 영역

12: 정렬보조창 13: 이전 패턴

20: 정렬창

본 발명은 노광용 마스크, 이를 이용한 노광 방법 및 표시장치용 기판 제조방법에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 각종 전기적 신호정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전하였고, 이에 부응하여 경량화, 박형화, 저소비전력화 등의 우수한 특성을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치가 소개되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

이 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 한 쌍의 투명기판 사이로 각각 고유의 형광 또는 편광 물질층을 개재한 후 대면 합착시킨 평판표시패널을 필수적인 구성요소로 갖추고 있다.

최근에는 특히 이들 표시장치에 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬 방식으로 배열한 후 각각을 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)와 같은 스위칭 소자로 독립 제어하는 능동행렬 방식(active matrix type)이 동영상 구현능력과 색 재현성에서 뛰어나 널리 이용되고 있다.

예를 들어 액정표시장치의 경우에는 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1, 제 2 기판으로 액정패널이 이루어지며, 이중 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판에는 제 1 절연기판 내면으로 다수의 게이트라인과 데이터라인이 종횡 교차하여 화소를 정의하고, 이들의 교차점마다 박막트랜지스터가 구비되어 각 화소에 실장된 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다. 그리고 이와 대면되는 제 2 기판은 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는데, 제 2 절연기판의 내면으로 상기 제 1 기판의 게이트 및 데이터배선 그리고 박막트랜지스터 등과 같이 액정구동과 직접적인 관련이 없는 부분을 가리면서 각 화소전극 만을 노출시키도록 반복된 격자형상의 개구부가 형성된 블랙매트릭스(black matrix) 및 이들 각 개구부에 충진되는 일례로 R,G,B 컬러필터(color-filter)와, 이들을 덮는 투명한 공통전극이 마련되어 있다.

따라서 상술한 액정패널은 화소전극과 공통전극 사이의 전위차로 그 사이에 개재된 액정분자의 배열방향을 인위적으로 변화시켜 투과율의 차이를 발생시키고, 이때 나타나는 각 화소별 투과율과 R,G,B 컬러필터의 색 조합을 통해서 여러 가지 다양한 화상을 표시하게 된다.

상기와 같이, 표시장치의 기판은 전극, TFT, 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 패턴화된 패턴층이 존재하여 패턴층을 보다 정확히, 높은 신뢰성으로 형성하여 기판을 제조하는 것이 중요하다.

현재의 표시장치의 기판에서는 대부분 몇 개의 패턴들이 반복적으로 형성되어 기판을 형성한다. 이런 중첩된 패턴을 만들어 내기 위한 대표적인 공정은 노광 공정이며 상기 패턴을 정확한 위치에 형성시키기 위해서는 패턴이 위치되는 특정 부위에 광을 노광시키는 노광 공정에서 마스크와 기판의 정확한 정렬이 무엇보다 중요하다. 특히 최근 대면적 고화소 평판표시장치가 각광받으면서 이 같은 포토리소그라피 공정 중 특히 노광의 단계는 더욱 섬세하고 정교한 작업을 요구하고 있다.

이전의 방식에서는 정렬 마크를 이용한 정렬 방식을 이용하여 패턴을 정확한 위치로 보내었다. 정렬 마크를 이용하는 방식은 일반적이며 패턴의 형상과 정렬 마크 사이의 거리가 중요한 요소이다. 즉 정렬 마크의 위치가 부정확하다면 마크를 이용하여 정렬시 패턴의 위치가 부정확할 수 있다.

도 1a 내지 도1c는 종래의 정렬마크를 이용한 정렬 방식의 문제점을 나타낸 도로서, 실제의 패널에서는 도 1a, 1b에서 보듯이 정렬 마크와 실제의 패턴이 정확하게 찍히지 않는 경우가 있으며 도 1c의 경우에서처럼 마크 사이의 거리가 부정확한 경우가 있다. 이러한 경우 실제의 패널에서 얼룩이 지는 등 신뢰성에 문제가 나타나게 된다.

따라서 정렬 마크의 위치가 부정확하더라도 실제의 패턴을 정확하게 만드는 방식이 절실히 요구된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

간이 정렬 후에, 선노광으로 형성된 패턴을 기준으로 하여 재정렬할 수 있도록 마스크에 별도의 정렬창을 구비하여, 선노광으로 얻어진 패턴에 맞게 반복적으로 노광될 수 있도록 하는 마스크, 이를 이용한 노광 방법 및 표시장치용 기판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

특정 패턴으로 광이 투과되도록 패턴화된 노광 영역; 및 상기 노광 영역에 노광시 선노광을 거쳐 형성된 이전 패턴의 특정 위치의 형상을 인식하기 위하여, 상기 노광 영역과 특정 값으로 이격되어 형성된 정렬창;을 구비한 노광용 마스크를 제공한다.

