KR20130028172A - 마스크, 이를 이용한 패턴 형성 방법, 액정표시장치 제조 방법 및 소자 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

마스크는, 지지 기판과, 지지 기판 상에 마스크 패턴과, 복합 파장 광 중에서 I 라인 파장 광을 투과시키기 위해 지지 기판의 배면 및 상면 중 어느 하나의 면 상에 I 라인 필터층을 포함한다.

Description

마스크, 이를 이용한 패턴 형성 방법, 액정표시장치 제조 방법 및 소자 제조 방법{Mask, method of forming pattern, method of manufacturing a liquid crystal display device, and method}
실시예는 노광용 마스크에 관한 것이다.
실시예는 노광용 마스크를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
실시예는 액정표시장치 제조 방법에 관한 것이다.
실시예는 소자 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 분야, 나노 소자 분야, 표시장치 분야, 전자 장치 분야 등에서 패턴을 형성하기 위해서는 포토리소그라피 공정(photolithography process)이 필수적으로 수행된다.
포토리소그라피 공정은 패턴을 형성하는 모든 공정을 지칭하는 용어로서, 세부적으로 다수의 세부적인 공정들로 이루어질 수 있다.
예컨대, 포토리소그라피 공정은 전처리 세정 공정, 코팅 공정, 노광 공정, 현상 공정, 식각 공정 및 후처리 세정 공정을 포함한다.
이러한 세부 공정들 중에서 노광 공정은 패턴의 폭을 결정하는 가장 중요한 공정 중 하나이다.
노광 공정을 위해서는 도 1에 도시한 바와 같이, 광을 생성하고 제어하는 노광 장치(110)와, 광에 감광되는 포토레지스트막(photo-resist film)을 갖는 기판(130)과, 노광 장치(110)의 광에 의해 포토레지스트막에 전사하기 위한 패턴을 포함하는 마스크(120)가 구비된다.
최근 들어, 장치의 소형화와 맞물려, 점차 패턴의 폭을 줄이기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
패턴을 폭을 줄이기 위해서 광의 해상도를 증가시키기 위한 방안이 제시되었다.
즉, 노광 장치(110)에서 제공된 복합 파장 파장의 광, 예컨대 G 라인 파장(436nm), H 라인 파장(405nm) 및 I 라인 파장(365nm)의 광 중에서 가장 단파장인 I 라인 파장(115)의 광만을 이용하여 노광에 사용함으로써, 기판(130)에 보다 더 미세한 패턴이 형성된다.
이를 위해, 종래의 노광 장치(110)에는 I 라인 파장(115)만을 투과시키고 G 라인 파장과 H 라인 파장은 차단시키는 I 라인 필터(미도시)가 구비된다.
한편, 표시장치는 액정표시장치, 전기영동 표시장치, 유기전계발광 표시장치 및 전계방출 표시장치를 포함한다.
이러한 표시장치는 다수의 패턴 폭을 갖는 다수의 층들로 구성될 수 있다.
하지만, 종래의 I 라인 필터가 구비된 노광 장치가 액정표시장치의 각 층들의 패턴 형성에 사용되는 경우, 미세 패턴이 요구되지 않는 층들까지 I 라인 필터가 구비된 노광 장치가 사용되어야 하는 문제가 있다.
I 라인 필터가 구비된 노광 장치를 미세 패턴이 요구되지 않는 층에 사용되는 경우, 미세하지 않은 패턴을 형성하기 위해 더 많은 노광 시간이 필요하게 된다. 즉, I 라인 파장과 같이 단파장으로 갈수록 해상도가 좋아지는 장점이 있지만, 조도(intensity)가 감소되는 단점이 있다. 이에 따라, 원하는 노광을 위해서는 노광 시간이 더욱 더 증가되어야 하므로, 전체적으로 택 타임(tact time)이 증가되어 비용 상으로 이어지는 문제가 있다.
만일 미세 패턴의 층을 형성한 후 미세하지 않은 패턴을 형성하기 위해 I 라인 필터를 노광 장치에서 제거하려고 해도, I 라인 필터를 해체하는데 많은 시간, 예컨대 4시간이 소요된다. I 라인 필터가 제거한 노광 장치로 미세하지 않은 패턴을 형성하는 경우, 이후의 미세한 패턴을 형성하기 위해서 다시 I 라인 필터를 노광 장치에 설치하는데 또한 많은 시간, 예컨대 4시간이 소요된다.
따라서, 미세 패턴과 그렇지 않은 패턴을 반복하여 형성하는 경우, 노광 장치에서 I 라인 필터가 제거되었다가 설치되는 과정이 반복되고, 이러한 제거 및 설치 과정에 상당한 시간이 소요되므로, 공정의 장기화되고 공정 효율이 상당히 저하되는 문제가 있다.
실시예는 I 라인 파장만을 투과시킬 수 있는 마스크를 제공한다.
실시예는 I 라인 파장만을 투과하는 마스크를 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 제공한다.
