KR100925984B1 - 액정표시장치 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 제조 공정에서 사용되는 마스크 공정에서 중첩(LEGO) 분할 노광과 분할 노광 공정을 혼합하여 적용함으로써, 층간 패턴들의 유동을 최소화하여 스티치(stitch) 불량을 줄일 수 있는 액정표시장치 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 액정표시장치의 제조공정에서 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정, 액티브층을 형성하는 마스크 공정, 소스/드레인 전극을 형성하는 마스크 공정 및 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 마스크 공정중 선택된 어느 하나 또는 두 개의 마스크 공정에 대하여 중첩 분할 노광 공정을 진행하고, 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서는 중첩 분할 노광 공정을 진행하는 것을 포함한다.
따라서, 본 발명에서는 공정 택타임(tact time)을 최적화 하면서 스티치 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
액정표시장치, 노광, LEGO, stitch, 분할 노광

Description

액정표시장치 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 액정표시장치 제조 공정에서 사용되는 노광 방식을 설명하기 위한 도면.
도 2는 중첩 분할 노광 방법을 적용할 경우 노광 영역이 중첩되는 모습을 도시한 도면.
도 3은 종래 기술에 따라 액정표시장치 제조공정에서 진행되는 노광방법을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따라 액정표시장치 제조공정에서 진행되는 노광방법을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 도면.
본 발명은 액정표시장치 제조공정에서 스티치(stitch) 불량을 최소화할 수 있는 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 산업 기술 발달에 의하여 액정표시 장치는 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다.
지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 많은 단점을 갖고 있었다.
이에 반하여, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 저 전력소비화 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.
이러한 액정표시장치는 일반적으로 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.
상기와 같은 액정표시장치는 글라스 기판 상에 순차적으로 마스크 공정을 진행하여 게이트 배선과 데이터 배선 및 TFT를 형성한 어레이 기판과, 상기 어레이 기판과 대응되도록 글라스 기판 상에 R, G, B 칼라 필터층을 형성한 칼라 필터 기판을 얼라인(align) 시켜 합착한 다음, 액정을 주입하여 형성된다.
특히, 상기 어레이 기판과 컬러 필터 기판은 다수번의 마스크 공정을 순차적으로 진행하여 완성한다.
상기 마스크 공정이 진행되는 과정을 보면은 절연막 또는 금속막을 유리 기판 상에 화학 기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 또는 스퍼터링(Sputtering) 법에 의해 전면 증착한다.
그런 다음, 상기 기판 상에 형성된 증착막의 표면을 세정(cleaning)하고 감광막(Photo Resist)을 코팅(coating)한 다음, 마스크를 이용한 노광(exposure) 및 현상(develop) 공정으로 원하는 패턴을 얻는다.
그리고 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 이용하여 상기 증착막을 식각하여 원하는 패턴을 형성한 다음, 상기 패터닝된 감광막을 제거함으로써 하나의 마스크 공정을 완성한다.
도 1은 액정표시장치 제조 공정에서 사용되는 노광 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, (a)에서는 하나의 글라스 기판 상에 4장의 액티브(active) 어레이가 형성되어 있다.
즉, 글라스 기판 상에 동시에 액정 패널 4개에 대응되는 액티브 영역이 형성되는데, 4개의 액티브 영역이 완성되면 상기 글라스 기판을 각각의 액티브 영역 단위로 절단하는 셀(CELL) 공정을 진행한다.
상기 글라스 기판 상에 4개의 액티브 영역을 동시에 형성하는 공정은 4개의 액티브 영역에 각각 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 제 1 마스크 공정, 채널층을 형성하는 제 2 마스크 공정, 소스/드레인 전극을 형성하는 제 3 마스크 공정, 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 제 4 마스크 공정 및 화소 전극을 형성하는 제 5 마스크 공정을 진행하여 형성한다.
이때, 각각의 마스크 공정마다 노광 공정이 진행된다.
다시 말하면, 제 1 마스크 공정을 진행할 때 금속막을 글라스 기판 상에 증착한 다음, 감광막을 도포하고 마스크 패턴에 따라 노광 공정을 진행하는데, 이때, 각각의 액티브 영역에 대하여 순차적으로 노광을 4번 진행한다.
이때, 하나의 액티브 영역은 한번의 노광으로 전 영역에 대하여 노광이 완료되고 있음을 볼 수 있다.
하지만, (b)에서는 액정표시장치가 대형화되어 감에 따라 글라스 기판 상에 하나 또는 두개의 액티브 영역만 형성되고, 각 액티브 영역에 대하여 다수번의 분할 노광을 하여 마스크 공정을 진행하게 된다.
즉, 액티브 영역을 형성하기 위하여 순차적으로 진행하는 각각의 마스크 공정을 진행할 때, 다수번의 분할 노광을 진행한다.
