KR101783027B1 - 하프톤 마스크 및 이를 이용한 어레이기판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하프톤 마스크 및 이를 이용한 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 어레이기판의 제조방법은, 투명 기판 상에 제 1 레이어 및 제 2 레이어를 증착하는 단계와; 상기 제 2 레이어 상에 포토레지스트를 도포하는 단계와; 하프톤 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계를 포함하며, 상기 노광 시 상기 하프톤 마스크의 반투과영역에 대응되는 포토레지스트에 다수의 패턴이 형성된다.

Description

하프톤 마스크 및 이를 이용한 어레이기판의 제조방법{HALFTONE MASK AND METHOD OF MANUFACTURING AN ARRAY SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 하프톤 마스크 및 이를 이용한 어레이기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반투과영역에 형성된 다수의 개구부에 의해 포토레지스트의 표면에 다수의 패턴을 형성하여 에싱시 반응속도를 높이는 하프톤 마스크 및 이를 이용한 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전기발광표시장치(Electro Luminescent Display device) 등이 연구되고 있다.
이 중에서 액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중 하나이며, 화소전극과 공통전극 등이 형성되는 두 기판과, 두 기판 사이의 액정층을 포함한다.
그리고, 액정표시장치는, 화소전극과 공통전극에 인가된 전압에 의해 생성된 전기장에 따라 액정층의 액정분자들의 배향을 결정하고, 입사광의 편광을 제어하여 영상을 표시한다.
이와 같은 액정표시장치를 제조하기 위해서 포토공정 등을 거쳐 기판 상에 여러 구성요소를 형성하게 된다.
도1은 일반적인 기판 제조 공정을 설명하는 흐름도이다.
도1에 도시한 바와 같이, 먼저, 박막이 증착된 기판과 포토레지스트(Photoresist)의 접착력을 강화하기 위한 표면처리 과정을 수행한다(S10).
예를 들어, 기판 상의 이물질을 제거하는 세정(Cleaning) 과정 또는 잔류수분을 제거 하는 프리베이킹(Pre-baking) 과정 등을 수행할 수 있다.
그리고, 기판 상에 포토레지스트(Photoresist)를 도포한다(S20). 예를 들어, 기판 상에 포토레지스트(Photoresist)를 떨어뜨린 후, 기판을 회전시켜 포토레지스트(Photoresist)가 균일한 두께로 코팅되도록 하는 스핀코팅(spin coating)을 이용할 수 있다.
다음으로, 기판과 마스크를 정확한 정렬위치로 얼라인(Align)하고, 이어서 광원으로부터 빛이 출사되어 마스크의 패턴을 기판에 전사시키는 노광(Exposure) 공정을 진행한다(S30).
이때, 노광된 포토레지스트는 감광제(Sensitizer)가 분해되고, 산이 형성된다. 그 결과 감광제가 분해된 영역은 현상액에 잘 녹는 성질을 가지게 된다.
그리고, 마스크의 패턴과 동일한 형상의 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상 과정을 수행한다(S40).
이때, 소정의 현상액을 이용하여 기판의 포토레지스트(Photoresist) 중 빛에 노출된 부분과 그렇지 않은 부분의 화학적 변화특성에 따라 어느 한 부분을 선택적으로 제거함으로써 포토레지스트 패턴을 형성한다.
예를 들어 포지티브(Positive) 포토레지스트의 경우에, 포토레지스트는 노광에 의해 감광제(Sensitizer)가 분해되어 산이 형성되는데, 노광에 의해 형성된 산을 알칼리성의 현상액을 이용하여 제거한다.
그에 따라 빛에 노출된 부분이 선택적으로 제거되어 마스크의 패턴과 동일한 형상의 포토레지스트 패턴을 형성하게 된다.
이와 같이 포토 공정이 완료된 기판은 포토레지스트 패턴에 의해 박막이 선택적으로 노출된 상태이므로, 식각 공정을 통해 박막의 노출된 부분을 제거한다.