실시예는 미세 패턴 형성용 마스크와 그렇지 않은 마스크를 선택적으로 사용하여 미세 패턴과 그렇지 않은 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공한다.
실시예는 미세 패턴 형성용 마스크와 그렇지 않은 마스크를 이용하여 액정표시장치를 제조하는 방법을 제공한다.
실시예는 미세 패턴 형성용 마스크와 그렇지 않은 마스크를 이용하여 전자 장치를 제조하는 방법을 제공한다.
실시예에 따르면, 마스크는, 지지 기판; 상기 지지 기판 상에 마스크 패턴; 및 복합 파장 광 중에서 I 라인 파장 광을 투과시키기 위해 상기 지지 기판의 배면 및 상면 중 어느 하나의 면 상에 I 라인 필터층을 포함한다.
실시예에 따르면, 마스크는, 지지 기판; 상기 지지 기판 상에 마스크 패턴; 상기 마스크 패턴 상에 보호막; 및 복합 파장 광 중에서 I 라인 파장 광을 투과시키기 위해 상기 보호막에 다수의 I 라인 필터 비드를 포함한다.
실시예에 따르면, 패턴 형성 방법은, 기판 상에 박막과 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광막 상에 상기 복합 파장 광 중에 I 라인 파장 광을 투과시키는 I 라인 필터층을 적어도 포함하는 마스크를 배치하는 단계; 상기 마스크에 의해 상기 I 라인 파장 광이 상기 감광막으로 조사되도록 상기 복합 파장 광을 생성하는 단계; 상기 I 라인 파장 광이 조사된 감광막으로부터 감광 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 박막으로부터 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 액정표시장치의 제조 방법은, 복합 파장 광 중에 I 라인 파장 광을 투과시키는 제1 미세 패턴용 마스크를 이용하여 기판 상에 게이트 라인, 게이트 전극 및 게이트 링크 라인을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계; 상기 게이트 패턴 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 I 라인 파장 광을 투과시키는 제2 미세 패턴용 마스크를 이용하여 상기 기판 상에 데이터 라인, 소오스 전극, 드레인 전극 및 데이터 링크 라인을 포함하는 데이터 패턴을 형성하는 단계; 상기 데이터 패턴 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 미세 패턴용 마스크보다 적어도 더 큰 패턴을 형성하기 위한 정상 패턴용 마스크를 이용하여 상기 보호막에 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 I 라인 파장 광을 투과시키는 제3 미세 패턴용 마스크를 이용하여 상기 보호막 상에 다수의 화소 전극 및 다수의 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 표시장치의 제조 방법은, 미세 패턴용 마스크를 이용하여 미세 패턴을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계; 및 정상 패턴용 마스크를 이용하여 정상 패턴을 포함하는 제2 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 미세 패턴용 마스크는 복합 파장 광 중 I 라인 파장 광을 투과시키는 I 라인 필터층을 포함하고, 상기 정상 패턴용 마스크는 상기 미세 패턴용 마스크보다 적어도 더 큰 패턴을 형성하기 위해 사용된다.
실시예에 따르면, 소자 제조 방법은, 미세 패턴용 마스크를 이용하여 미세 패턴을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계; 및 정상 패턴용 마스크를 이용하여 정상 패턴을 포함하는 제2 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 미세 패턴용 마스크는 복합 파장 광 중 I 라인 파장 광을 투과시키는 I 라인 필터층을 포함하고, 상기 정상 패턴용 마스크는 상기 미세 패턴용 마스크보다 적어도 더 큰 패턴을 형성하기 위해 사용된다.
실시예에 의하면, I 라인 필터 기능을 갖는 필터층이나 비드를 미세 패턴용 마스크에 형성함으로써, 미세 패턴이 요구되는 층과 정상 패턴이 요구되는 층에 따라 선택적으로 미세 패턴용 마스크나 정상 패턴용 마스크를 사용할 수 있으므로, 택 타임(tact time)과 비용을 현저히 줄일 수 있다.
실시예에 의하면, I 라인 필터 기능을 갖는 필터층이나 비드를 미세 패턴용 마스크에 형성함으로써, 미세 패턴이 요구되는 층과 정상 패턴이 요구되는 층에 따라 노광 장치로부터 I 라인 필터를 제거하거나 노광 장치에 I 라인 필터를 설치하는데 걸리는 시간의 낭비를 줄일 수 있다.
실시예에 의하면, 미세 패턴과 정상 패턴이 요구될 때마다 그에 부합하는 마스크를 사용할 수 있으므로, 동일한 I 라인 파장 광만을 사용하여 발생되는 택 타임(tact time)의 증가나 비용의 증가를 방지할 수 있다.
실시예에 의하면, 미세 패턴이 요구되는 층과 정상 패턴이 요구되는 층이 반복되는 다수의 층들로 이루어진 장치, 예컨대 표시장치나 전자 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 I 라인 필터가 구비된 노광 장치에 의해 노광되는 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 마스크를 도시한 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 마스크를 도시한 단면도이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 마스크를 도시한 단면도이다.
도 5는 제4 실시예에 따른 마스크를 도시한 단면도이다.
