KR100464204B1 - 그레이톤 마스크 및 이를 이용한 액정디스플레이 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그레이톤 마스크 및 이를 이용한 액정디스플레이 제조방법에 관한 것으로, 기판 위에 다수의 박막을 순차적으로 증착하고 각각의 박막을 패터닝하여 전자소자를 제조하는 공정에서, 사진 식각을 위하여 사용되는 패터닝된 그레이톤 마스크에 있어서, 상기 마스크는 노광장치의 스캐닝방향에 대해 수직방향 및 수평방향으로 형성된 그레이톤 패턴을 포함하며, 상기 패턴을 통과하여 감광물질에 조사되는 광량이 서로 동일하도록 상기 수직방향과 수평방향의 패턴은 그 형태가 다른 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크를 제공하며, 4마스크만으로 액정디스플레이의 TFT를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

그레이톤 마스크 및 이를 이용한 액정디스플레이 제조방법{GRAY TONE MASK AND MANUFACTURING METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING IT}

본 발명은 그레이톤 마스크 및 이를 이용한 액정디스플레이 제조방법에 관한 것이다.

최근, 액정디스플레이의 급격한 발달로 인해서 그 응용범위가 확대되고, 무게가 가볍기 때문에 거의 대부분의 휴대용 전자장치에 장착되어 사용되고 있다. 이에 따라, 보다 저렴하고, 생산성이 우수한 제조공정기술의 개발이 요청되고 있다.

특히, 액정디스플레이는 수많은 막질을 증착하거나 도포하고, 이를 사진식각 공정에 의해 패터닝하는데, 이때 사용되는 마스크 수는 공정단순화의 척도가 되고 있다. 왜냐하면, 한 사이클의 사진식각공정은 하나의 마스크로써 진행되기 때문에마스크 수를 하나만 줄이더라도 제조비용의 상당 부분을 절감시킬 수 있으므로 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

일반적으로, 액정표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이 칼라필터패널(30)과 액티브패널(10) 그리고, 상기 두 패널(10, 30) 사이에 채워져 있는 액정층(22) 등으로 구성되어 있다. 상기 두 패널(10, 30)의 각 외면에는 가시광선을 선편광 시켜주는 편광판(11, 31)이 각각 부착되어 있다. 즉, 상기 칼라필터패널(30)의 한쪽 면에 편광판(31)이 부착되어 있고, 편광판(31)이 부착되지 않은 반대 면은 칼라필터(32)와 공통전극(33)을 포함하여 구성된다. 또한 상기 액티브패널(10)의 한쪽 면에 편광판(11)이 부착되어 있고, 편광판(11)이 부착되지 않은 반대 면은 다수의 게이트버스라인(12)과 다수의 데이터버스라인(13), 스위칭소자(A) 그리고, 화소전극(16) 등을 포함하여 구성된다.

상기 액티브패널(10)의 구조를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.도 2는 일반적인 액정표시장치의 액티브패널의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.도면에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패널(10)은 다수의 게이트버스라인(12)과 게이트버스라인 패드부(12b), 다수의 데이터버스라인(13)과 데이터버스라인 패드부(13b), 스위칭소자(A) 그리고, 화소전극(16)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 다수의 게이트버스라인(12)은 서로 평행한 구조를 이루며, 상기 다수의 데이터버스라인(13)은 상기 다수의 게이트버스라인(12)과 서로 직교하여 매트릭스 구조를 이룬다. 그리고, 상기 게이트버스라인(12)과 데이터버스라인(13)이 서로 직교하여 이루는 소정의 영역에는, 상기 게이트버스라인(12)에서 분기되는 게이트전극(12a)과 상기 데이터버스라인(13)에서 분기되는 소스전극(13a)과 그 소스전극(13a)과 대향하여 위치하는 드레인전극(13c)으로 구성되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)인 스위칭소자(A)가 위치하며, 상기 화소전극(16)은 접촉홀(15)을 통해 상기 스위칭소자(A)의 출력단자인 상기 드레인전극(13c)과 전기적 접속을 이룬다.

상술한 바와 같이 구성된 액정표시장치 액티브패널의 제조공정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.도 3a 내지 도 3g는 도 2에 도시된 액티브패널의 a-a'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이며, 도 4a 내지 도 4f는 도 2에 도시된 액티브패널의 b-b'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.