또한, 상기 정렬창은 다수 존재하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크를 제공한다.

또한, 상기 노광 영역의 주변에는 피노광체의 정렬마크와 대응되어 위치될 수 있는 정렬보조창이 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 노광용 마스크를 제공한다.

본 발명은 또한, 선노광에서 얻어진 이전 패턴을 인식할 수 있도록 정렬창을 구비한 마스크와 피노광체가 마주 위치되도록 간이 정렬하는 단계; 상기 정렬창을 통해 선노광에서 얻어진 이전 패턴의 실제 히스토그램을 얻는 단계; 상기 실제 히스토그램과 이론치의 차이값을 구하고 차이값을 없애기 위해 상기 피노광체 및 마스크 중 적어도 하나를 이동하여 재정렬하는 단계; 및 노광하는 단계;를 포함하여 이루어진 노광 방법을 제공한다.

또한, 상기 마스크에는 정렬 보조창이 더 구비되고, 상기 정렬하는 단계는 마스크에 형성된 정렬보조창과 피노광체에 형성된 정렬마크가 일치하도록 간이 정렬하는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.

또한, 상기 히스토그램을 얻는 단계는 CCD 카메라로부터 얻어지는 화상을 분석하여 얻는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.

또한, 상기 재정렬하는 단계는 차이값이 특정 에러값 이상인 경우에 한하여 재정렬하는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.

또한, 상기 재정렬하는 단계 후에, 다시 히스토그램 얻는 단계를 수행하여, 실제 히스토그램과 이론치의 차이값을 구하고 특정 에러값 이상인 경우에는 다시 재정렬하는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 노광 방법을 이용하여 패턴층을 형성하는 것을 포함하는 표시장치용 기판 제조방법을 제공한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 마스크를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노광용 마스크(20)로서, 특정 패턴으로 광이 투과되도록 패턴화된 노광 영역(22), 및 상기 노광 영역(22)에 노광시 선노광을 거쳐 형성된 이전 패턴(40)의 특정 위치의 형상을 인식하기 위하여, 상기 노광 영역(22)과 특정 값으로 이격되어 형성된 정렬창(30)을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 노광영역(22)은 특정 패턴으로 광이 투과되도록 패턴화되어 형성되며, 노광공정에서 상기 패턴대로 광이 투과되어 피노광체에 패턴이 전사되게 된다. 노광영역의 패턴의 형상은 제한되지 않으며, 피노광체에 요구되는 패턴 설계에 따라 달라질 수 있다.

상기 노광영역(22)은 마스크에 하나 또는 다수 존재할 수도 있으며, 제한되지 않는다.

상기 정렬창(30)은 이전의 노광 공정(이하 '선노광 공정'이라 한다)에서 노광되고 필요에 따라 후처리 공정을 거쳐 형성된 패턴(이하 '이전 패턴'이라 한다)의 특정 위치의 형성을 인식하기 위하여 마스크(20)에 마련된다. 상기 정렬창(30)의 위치는 정렬을 마친 후에 노광되어 형성되는 패턴(이하 '현 패턴'이라 한다)과 이전 패턴의 이론적 거리관계에 따라 특정값으로 노광영역(22)으로부터 이격되어 마스크에 형성된다.

상기 정렬창(30)은 도 2에 하나 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않으며 보다 정확한 정렬을 위해 다수 존재할 수도 있다. 또한, 정렬창(30)의 형상에도 제한이 없다.

또한, 도 2에는 4개의 정렬보조창(21)이 형성되었으나, 이에 한정되지 않으며, 정렬보조창이 없을 수도 있으며, 상기 노광 영역의 주변에 피노광체의 정렬마크와 대응되어 위치될 수 있는 정렬보조창(21)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

도 2에서 도면부호 40으로 도시된 영역은 이전패턴의 위치되는 이론값을 나타낸다. 즉, 노광영역에 노광을 위한 정렬이 정확히 되었을 경우에 이전패턴(40) 이 위치되는 이론값이다. 도 2의 일례에서는 정렬창(30)이 이전패턴(40) 우상귀의 특정 패턴의 형상을 인식할 수 있도록 위치되고 있다.