도 6은 제1 실시예의 마스크를 이용한 노광을 도시한 도면이다.
도 7은 정상 마스크를 이용한 노광을 도시한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 공정 흐름도이다.
도 9는 실시예의 액정표시장치에서 미세 패턴이 요구되는 게이트 링크 라인을 도시한 도면이다.
도 10은 실시예의 액정표시장치에서 미세 패턴이 요구되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 도시한 도면이다.
도 11은 실시예의 액정표시장치에서 미세 패턴이 요구되는 화소 전극 및 공통 전극을 도시한 도면이다.
발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 2는 제1 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10A)는 지지 기판(12), 마스크 패턴(15), 보호막(18) 및 I 라인 필터층(21)을 포함할 수 있다.
상기 지지 기판(12)은 마스크 패턴(15)을 형성하기 위한 기판으로서, 마스크 패턴(15)을 지지하는 역할을 한다.
상기 지지 기판(12)은 석영(quartz)로 형성될 수 있다.
상기 기판 상에 마스크 패턴(15)을 형성할 수 있다. 상기 마스크 패턴(15)은 광을 차단시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 마스크 패턴(15)에 대응하는 패턴 형성용 기판의 영역에는 광이 조사되지 않게 된다.
상기 마스크 패턴(15)은 기판에 형성되는 미세 패턴과 거의 동일하거나 미세 패턴보다 작은 폭을 가질 수 있다.
상기 마스크 패턴(15)은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 티타늄(Ti)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 마스크 패턴(15)과 상기 지지 기판(12) 상에 보호막(18)이 형성될 수 있다. 상기 보호막(18)은 상기 마스크 패턴(15)에 이물질이 부착되는 것을 방지하여 줄 수 있다. 상기 마스크 패턴(15)에 이물질이 부착되는 경우, 마스크에 의한 패턴 형성용 기판에 노광이 이루어지는 경우 마스크 패턴(15)의 이물질에 의해 기판에 형성된 패턴의 형상이 변형되는 등의 패턴 불량이 발생될 수 있다.
상기 보호막(18)은 셀룰로오스(cellulose) 물질로 형성될 수 있다.
상기 지지 기판(12)의 배면에 I 라인 필터층(21)이 형성될 수 있다. 상기 I 라인 필터층(21)으로 노광 장치의 광이 입사될 수 있다.
상기 I 라인 필터층(21)은 상기 지지 기판(12)의 배면의 전 영역에 형성될 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 I 라인 필터층(21)은 상기 지지 기판(12)의 배면에 형성되되, 상기 마스크 패턴(15)에 대응하는 상기 지지 기판(12)의 배면에는 형성되지 않을 수도 있다.
상기 마스크 패턴(15)은 G 라인 파장 광, H 라인 파장 광 및 I 라인 파장 광 모두를 차단시키므로, 상기 마스크 패턴(15)에 대응하는 상기 지지 기판(12)의 배면에 I 라인 필터를 형성하지 않아도, G 라인 파장 광, H 라인 파장 광 및 I 라인 파장 광 모두는 마스크 패턴(15)에 의해 차단될 수 있다.
상기 I 라인 필터층(21)에 의해 투과된 I 라인 파장 광은 마스크 패턴(15)들 사이를 통해 투과될 수 있다.
상기 I 라인 필터층(21)은 상기 노광 장치로부터 제공된 복합 광, 즉 G 라인 파장 광, H 라인 파장 광 및 I 라인 파장 광에서 I 라인 파장 광만을 투과시키는 역할을 한다. 따라서, 제1 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10A)에 의해 I 라인 파장 광만이 투과되어 패턴 형성용 기판으로 조사될 수 있다.
상기 I 라인 필터층(21)은 실리콘 옥사이드 계열(SiOx) 물질과 첨가물로 형성될 수 있다. 상기 첨가물은 상기 노광 장치의 G 라인 파장 광과 H 라인 파장 광을 차단시키기 위한 물질일 수 있다.
예컨대, 상기 첨가물은 상기 G 라인 파장 광과 상기 H 라인 파장 광을 흡수시키는 물질일 수 있다.
상기 첨가물은 상기 G 라인 파장 광과 상기 H 라인 파장 광을 반사시키는 물질일수 있다.
상기 첨가물은 상기 G 라인 파장 광과 상기 H 라인 파장 광을 I 라인 파장 광으로 파장 변환을 시킬 수 있는 물질일 수 있다. 이러한 경우, 제1 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10A)는 입사된 I 라인 파장 광보다 증가된 I 라인 파장 광이 출사될 수 있으므로, 미세 패턴 형성용 기판에 더욱 증가된 조도의 광이 조사되어 택 타임(tact time)을 줄일 수 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크를 도시한 단면도이다.
제 2 실시예는 I 라인 필터층(24)이 지지 기판(12)의 상면에 형성되는 것을 제외하고는 제1 실시예와 거의 유사하다.
제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대해 동일한 도면 번호를 부여하고, 상세한 설명은 생략하다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10B)는 지지 기판(12), 마스크 패턴(15), 보호막(18) 및 I 라인 필터층(24)을 포함할 수 있다.
