曝光图案、用于其形成的曝光掩模和利用其的曝光图案形成方法与流程

1.本发明涉及曝光图案、用于其形成的曝光掩模和利用其的曝光图案的形成方法。


背景技术：

2.随着信息化时代的发展，对于显示装置的要求也以日趋多样化，为了应对于此，近年来，研究了lcd(liquid crystal display device，液晶显示装置)、pdp(plasma display panel，等离子体显示面板)、eld(electro luminescent display，电致发光显示器)、vfd(vacuum fluoresent display，真空荧光显示器)、oled(organic light emitting diodes，有机发光二极管)等各种各样的平板显示装置，一部分已在多种设备中用作显示装置。
3.为了将这样的显示装置作为一般的画面显示装置来用于多种领域，可以说关键之处在于，在维持轻量、薄型、低耗电特征的同时，能够以多好的程度来实现高精度、高亮度、大面积等高品质图像。
4.对于这样的显示装置而言，为了在基板上形成各种图案，进行照片蚀刻工序，在该过程中进行曝光操作。曝光操作中使用步进器(stepper)设备或定位器(aligner)设备等曝光设备。
5.在使用步进器(stepper)设备的情况下，设备特性上要使用小型掩模，按照使基板在步进器用掩模的下方进行上下左右移动的同时进行曝光的方式，将一个基板分成多次投影曝光进行曝光操作。
6.在使用定位器(aligner)设备的情况下，设备特性上要用一个大型掩模对基板整体以一次的投影曝光进行曝光操作。此时，在将定位器用掩模在定位器设备中对齐后，按照已对齐的定位器用掩模来对齐基板。
7.近年来，随着想要开发的图像显示装置逐渐大面积化，构成图像显示装置的单位面板的大小与以往定位器设备所具备的定位器用掩模相比变大，即使使用这样的定位器设备，也无法对单位面板以一次的投影曝光进行曝光，不得不将单位面板再次分为多个区域后按照与各区域相对应的投影曝光来进行曝光。
8.如此，对于大面积用图像显示装置，通过步进器设备或定位器设备等曝光设备所具备的掩模而实现的曝光中，会将构成图像显示装置的单位面板分成多个曝光区域，对各区域进行分割曝光。
9.此时，将一次曝光工序的单位称为投影曝光(shot)。
10.实际的投影曝光会发生移位(shift)、旋转(rotation)、变形(distortion)等扭曲，因此投影曝光之间会因没有精确对齐而在相邻投影曝光之间在配线与像素电极之间产生寄生电容等差异。因此，在与两个投影曝光相对应的像素的边界面产生亮度差异，由于这种相邻两个投影曝光间的不连续而使画面出现缝合(stitch)条纹。
11.以下，参照附图如下对以往的图像显示装置的缝合(stitch)条纹进行说明。
resist；pr)可以为选自由正型光致抗蚀剂(positive photo resist)和负型光致抗蚀剂(negative photo resist)组成的组中的一种以上。根据上述第2观点，依据光致抗蚀剂(pr)的种类以及双重曝光区域或未曝光区域中被看到的部分的种类来适当调节单位图案区域的面积之比等，从而能够更有效地控制双重曝光区域或未曝光区域的产生而改善可见性。
28.此外，本发明提供一种曝光掩模，用于将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光，其特征在于，包含非重叠曝光部、与上述非重叠曝光部的一侧相邻的第一重叠曝光部、和与上述非重叠曝光部的另一侧相邻的第二重叠曝光部，上述第一重叠曝光部所包含的第一子像素的面积与上述第二重叠曝光部所包含的第二子像素的面积不同。根据本发明，通过利用上述曝光掩模来形成上述曝光图案，从而能够更有效地控制由于投影曝光(shot)对准(align)不一致而导致的双重曝光区域或未曝光区域的产生而改善可见性。
