KR101055198B1 - 게이트 마스크 및 이를 이용한 조개 얼룩 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 게이트 마스크 내에 오버레이 쉬프트 감지 키를 구비하여 게이트 형성 공정에서 자체적으로 조개 얼룩 감지가 가능한 게이트 마스크 및 이를 이용한 조개 얼룩 감지 방법에 관한 것으로, 본 발명의 게이트 마스크는 중심에는 패턴 영역, 외곽의 소정 부위에는 얼라인 키 영역이 정의된 게이트 마스크에 있어서, 상기 얼라인 키 영역 내에 게이트 물질층을 포함한 기판의 복수개의 물질층에 대한 각각의 기판 키를 정의하는 복수개의 얼라인 키 및 상기 게이트 물질층의 얼라인 키와 동일 선상으로 소정 간격으로 이격되며, 상기 기판 키를 기준으로 상기 마스크를 동일선상으로 소정 간격이동시켜 상기 기판 상에 형성된 기판 키와 대응 정도에 따라 조개 얼룩을 판단하는 오버레이 감지 키를 구비하며, 상기 복수개의 얼라인 키는 적어도 하나 이상의 제1 방향의 패턴과 적어도 하나 이상의 제2 방향의 패턴을 포함하며, 상기 오버레이 감지 키는 상기 제1 방향의 패턴의 상부 또는 하부에 상기 제1 방향의 패턴과 동일 방향으로 적어도 둘 이상의 패턴이 형성되며, 상기 제2 방향의 패턴의 좌측 또는 우측에 상기 제2 방향의 패턴과 동일 방향으로 적어도 둘 이상의 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.

조개 얼룩, 얼라인 키, 게이트 마스크, 오버레이 쉬프트(overlay shift)

Description

게이트 마스크 및 이를 이용한 조개 얼룩 감지 방법{Gate Mask and method for Detecting Butterfly Defect with Using the Same}

도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 평면도

도 2는 도 1의 I~I' 선상의 구조 단면도

도 3은 종래의 게이트 마스크를 나타낸 평면도

도 4는 도 3의 얼라인 키를 나타낸 확대도

도 5는 이물이 발생된 기판 상에 게이트 마스크를 이용한 노광시 발생하는 오버레이 쉬프트를 나타낸 도면 및 중심으로부터의 정도를 나타낸 분포도

도 6은 본 발명의 게이트 마스크를 나타낸 도면

도 7은 도 6의 얼라인 키를 나타낸 도면

도 8은 도 7의 얼라인 키 중 오버레이 쉬프트 감지 키를 나타내 확대도

도 9는 조개 얼룩 감지 방법을 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

200 : 게이트 마스크 210 : 얼라인 키 영역

220 : 패턴 영역 221 : 제 1 얼라인 키

222 : 오버레이 쉬프트 감지 키 223 : 제 2 얼라인 키

224 : 제 3 얼라인 키 225 : 제 4 얼라인 키

226 : 제 5 얼라인 키

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 게이트 마스크 내에 오버레이 쉬프트 감지 키를 구비하여 게이트 형성 공정에서 자체적으로 조개 얼룩 감지가 가능한 게이트 마스크 및 이를 이용한 조개 얼룩 감지 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴 절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.

현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치 내 게이트를 형성하는 게이트 마스크를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단위 화소에 대한 평면도이며, 도 2는 도 1의 I~I' 선상의 단면도이다.

도 1 및 도 2와 같이, 일반적인 액정 표시 장치는 서로 마주보는 크게 하부 기판(50)과, 상부 기판(60)과, 그 사이에 형성되는 액정층(80)으로 이루어진다.

도 1과 같이, 일반적인 액정 표시 장치는 각 화소에서 상기 하부 기판(50) 상에 서로 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(4) 및 데이터 라인(2)과, 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극(14)과, 상기 게이트 라인(4) 및 데이터 라인(2)의 교차 부위에 게이트 전극(10), 반도체층(36), 소오스/드레인 전극(8, 12)으로 구성된 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.

여기서, 드레인 콘택홀(16)을 통해 상기 드레인 전극(12)에 접속된 상기 화소 전극(14)은 광투과율이 높은 투명 ITO(indium tin oxide) 물질로 형성된다. 이때, 상기 화소 전극(14)은 드레인 전극(12)으로부터 공급되는 데이터 신호에 의해 상부 기판(60)에 형성되는 공통 전극(도 2의 64 참조)과 함께 상기 액정층(80)에 전계를 발생시킨다.