상기 I 라인 필터층(24)은 상기 지지 기판(12)의 상면의 전 영역에 형성되고, 상기 I 라인 필터층(24) 상에 마스크 패턴(15)이 형성되며, 상기 마스크 패턴(15) 및 상기 I 라인 필터층(24) 상에 보호막(18)이 형성될 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 I 라인 필터층(24)은 상기 지지 기판(12)의 상면에 형성되되, 상기 마스크 패턴(15)에 대응하는 상기 지지 기판(12) 상의 상면에는 형성되지 않을 수도 있다.
상기 마스크 패턴(15)이 제1 실시예와 같이 상기 지지 기판(12)의 상면에 형성되고, 마스크 패턴(15)들 사이의 상기 지지 기판(12)의 상면에 상기 I 라인 필터층(24)이 형성될 수 있다.
이러한 경우, 상기 지지 기판(12)으로 입사된 복합 파장 광은 마스크 패턴(15)에 의해 차단되고 마스크 패턴(15) 사이의 I 라인 필터층(24)에 의해 I 라인 파장 광만이 투과될 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크를 도시한 단면도이다.
제3 실시예는 I 라인 필터층(27)이 상기 마스크 패턴의 상면에 형성되는 것을 제외하고는 제2 실시예와 거의 유사하다.
제3 실시예서 제2 실시예와 동일한 구성 요소에 대해 동일한 도면 번호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
즉, 제2 실시예에서는 I 라인 필터층(27)이 형성된 후, 마스크 패턴(15)이 형성되지만, 제3 실시예에서는 마스크 패턴(15)이 형성된 후, I 라인 필터층(27)이 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10C)는 지지 기판(12), 마스크 패턴(15), 보호막(18) 및 I 라인 필터층(27)을 포함할 수 있다.
상기 마스크 패턴(15)은 상기 지지 기판(12) 상에 형성되고, 상기 마스크 패턴(15) 및 상기 지지 기판(12) 상에 I 라인 필터층(27)이 형성되며, 상기 I 라인 필터층(27) 상에 보호막(18)이 형성될 수 있다.
상기 I 라인 필터층(27)이 상기 마스크 패턴(15)에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 역할을 하는 경우, 상기 보호막(18)은 형성되지 않을 수도 있다.
도시되지 않았지만, 제2 실시예와 마찬가지로 상기 I 라인 필터층(27)은 상기 지지 기판(12)의 상면에 형성되되, 상기 마스크 패턴(15) 상에는 형성되지 않을 수도 있다. 따라서, 상기 I 라인 필터층(27)은 상기 마스크 패턴(15) 사이의 지지 기판(12) 상에 형성될 수 있다.
이러한 경우, 상기 지지 기판(12)으로 입사된 복합 파장 광은 마스크 패턴(15)에 의해 차단되고 마스크 패턴(15) 사이의 I 라인 필터층(27)에 의해 I 라인 파장 광만이 투과될 수 있다.
도 5는 제4 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크를 도시한 단면도이다.
제4 실시예는 다수의 I 라인 필터 비드(30)가 보호막(18)에 혼합 형성되는 것을 제외하고는 제1 실시예와 거의 유사하다.
도 5를 참조하면, 제4 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10D)는 지지 기판(12), 마스크 패턴(15) 및 보호막(18)을 포함할 수 있다.
상기 지지 기판(12) 상에 마스크 기판이 형성되고, 상기 마스크 기판 및 상기 지지 기판(12) 상에 보호막(18)이 형성될 수 있다.
상기 보호막(18)은 다수의 I 라인 필터 비드(30)를 포함할 수 있다.
상기 I 라인 필터 비드(30)는 실리콘 옥사이드 계열(SiOx) 물질과 첨가물로 형성될 수 있다.
상기 지지 기판(12)으로 입사된 복합 파장 광은 상기 마스크 패턴(15)에 의해서는 차단되고, 상기 마스크 패턴(15) 사이의 상기 보호막(18)으로 진행될 수 있다.
상기 보호막(18)에 포함된 다수의 I 라인 필터 비드(30)에 의해 상기 복합 파장 광에서 I 라인 파장 광만이 선택적으로 투과될 수 있다. 즉, 상기 I 라인 필터 비드(30)는 복합 파장 광, 즉 G 라인 파장 광, H 라인 파장 광 및 I 라인 파장 광에서 G 라인 파장 광과 H 라인 파장 광은 차단시키고, I 라인 파장 광만을 투과시키는 기능을 가질 수 있다.
상기 I 라인 필터 비드(30)는 상기 보호막(18) 내에 랜덤하게 산포될 수 있다.
상기 I 라인 필터 비드(30)는 일정한 직경을 가질 수도 있고, 랜덤한 직경을 가질 수도 있다.
상기 I 라인 필터 비드(30)는 동일한 형상을 가질 수도 있고, 랜덤한 형상을 가질 수도 있다.