29.此外，在本发明的第3观点中，上述第一子像素的面积与第二子像素的面积之比可以为1:0.7至1:1.3。根据上述第3观点，依据曝光中所使用的曝光机的能力来适当调节子像素的面积之比等，从而能够更有效地控制双重曝光区域或未曝光区域的产生而改善可见性。
30.此外，本发明提供一种分割曝光图案形成方法，是通过将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光图案形成方法，其特征在于，包括：利用包含非重叠曝光部、与上述非重叠曝光部的一侧相邻的第一重叠曝光部和与上述非重叠曝光部的另一侧相邻的第二重叠曝光部的曝光掩模来实施第一次曝光而形成第一曝光区域的步骤；以及利用上述曝光掩模来实施第二次曝光而形成第二曝光区域的步骤，在由第一次曝光形成的第一曝光区域与由第二次曝光形成的第二曝光区域所重叠的区域中，构成上述第一曝光区域的第一单位图案区域的面积与构成上述第二曝光区域的第二单位图案区域的面积不同。根据本发明，通过利用上述曝光掩模来形成上述曝光图案，从而能够更有效地控制由于投影曝光(shot)对准(align)不一致而导致的双重曝光区域或未曝光区域的产生而改善可见性。
31.发明效果
32.本发明的曝光图案通过在分割曝光时形成一定的重叠区域且将该重叠区域所包含的单位图案区域的面积调节得不同，从而控制由于投影曝光(shot)对准(align)发生偏向而产生的双重曝光区域或未曝光区域，因而能够适当改善边界部可见性问题。
33.此外，从依据曝光中所使用的曝光机的能力来适当调节单位图案区域的面积之比和/或重叠区域的宽度等从而能够控制双重曝光区域或未曝光区域的产生的方面考虑，本发明的曝光图案即使不使用特定的曝光机也能够适当改善边界部可见性问题。
34.此外，能够用于正型光致抗蚀剂(positive photo resist)和负型光致抗蚀剂(negative photo resist)这两者，能够依据各个光致抗蚀剂中被看到的部分的种类来适当控制双重曝光区域或未曝光区域的产生，从而能够适当改善边界部可见性问题。
附图说明
35.图1是示出通过理想的投影曝光(shot)对准(align)而形成的一个面板所包含的多个分割曝光区域的图。
36.图2是示出在实际分割曝光过程中发生的由于投影曝光(shot)对准(align)不一
致而产生双重曝光区域或未曝光区域的图。
37.图3是示出用于改善边界部可见性问题的以往分割曝光图案的一部分的图。
38.图4是示出图3的以往分割曝光图案中由于投影曝光(shot)对准(align)偏向9点钟方向而产生的未曝光区域和双重曝光区域的图。
39.图5是示出本发明的一实施例的曝光图案的图。
40.图6是示出本发明的一实施例的曝光掩模的图。
41.图7是分别示出利用本发明的一实施例的曝光图案形成方法由第一次曝光工序形成的第一重叠区域以及由第二次曝光工序形成的第二重叠区域的图。
42.图8是示出本发明的一实施例的曝光图案形成方法的示意图。
具体实施方式
43.本发明涉及通过分割曝光而制造的曝光图案，涉及相邻的曝光区域发生重叠的重叠区域所包含的单位图案区域的面积不同的曝光图案、用于制作上述曝光图案的曝光掩模以及利用其的曝光图案形成方法。
44.更详细而言，本发明涉及一种曝光图案，是通过分割曝光而形成的曝光图案，其特征在于，在由第一次曝光形成的第一曝光区域与由第二次曝光形成的第二曝光区域所重叠的区域中，构成上述第一曝光区域的第一单位图案区域的面积与构成上述第二曝光区域的第二单位图案区域的面积不同。