또한, 액정표시장치의 크기가 소형이더라도 노광 렌즈가 커질수록 생산 단가가 상승하는 단점 때문에 분할 노광을 진행하기도 하는데, 이때 분할 노광 영역은 2, 3, 4개로 다양하다.
이와 같이, 액정표시장치 제조공정에서는 하나의 액티브 영역에 대하여 다수번의 분할 노광을 진행하여 한번의 마스크 공정을 완료하는 분할 노광과 한번의 노광으로 액티브 전 영역을 노광하는 집중형 노광 방식이 선택적으로 사용되고 있다.
상기 도 1의 도면중 (b)에서와 같이 하나의 액티브 영역에 대하여 다수번의 분할 노광을 진행하는 방법 중에서 분할 노광들 간의 중첩이 발생하도록 노광을 진행하거나, 분할 노광들 간에 중첩이 발생하지 않도록 노광을 진행할 수 있다.
도 2는 중첩 분할 노광 방법을 적용할 경우 노광 영역이 중첩되는 모습을 도 시한 도면이다.
도 2에서와 같이, 중첩 분할 노광에서는 글라스 기판 상에 형성된 액티브 영역에 대하여 좌측 가장자리 영역에서 소정의 넓이로 제 1 노광을 진행한 다음, 인접한 액티브 영역에 대하여 제 2 노광을 진행할 때, 상기 제 1 노광 영역과 제 2 노광 영역의 경계 부분에서 중첩이 이루어진다.
여기서는 2개의 노광 영역으로 구분하였지만, 3개 또는 4개의 노광 영역으로 분할하여 노광을 진행할 수 있으며, 중첩 분할 노광을 할 경우에는 중첩 영역으로 인하여 분할된 노광 영역이 증가하게 된다.
일반적으로 액정표시장치 제조공정에서는 화소 전극을 형성할 때, 패턴의 마진(margin)을 확보하기 위하여 분할 노광들 간에 중첩이 발생하도록 중첩 노광을 진행하고 있다.
도 3은 종래 기술에 따라 액정표시장치 제조공정에서 진행되는 노광방법을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 액정표시장치를 제조하는 공정에서 분할 노광 공정을 진행하는 모습을 도시하였다.
먼저, 게이트 배선을 형성하는 제 1 마스크 공정에서는 하나의 액정 패널에 대하여 3번의 분할 노광을 진행한다. 즉, 좌측으로부터 차례대로 제 1 노광, 제 2 노광, 제 3 노광을 실시하여 전체 액티브 영역에 대하여 노광을 완료한다.
이와 같이 분할 노광 공정이 끝나면, 감광막(photo resistor)을 현상하고 패터닝한 다음, 식각 공정을 진행하여 원하는 게이트 배선을 형성한다.
상기에서와 같이, 제 1 마스크 공정에 따라 게이트 배선이 완성되면, 액티브층(active layer)을 형성하기 위하여 동일한 방법으로 3번의 분할 노광을 진행한 다음, 현상 및 식각 공정을 진행하는 방식으로 제 2 마스크 공정을 진행한다(active layer).
그런 다음, 데이터 배선 및 소스/드레인 전극을 형성하는 제 3 마스크 공정(source/drain layer)과, 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 제 4 마스크 공정(passivation layer)이 상기에서 설명한 분할 노광 방식에 따라 공정이 진행된다.
상기에서와 같이 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 제 4 마스크 공정이 완료되면, ITO 투명 금속막을 증착하여 화소 전극을 형성하는 제 5 마스크 공정을 진행한다(pixel layer).
상기 화소 전극을 형성하는 제 5 마스크 공정에서는 4번의 분할 노광으로 노광을 진행하는데, 각각의 노광마다 인접한 노광 영역과 중첩되도록 중첩 분할 노광(LEGO Pattern)을 진행하여 패턴 마진(pattern margin)을 확보한다.
이와 같이 액정표시장치 마스크 공정에서 노광 공정을 진행할 때, 분할 노광에 따라 노광 작업이 진행되는데, 화소 전극을 형성하는 공정에서는 분할되는 노광 영역끼리 일정부분 중첩되도록 중첩 분할 노광(LEGO Pattern)을 하고 있다.
그러나, 종래 기술에서와 같이 화소 전극을 형성할 때에는 중첩 분할 노광을 실시하고, 나머지 공정에서는 중첩 분할 노광을 실시하지 않음으로써, 중첩 노광을 실시한 층에 형성된 화소 전극의 패턴과 중첩 노광을 실시하지 않은 층에 형성된 패턴간에 오버레이어(overlayer) 변동(패턴간 변동)이 발생하여 스티치(stitch) 얼룩 불량이 발생한다.