상기 I 라인 필터 비드(30)는 원형, 타원형, 원통형, 삼각형, 사각형, 다각형, 육면체형, 긴 바 형태 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 6은 제1 실시예의 미세 패턴용 마스크를 이용한 노광을 도시한 도면이다.
제1 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10A)를 이용하여 노광이 수행되어, 궁극적으로 미세 패턴이 타겟(60)에 형성될 수 있다.
이하의 설명에서 제1 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10A)에 의한 노광이 설명되고 있지만, 제1 실시예뿐만 아니라 다른 실시예, 즉 제2 내지 제4 실시예에 따른 미세 패턴용 마스크(10B, 10C, 10D)에 의해서도 미세 패턴이 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 미세 패턴을 형성하기 위한 타겟(60)(target)이 마련되고, 상기 타겟(60) 상에 노광 장치(50)가 위치되며, 상기 노광 장치(50)와 상기 타겟(60) 사이에 구체적으로 상기 타겟(60)의 상부 근처 영역에 미세 패턴용 마스크(10A)가 배치될 수 있다.
상기 타겟은 미세 패턴을 형성하기 위한 기판일 수 있다.
상기 타겟(60) 상에는 패턴 형성을 위한 박막과, 상기 박막 상에 광에 의해 감광될 수 있는 감광막, 예컨대 포토레지스트 막에 형성될 수 있다.
상기 박막은 금속 물질, 투명한 도전 물질, 무기 절연 물질 및 유기 절연 물질 중 하나일 수 있다.
상기 노광 장치(50)는 복합 파장 광을 생성하여 상기 미세 패턴용 마스크(10A)로 복합 파장 광을 제공할 수 있다.
상기 복합 파장 광은 적어도 G 라인 파장(436nm)의 광, H 라인 파장(405nm)의 광 및 I 라인 파장(365nm)의 광을 포함할 수 있다.
상기 노광 장치(50)는 복합 파장 광을 생성하기 위한 광원이 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 광원은 200nm 내지 700nm 범위의 복합 파장 광을 생성할 수 있는 수은 램프일 수 있다.
상기 노광 장치(50)는 상기 복합 파장 광을 확산 광, 수축 광, 균일 광으로 제어하여 주기 위한 다양한 광학 기기들이 구비될 수 있다.
상기 노광 장치(50)에서 생성된 G 및 H 라인 파장 광(56)과 I 라인 파장 광(53)이 상기 미세 패턴용 마스크(10A)로 입사될 수 있다.
상기 미세 패턴용 마스크(10A, 10B, 10C, 10D)에는 I 라인 필터층(제1 내지 제3 실시예) 또는 다수의 I 라인 필터 비드(제4 실시예)가 포함될 수 있다.
따라서, 상기 미세 패턴용 마스크(10A, 10B, 10C, 10D)에 의해 상기 G 및 H 라인 파장 광(56) 및 I 라인 파장 광(53) 중에서 G 및 H 라인 파장 광(56)이 차단되는 한편, I 라인 파장 광(53)이 투과될 수 있다.
상기 I라인 파장 광(53)은 상기 타겟(60)의 감광막으로 조사될 수 있다.
상기 미세 패턴용 마스크(10A, 10B, 10C, 10D)에는 마스크 패턴(15)이 형성되어 있어, 상기 마스크 패턴(15)을 통해서는 I 라인 파장 광(53)을 포함한 어떠한 광도 투과되지 못하므로, 상기 미세 패턴용 마스크(10A, 10B, 10C, 10D)의 상기 마스크 패턴(15)에 대응하는 상기 타겟(60)의 감광막은 상기 I 라인 파장 광(53)에 의해 조사되지 않게 되고, 상기 마스크 패턴(15)에 대응하지 않는 상기 타겟(60)의 감광막은 상기 I 라인 파장 광(53)에 의해 조사되어 감광될 수 있다.
상기 I 라인 파장에 의해 감광된 감광막은 현상 공정에 의해 현상되어, 예컨대 상기 I 라인 파장 광(53)이 조사된 감광막은 제거되고 그렇지 않은 감광막은 제거되지 않은 감광 패턴이 형성될 수 있다.
이러한 감광 패턴을 마스크로 하여 식각 공정을 수행함으로써, 상기 기판 상의 박막으로부터 미세한 패턴이 형성될 수 있다.
도 7은 정상 패턴용 마스크를 이용한 노광을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에서 미세 패턴과는 달리 미세 패턴보다 큰 폭을 갖는 정상 패턴을 형성하는데 사용되는 노광을 보여주는 도면이다.
타겟(60) 상에 노광 장치(50)가 위치되고, 타겟(60) 위 근처에 정상 패턴용 마스크(1)가 배치될 수 있다.
여기서, 정상 패턴이란 적어도 미세 패턴보다 큰 폭이나 패턴 간의 간격이 큰 폭을 갖는 정상 패턴을 의미할 수 있다.
상기 정상 패턴용 마스크(1)는 앞서 설명한 미세 패턴용 마스크(10A, 10B, 10C, 10D)에 대비되는 용어로서, 정상 패턴을 형성하는데 사용된 마스크를 의미할 수 있다.