먼저, 유리기판 등을 이용한 투명기판(11) 위에 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)계 합금(Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu 등) 중 어느 하나의 금속물질을 증착하여 제 1금속층을 형성한다. 이후, 상기 제 1금속층을 제 1마스크 공정으로 패터닝하여, 다수의 게이트버스라인(12)과, 게이트 전극(12a) 등을 상기 투명기판(11) 위에 형성한다(도 3a, 도 4a).

다음으로, 상기 다수의 게이트버스라인(12)과 게이트전극(12a) 등을 포함하는 액정표시장치 기판(11)에 계면특성이 좋고, 절연 내압이 높은 SiNx 또는, SiOx을 이용하여 절연물질층(17')을 형성한다. 이후, 상기 절연물질층(17') 위에 실리콘(a-Si) 등의 순수 반도체물질(18')과 불순물을 도핑(doping)한 불순물 반도체물질(19')을 연속으로 증착한다(도 3b, 도 4b).

그리고, 상기 절연물질층(17')과 순수 반도체물질층(18'), 불순물 반도체물질층(19')을 제 2마스크 공정으로 패터닝하여 게이트절연막(17)과, 순수반도체층(18) 그리고, 오믹접촉을 위한 불순물반도체층(즉, 오믹접촉층)(19)을 형성한다(도 3c, 도 4c).

이후, 상기 게이트절연막(17)과 순수반도체층(18) 그리고 불순물반도체층(19)을 포함하는 기판(11)에 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)계 합금(Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu 등) 중 어느 하나를 증착하여 제 2금속층을 형성한다. 상기 제 2금속층을 제 3마스크 공정으로 패터닝하여 상술한 상기 게이트버스라인(12)의 형성방향과 수직한 방향을 지닌 다수의 데이터버스라인(13)과 그 데이터버스라인(13)에서 분기되는 소스전극(13a)을 형성하고, 상기 소스전극(13a)과 대향하는 위치에서 출력단자로써의 기능을 수행하는 드레인전극(13c)을 형성한다(도 3d, 도 4d). 이때, 상기 데이터버스라인(13) 하층의 게이트절연막(17), 순수반도체층(18) 및, 불순물반도체층(19)은 상기 데이터버스라인(13)과 거의 같은 폭으로 형성되며, 상기 데이터버스라인(13)의 버퍼층으로써 작용한다.

다음으로, 상기 게이트버스라인(12), 데이터버스라인(13) 그리고, 게이트전극(12a), 반도체층(18, 19), 소스전극(13a), 드레인전극(13c) 등을 포함하는 액정표시장치 기판(11)에 SiNx, SiOx, BCB(Benzocyclobutene) 등의 절연물질을 도포하여 보호막(20)을 형성한다(도 3e, 도 4e).

그리고, 상기 보호막(20)의 하단에 존재하는 스위칭소자의 출력단자인 드레인전극(13c)의 일부가 노출되도록 제 4마스크 공정에 의해, 상기 보호막(20)의 일부를 제거하여 접촉홀(15)을 형성한다(도 3f).

상술한 공정이 완료된 액정표시장치 기판(11)의 전면에 스퍼터링법 등을 이용하여 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO)막을 증착한다. 그리고, 제 5마스크 공정에 의해 상기 ITO막을 소정의 패턴으로 식각한다. 상기 ITO막의 패턴 형성으로 인해 상기 접촉홀(15)을 통해 스위칭소자의 출력단자인 드레인전극(13c)과 접속되는 화소전극(16)을 형성한다(도 3g, 도 4f). 이와 같이 상술한 각 일련의 과정에 의해 액정표시장치 액티브패널의 제조공정이 이루어진다.

한편, 이상에서 설명한 제조방법은 5장의 마스크를 사용하여 액티브패널의 TFT를 제조한다. 최근 제조공정의 단순화 요구가 강하게 제기되고 있으며, 특히 4장의 마스크만으로 TFT를 제조할 수 있는 핵심 기술의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 종래의 액정디스플레이 제조공정에서 액티브 패널의 TFT 제조시 5장의 마스크를 사용하여 온 것과는 달리 본 발명에서는 4장의 마스크만을 사용하여 제조함으로써 공정을 단축시킬 수 있는 방법을 제시한다.