그 후 스트립(Strip)을 통해 잔류하는 포토레지스트를 제거하여(S50) 목적하는 패턴을 얻는다.
도2 및 도3은 종래의 하프톤 마스크를 이용한 기판 제조 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
일반적으로 하프톤 마스크(half tone mask)는 반투과영역의 빛의 투과율을 제어하여 노광시 빛이 반투과 되도록 설계된다.
하프톤 마스크를 이용하여 기판을 제조하는 공정은, 먼저, 박막이 증착된 기판(10) 상에 포토레지스트(Photoresist)(20)를 도포하고, 하프톤 마스크(30)를 이용하여 노광한다.
그 결과, 도2에 도시한 바와 같이, 투과영역(32)에 대응하는 제 1 영역(R1)의 포토레지스트(20)는 완전 제거되어 제 2 레이어(14)가 노출된다.
이때, 차단영역(36)에 대응하는 제 2 영역(R2)의 포토레지스트(20)는 제 1 높이(h1)만큼 잔존하고, 반투과영역(34)에 대응하는 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(20)는 제 2 높이(h2)만큼 잔존한다.
다음으로, 도3에 도시한 바와 같이, 제 1 레이어(12) 및 제 2 레이어(14)를 식각한 후, 잔존하는 포토레지스트(20)를 제거하기 위한 에싱 과정을 수행한다.
이때, 제 2 영역(R2)의 포토레지스트(20)를 일부만 제거되어 일정량이 잔존하고, 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(20)를 완전히 제거되어 제 3 영역(R3)의 제 2 레이어(14)가 노출된다.
노출된 제 2 레이어(14)는, 식각을 통해 제거됨에 따라 패턴을 형성하게 된다.
위와 같이 일반적인 하프톤 마스크(30)를 적용하여 노광하게 되면, 반투과영역(34)에 대응하는 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(20)의 표면이 평평하게 된다.
그 결과 에싱(Ashing)시 포토레지스트(20)와 에싱 가스(Ashing Gas)와의 접촉면적이 제한적이다.
따라서, 일반적인 하프톤 마스크을 이용하는 경우 에싱 시간이 느리다는 한계가 존재하였고, 이를 공정적으로 개선하기에는 한계가 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반투과영역에 형성된 다수의 개구부에 의해 포토레지스트의 표면에 다수의 패턴을 형성하여 에싱시 반응속도를 높이는 하프톤 마스크 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 하프톤 마스크는, 빛을 전부 투과시키는 투과영역과, 상기 빛을 전부 차단시키는 차단영역과, 빛의 투과도가 상기 투과영역에서의 빛의 투과도와 상기 차단영역에서의 빛의 투과도 사이인 반투과영역을 포함하며, 상기 반투과영역은, 상기 반투과영역에 대응되는 포토레지스트에 엠보싱 형상의 다수의 패턴을 형성하기 위한 제 1 투과도를 갖는 제 1 반투과영역과, 상기 제 1 투과도보다 높은 제 2 투과도를 갖는 제 2 반투과영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 2 반투과영역에는, 다수의 개구부가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 다수의 개구부는, 직경이 6um 이하일 수 있다.
그리고, 상기 다수의 개구부 사이의 간격은, 4um 이상인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 어레이기판의 제조방법은, 투명 기판 상에 제 1 레이어 및 제 2 레이어를 증착하는 단계와; 상기 제 2 레이어 상에 포토레지스트를 도포하는 단계와; 하프톤 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계를 포함하며, 상기 노광 시 상기 하프톤 마스크의 반투과영역에 대응되는 포토레지스트에 엠보싱 형상의 다수의 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 다수의 패턴은, 상기 반투과영역에 포함된 다수의 개구부에 대응하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 개구부는, 직경이 6um 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 개구부 사이의 간격은, 4um 이상일 수 있다.