상기 정상 패턴용 마스크(1)는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 미세 패턴용 마스크(10A, 10B, 10C)에 I 라인 필터층이 형성되지 않은 마스크이고, 제4 실시예의 미세 패턴용 마스크(10D)에서 I 라인 필터 비드가 형성되지 않은 마스크일 수 있다.
따라서, 상기 정상 패턴용 마스크(1)는 G 라인 파장 광, H 라인 파장 광 및 I 라인 파장 광(53)의 어느 광도 차단되지 않고 그대로 투과되도록 한다.
상기 노광 장치(50)에서 생성된 G 및 H 라인 파장 광(56)과 I 라인 파장 광(53)이 상기 정상 패턴용 마스크(1)로 입사될 수 있다.
상기 정상 패턴용 마스크(1)는 미세 패턴보다 큰 폭을 갖거나 패턴 간의 간격이 콘 폭을 갖는 마스크 패턴이 형성될 수 있다.
상기 정상 패턴용 마스크(1)에서 상기 G 및 H 라인 파장 광(56)과 I 라인 파장 광(53)은 그대로 타겟(60)으로 조사될 수 있다.
G 및 H 라인 파장 광(56)과 I 라인 파장 광(53)이 모두 타겟(60)에 조사되므로, 상기 정상 패턴용 마스크(1)의 마스크 패턴에 대응하는 정상 패턴이 타겟(60) 상에 형성될 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는 공정 흐름도이다.
실시예에 따른 액정표시장치는 미세 패턴이 요구되는 층과 미세 패턴이 아닌 정상 패턴이 요구되는 층이 혼합되어 있다.
예컨대, 게이트 라인, 게이트 전극 및 게이트 링크 라인을 포함하는 게이트 패턴, 데이터 라인, 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 패턴 그리고 IPS 모드에서의 화소 전극 및 공통 전극은 미세 패턴이 요구될 수 있다.
이에 반해, 보호막의 콘택홀은 정상 패턴이 요구될 수 있다.
이러한 액정표시장치의 제조 공정을 설명한다.
먼저, 기판 상에 제1 금속막과 제1 감광막이 형성되고, 제1 미세 패턴용 마스크를 이용한 노광 공정에 의해 제1 감광막으로부터 제1 감광 패턴이 형성될 수 있다. 상기 제1 감광 패턴을 마스크로 하여 식각 공정이 수행되어 상기 제1 금속막으로부터 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴이 형성될 수 있다. 상기 제1 미세 패턴용 마스크에는 게이트 라인, 게이트 전극 및 게이트 링크 라인과 동일한 형상을 갖는 마스크 패턴이 형성될 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 액정표시장치용 기판(301) 상에 게이트 라인(304)과 게이트 링크 라인(307)이 형성되고, 상기 게이트 라인(304)과 교차하여 데이터 라인(309)이 형성될 수 있다.
상기 게이트 라인(304)은 상기 게이트 링크 라인(307)으로부터 연장 형성될 수 있다.
상기 게이트 링크 라인(307)은 외부에서 제공된 게이트 신호를 게이트 라인(304)으로 공급하여 줄 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 게이트 링크 라인(307)의 양측에는 상기 데이터 라인(309)과 연결된 데이터 링크 라인이 형성될 수 있다.
상기 데이터 링크 라인은 외부에서 제공된 데이터 신호를 데이터 라인(309)으로 공급하여 줄 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 기판(301) 상에는 게이트 라인(304)으로부터 연장 형성된 게이트 전극, 상기 데이터 라인(309)으로부터 연장 형성된 소오스 전극 및 상기 소오스 전극과 이격된 드레인 전극이 형성될 수 있다.
상기 게이트 링크 라인(307)과 상기 데이터 링크 라인 모두 기판(301)의 하부 영역에 집중적으로 배치됨에 따라, 인접 라인들 간의 전기적인 쇼트를 방지하기 위해 상기 기판(301)의 하부 영역에 배치된 게이트 링크 라인(307)은 게이트 라인(304)보다 작은 폭을 가지고 데이터 링크 라인은 데이터 라인(309)보다 작은 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
따라서, 게이트 링크 라인(307)은 적어도 미세 패턴이 요구된다.
실시예에서는 I 라인 필터층이나 I 라인 필터 비드를 포함하는 제1 미세 패턴용 마스크를 이용하여 기판(301) 상에 게이트 라인(304), 게이트 전극 및 게이트 링크 라인(307)이 형성될 수 있다.
상기 게이트 패턴 및 상기 기판(301) 상에 게이트 절연막이 형성되고, 상기 게이트 절연막 상에 반도체층이 형성될 수 있다.