그리고, 상기 게이트 전극(10)을 기준으로 소스 전극(8)과 대응하는 위치에 드레인 전극(12)이 형성되고, 그 드레인 전극(12) 상에 형성된 드레인 콘택홀(16)을 통해 화소전극(14)이 드레인 전극(12)과 전기적으로 접촉된다.

상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(4)을 통해 게이트 전극(10)에 공급되는 주사신호에 의해 소스 전극(8)과 드레인 전극(12) 사이에 도전 채널을 형성하기 위한 반도체층(도 2의 36참조)을 구비한다.

이와 같이, 박막 트랜지스터(TFT)가 게이트 라인(4)으로부터 공급되는 주사 신호에 응답하여 상기 소스 전극(8)과 드레인 전극(12) 사이에 도전 채널을 형성함에 따라 상기 데이터 라인(2)을 통해 소스 전극(8)으로 공급된 데이터 신호가 드레인 전극(12)에 전송되도록 한다.

이와 같이 액정층(80)에 전계가 인가되면, 액정은 유전 이방성에 의해 회전하여 백라이트(미도시, 상기 하부 기판(50)의 하부에 위치)로부터 발광되는 빛을 상기 화소 전극(14)을 통해 상부 기판(60) 쪽으로 투과시키며, 그 투과되는 빛의 양은 데이터 신호의 전압 값에 의해 조절된다.

그리고, 스토리지 콘택홀(22)을 통해 상기 화소전극(14)에 접속된 스토리지 전극(20)은 상기 게이트 라인(4) 상에 증착되어, 상기 스토리지 전극(20)과 상기 게이트 라인(4)이 오버랩되는 부위에서 스토리지 커패시터(18)를 형성하다. 이 때, 상기 스토리지 전극(20)과 상기 게이트 라인(4) 사이에는 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 형성과정에서 증착되는 게이트 절연막(도 2의 30 참조)이 삽입되어 커패시터의 유전체 역할을 하고 있다.

상기 스토리지 커패시터(18)는 게이트 라인(4)에 주사신호가 인가되는 박막 트랜지스터(TFT)의 턴-온(turn-on) 기간 동안 주사 신호의 전압 값이 충전된 후, 박막 트랜지스터의 턴-오프(turn-off) 기간 동안 그 충전된 전압을 상기 화소 전극(14)에 공급함으로써, 액정의 구동이 유지되도록 한다.

도 2를 통해, 일반적인 액정 패널의 제조 방법을 살펴본다.

도 2와 같이, 먼저, 하부 기판(50) 상에 Mo, Al 또는 Cr 등과 같은 금속물질을 스퍼터링 방법으로 전면 증착한 다음 제 1 마스크(미도시)를 통해 패터닝하여 게이트 라인(4) 및 상기 게이트 라인(4)에서 돌출되는 형상으로 게이트 전극(10)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 라인(4)들을 포함한 하부 기판(50) 상에 SiNx 등의 절연물질을 전면 증착하여 게이트 절연막(30)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 절연막(30) 상에는 비정질 실리콘(amorphous silicon)층(32), 인(P)이 고농도로 도핑된 n+층(34)을 연속 증착한 다음 제 2 마스크(미도시)를 통해 상기 비정질 실리콘층(32), n+층(34)을 동시에 패터닝한다.

이어, Mo, Al 또는 Cr 등과 같은 금속물질을 스퍼터링 방법으로 전면 증착한 다음 제 3 마스크(미도시)를 이용하여 패터닝하여 데이터 라인(2) 및 상기 게이트 전극(10) 양측에 소오스 전극(8), 드레인 전극(12)을 형성한다. 동시에, 스토리지 전극(20)이 상기 게이트 라인(4)의 소정 부위와 오버랩하여 형성한다. 여기서, 상기 소오스 전극(8)은 데이터 라인(2)으로부터 돌출되어 형성된다. 이러한 금속 패터닝 공정에서, 상기 소오스 전극(8), 드레인 전극(12) 하부에 n+층(34)까지 오버 에칭이 이뤄지게 하여, 상기 n+층(34)이 상기 게이트 전극(10) 상부에서 제거되도록 한다. 따라서, 상기 비정질 실리콘층(34)이 상기 게이트 전극(10) 상부에서 노출되는 데, 그 노출 부위가 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역으로 정의되는 영역이다. 여기서, 상기 비정질 실리콘층(32)과, n+층(34)으로 이루어진 것이 반도체층(36)이다.