마스크 제조시에 정렬창의 위치가 이론적으로 설계되기 때문에 상기 정렬창에서 인식되어야 하는 이론적인 이전 패턴의 이론 히스토그램이 존재한다. 한편, 실제 정렬시, 상기 정렬창을 통해 CCD 카메라 등을 이용하여 이전 패턴 중 상기 우상귀의 특정 패턴의 형상을 인식하여 실제 히스토그램을 얻을 수 있다(본 기술분야에서 상기 히스토그램을 얻는 방법에 대하여는 잘 알려져 있으므로 이에 대한 자세한 설명을 생략한다).

만일, 정렬이 정확히 되었다면, 상기 이론 히스토그램과 간이 정렬 후에 얻어지는 실제 히스토그램은 일치할 것이다(여기서 일치란 것은 히스토그램의 값 전부가 일치하는 것 뿐만 아니라 하나의 기준 패턴에 대한 X, Y 이론치와 실제 히스토그램에서 얻어지는 기준 패턴의 X, Y 값이 일치하는 것도 의미한다. 또한, 여기서의 일치란 정확한 일치뿐만 아니라 허용되는 에러값의 범위내에서 차이가 발생하는 것도 포함된다. 이하 설명에도 동일함). 그러나, 정렬이 부정확하게 되었다면, 상기 이론 히스토그램과 실제 히스토그램 사이에서는 X 또는/및 Y 방향으로 위치상 보정해야 될 차이값이 발생하게 된다. 상기 차이값만큼 정렬이 불일치하게 되는 것이다. 본 발명은 상기 차이값을 보정하기 위해 상기 차이값이 없어지는 방향으로 재정렬을 수행하도록 하여, 보다 정확한 정렬, 노광, 패턴 형성이 이루어지도록 한다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 정렬 방법을 설명한다. 상기의 마스크에 대한 설명에서 중복되는 부분은 기술을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노광 방법의 수순도를 도시한 도이다. 도시된 바와 같이, 전술한 마스크와 피노광체가 마주 위치되도록 간이 정렬하는 단계, 상기 정렬창을 통해 선노광에서 얻어진 패턴의 실제 히스토그램을 얻는 단계, 상기 실제 히스토그램과 이론치의 차이값을 구하고 차이값을 없애기 위해 상기 피노광체 및 마스크 중 적어도 하나를 이동하여 재정렬하는 단계, 및 노광하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 필요에 따라, 상기 재정렬이 수행된 후에 다시 실제 히스토그램을 얻고 차이값을 구하여 특정 에러값 범위내인 경우에 정렬을 완료하고 노광하도록 할 수 있다.

상기 간이 정렬하는 단계는 상기 재정렬 단계를 수행하기 위한 일차적 정렬을 의미하며 간이 정렬의 방법으로, 본 기술분야에서 알려진 모든 정렬 방법은 제한되지 않고 적용될 수 있다. 일례로는 마스크에 형성된 정렬보조창과 피노광체의 정렬마크를 일치시키는 방법으로 간이 정렬을 수행할 수 있다. 이는 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

도 4a 및 4b는 상기 간이 정렬의 일례로서, 상기 정렬보조창을 통해 피노광체의 정렬마크를 인식하여 도 4a처럼 정렬마크의 위치가 이론값과 불일치한 경우, 일치하도록 도 4b와 같이 정렬을 수행할 수 있다. 여기서 정렬마크의 위치가 이론 치와 일치하는지 여부 판단은 미리 정해진 에러값의 범위내로 괴리가 있는 경우에는 일치로 판단할 수도 있다.

다음, 상기 정렬창을 통해 선노광에서 얻어진 패턴의 실제 히스토그램을 얻고 이론치와의 차이값을 계산하고, 차이값을 없애기 위해 재정렬을 한다.

도 5a 및 5b는 이에 대한 일례로서, 부정확한 정렬시의 재정렬 방법을 도시한 도이다. 도 5a에서 정렬창(20)을 통해 인식된 실제 패턴으로부터 얻어진 실제 히스토그램(X, Y)에 있어서, 히스토그램을 통해 얻어진 기준 패턴의 포인트와 이론치(여기서는 정렬창의 중앙에 상기 포인트가 위치되도록 정렬창이 설계되었다) 간에 괴리가 발생한 것을 볼 수 있다. 즉, 간이 정렬이 부정확한 경우이다. 이를 도 5b에서처럼 마스크 또는/및 피노광체를 이동시켜 상기 포인트와 이론치가 일치되도록 재정렬을 하여 보다 정확하게 정렬을 수행할 수 있다.

재정렬을 할지 여부에 대한 판단에 있어서, 상기 차이값이 특정 에러값보다 큰 경우에 한하여 재정렬하도록 할 수 있다. 상기 특정 에러값은 요구되는 제품의 신뢰 수준에 따라 임의로 정할 수 있다.