상기 반도체층 및 상기 게이트 절연막 상에 제2 금속막과 제2 감광막이 형성되고, 제2 미세 패턴용 마스크를 이용한 노광 공정에 의해 제2 감광막으로부터 제2 감광 패턴이 형성될 수 있다. 상기 제2 감광 패턴을 마스크로 하여 식각 공정이 수행되어 상기 제2 금속막으로부터 데이터 라인(309), 소오스 전극, 드레인 전극 및 데이터 링크 라인을 포함하는 데이터 패턴이 형성될 수 있다. 상기 제2 미세 패턴용 마스크에는 데이터 라인(309), 소오스 전극, 드레인 전극 및 데이터 링크 라인과 동일한 형상을 갖는 마스크 패턴이 형성될 수 있다.
데이터 링크 라인이 미세 패턴이 요구되는 것에 대해서는 앞서 설명된 바 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 소오스 전극(311)은 데이터 라인(309)으로부터 연장 형성되고, 상기 소오스 전극(311)과 마주보며 이격되어 드레인 전극(314)이 배치될 수 있다.
상기 소오스 전극(311)과 상기 드레인 전극(314) 사이의 반도체층에 의해 채널 영역이 정의될 수 있다.
상기 패널 영역의 길이가 작을수록, 보다 작은 사이즈의 박막트랜지스터를 제조할 수 있다.
따라서, 소오스 전극(311)과 드레인 전극(314) 사이에서 미세 패턴이 요구된다.
아울러 앞서 설명한 바와 같이, 기판의 하부 영역에 배치되어 상기 데이터 라인(309)과 연결된 데이터 링크 라인도 미세 패턴이 요구된다.
실시예에서는 I 라인 필터층이나 I 라인 필터 비드를 포함하는 제2 미세 패턴용 마스크를 이용하여 기판 상에 데이터 라인(309), 소오스 전극(311), 드레인 전극(314) 및 데이터 링크 라인이 형성될 수 있다.
게이트 전극, 반도체층, 소오스 전극(311) 및 드레인 전극(314)에 의해 박막 트랜지스터가 형성될 수 있다.
상기 데이터 패턴 상에 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 보호막이 형성될 수 있다.
상기 보호막에는 후 공정에 의해 화소 전극이 박막 트랜지스터의 드레인 전극(314)에 연결되도록 하기 위한 콘택홀이 형성될 수 있다.
상기 콘택홀의 직경은 앞서 설명한 게이트 링크 라인, 데이터 링크 라인 및 소오스 전극(311)과 드레인 전극(314) 사이의 채널 길이(317)보다는 큰 폭을 가지므로, 미세 패턴이 요구되지 않을 수도 있다.
따라서, 보호막 상에 정상 패턴용 마스크가 배치된 후, 노광 장치에 의한 노광에 의해 상기 보호막 상에 콘택홀이 형성될 수 있다. 상기 정상 패턴용 마스크에는 콘택홀의 직경만큼 광이 투과될 수 있는 마스크 패턴이 형성될 수 있다.
상기 보호막 상에 투명한 도전막과 제3 감광막이 형성되고, 제3 미세 패턴용 마스크를 이용한 노광 공정에 의해 제3 감광막으로부터 제3 감광 패턴이 형성될 수 있다. 상기 제3 감광 패턴을 마스크로 하여 식각 공정이 수행되어 상기 도전막으로부터 서로 교대로 배열된 다수의 화소 전극 및 다수의 공통 전극이 형성될 수 있다. 상기 제3 미세 패턴용 마스크에는 화소 전극과 공통 전극과 동일한 형상을 갖는 마스크 패턴이 형성될 수 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, IPS 모드(in-plane switching mode)에서는 화소 전극(321)과 공통 전극(323)이 동일 기판 상에 형성될 수 있다.
단위 화소 영역에 다수의 화소 전극(321)과 다수의 공통 전극(323)이 형성될 수 있다. 화소 영역과 공통 전극(323) 사이의 영역이 개구 영역으로 정의될 수 있다. 이러한 경우, 고정된 단위 화소 영역에서 각 화소 전극(321)과 각 공통 전극(323)의 폭이 작을수록, 개구 영역의 사이즈가 커져 궁극적으로 개구율이 증가될 수 있다.
따라서, 화소 전극(321)과 공통 전극(323) 모두 미세 패턴이 요구된다.
실시예에서는 I 라인 필터층이나 I 라인 필터 비드를 포함하는 제1 미세 패턴용 마스크를 이용하여 보호막 상에 화소 전극(321)과 공통 전극(323)이 형성될 수 있다.
이상에서는 액정표시장치를 대표적으로 설명하고 있지만, 미세 패턴과 정상 패턴이 요구되는 다수의 층을 갖는 표시장치에 앞서 액정표시장치의 제조 공정에 설명한 바와 같이 미세 패턴용 마스크와 정상 패턴용 마스크를 해당 패턴 요구에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
한편, 실시예는 미세 패턴과 정상 패턴이 요구되는 다수의 층을 갖는 소자, 예컨대 전자 장치의 제조에도 동일하게 적용될 수 있다.