이어, 상기 반도체층(32)을 포함하여 소스 전극(8)과 드레인 전극(12) 등이 형성된 게이트 절연막(30) 상에 화학 기상 증착(chemical vapor deposition : CVD) 방식을 통해 SiNx 재질의 보호막(passivation film, 38)을 전면 증착한다. 이러한 보호막(38)의 재료로는 주로 SiNx 등의 무기물질이 적용되었으며, 최근 액정 셀의 개구율을 향상시키기 위하여 BCB(BenzoCycloButene), SOG(Spin On Glass) 또는 Acryl 등의 유전율이 낮은 유기물질이 사용되고 있다.

이어, 제 4 마스크(미도시)를 통해 상기 드레인 전극(12) 상의 보호막(38) 일부를 선택적으로 식각하여 드레인 전극(12)의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(16)과 스토리지 콘택홀(22)을 형성한다.

이어, 상기 보호막(38) 상에 상기 드레인 콘택홀(16) 및 스토리지 콘택홀(22)을 충분히 매립하도록 투명 전극물질을 스퍼터링 증착한 다음, 제 5 마스크(미도시)를 통해 패터닝하여 화소 영역에 화소 전극(14)을 형성한다. 이 때, 상기 화소 전극(14)은 이웃하는 상기 게이트 라인(4)의 소정 부위와 오버랩되도록 형성하여, 그 오버랩된 부위에서 스토리지 캐패시터가 형성되도록 한다.

이어, 상기 화소 전극(14)을 포함한 보호막(38) 전면에 배향막(51)을 형성한 후, 러빙(rubbing)을 실시한다. 여기서, 러빙은 천을 균일한 압력과 속도로 제 1 배향막(51) 표면과 마찰시킴으로써, 제 1 배향막(51) 표면의 고분자 사슬이 일정한 방향으로 정렬되도록 하여 액정의 초기 배향 방향을 결정하는 공정을 말한다.

상술한 하부 기판(50) 측에 진행되는 박막 트랜지스터 어레이 형성 공정에 대응되는 상부 기판(60) 측에 진행되는 칼라 필터 어레이 형성 공정은 다음과 같다.

먼저, 상부 기판(60) 상에 블랙 매트릭스를 전면 증착한 후, 제 6 마스크(미도시)를 통해 선택적으로 제거하여 하부 기판(50)의 박막 트랜지스터(TFT) 및 스토리지 캐패시터(18)를 가리는 형상의 블랙 매트릭스층(62)을 형성한다.

이어, 상기 블랙 매트릭스층(62)을 포함한 상부 기판(60) 전면에 적(R), 녹(G), 청(B) 필름에 대해 각각 마스크를 구비하여 전면 도포 후, 패터닝을 진행하여 화소 영역에 대응되는 부위에 각 색상별 칼라 필터층(63)을 형성한다. 여기서, 상기 칼라 필터층(63)은 상기 블랙 매트릭스(62) 상부의 일부분을 오버랩하도록 형성된다.

이어, 상기 칼라 필터층(63)을 포함한 상부 기판(60) 전면에 투명 전극을 증착하여 공통 전극(64)을 형성한다.

이어, 공통 전극(64) 전면에 제 2 배향막(65)을 형성한 후, 상술한 러빙을 실시한다.

이와 같이, 하부 기판(50)측과, 상부 기판(60)측이 대향되는 부위에 공정이 완료되면, 두 기판(50, 60)의 접착을 위한 씰 패턴(seal pattern, 미도시)과, 두 기판(50, 60)간의 소정 갭을 유지하기 위한 스페이서(70)를 산포한다. 이 때, 일측 기판에 씰 패턴을 디스펜싱하여 형성하고, 타측 기판에 스페이서(70)를 산포하여 형성하도록 한다. 여기서, 씰 패턴은 상기 일측 기판의 외곽부에 대응되는 부위에 형성하며, 상기 스페이서(70)는 외곽부 안쪽의 표시부에 대응되는 부위에 산포되도록 한다.