한편, 상기 노광 단계 후, 상기 하프톤 마스크의 투과영역에 대응하는 제 1 영역의 포토레지스트는, 전부 제거되어 상기 제 2 레이어를 노출시키고, 상기 하프톤 마스크의 차단영역에 대응하는 제 2 영역의 포토레지스트는, 제 1 높이를 유지하여 잔존하며, 상기 하프톤 마스크의 반투과영역에 대응하는 제 3 영역의 포토레지스트는, 부분적으로 제거되어 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 유지하는 부분과, 상기 제 2 높이보다 낮은 제 3 높이를 유지하는 부분으로 이루어지도록 상기 다수의 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 어레이기판의 제조방법은, 상기 하프톤 마스크의 투과영역에 대응하는 제 1 영역의 상기 제 1 레이어 및 제 2 레이어를 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 식각 단계 다음에, 에싱 가스를 이용하여 상기 제 2 영역의 포토레지스트를 에싱하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 어레이기판의 제조방법에서는, 반투과영역에 다수의 개구부를 형성한 하프톤 마스크를 이용하여 노광하는 경우에 반투과영역에 대응하는 부분의 포토레지스트에 다수의 패턴을 형성할 수 있다.
그 결과 에싱시 에싱 가스가 다수의 패턴에 침투함에 따라 에싱 가스와 포토레지스트의 반응 면적이 증가하여 에싱 속도를 증가시킬 수 있다.
도1은 일반적인 기판 제조 공정을 설명하는 흐름도이다.
도2 및 도3은 종래의 하프톤 마스크를 이용한 기판 제조 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도5 내지 도9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤 마스크를 이용한 기판 제조 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤 마스크의 평면도이다.
도11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤 마스크 단면의 부분확대도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
이하에서는 액정표시장치를 중심으로 설명하지만, 이에 한정하지 아니하고, 유기발광다이오드표시장치 등에도 적용할 수 있다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도4에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(100)는, 액정패널(130)과 백라이트 유닛(160)과 커버버툼(170)과 탑커버(180)를 포함한다.
액정패널(130)은 영상표현의 핵심적인 역할을 담당하는데, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착되는 제1기판(110)과 제2기판(120)을 포함한다.
이때, 제1기판(110)은 제2기판(120)에 비해 일 가장자리의 면적이 더 크게 구성되고, 제1기판(110)의 일 가장자리에는 다수의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)으로 신호를 인가하기 위한 구동회로(115)가 형성될 수 있다.
제1기판(110)은 보통 어레이기판으로 불리며, 그 내면에는 다수의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)이 교차하여 부화소영역(미도시)이 정의된다.
그리고, 각 화소영역(미도시)마다 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)(미도시)가 구비되어 화소전극(미도시)과 일대일로 대응하여 연결될 수 있다.
제2기판(120)은 보통 컬러필터기판으로 불리며, 그 내면에는 컬러필터층(미도시) 및 블랙매트릭스(미도시)가 형성된다.
여기서, 컬러필터층(미도시)은 적, 녹, 청 부화소영역(미도시)에 대응되는 적, 녹, 청색 컬러필터패턴(미도시)을 포함한다.
그리고, 블랙매트릭스(미도시)는 적, 녹, 청색 컬러필터패턴(미도시)을 두르며, 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시) 그리고 박막트랜지스터(미도시) 등의 비표시요소를 가리는 역할을 한다.
또한, 제2기판(120)은 컬러필터층(미도시)과 블랙매트릭스(미도시)를 덮는 투명 공통전극(미도시)을 포함한다.
이와 같은 제1기판(110) 및 제2기판(120)은 포토공정 등을 포함하는 기판 제조 공정에 의해 제작된다.
여기서, 포토공정이란 액정표시장치 제조공정에서 증착된 박막 위에 포토레지스트(Photoresist)를 도포한 후 정렬, 노광(Align, Exposure) 및 현상(Develope) 공정을 통해 박막에 일정한 패턴을 형성하는 공정을 말한다.