특히, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 마스크 공정에서는 3번의 분할 노광을 진행하고 제 5 마스크 공정에서는 4번의 중첩 분할 노광을 실시함으로써, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 레이어(layer)에 형성된 패턴과 제 5 레이어에 형성된 패턴 변동폭의 차이가 크게 발생하는 단점이 있다.
본 발명은, 액정표시장치 제조공정에서 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서뿐만 아니라, 다른 마스크 공정에서도 선택적으로 중첩 분할 노광을 실시함으로써, 레이어 간의 패턴 불균일을 최소화할 수 있는 액정표시장치 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은,
액정표시장치의 제조공정에서 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정, 액티브층을 형성하는 마스크 공정, 소스/드레인 전극을 형성하는 마스크 공정 및 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 마스크 공정중 선택된 어느 하나 또는 두 개의 마스크 공정에 대하여 중첩 분할 노광 공정을 진행하고, 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서는 중첩 분할 노광 공정을 진행하는 것을 포함한다.
여기서, 상기 마스크 공정에서는 노광 영역이 2 이상인 분할 노광을 진행하고, 상기 중첩 분할 노광은 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정, 소스/드레인 전 극을 형성하는 마스크 공정 및 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서 진행하여 층간의 패턴 변동을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 중첩 분할 노광은 액티브층을 형성하는 마스크 공정, 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 마스크 공정 및 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서 진행하여 층간의 패턴 변동을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은,
액정표시장치 제조공정 중 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정, 액티브층을 형성하는 마스크 공정, 소스/드레인 전극을 형성하는 마스크 공정, 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 마스크 공정 및 화소 전극을 형성하는 마스크 공정중 둘이상의 마스크 공정에 대하여 중첩 분할 노광 공정을 진행하여 층간 패턴 변동에 의한 스티치 불량을 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액정표시장치 제조공정에서 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서뿐만 아니라, 다른 마스크 공정에서도 선택적으로 중첩 분할 노광을 실시함으로써, 레이어(layer) 간의 패턴 불균일을 최소화할 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따라 액정표시장치 제조공정에서 진행되는 노광방법을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정에서 노광 영역을 4등분한 중첩(LEGO) 분할 노광을 진행한다(Gate layer).
그런 다음, 게이트 배선이 형성된 기판 상에 액티브층 물질을 증착하고 마스크 공정에 따라 3개의 노광 영역으로 분할 노광을 진행한다(Active layer).
여기서는 상기 게이트 배선 형성할때와 달리, 상기 액티브층을 형성하는 노광 공정에서는 분할 노광 영역들이 서로 중첩되지 않도록 하면서 분할 노광 샷(shot)의 수를 3개로 줄였다.
그리고 상기 액티브층이 형성된 기판 상에 금속막을 증착한 다음, 소스/드레인 전극을 형성하는 마스크 공정에서 4개의 분할 노광영역(노광 샷(shot)의 수가 4개)으로 분할하고, 이들간에 서로 중첩되도록 중첩 분할 노광을 진행한다(source/drain layer).
그리고 상기 소스/드레인 전극이 형성되면 보호막(passivation)을 증착한 다음, 콘택홀을 형성하는 마스크 공정에서 노광 영역을 3개로 분할하고 중첩되지 않도록 분할 노광을 진행한다(passivation layer).
그런 다음, 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서는 상기 게이트 배선과 소스/드레인 전극 형성 공정에서와 같이 노광 영역을 4개로 분할하고 서로 중첩되도록 중첩 분할 노광을 진행한다(pixel layer).
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노광방법을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에서와 달리, 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정과 소스/드레인 전극을 형성하는 마스크 공정에서는 3개의 노광 영역으로 분할된 분할 노광을 실시한다(Gate layer, source/drain layer).
그리고 액티브층 형성 공정과 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 공정에서는 노 광 영역을 4분할한 중첩(LEGO) 분할 노광을 진행한다(active layer, passivation layer).
그런 다음, 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서는 노광 영역을 4개의 영역으로 구분하는 중첩 분할 노광을 진행한다(pixel layer).
이와 같이 본 발명에서는 화소 전극을 형성할 때 사용되는 중첩 분할 노광방법을 게이트 배선 형성 공정, 액티브층 형성 공정, 소스/드레인 전극 형성 공정 및 콘택홀 형성 공정 중에 어느 하나 또는 두 개의 공정에 선택적으로 적용하였다.