특히, 본 발명의 목적은 4장의 마스크만으로 액정디스플레이를 제조하는 방법에 있어서, 노광장치의 스캐닝방향에 대해 서로 다른 형태의 수직방향 및 수평방향의 그레이톤(gray tone) 패턴을 포함하는 마스크를 사용함으로써 상기 각 방향에 관계없이 동일한 노광에 의해 감광물질을 그레이톤으로 패터닝시키는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 감광물질을 그레이톤으로 형성함에 있어서, 미세한 회로 선폭에 대해서도 고정세로 패터닝이 가능하도록 하는 패터닝 방법을 제공하는데 있다.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하에서 구체적으로 설명된 것이다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해사시도.

도 2는 일반적인 액정표시장치의 액티브패널의 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.

도 3a 내지 3g는 도 2에 도시된 액티브패널의 a-a'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

도 4a 내지 4f는 도 2에 도시된 액티브패널의 b-b'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

도 5는 액정표시장치의 액티브패널의 TFT 형성 과정에서 사용되는 마스크 패턴의 일부를 나타내는 평면도.

도 6a 및 6b는 도 5의 A-A' 및 B-B' 부분의 감광물질의 현상 후 모습을 나타내는 단면도.

도 7a 및 7b는 본 발명에 의한 그레이톤 마스크를 사용하여 현상한 감광물질의 현상 후 모습을 나타내는 단면도.

도 8a 내지 8d는 본 발명의 마스크를 사용하여 TFT를 제조하는 공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

81 : 게이트 전극 82 : 유전막

83 : 반도체층 84 : 불순물 반도체층

85 : 소스/드레인 금속층 86 : 감광물질

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판 위에 다수의 박막을 순차적으로 증착하고 각각의 박막을 패터닝하여 전자소자를 제조하는 공정에서, 사진 식각을 위하여 사용되는 패터닝된 그레이톤 마스크에 있어서, 상기 마스크는 노광장치의 스캐닝방향에 대해 수직방향 및 수평방향으로 형성된 그레이톤 패턴을 포함하며, 상기 패턴을 통과하여 감광물질에 조사되는 광량이 서로 동일하도록 상기 수직방향과 수평방향의 패턴은 그 형태가 다른 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크를 제공한다.

본 발명의 마스크는 수직방향과 수평방향의 패턴간의 간격을 달리할 수도 있고, 제조공정에 따라 수직방향과 수평방향의 패턴간의 폭을 달리할 수도 있다.

또한, 본 발명은 액정디스플레이의 액티브패널 상에 게이트전극을 형성하는 단계, 상기 게이트전극 상에 유전막, 반도체층, 불순물 반도체층, 소스/드레인 금속층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기소스/드레인 금속층 위에 감광물질을 도포하는 단계, 회절노광이 가능한 그레이톤 마스크로서, 노과장치의 스캐닝방향에 대해 수직방향과 수평방향의 슬릿간의 간격을 달리한 마스크를 사용하여 TFT의 채널 영역에 해당하는 게이트전극 상부의 감광물질에 그레이톤의 노광영역과 데이터라인과 소스전극 및 드레인전극 영역의 감광물질에 완전노광영역을 형성하는 단계, 상기 그레이톤의 노광영역과 완전노광영역 이외의 부분에서 1차 식각 공정으로 상기 소스/드레인 금속층, 불순물 반도체층, 반도체층을 제거하는 단계, 상기 그레이톤의 노광영역을 완전히 제거한 다음, 상기 채널 영역의 상기 불순물 반도체층과 소스/드레인 금속층을 2차로 식각하여 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계, 보호층을 액티브패널 전면에 증착한 후, 상기 보호층을 패터닝하여 픽셀전극 콘택용 홀을 형성하는 단계 및 상기 액티브패널 전면에 픽셀전극용 도전층을 형성시키고, 상기 도전층을 패터닝하여 픽셀전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 액정디스플레이 제조방법을 제공한다.