이와 같은 포토공정에서는 마스크를 이용하게 되는데, 최근에는 제조공정을 단순화시키기 위하여 하프톤 마스크를 주로 이용한다.
여기서, 하프톤 마스크(half tone mask)(도7의 230)는 투과영역과 반투과영역과 차단영역으로 이루어진 마스크이다.
이때, 반투과영역은 예를 들어, 그 두께에 따라 빛의 투과량을 조절할 수 있는 금속물질(예를 들면, 몰리브덴 실리사이드: MoSi)로 형성될 수 있다.
반투과영역을 통해 투과되는 빛의 투과율은 투과영역보다 적기 때문에, 하프톤마스크를 이용하여 노광하게 되면, 반투과영역에 남아있는 포토레지스트의 두께와 차단영역에 남아있는 포토레지스트의 두께가 달라진다.
예를 들어, 제1기판(110)을 제조하는 경우에, 제 1 레이어 및 제 2 레이어를 증착하고, 포토레지스트(도7의 220)를 도포한 후, 하프톤 마스크(도7의 230)를 이용하여 노광 및 현상을 하게 된다.
이때, 하프톤 마스크(도7의 230)의 투과영역에 대응되는 부분은 제 1 레이어 및 제 2 레이어 모두를 식각하고, 하프톤 마스크(도7의 230)의 차단영역에 대응되는 부분은 제 2 레이어만 식각하여 일정한 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 하프톤 마스크(도7의 230)는 반투과영역(도 7의 234)에 다수의 개구부(도 7의 234a)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 하프톤 마스크(도7의 230)를 이용하는 경우, 노광시 하프톤 마스크(도7의 230)의 반투과영역에 대응하는 부분에 엠보싱 형상의 다수의 패턴을 형성될 수 있다.
그리고, 에싱 시 에싱 가스가 다수의 패턴 사이로 침투함에 따라 에싱 가스와 포토레지스트의 반응 면적이 증가하여 에싱 속도가 증가된다. 그 결과 기판 제조 공정 시간을 줄일 수 있다.
한편, 다수의 개구부의 직경과 다수의 개구부 사이의 간격에 따라 다수의 패턴이 달리 형성될 수 있다.
이에 대해서는 도10 및 도11에서 자세히 설명하기로 한다.
그리고, 제1기판(110)과 제2기판(120)의 외면에는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착된다.
이러한 액정패널(130)의 구동을 살펴보면, 먼저 게이트 드라이버(Gate Driver)의 제어신호가 게이트배선(미도시) 별로 스캔 전달됨에 따라 박막트랜지스터(미도시)가 턴-온(Turn-On)된다.
그리고, 박막트랜지스터(미도시)가 턴-온(Turn-On)되는 동안에 화소전압이 데이터배선(미도시)을 통해서 선택된 화소영역(미도시)의 화소전극(미도시)으로 전달된다.
그 결과 화소전극(미도시)과 공통전극(미도시) 사이에 형성된 전기장에 의해 액정층(미도시)의 액정분자의 배열방향이 변화되고, 그에 따른 빛의 투과율 변화를 이용하여 여러 가지 영상이 표시된다.
백라이트 유닛(160)은 반사판(142), 도광판(144), LED 어셈블리(150), 다수의 광학시트(146)를 포함하며, 액정패널(130)로 빛을 공급하는 역할을 한다.
반사판(142)은 커버버툼(170)의 내측에 배치되며, 반사판(142)의 상부에는 도광판(144)이 배치된다.
반사판(142)은, 높은 광반사율을 갖는 플레이트를 사용하며, 다수의 LED(154)로부터 입사된 빛이 도광판(144)의 배면을 통과하면 액정패널(130) 쪽으로 반사시켜서 빛의 휘도를 향상시킨다.