45.此外，本发明涉及一种曝光掩模，是用于将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光的曝光掩模，其特征在于，包含非重叠曝光部、与上述非重叠曝光部的一侧相邻的第一重叠曝光部和与上述非重叠曝光部的另一侧相邻的第二重叠曝光部，上述第一重叠曝光部所包含的第一子像素的面积与上述第二重叠曝光部所包含的第二子像素的面积不同。
46.此外，本发明涉及一种分割曝光图案形成方法，是通过将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光图案形成方法，其特征在于，包括：利用包含非重叠曝光部、与上述非重叠曝光部的一侧相邻的第一重叠曝光部和与上述非重叠曝光部的另一侧相邻的第二重叠曝光部的曝光掩模来实施第一次曝光而形成第一曝光区域的步骤；以及利用上述曝光掩模来实施第二次曝光而形成第二曝光区域的步骤，在由第一次曝光形成的第一曝光区域与由第二次曝光形成的第二曝光区域所重叠的区域中，构成上述第一曝光区域的第一单位图案区域的面积与构成上述第二曝光区域的第二单位图案区域的面积不同。
47.以下，将本发明的优选的实施例分类成“曝光图案”、“曝光掩模”、“曝光图案形成方法”这三项进行详细说明。
48.以下，本发明的优点和特征以及用于实现其的方法会因参照附图的同时详细描述的实施例而变得明确。
[0049]“曝光图案”[0050]
本发明的目的在于，提供在分割曝光时边界面可见性得到改善的曝光图案，上述曝光图案是指通过包括曝光工序而形成的图案，具体而言，可以是在光致抗蚀剂上实施通过曝光掩模的曝光而形成的图案。
[0051]
本发明的曝光图案包含通过将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光
所形成的图案，根据分割曝光而由一次以上的曝光形成，可以包含2次以上的曝光所重叠的重叠区域和多次的曝光未发生重叠的非重叠区域。
[0052]
本发明的曝光图案的特征在于，在由第一次曝光形成的第一曝光区域与由第二次曝光形成的第二曝光区域所重叠的重叠区域中，构成上述第一曝光区域的第一单位图案区域的面积与构成上述第二曝光区域的第二单位图案区域的面积不同。
[0053]
图5是示出本发明的一实施例的曝光图案的图。
[0054]
以下，参照图5来说明本发明的构成，但这只是为了能够使本领域的技术人员明确理解且容易再现本发明而给出的用于说明的例示，本发明的构成不会因这样的记载而被限缩解释。
[0055]
图5a是示出包含本发明的一实施例的通过分割曝光而形成的曝光图案的基板的图。
[0056]
参照图5a，上述非重叠区域20由第一曝光区域10与第二曝光区域11未发生重叠的部分来定义，上述重叠区域21由第一曝光区域10与第二曝光区域11的重叠部分来定义。上述重叠区域可以依据所使用的曝光机的能力来适当调整，可以具有大于0μm且为50,000μm以下的宽度。
[0057]
将上述第一曝光区域10中包含在重叠区域21中的区域定义为第一重叠区域，将上述第二曝光区域11中包含在重叠区域21中的区域定义为第二重叠区域。
[0058]
图5b是示出图5a的分割曝光图案所包含的重叠区域的图案的图，作为本发明的一例，是示出划分为以4x 6行列形态配置的分割区域且包含第一重叠区域和第二重叠区域的图，本发明不限定于此。
[0059]
具体而言，参照图5b，上述第一重叠区域包含多个第一单位图案区域30，上述第二重叠区域包含多个第二单位图案区域31。本实施例中，上述第一单位图案区域30和第二单位图案区域31包含正方形形态，但不限定于此，可以是指包含直线和/或曲线而形成的一定形状的区域。上述第一单位图案区域30和第二单位图案区域31的宽度能够依据所使用的曝光机来适当调整，从图案形成和可见性降低的方面考虑，优选形成为10μm至1,000μm。
[0060]