이어, 상기 상하부 기판(50, 60)을 합착한 후, 상기 상하부 기판(60, 50)이 대향되는 최상면인 각각의 제 1 배향막(51)과 제 2 배향막(65)에 사이에 액정층(80)을 형성한다.

이어, 상기 하부 기판(50)과 상부 기판(60)의 배면에 각각 제 1, 제 2 편광판(52, 66)을 부착하여 형성하여 액정 패널을 완성하도록 한다.

이러한 스페이서 산포의 목적은 셀 전공정 중의 하나로, 하부 기판(50) 상에 균일하게 스페이서를 뿌려 두 기판(50, 60) 사이에 셀 갭을 액정 패널 전면에 균일하게 유지시키기 위한 것이다.

한편, 이러한 액정 표시 장치에 포함되는 소정의 층들에는 선택적으로 패터닝이 요구된다.

이러한 패터닝은 일반적으로, 패터닝할 물질층의 증착과, 상기 물질층과 상에 감광막의 도포와, 상기 감광막의 소정 부위에의 노광과, 노광된 감광막을 현상하여 감광막 패턴의 형성 및 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 물질층의 선택적으로 제거의 순서로 이루어진다.

여기서, 상기 노광 공정은 기판 상에 마스크를 대응시켜 이루어진다.

이러한 각 층의 패터닝 공정시 먼저 패터닝이 진행된 층과 다음 패터닝이 진행될 층간은 서로간의 위치가 대응되어야 원하는 부위에의 패터닝이 가능하다. 따라서, 기판 상에 제일 처음 진행하는 노광의 게이트 마스크에는 기판 상에 패터닝이 이루어질 각 층의 얼라인 키(align key)를 형성하여 두어, 게이트 형성을 위한 노광시 기판 상에 각 층의 얼라인 키에 대응되는 기판 키(plate key)를 형성하여 두고, 상기 기판 키를 기준으로 하여 이후 마스크를 정렬시켜 다음 노광 공정을 진행하게 된다.

도 3은 게이트 마스크를 나타낸 평면도이며, 도 4는 도 3의 얼라인 키를 나타낸 확대도이다.

도 3과 같이, 게이트 마스크(100)는 그 중심부에 기판 상의 게이트 라인 및 게이트 전극 등에 대응되는 패턴이 정의되는 패턴 영역(120)과, 상기 패턴 영역(120) 주변에 얼라인 키 영역(110)이 형성된다.

도 4와 같이, 상기 얼라인 키 영역(110)에는 게이트부터 이후의 층에 대한 얼라인을 담당하는 제 1 내지 제 5 얼라인 키(121, 122, 123, 124, 125)와 더미 키(126, 127) 가 형성된다.

여기서, 상기 제 1 내지 제 5 얼라인 키(121~125)는, 상기 패턴 영역(120)을 이용한 기판 상에 게이트 형성을 위한 노광 및 식각 공정에서 함께 기판에 기판 키(plate key)를 정의한다.

여기서, 제 1 내지 제 5 얼라인 키(121~125) 각각 게이트 형성 물질층, 반도체층 형성 물질층, 소오스/드레인 형성 물질층, 보호막 형성 물질층, 화소 전극 형 성 물질층 대응의 얼라인 키들이다.

따라서, 게이트 형성을 위한 노광시 소정 부위에 상기 제 1 내지 제 5 얼라인 키에 대응되어 제 1 내지 제 5 기판 키(미도시)가 함께 정의되고, 이후, 반도체층 형성 물질층을 기판 상에 증착한 후에는 상기 제 2 얼라인 키에 의해 형성된 제 2 기판 키를 기준으로 하여 노광 및 식각 공정을 진행하도록 한다. 상기 소오스/드레인 형성 물질층 이후에 대해서도 마찬가지로, 각각 제 3 내지 제 5 얼라인 키에 의해 형성된 제 3 내지 제 5 기판 키를 기준으로 하여 해당 노광 및 식각 공정을 진행한다.

여기서, 상기 더미 키(126, 127)는 상기 게이트 마스크(100) 내 얼라인 키 영역(110)에 부가적으로 추가될 수 있는 요소이며, 기판 상에 요구되는 마스크 공정 외에 임의의 영역을 조사할 필요가 있을 경우, 부가적으로 형성할 수 있는 키이며, 생략될 수 있는 키이다.