도광판(Light Guide Plate)(144)에서는 다수의 LED(154)로부터 입사된 빛이 전반사되면서 계속 진행되는데, 그에 따라 빛이 도광판(144)에 고르게 확산되어 액정패널(130)에 면광원을 제공할 수 있다.
이러한 도광판(144)에는 액정패널(130)로 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴이 형성될 수 있다.
LED 어셈블리(150)는 도광판(144)의 일측에 배열되며, 다수의 LED(154)와 인쇄회로기판(152)을 포함한다.
이때, 다수의 LED(Light Emitting Diode)(154)는 도광판(144)의 입광면을 향하여 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 갖는 빛을 발할 수 있다.
그리고, 이러한 RGB LED를 한꺼번에 점등시키면 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있고, 구현된 백색광은 도광판(144), 다수의 광학시트(146)를 거쳐 액정패널로 전달된다.
이러한 다수의 LED(154)는 인쇄회로기판(Printed Circuit Boards)(152)의 일면에 소정 간격 이격하여 배치될 수 있다.
LED 어셈블리(150)는 액정패널(130)로 광(light)을 공급할 수 있도록 다수의 LED(154)를 구동하기 위한 여러 구동신호를 외부의 구동 드라이버를 통해 인가 받을 수 있다.
도시하지는 않았지만, LED 어셈블리(150)는 다수의 LED(154)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 전원공급부(미도시)는 다수의 LED(154)에 전원을 공급하는 역할을 한다.
커버버툼(Cover Bottom)(170)은 전체적인 뼈대 역할을 하는데, 본 발명에 따른 커버버툼(170)의 내부 측면에는 LED 어셈블리(150)가 배치된다.
그리고, 커버버툼(170)의 내측에는 반사판(142)이 위치하고, 반사판(142)의 상부에는 도광판(144), 다수의 광학시트(146) 순으로 배치되며, 다수의 광학시트(146) 상부에는 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착되는 제1기판(110)과 제2기판(120)을 포함하는 액정패널(130)이 배치된다.
커버버툼(170)의 내측에 위와 같이 액정패널(130)과 백라이트 유닛(160)이 배치된 후, 커버버툼(170)과 탑커버(180)를 결합하면 액정표시장치모듈이 완성된다.
그리고, 액정표시장치(100)는, 커버버툼(170)의 상부에 위치하며, 액정패널(130) 및 백라이트 유닛(160)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 메임 프레임(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도5 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤 마스크를 이용한 기판 제조 공정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
먼저, 도 5 에 도시한 바와 같이, 투명기판(210)에 제 1 레이어(212)를 증착하고, 그 상부에 제 2 레이어(214)를 증착한다.
그리고, 제 1 레이어(212) 및 제 2 레이어(214)가 증착된 투명기판(210)과 포토레지스트(220)의 접착력을 강화하기 위한 표면처리 과정을 수행한다.
예를 들어, 투명기판(210) 상의 이물질을 제거하는 세정(Cleaning) 과정을 수행하거나 잔류수분을 제거하는 프리베이킹(Pre-baking) 과정 등을 수행할 수 있다.
다음으로, 도6에 도시한 바와 같이, 제 2 레이어(214) 상부에 포토레지스트(220)를 도포한다.
예를 들어, 투명기판(210) 상에 포토레지스트(220)를 떨어뜨린 후, 투명기판(210)을 회전시켜 포토레지스트(220)가 균일한 두께로 코팅되도록 하는 스핀코팅(spin coating)을 이용할 수 있다.
여기서, 포토레지스트(220)는 빛에 의해 분자구조가 바뀌어 현상액에 의해 선택적으로 용해될 수 있는 물질을 말한다.
이러한 포토레지스트(220)는 용매(Solvent), 폴리머(Polymer), 감광제(Sensitizer)로 이루어진다.
