JP4959631B2 - グレースケールマスク - Google Patents

Description

本発明は、グレースケールマスク、特に薄膜トランジスタのソース／ドレイン層（Ｓｏｕｒｓｅ／Ｄｒａｉｎ、Ｓ／Ｄ層）を製造する過程においてホトレジスト均一性の改善に用いられるグレースケールマスクに関する。

現在、液晶パネルの生産において、薄膜堆積、マスクを利用するホトリソグラフィ、エッチング工程を何度も繰り返さなければ、アレイ基板とカラー基板を製造できない。アレイ基板は画素のスイッチ素子とする薄膜トランジスタを備える。現在、一般は５回のマスク工程によって薄膜トランジスタを備えるアレイ基板を形成する。製造工程の進歩に従って、４回のマスク工程の使用も開始した。従来の５回のマスク工程より１回のマスク工程が減少されるので、工程サイクルが短縮され、コストも低減される。そのため、４回のマスク工程は幅広く応用してきた。

４回のマスク工程は、５回のマスク工程において薄膜トランジスタの活性層とソース／ドレイン層を製造する２つのマスク工程を１つのマスク工程に併合した。４回のマスク工程において、スリット／遮光バーの組合せによって所定の高さのグレースケールホトレジストを形成し、そして順次に２回のエッチングによって薄膜トランジスタのチャンネルを形成する。図９に示されるのは現在のＳ／Ｄ層製造過程における露光工程において使用されるグレースケールマスクである。該グレースケールマスクに、ソース電極を形成するためのソース電極マスク領域２０と、ドレイン電極を形成するためのドレイン電極マスク領域１０と、が設置され、ソース電極マスク領域２０の端部はドレイン電極マスク領域１０の「Ｕ」字形状内に位置し、それによって、ホトリソグラフィ、エッチングの後、薄膜トランジスタに「Ｕ」字形のチャンネル領域を形成する。図９に示すように、グレースケールマスクに、形成されるチャンネル領域に対応する領域において、チャンネル方向に沿って遮光バーを６０を設置し、遮光バー６０とソース電極マスク領域２０、及びドレイン電極マスク領域１０との間に夫々スリット５０’が形成される。ダブル・スリット干渉原理によって、露光工程を行う時、チャンネル領域に対応する位置に割合に平坦なグレースケールホトレジスト（その高さがソース／ドレイン電極ホトレジストの高さと所定の比例、例えば１対２となるホトレジストを指す）を形成でき、そしてアーシングした後、２回のエッチングを行え、求めるチャンネル表面を得る。

しかし、遮光バーが「Ｕ」字形チャンネル構造に沿うように設置されたマスクを応用してＳ／Ｄ層露光工程を行う時、ダブル・スリット干渉によって得た光の強度分布が図１０に示されるようになっている。この場合、最終的にグレースケールホトレジスト表面を得たが、ダブル・スリットを透過した光の強度は不均一のため、「Ｕ」字形チャンネルにおけるチャンネルの曲がり角部分、チャンネル中心、及びエッジ部分のホトレジストの厚さが不均一になりがちであり、これらの箇所におけるホトレジスト表面に多くの突出も発生しやすくなり、結果として、薄膜トランジスタのチャンネルにおける活性層の残留或いはＳ／Ｄ層の短絡などの不良が発生することがある。

本発明の実施例により、薄膜トランジスタの製造に用いられるグレースケールマスクを提供し、該グレースケールマスクは、ソース電極マスク領域と、ドレイン電極マスク領域と、前記ソース電極マスク領域と前記ドレイン電極マスク領域との間のチャンネルマスク領域と、を備え、前記チャンネル領域内に、前記チャンネル領域の中心線とは垂直するように複数の遮光バーが均一に設置される。

図１は本発明の実施例にかかる「Ｕ」字形グレースケールマスクの概略図である。マスク１００は、液晶ディスプレイのアレイ基板における薄膜トランジスタの形成、特に薄膜トランジスタのソース電極と、ドレイン電極と、チャンネル領域との形成に用いられる。

マスク１００に、薄膜トランジスタのソース電極を形成するためのソース電極マスク領域２０と、薄膜トランジスタのドレイン電極を形成するためのドレイン電極マスク領域１０と、ソース電極マスク領域２０とドレイン電極マスク領域１０との間に、薄膜トランジスタのチャンネルを形成するチャンネルマスク領域３０と、が設置された。チャンネルマスク領域３０内に複数の遮光バー４０が均一に設置され、これらの遮光バー４０は、例えばチャンネルマスク領域３０の中心線と垂直する。

マスク工程において、マスク１００のソース電極マスク領域２０とドレイン電極マスク領域１０は、夫々薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極の形成に用いられる。マスク１００において、チャンネルマスク領域３０の中心線に垂直する方向に、複数の遮光バー４０を均一に設置し、各遮光バーの間にスリット５０が形成される。図２に示すように、光がこれらのスリットを透過する時、多数の光束により多重干渉が発生し、遮光バー４０は均一に設置されたため、スリット５０及び遮光バー４０の下方に強度が均一である光が得られる。