도 5는 이물이 발생된 기판 상에 게이트 마스크를 이용한 노광시 발생하는 오버레이 쉬프트를 나타낸 도면 및 중심으로부터의 정도를 나타낸 분포도이다.

물질층을 포함한 기판(150) 상에는, 스핀 코팅(spin-coating)공정을 통해 감광막을 도포하고, 상기 감광막의 소정 부위를 노광하고, 상기 노광된 감광막을 현상한다. 이 때, 상기 감광막을 스핀 코팅하는 공정에서 상기 물질층을 포함한 기판(150)은 척(chuck) 상에 위치하게 된다. 이 경우, 도 5와 같이, 상기 기판(150) 표면에 이물(151)이 묻었을 경우, 상기 기판(150) 상부에 도포되는 감광막(152)은 상기 이물(151)의 굴곡을 따라 도포가 이루어질 것이며, 상기 감광막(152)의 노광 또한, 상기 이물(151)이 갖는 굴곡의 영향을 받게 되어, 상기 노광시 기판(150)의 적절한 부위에 조사가 이루어지지 못하고, 상기 이물(151)을 경계로 오버레이 쉬프트(overlay shift)되어진다. 이러한 오버레이 쉬프트가 일어난 부분은 표시면 상에는 얼룩으로 관찰되고, 이러한 얼룩을 조개 얼룩이라 한다.

이러한 이물(151)의 굴곡에 의한 조개 얼룩은, 그 원인이 단일층의 노광 및 식각 공정에서 발생한다 하더라도, 해당 단일층에서는 관찰되기 어렵고, 이후의 층의 패터닝을 하며, 조개 얼룩의 원인이 되는 이전 층과의 패턴들에서 상대적인 거리차로 감지할 수 있다.

따라서, 이러한 조개 얼룩을 감지시에는 조개 얼룩의 원인이 되는 층이 다음 층에 의해 오버랩되었기 때문에 조개 얼룩에 대한 원인을 해결할 수 없어, 해당 조개 얼룩이 발생한 기판은 불량으로 처리된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래의 게이트 마스크는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 액정 표시 장치의 게이트 마스크는 기판 상에 이물이 발생하여, 상기 이물에 의해 감광막의 굴곡이 발생하여 상기 감광막에 노광시 오버레이 쉬프트가 일어나도 이에 대한 감지가 해당 층에서 불가하고, 다음 층까지 노광을 실시하여야 가능하였다. 즉, 단일층에 발생하는 조개 얼룩을 해당 층에서 감지할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 게이트 마스크 내에 오버레이 쉬프트 감지 키를 구비하여 게이트 형성 공정에서 자체적으로 조개 얼룩 감지가 가능한 게이트 마스크 및 이를 이용한 조개 얼룩 감지 방법을 제공 하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 게이트 마스크는 중심에는 패턴 영역, 외곽의 소정 부위에는 얼라인 키 영역이 정의된 게이트 마스크에 있어서, 상기 얼라인 키 영역 내에 게이트 물질층을 포함한 기판의 복수개의 물질층에 대한 각각의 기판 키를 정의하는 복수개의 얼라인 키 및 상기 게이트 물질층의 얼라인 키와 동일 선상으로 소정 간격으로 이격되며, 상기 기판 키를 기준으로 상기 마스크를 동일선상으로 소정 간격이동시켜 상기 기판 상에 형성된 기판 키와 대응 정도에 따라 조개 얼룩을 판단하는 오버레이 감지 키를 구비하며, 상기 복수개의 얼라인 키는 적어도 하나 이상의 제1 방향의 패턴과 적어도 하나 이상의 제2 방향의 패턴을 포함하며, 상기 오버레이 감지 키는 상기 제1 방향의 패턴의 상부 또는 하부에 상기 제1 방향의 패턴과 동일 방향으로 적어도 둘 이상의 패턴이 형성되며, 상기 제2 방향의 패턴의 좌측 또는 우측에 상기 제2 방향의 패턴과 동일 방향으로 적어도 둘 이상의 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 얼라인 키 영역 내에 기판의 소정 영역을 지정하는 더미 키가 더 형성된다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 게이트 마스크를 이용한 조개 얼룩 감지 방법은 중심에는 게이트 패턴이 정의된 패턴 영역과, 외곽의 소정 부위에는 상기 얼라인 키 영역 내에 게이트 물질층을 포함한 기판의 복수개의 물질층에 대한 각각의 기판 키를 정의하는 복수개의 얼라인 키 및 상기 게이트 물질층의 얼라인 키와 동일 선상으로 소정 간격으로 이격된 오버레이 감지 키를 포함한 얼라인 키 영역을 포함한 게이트 마스크를 이용한 조개 얼룩 감지 방법에 있어서, 상기 게이트 마스크를 이용하여 상기 패턴 영역에 대응되어 상기 기판 상에 게이트를 형성하고, 상기 얼라인 키 영역에 대응하여 상기 게이트 물질층의 기판 키를 포함한 복수개의 물질층의 기판 키를 형성하는 단계와, 상기 게이트 기판 키를 기준으로 상기 게이트 마스크를 동일선상으로 소정 간격 이동시켜 상기 오버레이 감지 키와 상 기 기판 상에 형성된 게이트 기판 키와의 대응 정도를 판단하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 게이트 마스크의 이격 정도는 상기 게이트 마스크 내의 게이트 물질층의 얼라인 키와 오버레이 감지 키와의 이격 정도에 대응된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 게이트 마스크를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 게이트 마스크를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6의 얼라인 키를 나타낸 도면이다.