여기서, 용매(Solvent)는 도포의 편리를 위해 첨가된 물질로, 포토레지스트(220)의 점도 결정에 중요한 변수로 작용할 수 있다.
그리고, 폴리머(Polymer)는 monomer가 수천 개 이상 결합한 상태로 현상 후 패턴으로 남아 있는 포토레지스트(220)의 실체이다.
한편, 감광제(Sensitizer)는 PAC(Photoactive Compound)라고도 하며 빛을 받아 폴리머에 에너지를 전달하여 현상시에 현상액에 녹게 하거나 녹지 않게 하는 중개역할을 한다.
다음으로, 하프톤 마스크(half tone mask)(230)를 이용하여 노광 및 현상을 하게 된다.
이때, 하프톤 마스크(230)는, 도7에 도시한 바와 같이, 빛을 전부 투과시키는 투과영역(232)과, 빛을 전부 차단시키는 차단영역(236)과, 빛의 투과도가 투과영역(232)에서의 빛의 투과도와 차단영역(236)에서의 빛의 투과도 사이인 반투과영역(234)을 포함한다.
여기서, 반투과영역(234)은, 반투과영역(234)에 대응되는 포토레지스트(220)에 다수의 패턴(222)을 형성하기 위한 다수의 개구부(234a)를 포함할 수 있다.
이와 같은 하프톤 마스크(230)를 이용하여 노광을 하게 되면, 하프톤 마스크(230)의 투과영역(232)에 대응하는 제 1 영역(R1)의 포토레지스트(220)는, 전부 제거되어 제 2 레이어(214)를 노출시킨다.
그리고, 하프톤 마스크(230)의 차단영역(236)에 대응하는 제 2 영역(R2)의 포토레지스트(220)는, 제 1 높이(h1)를 유지하여 잔존한다.
여기서, 제 1 높이(h1)는, 제 2 영역(R2)의 포토레지스트(220)가 그대로 잔존하기 때문에 원래 도포되었던 포토레지스트(220)의 높이와 동일하다.
또한, 하프톤 마스크(230)의 반투과영역(234)에 대응하는 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(220)는, 부분적으로 제거되어 다수의 개구부(234a)에 의해 다수의 패턴(222)이 형성될 수 있다.
이때, 제 3 영역(R3)은 제 2 높이(h2)를 유지하는 부분과, 제 3 높이(h3)를 유지하는 다수의 패턴(222)으로 구성된다.
여기서, 제 2 높이(h2)는, 반투과영역(234)의 빛의 투과도에 따라 제 3 영역(R3)의 일부분이 제거되고 잔존하는 포토레지스트(220)의 높이이다. (h2<h1)
그리고, 반투과영역(234)의 다수의 개구부(234a)에 의해 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(220)에 엠보싱 형상의 다수의 패턴(222)이 형성되고, 형성된 다수의 패턴(222)의 높이는 제 2 높이(h2)에서 제 3 높이(h3)를 뺀 값이 된다. (h3<h2)
여기서, 다수의 패턴(222)은, 다수의 개구부(234a)의 직경과 다수의 개구부(234a) 사이의 간격에 따라 달리 형성될 수 있다.
그리고, 직경과 간격은 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(220)가 전부 제거되지 아니하고, 다수의 패턴(222)을 형성할 수 있도록 적당하게 조절될 수 있다.
그리고 나서, 하프톤 마스크(230)의 투과영역(232)에 대응하는 제 1 영역(R1)에 노출된 부분(제 1 레이어 및 제 2 레이어)을 식각한다.
이상에서는, 반투과영역(234)에 대응되는 포토레지스트(220)에 다수의 패턴(222)을 형성하기 위한 다수의 개구부(234a)를 형성하는 것을 중심으로 설명하고 있다.