액정디스플레이의 액티브패널 상에 TFT 어레이를 4장의 마스크만으로 제조하는 방안으로 몇 가지 방법이 제시되고 있다. 그 중에 한 가지 방법은 게이트전극 형성 후, 액티브 영역과 소스/드레인전극을 하나의 마스크 만으로 형성하는 것이다.

이렇게 액티브 영역과 스소/드레인전극을 하나의 마스크 만으로 형성하기 위해서는 특히, 고정세의 패터닝 기술이 요구된다. 이미 액정디스플레이 및 반도체 공정에서 그레이톤의 마스크를 사용하여 감광물질에 여러 개의 단차를 형성한 후, 다단계 식각에 의하여 소자의 각종 막을 패텅닝하는 방법이 제시되어왔다.

소자의 집적도가 더욱 커지고 TFT의 형태가 다양하게 변화됨에 따라 미세한 부분에 대해 고정세로 패터닝하는 기술이 요구되어 왔으며, 특히 마스크 수를 감소시켜 공정을 단순화하는데 필수적인 기술로 요청되어왔다.

일반적으로 패터닝은 포토리소그래피 공정으로 형성되는데, 이 공정에서는 노광장치, 패터닝된 마스크, 빛에 반응하는 감광물질 등이 중요한 공정변수가 되고 있다. 리소그래피 기술 중에서도 레지스트 공정은 재료로서 포토마스크나 포토레지스트 등에 의존하고, 장치로서 도포 현상기나 광학계를 포함하는 정밀 기계로서 마스크 얼라이너(mask aligner) 등에 의존하는 요소가 큰 분야이다.

특히, 최근 들어 전자소자들은 그 집적도가 매우 증가하고 있다. 이는 반도체 웨이퍼의 기판 상에 형성되는 패턴의 집적도가 증가하는 것을 의미한다. 패턴의 집적도가 증가하면 패턴과 패턴 사이가 미세해지는 것은 당연한 것이다. 따라서, 레지스트 공정에서 사용되는 얼라이너도 이와 같은 요구 조건을 충족시키는 것이 요구되고 있다.

액정디스플레이의 양산체제에 적합한 노광장치로 스캐닝 방식의 얼라이너(aligner)가 많이 사용되고 있는데 이 장치는 빛을 패터닝된 마스크 위에서 스캔하면서 조사하므로 노광 시간을 줄일 수 있고, 고해상도가 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 미세한 선폭에 대해서는 더욱 정확한 패턴이 가능하여야 마스크 수를 저감시키면서 TFT의 제조가 가능하므로, 본 발명에서는 스캐닝 방식의 노광장치로 패터닝 할 때 고정세의 패터닝이 가능하도록 한 마스크 패턴을 제시하고자 한다. 이러한 마스크 패턴은 특히, 스캐닝 방식의 노광장치에 적합하며, 4장의 마스크로 TFT를 제조하는데 있어서 핵심적인 기술이라 할 수 있다.

도 5는 액정표시장치의 액티브패널의 TFT 형성 과정에서 사용되는 마스크(50, 빗금친 부분) 패턴의 일부를 나타내는 평면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 마스크(50)는 중앙 부위에 수직영역(A-A'부근)으로부터 수평영역(B-B'부분)으로 꺽인 채널 영역에 작은 슬릿 패턴(51)이 형성되어 있다. 이때, 노광장치로부터 발생된 빛은 상기 마스크(50)에 형성된 슬릿(51) 부위에서 회절됨으로써 다른 영역에서와는 다른 투과도를 나타내게 된다. 즉, 마스크(50)의 슬릿(51)이 형성된 영역과 나머지 영역은 각각 투과도가 달라, 패턴 형성 영역은 빛이 완전히 투과하지만, 슬릿 형성 영역은 반투과(half tone) 특성을 보이게 된다. 이와 같이 그레이톤의 마스크에 의하여 노광장치로부터 발생된 빛의 투과도가 제어되므로 노광 후 현상된 감광물질에는 반투과층이 존재하게 되어 다단계 식각이 가능하게 된다.

한편, 회절노광에 의한 포토공정에 의하여 액티브 패널의 기판 위에 형성되는 감광물질에도 그레이톤의 패턴이 형성되는데 노광장치의 스캐닝 방향에 대해서 수직 영역과 수평 영역에 패턴이 형성되기 어려운 경우가 있다.