도 6과 같이, 본 발명의 게이트 마스크(200)는 그 중심부에 기판 상의 게이트 라인 및 게이트 전극 등에 대응되는 패턴이 정의되는 패턴 영역(220)과, 상기 패턴 영역(220) 주변에 얼라인 키 영역(210)이 형성된다.

도 7과 같이, 상기 얼라인 키 영역(210)에는 게이트부터 이후의 층에 대한 얼라인을 담당하는 제 1 내지 제 5 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226)와 오버레이 쉬프트 감지 키(222)가 상기 제 1 얼라인 키(222)의 세로 동일선상에 형성된다.

여기서, 상기 제 1 내지 제 5 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226)는, 상기 패턴 영역(220)을 이용하여 기판 상에 게이트 형성을 위한 노광 및 식각 공정에서 함께 기판에 기판 키(plate key)를 정의한다.

즉, 상기 제 1 내지 제 5 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226) 각각 게이트 형성 물질층, 반도체층 형성 물질층, 소오스/드레인 형성 물질층, 보호막 형성 물질층, 화소 전극 형성 물질층 대응의 얼라인 키들이다. 이 때, 상기 제 1 내지 제 5 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226)에 대응되어 기판 상에 대응되어 형성되는 패턴을 각각 제 1 내지 제 5 기판 키(plate key, 미도시)라 한다.

상기 게이트 마스크(200)를 이용하여 게이트 형성을 위한 노광시 소정 부위에 상기 제 1 내지 제 5 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226)에 대응되어 제 1 내지 제 5 기판 키(미도시)가 함께 정의되고, 이후, 반도체층 형성 물질층을 기판 상에 증착한 후에는 상기 제 2 얼라인 키(223)에 의해 형성된 제 2 기판 키를 기준으로 하여 노광 및 식각 공정을 진행하도록 한다. 상기 소오스/드레인 형성 물질층 이후에 대해서도 마찬가지로, 각각 제 3 내지 제 5 얼라인 키(224, 225, 226)에 의해 형성된 제 3 내지 제 5 기판 키를 기준으로 하여 해당 노광 및 식각 공정을 진행한다.

여기서, 상기 더미 키(미도시)는 상기 게이트 마스크(100) 내 얼라인 키 영역(210)에 부가적으로 추가될 수 있는 요소이며, 기판 상에 요구되는 마스크 공정 외에 임의의 영역을 조사할 필요가 있을 경우, 부가적으로 형성할 수 있는 키이며, 생략될 수 있는 키이다.