包含上述多个第一单位图案区域30的第一重叠区域形成在上述重叠区域的一部分，包含上述多个第二单位图案区域31的第二重叠区域形成在没有形成上述第一重叠区域的上述重叠区域的剩余部分。
[0061]
本实施例中，第一单位图案区域30在从第一曝光区域朝向第二曝光区域的方向上减少，第二单位图案区域31在从第二曝光区域朝向第一曝光区域的方向上减少。
[0062]
具体而言，在1列，具备5个第一单位图案区域30，且具备1个第二单位图案区域31。在2列，具备4个第一单位图案区域30，且具备2个第二单位图案区域31。在3列，具备3个第一单位图案区域30，且具备3个第二单位图案区域31。在4列，具备2个第一单位图案区域30，且具备4个第二单位图案区域31。
[0063]
本实施例中，各列的个数可以有许多，因此，第一单位图案区域和第二单位图案区域的个数也可以有许多，第一单位图案区域和第二单位图案区域的增减方向可以根据所使用的光致抗蚀剂(pr)、掩模的不同而不同，各列所包含的第一单位图案区域和第二单位图案区域的位置随机决定。
[0064]
上述第二单位图案区域31的面积与第一单位图案区域30的面积不同，具体而言，
上述第一单位图案区域30的面积与第二单位图案区域的面积之比优选为1:0.7至1:1.3，将1:1的情况除外。
[0065]
本实施例中，所形成的第二单位图案区域的面积与第一单位图案区域的面积之比小于1。因此，第一单位图案区域与第二单位图案区域之间不发生双重曝光区域。
[0066]
本发明的一个或多个实施方式中，曝光图案形成中所使用的光致抗蚀剂(photo resist；pr)可以使用选自由正型光致抗蚀剂(positive photo resist)和负型光致抗蚀剂(negative photo resist)组成的组中的一种以上的光致抗蚀剂(pr)。
[0067]
因此，使用者可以根据光致抗蚀剂(pr)的种类以及双重曝光区域或未曝光区域中被看到的部分的种类来适当调节单位图案区域的面积之比等，控制双重曝光区域或未曝光区域中被看到的区域的发生，从而适当改善可见性问题。
[0068]“曝光掩模”[0069]
本发明的目的在于，提供用于形成分割曝光时边界面可见性得到改善的曝光图案的曝光掩模，其作为用于将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光的曝光掩模，包含非重叠曝光部、与上述非重叠曝光部的一侧相邻的第一重叠曝光部和与上述非重叠曝光部的另一侧相邻的第二重叠曝光部，上述第一重叠曝光部所包含的第一子像素的面积与上述第二重叠曝光部所包含的第二子像素的面积不同。
[0070]
本发明的上述曝光掩模可以用于将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光，包含分割曝光时以通过一次以上的曝光而形成图案的方式构成的重叠曝光部和以通过一次的曝光而形成图案的方式构成的非重叠曝光部。
[0071]
图6是示出本发明的一实施例的曝光掩模的图。
[0072]
以下，参照图6来说明本发明的曝光掩模构成，但这只是为了能够使本领域的技术人员明确理解且容易再现本发明而给出的用于说明的例示，本发明的构成不会因这样的记载而被限缩解释。
[0073]
参照图6，本发明的曝光掩模包含非重叠曝光部40、第一重叠曝光部41、第二重叠曝光部42，在俯视观察时，非重叠曝光部40介于第一重叠曝光部41与第二重叠曝光部42之间。
[0074]
具体而言，图示了第一重叠曝光部41与上述非重叠曝光部40的一侧相邻，由包含第一子像素50的第一像素部51和不包含上述第一子像素50的第一非像素部52构成，且以4x6行列形态配置，但这只是为了使本发明的实施例的说明被更加容易理解，实际上，第一重叠曝光部包含由许多第一像素部和第一非像素部构成的情况。
[0075]