이와 같이, 중첩 분할 노광방법을 화소 전극 형성공정에서만 사용하지 않고, 액정표시장치 제조공정에 선택적으로 적용하여 사용하면, 중첩 분할 노광방법이 사용된 층과 분할 노광방법이 사용된 층간에 패턴 차이를 서로 보완하게되기 때문에 층간 패턴 유동이 커서 스티치 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 도 4에서는 게이트 배선 형성 공정, 소스/드레인 전극 형성 공정 및 화소 전극 형성 공정에서 노광 영역이 4분할된 중첩 분할 노광 방법을 사용하였고, 도 5에서는 액티브층 형성 공정, 보호막 상에 콘택홀 형성 공정 및 화소 전극 형성 공정에서 노광 영역이 4분할된 중첩 분할 노광 방법을 사용하였다.
하지만, 게이트 배선 형성 공정, 액티브층 형성 공정, 소스/드레인 전극 형성 공정 및 콘택홀 형성 공정중 어느 하나의 공정에 대해서만 중첩 분할 노광 방법을 사용하고, 화소 전극 형성 공정에 대하여 중첩 분할 노광 방법을 사용하여 액정표시장치를 제조할 수도 있다.
또한, 게이트 배선 형성 공정, 액티브층 형성 공정, 소스/드레인 전극 형성 공정, 콘택홀 형성 공정 및 화소 전극 형성 공정중 선택된 두개 또는 두개 이상의 공정에 대하여 중첩 분할 노광 공정을 적용하여 액정표시장치를 제조할 수도 있다.
여기서, 중첩 분할 노광 방법을 선택적으로 적용하는 방법과 적용되는 개수는 작업 택타임(tact time)의 최적화에 따라 적절히 선택된다.
그리고 분할 노광 방법 또는 중첩 분할 노광 방법으로 패턴을 형성할 때에 발생하는 패턴 폭 차이를 이용해서 어느 층에서 패턴이 형성되면, 다음 층에서 이 패턴과의 마진 확보를 위해서 분할 노광 방법 또는 중첩 분할 노광 방법을 선택하여 적용한다.
일 예로써, 작업 택타임보다는 패턴들간의 마진 확보가 매우 중요한 경우에는 액정표시장치의 모든 마스크 공정에서 중첩 분할 노광 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 도 4와 도 5에서는 중첩 분할 노광 공정을 4분할 노광 영역으로 구분하고, 중첩되지 않는 노광 공정을 3분할 노광 영역으로 구분하였지만, 본 발명의 기술적 요지는 중첩 분할 노광과 분할 노광을 혼합하여 적용하는 것이므로 분할 노광 영역이 2이상일 경우에는 동일하게 적용할 수 있을 것이다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 액정표시장치 제조공정에서 화소 전극을 형성하는 마스크 공정에서 뿐만 아니라 다른 마스크 공정에서도 선택적으로 중첩 분할 노광을 실시함으로써, 레이어 간의 패턴 불균일을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

  1. 액정표시장치의 제조공정에 있어서,
    중첩 분할 노광 공정을 진행하여, 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정,
    상기 게이트 배선을 형성한 후, 분할 노광공정을 진행하여 액티브층을 형성하는 마스크 공정,
    상기 액티브층을 형성한 후, 상기 중첩 분할 노광 공정을 진행하여, 소스/드레인 전극을 형성하는 마스크 공정,
    상기 소스/드레인 전극을 형성한 후, 상기 분할 노광공정을 진행하여 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 마스크 공정 및
    상기 콘택홀을 형성한 후, 상기 중첩 분할 노광공정을 진행하여, 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 마스크 공정을 포함하고,
    상기 마스크공정들에서는 노광영역이 2이상인 분할 노광을 진행하고,
    상기 중첩 분할 노광 공정은 상기 노광영역들이 서로 중첩되도록 상기 분할노광이 수행되고,
    상기 분할 노광공정은 상기 노광영역들의 경계가 접하도록 상기 분할노광이 수행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 액정표시장치 제조공정에 있어서,
    분할 노광 공정을 진행하여, 게이트 배선을 형성하는 마스크 공정,
    상기 게이트 배선을 형성한 후, 중첩 분할 노광공정을 진행하여 액티브층을 형성하는 마스크 공정,
    상기 액티브층을 형성한 후, 상기 분할 노광 공정을 진행하여, 소스/드레인 전극을 형성하는 마스크 공정,
    상기 소스/드레인 전극을 형성한 후, 상기 중첩 분할 노광공정을 진행하여 보호막 상에 콘택홀을 형성하는 마스크 공정 및
    상기 콘택홀을 형성한 후, 상기 중첩 분할 노광공정을 진행하여, 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 마스크 공정을 포함하고,
    상기 마스크공정들에서는 노광영역이 2이상인 분할 노광을 진행하고,
    상기 중첩 분할 노광 공정은 상기 노광영역들이 서로 중첩되도록 상기 분할노광이 수행되고,
    상기 분할 노광공정은 상기 노광영역들의 경계가 접하도록 상기 분할노광이 수행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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