한편, 패터닝되어질 물질층을 포함한 기판(미도시) 상에는, 스핀 코팅(spin-coating) 공정을 통해 감광막을 도포하고, 상기 감광막의 소정 부위를 노광하고, 상기 노광된 감광막을 현상한다. 이 때, 상기 감광막을 스핀 코팅하는 공정에서 상기 물질층을 포함한 기판은 척(chuck) 상에 위치하게 된다. 이 경우, 상기 기판 표면에 이물(미도시)이 묻었을 경우, 상기 기판 상부에 도포되는 감광막은 상기 이물의 굴곡을 따라 도포가 이루어질 것이며, 상기 감광막의 노광 또한, 상기 이물이 갖는 굴곡의 영향을 받게 되어, 상기 노광시 기판의 적절한 부위에 조사가 이루어지지 못하고, 상기 이물을 경계로 오버레이 쉬프트(overlay shift)되어진다. 이러한 오버레이 쉬프트가 일어난 부분은 표시면 상에는 얼룩으로 관찰되고, 이러한 얼룩을 조개 얼룩이라 한다.

도 8은 도 7의 얼라인 키 중 오버레이 쉬프트 감지 키를 나타내 확대도이고, 도 9는 조개얼룩 감지 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명의 게이트 마스크를 이용한 조개 얼룩 감지 방법은 중심에는 게이트 패턴이 정의된 패턴 영역(220)과, 외곽의 소정 부위에 게이트 물질층을 포함한 기판의 복수개의 물질층에 대한 각각의 기판 키를 정의하는 복수개의 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226) 및 상기 게이트 물질층의 얼라인 키(221)와 동일 선상으로 소정 간격으로 이격된 오버레이 감지 키(222)를 포함한 얼라인 키 영역(210)을 포함한 게이트 마스크(200)를 먼저 준비한 후, 상기 게이트 마스크(200)를 이용하여 상기 패턴 영역에 대응되어 상기 기판(미도시) 상에 게이트(미도시)를 형성하고, 상기 얼라인 키 영역(210)에 대응하여 상기 게이트 물질층의 기판 키를 포함한 복수개의 물질층의 기판 키를 형성하는 단계와, 상기 게이트 기판 키(221)를 기준으로 상기 게이트 마스크(200)를 동일선상으로 소정 간격 이동시켜 상기 게이트 마스크(200) 내의 오버레이 감지 키(222)와 상기 기판 상에 형성된 게이트 기판 키와의 대응 정도를 판단하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 게이트 마스크(200)의 이격 정도는 상기 게이트 마스크(200) 내의 게이트 물질층의 얼라인 키(221)와 오버레이 감지 키(222)와의 이격 정도에 대응된다.

도 8과 같이, 본 발명의 게이트 마스크(200) 내의 얼라인 키 영역(210)에 형성되는 게이트 물질층 얼라인 키(221)와 오버레이 쉬프트 감지 키(222)는 세로선의 동일 선상에서 90㎛ 내외의 간격 이격되어 있다.

상기 게이트 마스크(200)를 이용하여 기판 상에 노광을 진행하면, 상기 패턴 영역(220)에 의해 게이트 라인 및 게이트 전극이 정의되며, 또한, 상기 얼라인 키 영역(210)에 대응되어, 기판 상에 형성되어질 패터닝이 요구되는 각 물질층에 대응되는 제 1 내지 제 5 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226)가 형성된다. 또한, 상기 제 1 내지 제 5 얼라인 키(221, 223, 224, 225, 226)와 함께 상기 제 1 얼라인 키(221) 하부에 오버레이 쉬프트 감지 키(222)에 대응되는 기판 키가 기판 상에 형성된다.

도시된 바에 따르면, 상기 얼라인 키들이 총 5개가 형성되어 5마스크 공정(박막 트랜지스터 기판을 5마스크로 정의)으로 박막 트랜지스터 기판을 정의하는 바에 나타낸 것이며, 이에 한정되지 않고, 다양한 마스크 공정에 대응되어 해당 마스크 수에 대응되어 얼라인 키를 구비할 수 있다.

게이트 마스크(200)를 이용하여 노광을 진행할 때, 조개얼룩이 발생할 수 있다. 이러한 조개 얼룩을 감지하기 위해, 상기 게이트 마스크(200)를 상기 제 1 얼라인 키(221)와 오버레이 쉬프트 감지 키(222)와의 이격 정도만큼 세로선상으로 이동시키면 도 9와 같이, 상기 제 1 얼라인 키(221)에 대응되어 기판 상에 형성된 제 1 기판 키(231)와 상기 게이트 마스크(200) 내의 오버레이 감지 키(222)가 대응되 게 된다. 이 때, 조개 얼룩이 일어났을 경우, 상기 제 1 기판 키(231)와 오버레이 감지 키는 정상적으로 대응되지 않고, 쉬프트 되는 현상을 보여준다. 이 경우를 조개 얼룩이 판단한다. 이 경우에는 자체적으로 게이트 마스크(200)에서 조개 얼룩의 감지가 일어났으므로, 기판을 조사하여 얼룩 부위를 판단하여 이물 제거의 조처를 취한다.