예를 들어, 도 5의 중앙 부분에 슬릿(51)이 형성된 영역을 보면, 노광장치의 스캐닝 방향이 아래에서 위로 진행된다고 할 때 스캐닝 방향에 대해서 평행한 영역(A-A')과 수직인 영역(B-B')은 노광 정도가 달라질 수 있다. 그 이유는 노광장치로부터 빛이 마스크 위를 스캔하는 과정에서 수평방향의 빛과 수직방향의 빛이 각각의 노출시간이 달라질 수 있고, 빛의 회절 및 간섭 등의 영향으로 감광물질에 조사되는 광량이 달라지게 되기 때문이다.

이러한 경우, 노광 후 현상한 감광물질을 보면 그 노광 정도가 다른 것을 알게 된다. 일 예로서, 도 6a 및 6b를 보면, 현상된 감광물질의 그레이톤의 높이가 다른 것을 알 수 있다. 즉, 도 6a는 도 5의 A-A' 부분의 노광 및 현상 후의 단면도로서, 노광장치에서 빛의 스캔 방향에 대해 평행한 경우이며, 감광물질(61a)에 일정한 광량이 조사되어 그레이톤으로 식각부위(62a)가 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 반면, 도 6b는 도 5의 B-B' 부분의 노광 및 현상 후의 단면도로서, 노광장치에서 빛의 스캔 방향에 대해 수직인 경우에 해당하는데 조사된 광량이 상대적으로 작아 감광물질(62a)에 형성된 그레이톤의 식각부위(62b)가 도 6a의 경우보다 적은 것을 알 수 있다.

이와 같이 노광장치의 스캐닝 방향에 대해서 평행인 영역과 수직인 영역의 감광 결과가 다르게 되면, 정확한 패터닝을 할 수 없게 되고, 4 마스크 공정에서 액티브 영역과 소스/드레인전극 영역을 하나의 마스크로 형성하는 공정이 복잡하게 된다.

따라서, 감광물질이 노광장치의 스캐닝 방향에 상관없이 일정한 두께의 그레이톤이 형성될 수 있도록 그레이톤 마스크 패턴을 변화시킬 필요가 있다. 본 발명에서는 슬릿이 형성된 그레이톤 마스크 패턴을 노광장치의 스캐닝 방향에 대하여 평행한 영역과 수직인 영역에 대해 마스크에 형성된 패턴의 슬릿을 다르게 하여 각 방향에 대한 노광 정도를 일정하게 한다.

즉, 구체적으로는 포지티브 감광물질을 사용하는 경우에는 노광장치에서 조사되는 빛의 스캐닝 방향에 수직인 영역의 마스크 패턴의 슬릿은 그 폭을 얇게 하거나, 슬릿간의 간격을 넓게하여 노광되는 빛의 양이 증가되도록 한다.

또한, 네거티브 감광물질을 사용하는 경우에는 반대로 빛의 스캐닝 방향에 수직인 영역의 마스크 패턴의 슬릿은 그 폭을 넓게 하거나, 슬릿간의 간격을 좁게하여 노광되는 빛의 양이 감소되도록 한다.

한편, 스캐닝 방향에 대해 평행한 영역과 수직인 영역의 마스크 패턴의 슬릿간의 크기는 노광장치의 특성, 예를 들어 스캐닝 속도, 노광되는 빛의 해상도 등에 따라 달라지며, 사용되는 감광물질 등에 따라서도 달라지므로 각각의 경우에 대해 구체적인 크기는 달리 정해질 수 있다.

도 7a 및 7b는 본 발명에 의한 그레이톤 마스크를 사용하여 현상한 감광물질의 현상 후 모습을 나타내는 단면도이다. 즉, 도 7a는 도 5의 A-A'영역을, 도 7b는 도 5의 B-B'영역을 각각 나타내며, 두 경우에서 감광물질(71a, 72a)에 형성된 그레이톤의 식각부위(71b, 72b)가 일정한 것을 알 수 있다. 일 예로 상기 노광창치의 해상도가 3㎛이고 슬릿의 간격이 1.5㎛이면, A-A'영역의 슬릿의 폭은 1.5㎛, B-B'영역의 슬릿의 폭은 1.4㎛로 할 수 있다.