1: 정상 패턴용 마스크
10A, 10B, 10C, 10D: 미세 패턴용 마스크
12: 지지 기판 15: 마스크 패턴
18: 보호막 21, 24, 27: I 라인 필터층
30: I 라인 필터 비드 50: 노광 장치
53: I 라인 파장 광 56: G 및 H 라인 파장 광
60: 타겟 301: 기판
304: 게이트 라인 307: 게이트 링크 라인
309: 데이터 라인 311: 소오스 전극
314: 드레인 전극 317: 채널 길이
321: 화소 전극 323: 공통 전극

Claims (16)

  1. 지지 기판;
    상기 지지 기판 상에 마스크 패턴; 및
    복합 파장 광 중에서 I 라인 파장 광을 투과시키기 위해 상기 지지 기판의 배면 및 상면 중 어느 하나의 면 상에 I 라인 필터층을 포함하는 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합 파장 광은 G 라인 파장 광, H 라인 파장 광 및 상기 I라인 파장 광을 포함하는 마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 I 라인 필터층은 실리콘 옥사이드 계열 물질과 첨가물을 포함하는 마스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 I 라인 필터층은 상기 지지 기판의 배면 상에 배치되는 마스크.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 I 라인 필터층은 상기 지지 기판의 상면 상에 배치되는 마스크.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 I 라인 필터층은 상기 마스크 패턴 사이의 상기 지지 기판의 상면 상에 배치되고,
    상기 마스크 패턴은 상기 지지 기판의 상면 상에 배치되는 마스크.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 I 라인 필터층은 상기 마스크 패턴 사이의 상기 지지 기판의 상면과 상기 마스크 패턴의 상면 상에 배치되고,
    상기 마스크 패턴은 상기 지지 기판의 상면 상에 배치되는 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 상기 마스크 패턴 상에 보호막을 더 포함하는 마스크.
  9. 지지 기판;
    상기 지지 기판 상에 마스크 패턴;
    상기 마스크 패턴 상에 보호막; 및
    복합 파장 광 중에서 I 라인 파장 광을 투과시키기 위해 상기 보호막에 다수의 I 라인 필터 비드를 포함하는 마스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복합 파장 광은 G 라인 파장 광, H 라인 파장 광 및 상기 I라인 파장 광을 포함하는 마스크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 I 라인 필터 비드는 실리콘 옥사이드 계열 물질과 첨가물을 포함하는 마스크.
  12. 기판 상에 박막과 감광막을 형성하는 단계;
    상기 감광막 상에 상기 복합 파장 광 중에 I 라인 파장 광을 투과시키는 I 라인 필터층을 적어도 포함하는 마스크를 배치하는 단계;
    상기 마스크에 의해 상기 I 라인 파장 광이 상기 감광막으로 조사되도록 상기 복합 파장 광을 생성하는 단계;
    상기 I 라인 파장 광이 조사된 감광막으로부터 감광 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 박막으로부터 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
  13. 복합 파장 광 중에 I 라인 파장 광을 투과시키는 제1 미세 패턴용 마스크를 이용하여 기판 상에 게이트 라인, 게이트 전극 및 게이트 링크 라인을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 게이트 패턴 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 I 라인 파장 광을 투과시키는 제2 미세 패턴용 마스크를 이용하여 상기 기판 상에 데이터 라인, 소오스 전극, 드레인 전극 및 데이터 링크 라인을 포함하는 데이터 패턴을 형성하는 단계;
    상기 데이터 패턴 상에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 미세 패턴용 마스크보다 적어도 더 큰 패턴을 형성하기 위한 정상 패턴용 마스크를 이용하여 상기 보호막에 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 I 라인 파장 광을 투과시키는 제3 미세 패턴용 마스크를 이용하여 상기 보호막 상에 다수의 화소 전극 및 다수의 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조 방법.
  14. 미세 패턴용 마스크를 이용하여 미세 패턴을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계; 및
    정상 패턴용 마스크를 이용하여 정상 패턴을 포함하는 제2 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 미세 패턴용 마스크는 복합 파장 광 중 I 라인 파장 광을 투과시키는 I 라인 필터층을 포함하고,
    상기 정상 패턴용 마스크는 상기 미세 패턴용 마스크보다 적어도 더 큰 패턴을 형성하기 위해 사용되는 표시장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 또 다른 미세 패턴용 마스크 및 또 다른 정상 패턴용 마스크 중 하나의 마스크를 이용하여 또 다른 미세 패턴 및 또 다른 정상 패턴 중 하나를 포함하는 제3 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시장치의 제조 방법.
  16. 미세 패턴용 마스크를 이용하여 미세 패턴을 포함하는 제1 층을 형성하는 단계; 및
    정상 패턴용 마스크를 이용하여 정상 패턴을 포함하는 제2 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 미세 패턴용 마스크는 복합 파장 광 중 I 라인 파장 광을 투과시키는 I 라인 필터층을 포함하고,
    상기 정상 패턴용 마스크는 상기 미세 패턴용 마스크보다 적어도 더 큰 패턴을 형성하기 위해 사용되는 소자 제조 방법.
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KR (1) KR20130028172A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10095103B2 (en) 2014-12-15 2018-10-09 Samsung Display Co., Ltd. Photomask and method of forming fine pattern using the same

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