簿膜トランジスタの製造過程において、ソース電極と、ドレイン電極と、チャンネル領域とを形成する時、基板に順次に堆積された半導体層と、オーミック接触層と、ソース・ドレイン電極金属層にホトレジストを塗布し、マスク１００によって該ホトレジストに対して露光、現像した後、所定の高度差を有するホトレジスト表面のホトレジストパターンを得る。チャンネル領域におけるホトレジストの高さと、ソース電極領域、及びドレイン電極領域におけるホトレジストの高さとは、例えば未露光のソース電極領域、及びドレイン電極領域におけるホトレジストの高さよりも低くくなるように、所定の比例となっている。これによって得られたホトレジストパターンをエッチングマスクとして利用し、基板におけるソース・ドレイン電極金属層と、オーミック接触層と、半導体層とに対して一回のエッチングを行った後、該ホトレジストパターンをアーシングし、それによって、チャンネル領域に対応するホトレジストを除去し、ソース電極とドレイン電極領域におけるホトレジストを保留することができる。その後、チャンネル領域におけるソース・ドレイン電極金属層と、オーミック接触層とに対して、２回目のエッチングを行い、求めるソース・ドレイン電極と、チャンネル領域とを得る。エッチング後のチャンネル表面の均一度が遮光バーの下におけるホトレジスト表面の均一度により決められる。

遮光バーがチャンネル方向に沿って設置されたマスクを応用してＳ／Ｄ層を形成する従来のものと比べ、本発明の実施例に提供されたグレースケールマスクによって露光を行う過程において、複数のスリットが光を多重干渉させるため、遮光バーの下におけるホトレジストは均一度の高い照射にさらされる。このため、ホトレジスト表面の突出の数量が減少し、突起のサイズも小さくでき、所定の高さを有する均一度の高いホトレジスト表面が得られる。また、アーシングした後、２目のエッチングを更に行うため、マスク工程における均一性の問題を改善し、均一性不良によるＳ／Ｄ層の短絡などの問題の発生率低減することができ、性能が優れるチャンネルを得られる。

本発明の前記技術案に基づき、多重干渉が発生した後、光の割に高い均一程度を保証するために、遮光バーをバー状に設置すればよい。遮光バーの端部と、ソース電極マスク領域及びドレイン電極マスク領域との接触面が大きくなり照射の盲点が生じることを防止するように、遮光バーの端部を尖った形状、又は台形に形成することが好ましい。即ち、遮光バーの端部と、ソース電極マスク領域及びドレイン電極マスク領域との接触面積を割合に少なくさせるように、遮光バーの端部と、ソース電極マスク領域及びドレイン電極マスク領域とを所定の角度で連結する。これで、ホトレジスト表面に突出が現れるとしても、複数の遮光バーの設置によってホトレジストの突出が分散形態を呈する。また、遮光バーの端部と、ソース電極マスク領域及びドレイン電極マスク領域との間は所定の角度を持って連結するため、その後形成されるＳ／Ｄ残留物と、ソース／ドレイン電極とは接触しないことを確保し、Ｓ／Ｄ層の短絡の発生率を更に低減することができ、均一性のよいチャンネル構造を得られる。また、遮光バーの側辺は曲線形状であってよく、例えば、遮光バーは全体的に卵形、或いは楕円形を呈してもよい。

図１に示すように、本発明の実施例における「Ｕ」字形グレースケールマスク１００のドレイン電極マスク領域１０は「Ｕ」字形であり、ソース電極マスク領域２０の端部は矩形であり、ソース電極マスク領域２０の端部は「Ｕ」字形のドレイン電極マスク領域１０内に突っ込み、ソース電極マスク領域２０と「Ｕ」字形のドレイン電極マスク領域１０との両辺の内側にチャンネルマスク領域３０を形成し、チャンネルマスク領域３０内に、チャンネルマスク領域３０の中心線とは垂直するように複数の遮光バー４０を設置する。遮光バー４０の端部と、ソース電極マスク領域２０及びドレイン電極マスク領域１０とは接触してなる角度φは２０°〜７０°であることが望ましく、遮光バーの幅ａは約１〜３μｍである。各遮光バーは均一に設置され、且つその間隔ｂは約１〜３μｍである。その望ましい実施方式は、遮光バーをスリットと同じ幅で設置する。

図３は本発明の他の実施例における平行状のグレースケールマスク２００の概略図である。ドレイン電極マスク領域１０とソース電極マスク領域２０は何れも矩形であり、且つ相互に向き合う。ドレイン電極マスク領域１０とソース電極マスク領域２０との隣接側の間にチャンネルマスク領域３０が形成され、更にドレイン電極マスク領域１０とソース電極マスク領域２０との隣接側の方向に、複数の遮光バー４０を設置する。遮光バー４０の端部と、ドレイン電極マスク領域１０及びソース電極マスク領域２０とは接触して角度φを形成し、角度φは２０°〜７０°であることが望ましく、遮光バーの幅ａは約１〜３μｍである。各遮光バーは均一に設置され、且つその間隔ｂは１〜３μｍである。その望ましい実施方式は、遮光バーをスリットと同じ幅で設置するのである。