上述第一像素部51在4个列(column)中均有配置。本实施例中，4个列在图6中被图示为i列、ii列、iii列、iv列。本实施例中，列的个数可以有许多。
[0076]
本实施例中，i列配置为距离非重叠曝光部40最近，ii列、iii列、iv列配置为按序距离非重叠曝光部40越来越远。
[0077]
本实施例中，为了防止边界部被看到，随着第一重叠曝光部41中逐渐远离非重叠曝光部40，也即随着向i列、ii列、iii列、iv列推进，各列所包含的第一像素部的个数增加。如此，通过使配置于第一重叠曝光部41的第一像素部51的个数随着远离非重叠曝光部40而增加，从而能够防止边界部中的曝光条件发生大幅变动。
[0078]
具体而言，如图6所示，i列配置有1个第一像素部51，ii列配置有2个第一像素部
51，iii列配置有3个第一像素部51，iv列配置有4个第一像素部51。本实施例中，各列所包含的第一像素部51的位置随机决定，根据列的个数可以有许多。
[0079]
第二重叠曝光部42图示为，与上述非重叠曝光部40的另一侧相邻，由包含第二子像素53的第二像素部54和不包含上述第二子像素的第二非像素部55构成，且以4x6行列形态配置，但这只是为了使本发明的实施例的说明被更加容易理解，实际上，第二重叠曝光部42由许多第二像素部和第二非像素部构成。
[0080]
上述第二像素部54在4个列(column)中均有配置。本实施例中，4个列在图6中被图示为a列、b列、c列、d列。本实施例中，列的个数可以有许多。
[0081]
本实施例中，a列配置为距离非重叠曝光部40最近，b列、c列配置为按序距离非重叠曝光部40越来越远。
[0082]
本实施例中，为了防止边界部被看到，随着第二重叠曝光部42中逐渐远离非重叠曝光部40，也即随着向a列、b列、c列、d列推进，各列所包含的第二像素部54的个数增加。如此，通过使配置于第二重叠曝光部42的第二像素部54的个数随着远离非重叠曝光部40而增加，从而能够防止边界部中的曝光条件发生大幅变动。
[0083]
具体而言，如图6所示，a列配置有2个第二像素部54，b列配置有3个第二像素部54，c列配置有4个第二像素部54，d列配置有5个第二像素部54。本实施例中，各列所包含的第二像素部54的位置随机决定，根据列的个数可以有许多。
[0084]
上述第一像素部51与上述第二非像素部55相对应，上述第二像素部54与上述第一非像素部52相对应。
[0085]
具体而言，第一重叠曝光部41的i列的第一像素部51与第二重叠曝光部42的d列的第二非像素部55相对应，第一重叠曝光部41的ii列的第一像素部51与第二重叠曝光部42的c列的第二非像素部55相对应，第一重叠曝光部41的iii列的第一像素部51与第二重叠曝光部42的b列的第二非像素部55相对应，第一重叠曝光部41的iv列的第一像素部51与第二重叠曝光部42的a列的第二非像素部55相对应。
[0086]
另外，第二重叠曝光部42的a列的第二像素部54与第一重叠曝光部41的iv列的第一非像素部52相对应，第二重叠曝光部42的b列的第二像素部54与第一重叠曝光部41的iii列的第一非像素部52相对应，第二重叠曝光部42的c列的第二像素部54与第一重叠曝光部41的ii列的第一非像素部52相对应，第二重叠曝光部42的d列的第二像素部54与第一重叠曝光部41的i列的第一非像素部52相对应。
[0087]
如此，通过各像素部与非像素部相对应，从而能够减小重叠曝光部与非重叠曝光部的曝光量的差异。
[0088]
上述形成于第二像素部54的第二子像素53的面积与形成于第一像素部51的第一子像素50的面积不同，具体而言，上述第一子像素的面积与第二子像素的面积之比优选为1:0.7至1:1.3，将1:1的情况除外。
[0089]