이와 같이 감광물질에 일정한 두께의 그레이톤이 형성됨으로써 이후의 단계인 식각공정이 원활하게 이루어질 수 있으며, 4마스크를 사용한 TFT제조가 가능하게 된다.

이하에서는 본 발명의 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 한편, 4장의 마스크를 사용하여 TFT를 제조하는 방법은 이하의 실시예와 다를 수 있으나 본 발명의 그레이톤 마스크는 다양한 4마스크 공정에 적용될 수 있다.

먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(80) 위에 제 1마스크를 사용하여 게이트전극(81)을 패터닝한 다음, 게이트 유전막(82), 액티브영역에 해당하는 반도체층(83), 불순물 반도체층(84), 소스/드레인 금속층(85)을 순차적으로 적층하여 형성시킨 후, 그 상부에 감광물질(86)을 도포한다.

이후, 도 8b에 도시된 바와 같이, 액티브영역과 소스/드레인전극 영역을 한 장의 마스크로 패터닝하기 위하여 제 2마스크로서 본 발명의 그레이톤 마스크를 사용하여 상기 감광물질(86)을 패터닝한다. 이때, 노광장치의 스캐닝 방향에 대하여 수직 방향이나 평행 방향에 상관없이 일정한 두께로 감광물질(86) 상에 그레이톤의 노광영역(87)이 형성된다.

즉, 상기 감광물질(86)의 게이트전극 영역 부위, 즉 채널 영역(87)은 하프톤으로 형성되고, 액티브패널의 다른 영역, 예를 들어 데이터라인과 박막 트랜지스터를 제외한 게이트라인과 픽셀 영역은 전부 노출되어 완전히 식각된다. 따라서, 하나의 마스크 패턴으로 서로 다른 두께의 노광이 가능하게 된다. 이러한 결과로 액티브패널의 각 영역을 다단계로 식각함으로써 TFT제조에 사용되는 마스크 수를 줄일 수 있게 된다.

다음으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 감광물질(86)의 일부를 제거하여 상기 감광물질(86) 상부의 하프톤 노광영역, 즉 채널 영역(87)을 완전히 제거한다. 상기 하프톤 노광영역(87)은 게이트전극 윗 부분에 해당하며, 이후의 액티브 영역과 소스/드레인전극 영역의 형성을 위하여 노출되는 부위이다.

채널영역이 노출된 후, 다음 단계로 도 8d에 도시된 바와 같이, 불순물 반도체층(84)과 소스/드레인 금속층(85)을 한번에 또는 순차적으로 식각하여 액티브 영역에 해당하는 반도체층(83)을 노출시킨다.

다음 단계로는, 도면으로 나타나지는 않았으나, 감광물질을 제거하고 보호층을 액티브패널 전면에 증착한 후, 제 3마스크를 사용하여 상기 보호층을 패터닝하여 픽셀전극 콘택용 홀을 형성한다. 그 다음으로는 액티브패널 전면에 픽셀전극용 도전층을 형성시키고, 제 4마스크를 사용하여 상기 도전층을 패터닝함으로써 TFT를 완성한다.

이와 같은 공정을 거침으로써 4장의 마스크를 사용한 TFT제조공정이 완료된다. 한편, 이상에서는 액정디스플레이의 액티브패널에서 TFT 형성에 대하여 기술하였지만 본 발명의 그레이톤 마스크나 이를 이용한 제조방법은 기타 반도체 제조공정 및 다른 형태의 전자부품 제조시에도 동일하게 적용될 수 있으며, 다른 핵심기술과 더불어 4마스크 제조공정을 가능케 한다.

특히, 액정디스플레이 패널에 적용되는 TFT의 형태가 L자형에서 U자형태 등으로 다양하게 변화되면서 패터닝이 더욱 어려워지고 있는 실정에서, 본 발명의 그레이톤 마스크는 정확한 패턴을 가능케 하므로 노광장치의 스캐닝 방향에 대해 마스크의 상하 좌우의 광량을 일정하게 할 수 있으므로 신뢰성있는 제조공정을 가능케 한다.