本発明の実施例にかかる「Ｕ」字形構造を有するグレースケールマスクの製造方法については、図面を参照しながら説明する。

まず、図４に示すように、例えば磁気制御スパッタリング法により、例えばガラス透明基板である透明基板１に金属薄膜２を堆積し、前記金属薄膜の材料としては、一般的にＣｒを使う。

そして、図５に示すように、金属膜２にホトレジスト３を塗布する。その後、図６に示すように、レーザー照射によってホトレジストを特定な形状をもつパターンに形成させる。図６は形成するマスクの上面図である。該ホトレジストパターン３は以下のパターン領域を備える。即ち、ホトレジストドレイン電極マスク領域１０’及びホトレジストソース電極マスク領域２０’と、ホトレジストドレイン電極マスク領域１０’とホトレジストソース電極マスク領域２０’との間のホトレジストチャンネルマスク領域３０’と、ホトレジストチャンネルマスク領域３０’内の複数のホトレジスト遮光バー領域４０’と、である。また、ホトレジスト遮光バー領域４０’を、ホトレジストチャンネルマスク領域３０’の中心線と垂直するように設置する。

その後、図７に示すように、エッチング工程により、ホトレジストパターン３の下方にしか金属層２を保留しない。

最後、図８に示すように、剥離工程により、ガラス基板１におけるホトレジスト３を剥離し、マスクを形成する。形成されたマスクは、ドレイン電極を形成するためのドレイン電極マスク領域１０及びソース電極を形成するためのソース電極マスク領域２０と、ソース電極マスク領域２０とドレイン電極マスク領域１０との間のチャンネルマスク領域３０と、チャンネルマスク領域３０内の複数の遮光バー４０と、を備え、遮光バー４０をチャンネルマスク領域３０の中心線と垂直するように設置される。

平行状グレースケールマスクの製造工程の流れは、前記「Ｕ」字形グレースケールマスクの製造工程の流れと類似するが、形成された特定な形状をもつホトレジストの形状だけが異なる。このため、必要に応じてホトレジストを所定の形状に製造すればよい。

上記実施例は本発明の技術案を説明するものであり、限定するものではない。最良な実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者にとって、必要に応じて異なる材料や設備などをもって本発明を実現できる。即ち、その要旨を逸脱しない範囲内において種種の形態で実施しえるものである。

本発明にかかる「Ｕ」字形のグレースケールマスクの概略図。 本発明にかかる「Ｕ」字形のグレースケールマスクの透過光強度の概略図。 本発明にかかる平行状のグレースケールマスクの概略図。 本発明にかかるグレースケールマスクの製造工程の流れ図。 本発明にかかるグレースケールマスクの製造工程の流れ図。 本発明にかかるグレースケールマスクの製造工程の流れ図。 本発明にかかるグレースケールマスクの製造工程の流れ図。 本発明にかかるグレースケールマスクの製造工程の流れ図。 従来の「Ｕ」字形グレースケールマスクの概略図。 従来の「Ｕ」字形グレースケールマスクの透過光強度の概略図。

符号の説明

１０ ドレイン電極マスク領域
２０ ソース電極マスク領域
３０ チャンネルマスク領域
４０ 遮光バー
１００、２００ グレースケールマスク

Claims (7)

1. 薄膜トランジスタの製造に用いられるグレースケールマスクであって、
   ソース電極マスク領域と、
   ドレイン電極マスク領域と、
   前記ソース電極マスク領域と前記ドレイン電極マスク領域との間のチャンネルマスク領域と、を備え、
   前記チャンネル領域内に、前記チャンネル領域の中心線とは垂直するように複数の遮光バーが均一に設置され、
   前記ソース電極マスク領域及び前記ドレイン電極マスク領域と接触する前記遮光バーの端部は、尖った形状、又は台形であるグレースケールマスク。
2. 前記遮光バーの、尖った形状又は台形である端部と、前記ソース電極マスク領域及びドレイン電極マスク領域との間に形成された角度は約２０°〜７０°であることを特徴とする請求項１に記載のグレースケールマスク。
3. 前記遮光バーの幅は約１〜３μｍであることを特徴とする請求項１に記載のグレースケールマスク。
4. 前記遮光バーの間隔は１〜３μｍであることを特徴とする請求項１に記載のグレースケールマスク。
5. 前記ドレイン電極マスク領域は「Ｕ」字形であり、前記ソース電極マスク領域は矩形であり、且つその端部は前記ドレイン電極マスク領域の「Ｕ」字形内に位置することを特徴とする請求項１に記載のグレースケールマスク。
6. 前記ソース電極マスク領域と、ドレイン電極マスク領域とは矩形であり、且つ相互に向き合うことを特徴とする請求項１に記載のグレースケールマスク。
7. 前記遮光バーはバー形であることを特徴とする請求項１に記載のグレースケールマスク。

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