반면, 조개 얼룩이 발생하지 않고, 정상 대응시에는 도시된 바와 같이, 상기 제 1 기판 키(231)와 오버레이 쉬프트 감지 키(222)가 정상 대응(230)되어 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 게이트 마스크 및 이를 이용한 조개 얼룩 감지 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 게이트 마스크 내 얼라인 키 영역에 게이트 얼라인 키와 동일선상으로 별도의 감지 키를 더 형성하여 두어, 게이트 마스크를 이용한 노광 후, 마스크를 변경하지 않고, 상기 게이트 마스크를 소정 간격 이동하여 오버레이 정도를 판단함으로써, 조개 얼룩을 감지할 수 있다.

둘째, 마스크의 교체 없이 조개 얼룩의 모니터링이 가능하여, 공정 시간을 저감할 수 있다.

셋째, 조개 얼룩이 발생한 공정 내에서 이물 제거가 가능하여 보다 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 중심에는 패턴 영역, 외곽의 소정 부위에는 얼라인 키 영역이 정의된 게이트 마스크에 있어서,

   상기 얼라인 키 영역 내에 게이트 물질층을 포함한 기판의 복수개의 물질층에 대한 각각의 기판 키를 정의하는 복수개의 얼라인 키; 및

   상기 게이트 물질층의 얼라인 키와 동일 선상으로 소정 간격으로 이격되며, 상기 기판 키를 기준으로 상기 마스크를 동일선상으로 소정 간격이동시켜 상기 기판 상에 형성된 기판 키와 대응 정도에 따라 조개 얼룩을 판단하는 오버레이 감지 키를 구비하며,

   상기 복수개의 얼라인 키는 적어도 하나 이상의 제1 방향의 패턴과 적어도 하나 이상의 제2 방향의 패턴을 포함하며,

   상기 오버레이 감지 키는 상기 제1 방향의 패턴의 상부 또는 하부에 상기 제1 방향의 패턴과 동일 방향으로 적어도 둘 이상의 패턴이 형성되며, 상기 제2 방향의 패턴의 좌측 또는 우측에 상기 제2 방향의 패턴과 동일 방향으로 적어도 둘 이상의 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 게이트 마스크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 얼라인 키 영역 내에 기판의 소정 영역을 지정하는 더미 키가 더 형성된 것을 특징으로 하는 게이트 마스크.
3. 중심에는 게이트 패턴이 정의된 패턴 영역과, 외곽의 소정 부위에는 게이트 물질층을 포함한 기판의 복수개의 물질층에 대한 각각의 기판 키를 정의하는 복수개의 얼라인 키 및 상기 게이트 물질층의 얼라인 키와 동일 선상으로 소정 간격으로 이격된 오버레이 감지 키를 포함한 얼라인 키 영역을 포함한 게이트 마스크를 이용한 조개 얼룩 감지 방법에 있어서,

   상기 게이트 마스크를 이용하여 상기 패턴 영역에 대응되어 상기 기판 상에 게이트를 형성하고, 상기 얼라인 키 영역에 대응하여 상기 게이트 물질층의 기판 키를 포함한 복수개의 물질층의 기판 키를 형성하는 단계;

   상기 게이트 기판 키를 기준으로 상기 게이트 마스크를 동일선상으로 소정 간격 이동시켜 상기 오버레이 감지 키와 상기 기판 상에 형성된 게이트 기판 키와의 대응 정도를 판단하는 단계를 포함하여 이루어진을 특징으로 하는 게이트 마스크를 이용한 조개 얼룩 감지 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 게이트 마스크의 이격 정도는 상기 게이트 마스크 내의 게이트 물질층의 얼라인 키와 오버레이 감지 키와의 이격 정도에 대응되는 것을 특징으로 하는 게이트 마스크를 이용한 조개 얼룩 감지 방법.

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