本实施例中，所形成的第二子像素53的面积与第一子像素50的面积之比大于1。
[0090]“曝光图案形成方法”和“大面积显示器面板制造方法”[0091]
本发明包括利用上述曝光掩模形成曝光图案的方法以及包含其的大面积显示器面板制造方法。
[0092]
本发明的曝光图案形成方法可以包括利用上述曝光掩模来曝光的步骤。具体而
言，本发明的曝光图案形成方法是将曝光区域分割成多个区域而进行曝光的分割曝光图案形成方法，其特征在于，包括：(a)利用包含非重叠曝光部、与上述非重叠曝光部的一侧相邻的第一重叠曝光部和与上述非重叠曝光部的另一侧相邻的第二重叠曝光部的曝光掩模来实施第一次曝光而形成第一曝光区域的步骤；以及(b)利用上述曝光掩模来实施第二次曝光而形成第二曝光区域的步骤，在由第一次曝光形成的第一曝光区域与由第二次曝光形成的第二曝光区域所重叠的区域中，构成上述第一曝光区域的第一单位图案区域的面积与构成上述第二曝光区域的第二单位图案区域的面积不同。
[0093]
本发明的方法可以进一步包括在上述(a)步骤之前，在分割成多个投影曝光区域的基板上形成金属层的步骤和/或在形成有上述金属层的基板上涂布光致抗蚀剂的步骤，上述光致抗蚀剂可以为选自由正型光致抗蚀剂(positive photo resist)和负型光致抗蚀剂(negative photo resist)组成的组中的一种以上。
[0094]
图8是示出本发明的一实施例的曝光图案形成方法的示意图。
[0095]
图7a是示出利用本发明的一实施例的曝光图案形成方法由第一次曝光工序形成的第一重叠区域60。
[0096]
参照图6、8和7a，在涂布有光致抗蚀剂(pr)膜的基板的指定位置如图8所示精确配置图6所示的曝光掩模。此时，第二重叠曝光部42被遮住以防止透光。
[0097]
接着，在非重叠曝光部40和第一重叠曝光部41的上部朝向基板照射光，由此光穿过非重叠曝光部40和第一重叠曝光部41而照射至所涂布的光致抗蚀剂(pr)。
[0098]
由此，形成与非重叠曝光部40相对应的非重叠区域。另外，如图7a所示形成与第一重叠曝光部41相对应的第一重叠区域60。
[0099]
图7b是示出利用本发明的一实施例的曝光图案形成方法由第二次曝光工序形成的第二重叠区域61的图。
[0100]
如图8所示，以使上述曝光掩模的与第二重叠曝光部42相对应的光致抗蚀剂(pr)的第二重叠区域61的第二单位图案区域31形成在第一重叠区域60的没有形成第一单位图案区域30的剩余一部分区域的方式对齐曝光掩模。此时，第一重叠曝光部41被遮住以防止透光。
[0101]
接着，在非重叠曝光部40和第二重叠曝光部42的上部朝向基板照射光，由此光穿过非重叠曝光部40和第二重叠曝光部42而照射至所涂布的光致抗蚀剂(pr)。
[0102]
由此，形成与非重叠曝光部40相对应的非重叠区域。另外，与第二重叠曝光部42相对应的第二重叠区域61如图7b所示形成，最终形成如图5b和图8所示的曝光图案。
[0103]
在利用如上所述的曝光掩模来形成曝光图案的情况下，即使投影曝光(shot)对准(align)发生小幅偏向，也能够防止双重曝光区域的发生，因而能够防止由于双重曝光区域而产生明显可见的部分，改善可见性问题。
[0104]
另外，本发明的大面积显示器面板制造方法可以进一步包括将通过上述方法形成的曝光图案利用公知的方法来显影的步骤，除了与曝光图案形成有关的上述内容以外，可以应用公知的方法。
[0105]
产业上的可利用性
[0106]
本发明的曝光图案通过在分割曝光时形成一定的重叠区域且将该重叠区域所包含的单位图案区域的面积调节得不同，从而控制由于投影曝光(shot)对准(align)发生偏
向而产生的双重曝光区域或未曝光区域，因而能够适当改善边界部可见性问题，具有产业上的可利用性。