하지만, 이에 한정하지 아니하고, 엠보싱 형상의 다수의 패턴(222)을 형성하기 위하여 반투과영역(234)은 투과도를 달리하는 둘 이상의 제 1 반투과영역과 제 2 반투과영역 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 반투과영역(234)에는 제 1 투과도를 갖는 제 1 반투과영역과, 상기 제 1 투과도보다 높은 제 2 투과도를 갖는 제 2 반투과영역이 형성될 수 있다.
그리고, 제 1 투과도는 기존의 반투과영역(234)의 투과도와 동일하고, 제 2 투과도는 제 1 투과도보다 한단계 높을 수 있다.
다음으로, 도8에 도시한 바와 같이, 에싱 가스(Ashing Gas)를 이용하여 제 2 영역(R2)의 포토레지스트(220) 및 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(220)를 제거한다.
이때, 에싱 가스(Ashing Gas)는 다수의 패턴(222)에 침투함에 따라 에싱 가스(Ashing Gas)와 포토레지스트(220)의 반응 면적이 증가하여 에싱 속도를 증가시킬 수 있다.
일반적으로 화학 반응에 있어서, 반응속도를 증가시키는 요인은 반응물질의 농도, 온도, 표면적 등이다.
보통 반응 물질의 농도가 증가할수록, 온도가 증가할수록(반응식에 따라 온도가 감소할수록), 표면적이 커질수록 반응속도가 증가한다.
본 발명에서는 에싱 속도(반응속도)를 증가시키기 위하여 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(220)에 다수의 패턴(222)을 형성하고 있다.
즉, 반응속도를 증가시키기 위해 에싱 가스(Ashing Gas)와 포토레지스트(220)의 접촉 표면적을 증가시킨 것이다.
위와 같이, 에싱을 통해 제 3 영역(R3)의 포토레지스트(220)를 전부 제거하고 나서, 도9에 도시한 바와 같이, 노출된 제 2 레이어(214)를 식각하여 원하는 패턴을 형성한다.
도10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤 마스크의 평면도이고, 도11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤 마스크 단면의 부분확대도이다.
도10에 도시한 바와 같이, 하프톤 마스크(230)는, 투과영역(232)과 반투과영역(234)과 차단영역(236)을 포함한다.
이때, 반투과영역(234)에는 다수의 개구부(234a)가 형성된다.
따라서, 본 발명의 하프톤 마스크(230)를 이용하는 경우, 노광시 하프톤 마스크(230)의 반투과영역(234)에 대응하는 부분에 다수의 패턴(도7의 222)을 형성될 수 있다.
그리고, 에싱 시 에싱 가스가 다수의 패턴(도7의 222) 사이로 침투함에 따라 에싱 가스와 포토레지스트(도7의 220)의 반응 면적이 증가하여 에싱 속도가 증가된다.
그 결과 기판 제조 공정 시간을 줄일 수 있다.
한편, 다수의 개구부(234a)의 직경과 다수의 개구부(234a) 사이의 간격에 따라 다수의 패턴(도7의 222)이 달리 형성될 수 있다.
한편, 도11에 도시한 바와 같이, 반투과영역(234)에 형성되는 다수의 개구부(234a)의 직경(A)은 6um 이하인 것이 바람직하다.
다수의 개구부(234a)의 직경(A)이 6um 초과가 되면, 반투과영역(234)에 대응되는 제 3 영역(도7의 R3)의 포토레지스트(도7의 220)가 전부 제거되어 하프톤 마스크의 기능을 상실하게 되기 때문이다.
즉, 다수의 개구부(234a)의 직경(A)은 다수의 패턴(도7의 222)의 높이인 제 3 높이(도7의 h3)가 제 2 높이(도7의 h2)보다는 작지만 0보다는 크게 형성되는 범위 내여야 한다.
일반적으로 포토레지스트(도7의 220)가 전부 제거되도록 하는 차단영역(236)의 직경(A)이 6um이기 때문에, 본 발명에서의 반투과영역(234)의 다수의 개구부(234a)의 직경(A)은 6um 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 다수의 개구부(234a) 사이의 간격(B)은, 4um 이상인 것이 바람직하다.