본 발명에 의하면, 수직방향과 수평방향의 패턴 간격을 달리한 마스크를 사용하여 스캐닝 방식의 노광장치로 그레이톤을 형성하는 경우, 스캐닝 방향에 상관없이 수직방향과 수평방향으로 마스크를 통과하여 감광물질에 전달되는 광의 영향이 일정하여 실제 형성되는 그레이톤의 높이가 일정하게 된다. 따라서, 고정세의 패턴 형성이 가능하고, 기존의 여러 단계로 이루어지는 제조공정을 단순화할 수 있다. 특히, 노광공정에 의하여 감광물질 상에 형성된 그레이톤의 두께가 스캔 방향에 따라 차이가 발생하여 추가적인 공정이 필요하게 되는 문제가 해결되므로 공정이 간단해지고, 1회 공정만으로 일정한 높이의 그레이톤 감광물질을 형성할 수 있다. 이로 인하여 액정디스플레이의 TFT 어레이를 4장의 마스크 만으로 제조할 수 있으므로, 제조비용을 줄일 수 있으며, 제품 생산성도 크게 증가하게 된다.

Claims (10)

1. 기판 위에 다수의 박막을 순차적으로 증착하고 각각의 박막을 패터닝하여 전자소자를 제조하는 공정에서, 사진 식각을 위하여 사용되는 패터닝된 그레이톤 마스크에 있어서,

   상기 마스크는 노광장치의 스캐닝방향에 대해 수직방향 및 수평방향으로 형성된 그레이톤 패턴을 포함하며, 상기 패턴을 통과하여 감광물질에 조사되는 광량이 서로 동일하도록 상기 수직방향과 수평방향의 패턴은 그 형태가 다른 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크는 수직방향과 수평방향의 패턴간의 간격을 달리한 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크는 수직방향과 수평방향의 패턴간의 폭을 달리한 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 노광장치는 스캐닝 방식의 얼라이너인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
5. 제 4 항에 있어서, 포지티브 감광물질을 사용하는 경우에는 수직방향의 마스크 패턴은 수평방향의 마스크 패턴보다 간격을 넓게 하거나 폭을 좁게 하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
6. 제 4 항에 있어서, 네가티브 감광물질을 사용하는 경우에는 수직방향의 마스크 패턴은 수평방향의 마스크 패턴보다 간격을 좁게 하거나 폭을 넓게 하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크에 의하여 그레이톤 패턴에 대응하는 감광물질은 노광장치의 스캐닝방향에 관계없이 동일한 두께의 그레이톤으로 패턴화되는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
8. 액정디스플레이의 액티브패널 상에 게이트전극을 형성하는 단계;

   상기 게이트전극 상에 유전막, 반도체층, 불순물 반도체층, 소스/드레인 금속층을 순차적으로 적층하는 단계;

   상기 소스/드레인 금속층 위에 감광물질을 도포하는 단계;

   회절노광이 가능한 그레이톤 마스크로서, 노광장치의 스캐닝방향에 대해 수직방향과 수평방향의 슬릿간의 간격을 달리한 마스크를 사용하여 박막 트랜지스터의 채널 영역에 해당하는 게이트전극 상부의 감광물질에 그레이톤의 노광영역과 데이터라인과 소스전극 및 드레인전극 영역의 감광물질에 완전노광영역을 형성하는 단계;

   상기 그레이톤의 노광영역과 완전 노광영역 이외의 부분에서 1차 식각 공정으로 상기 소스/드레인 금속층, 불순물 반도체층, 반도체층을 제거하는 단계;

   상기 그레이톤의 노광영역을 완전히 제거한 다음, 상기 채널 영역의 상기 불순물 반도체층과 소스/드레인 금속층을 2차로 식각하여 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계;

   보호층을 액티브패널 전면에 증착한 후, 상기 보호층을 패터닝하여 상기 드레인전극 상에 픽셀전극 콘택용 홀을 형성하는 단계; 및

   상기 액티브패널 전면에 픽셀전극용 도전층을 형성시키고, 상기 도전층을 패터닝하여 픽셀전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 액정디스플레이 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 채널 영역의 상기 불순물 반도체층, 소스/드레인 금속층의 식각은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 채널 영역의 상기 불순물 반도체층, 소스/드레인 금속층의 식각은 단계적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조방법.