또한, 상기 재정렬이 수행된 후에 다시 실제 히스토그램을 얻고 차이값을 구하여 특정 에러값 범위를 벗어난 경우에 다시 재정렬을 수행하고, 특정 에러값 범위내인 경우에 정렬을 완료하도록 할 수 있다. 또한 이를 반복적으로 수행하여 특정 에러값 범위내가 된 경우에만(또는 재정렬 수행 횟수 제한에 도달된 경우) 정렬을 완료하고 노광하도록 할 수 있다.

상기 정렬이 완료되면, 본 기술분야에서 알려진 바와 같이 노광을 한다. 또한, 상기 과정들을 반복적으로 수행하여 반복적 노광, 대면적 노광을 수행할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 노광 방법을 이용하여 패턴층을 형성하는 것을 포함하는 표시장치용 기판 제조방법을 제공한다.

상기 표시장치에는 제한이 없으며, 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있다.

상기 표시장치의 기판에는 전극, 격벽, 컬러필터, 또는/및 유전체 등이 패턴화되어 있어(이는 본 기술분야에서 잘 알려진 사항이므로 자세한 설명을 생략한다), 전술한 노광 방법을 이용하여 노광한 후에 현상하여 소정 패턴으로 패턴층을 형성하여 표시장치의 기판을 얻게 된다.

상기 패턴층을 형성하고, 표시장치의 기판을 제조하는 방법은 전술한 노광방법을 제외하고는 본 기술분야에서 잘 알려진 방법에 의해 표시장치의 기판을 제조할 수 있다.

일례로, 기판 상에 패턴층 형성을 위한 소정물질의 박막층을 형성하는 박막 증착(deposition) 등의 박막층 형성 공정과, 상기 박막층의 선택된 일부를 노광시키는 포토리소그라피(photolithography) 공정과, 상기 노출된 부분을 제거하여 목적하는 형태로 패터닝(patterning) 하는 식각공정이 수 차례 반복 포함될 수 있다.

상기의 구체적 설명 및 도면은 본 발명의 일실시예에 대한 설명이므로 비록 단정적, 한정적 표현이 있더라도 이로 인해 특허청구범위로부터 특정되는 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

이상에서와 같이 본 발명은 실제의 패턴을 직접 인식하여 정렬을 수행하므로 패턴 사이의 정렬 정도를 향상 시킬 수 있다. 즉, 간이 정렬 후에, 선노광으로 형성된 패턴을 기준으로 하여 재정렬할 수 있도록 마스크에 별도의 정렬창을 구비하여, 선노광으로 얻어진 패턴에 맞게 반복적으로 노광될 수 있도록 하여 보다 정교하고 세밀한 정렬이 가능하다.

Claims (9)

1. 특정 패턴으로 광이 투과되도록 패턴화된 노광 영역; 및

   상기 노광 영역에 노광시 선노광을 거쳐 형성된 이전 패턴의 특정 위치의 형상을 인식하기 위하여, 상기 노광 영역과 특정 값으로 이격되어 형성된 정렬창;을 구비한 노광용 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 정렬창은 다수 존재하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
3. 제1항에 있어서, 상기 노광 영역의 주변에는 피노광체의 정렬마크와 대응되어 위치될 수 있는 정렬보조창이 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
4. 선노광에서 얻어진 이전 패턴을 인식할 수 있도록 정렬창을 구비한 마스크와 피노광체가 마주 위치되도록 간이 정렬하는 단계;

   상기 정렬창을 통해 선노광에서 얻어진 이전 패턴의 실제 히스토그램을 얻는 단계;

   상기 실제 히스토그램과 이론치의 차이값을 구하고 차이값을 없애기 위해 상기 피노광체 및 마스크 중 적어도 하나를 이동하여 재정렬하는 단계; 및

   노광하는 단계;를 포함하여 이루어진 노광 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 마스크에는 정렬 보조창이 더 구비되고, 상기 간이 정렬하는 단계는 마스크에 형성된 정렬보조창과 피노광체에 형성된 정렬마크가 일치하도록 간이 정렬하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 히스토그램을 얻는 단계는 CCD 카메라로부터 얻어지는 화상을 분석하여 얻는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 재정렬하는 단계는 차이값이 특정 에러값 이상인 경우에 한하여 재정렬하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 재정렬하는 단계 후에, 다시 히스토그램 얻는 단계를 수행하여, 실제 히스토그램과 이론치의 차이값을 구하고 특정 에러값 이상인 경우에는 다시 재정렬하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 노광 방법을 이용하여 패턴층을 형성하는 것을 포함하는 표시장치용 기판 제조방법.

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