다수의 개구부(234a) 사이의 간격(B)이 4um미만이 되면, 포토레지스트(도7의 220)에 울퉁불퉁하게 다수의 패턴(도7의 222)이 형성되는 효과가 줄어들고, 평평한 면에 가까워지기 때문이다.
즉, 다수의 개구부(234a) 사이의 간격(B)은, 본 발명의 목적대로 에싱 가스와 포토레지스트(도7의 220)의 접촉 표면적을 증가시키기 위해서 반투과영역(234)의 포토레지스트에 다수의 패턴(도7의 222)이 형성시키는 범위 내인 것이 바람직하다.
일반적으로 일정한 포토레지스트 두께를 구현하기 위한 최소 간격(B)이 4um이기 때문에, 본 발명에서의 반투과영역(234)의 다수의 개구부(234a) 사이의 간격(B)은 4um 이상인 것이 바람직하다.
한편, 다수의 개구부(234a)의 직경(A) 및 다수의 개구부(234a) 사이의 간격(B)은, 포토레지스트의 두께, 노광시간(노광량), 노광되는 빛의 파장 등에 의해 달라질 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
210: 기판 212: 제 1 레이어
214: 제 2 레이어 220: 포토레지스트
230: 하프톤 마스크 232: 투과영역
234: 반투과영역 234a: 개구부
236: 차단영역

Claims (11)

  1. 빛을 전부 투과시키는 투과영역과, 상기 빛을 전부 차단시키는 차단영역과, 빛의 투과도가 상기 투과영역에서의 빛의 투과도와 상기 차단영역에서의 빛의 투과도 사이인 반투과영역을 포함하며,
    상기 반투과영역은 다수의 개구부를 포함하고,
    상기 다수의 개구부 각각은 직경이 6um 이하이며, 상기 다수의 개구부 사이의 간격은 4um 이상인 하프톤 마스크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 투명 기판 상에 제 1 레이어 및 제 2 레이어를 증착하는 단계와;
    상기 제 2 레이어 상에 포토레지스트를 도포하는 단계와;
    하프톤 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계를 포함하며,
    상기 하프톤 마스크는 빛을 전부 투과시키는 투과영역과, 상기 빛을 전부 차단시키는 차단영역과, 빛의 투과도가 상기 투과영역에서의 빛의 투과도와 상기 차단영역에서의 빛의 투과도 사이인 반투과영역을 포함하고,
    상기 반투과영역은 다수의 개구부를 포함하며,
    상기 다수의 개구부 각각은 직경이 6um 이하이며, 상기 다수의 개구부 사이의 간격은 4um 이상이고,
    상기 노광 시 상기 하프톤 마스크의 반투과영역에 대응되는 포토레지스트에 엠보싱 형상의 다수의 패턴을 형성하는 어레이기판의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 노광 단계 후,
    상기 하프톤 마스크의 투과영역에 대응하는 제 1 영역의 포토레지스트는, 전부 제거되어 상기 제 2 레이어를 노출시키고,
    상기 하프톤 마스크의 차단영역에 대응하는 제 2 영역의 포토레지스트는, 제 1 높이를 유지하여 잔존하며,
    상기 하프톤 마스크의 반투과영역에 대응하는 제 3 영역의 포토레지스트는, 부분적으로 제거되어 상기 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 유지하는 부분과, 상기 제 2 높이보다 낮은 제 3 높이를 유지하는 부분으로 이루어지도록 상기 다수의 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 어레이기판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하프톤 마스크의 투과영역에 대응하는 제 1 영역의 상기 제 1 레이어 및 제 2 레이어를 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이기판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 식각 단계 다음에,
    에싱 가스를 이용하여 상기 제 2 영역의 포토레지스트를 에싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이기판의 제조방법.
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