(57)【要約】【課題】  レーザービームによるパターン変形を防止できる逐次的横方向結晶化用のマスク及びその製造方法を提供する。【解決手段】  逐次的横方向結晶化用のマスクは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、レーザービームを遮断する耐熱性酸化膜パターンとを有する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成され、レーザービームを遮断する耐熱性酸化膜パターンとを有することを特徴とする逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項２】
前記耐熱性酸化膜パターンは、融点が約２０００℃以上の物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項３】
前記耐熱性酸化膜パターンは、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＳｉＯ２、またはＭｇＯよりなる単一膜、またはこのような単一膜が二種以上積層された多層膜で形成されることを特徴とする請求項２に記載の逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項４】
前記耐熱性酸化膜パターンは、可視光線に対して高透過率を有することを特徴とする請求項２に記載の逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項５】
前記透明基板は、石英よりなることを特徴とする請求項１に記載の逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項６】
前記レーザービームは、３０８ｎｍのＸｅＣｌ、または２４８ｎｍのＫｒＦを利用したエキシマレーザービームであることを特徴とする請求項１に記載の逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項７】
前記透明基板と前記耐熱性酸化膜との間に介在して、前記耐熱性酸化膜パターンと実質的に同一なパターンを有するフォトマスク用の金属膜パターンをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項８】
前記フォトマスク用金属膜パターンは、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらの合金よりなることを特徴とする請求項７に記載の逐次的横方向結晶化用のマスク。
【請求項９】
透明基板上に耐熱性酸化膜及び金属膜を順次に積層する（ａ）段階と、
前記金属膜をエッチングして金属膜パターンを形成する（ｂ）段階と、
前記金属膜パターンをエッチングマスクとして用い、前記耐熱性酸化膜をエッチングして、耐熱線酸化膜パターンを形成する（ｃ）段階と、
前記金属膜パターンを除去する（ｄ）段階とを有することを特徴とする逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記（ｂ）段階は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）を用いて前記金属膜をパターニングする段階であることを特徴とする請求項９に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記（ｃ）段階後、可視光線を用いて前記金属膜パターンの欠陥を検査する段階をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１２】
前記耐熱性酸化膜パターンは、融点が約２０００℃以上の物質で形成されることを特徴とする請求項９に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１３】
前記耐熱性酸化膜パターンは、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＳｉＯ２、またはＭｇＯよりなる単一膜、またはこのような単一膜が二種以上積層された多層膜で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１４】
前記耐熱性酸化膜パターンは、可視光線に対して高透過率を有することを特徴とする請求項１２に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１５】
前記金属膜は、Ｃｒよりなることを特徴とする請求項９に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１６】
前記透明基板は、石英よりなることを特徴とする請求項９に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１７】
前記（ａ）段階において、前記透明基板と前記耐熱性酸化膜との間にフォトマスク用の金属膜を形成する段階をさらに含み、
前記（ｃ）段階は、前記金属膜パターンをエッチングマスクとして用いて、前記フォトマスク用の金属膜と前記耐熱性酸化膜とを同時にエッチングして、フォトマスク用の金属膜パターンと耐熱性酸化膜パターンとを形成する段階であることを特徴とする請求項９に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１８】
前記フォトマスク用の金属膜と前記耐熱性酸化膜とを同時にエッチングする段階は、乾式エッチングを用いることを特徴とする請求項１７に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【請求項１９】
前記フォトマスク用の金属膜パターンは、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらの合金よりなることを特徴とする請求項１７に記載の逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逐次的横方向結晶化用のマスク及びその製造方法に関し、より具体的には、レーザービームによるパターン変形を防止できる逐次的横方向結晶化用のマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ型液晶表示装置（ＴＦＴ  ＬＣＤ：  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）の製作において、駆動回路の内臓及び応答速度の改善のための薄膜トランジスタの性能向上のために、薄膜トランジスタのチャンネルを形成する物質で非晶質シリコンの代りにポリシリコンを使おうとする試みが続いている。
【０００３】
しかし、ポリシリコンの場合、ポリシリコンの粒界（ｇｒａｉｎ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）が漏れ電流の通路として作用するなどの問題が発生するので、ポリシリコンの形成の時から粒界を減少させるために粒子の大きさを増加させなければならない。
レーザー結晶化による単結晶シリコン膜形成の場合、一般的なレーザーの照射による溶融及び結晶化の方法としては、最大数μｍ長さの単結晶シリコン膜を形成しうるが、この場合、所望する位置に選択的に単結晶の粒子（ｇｒａｉｎ）を形成させることはできない。近年、粒子の大きさを増加させるために逐次的横方向結晶化（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ＳＬＳ）法が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような逐次的横方向結晶化法は、マスクを用いて非晶質シリコン膜の一定領域にレーザービームを照射して結晶化した後、形成された結晶の大きさより小さなピッチ（ｐｉｔｃｈ）ほどマスクを移動して、またレーザービームで照射して以前に形成された結晶をシードにして、継続的に結晶の大きさを拡大させる方法で理論的には、無限に長い単結晶を形成できる。
このように従来技術による非晶質シリコンの結晶化方法では、石英と石英上にパターニングされたクロム金属膜パターンでなされた逐次的横方向結晶化法用マスクを使う。そして、非晶質シリコンを結晶化させるために高いエネルギー密度を有するレーザービームを使う。
【０００５】
しかしながら、このようなマスクを通じて高いエネルギー密度を有するレーザービームを照射して非晶質シリコンを結晶化するために、マスクの使用寿命が非常に短縮されるという問題が発生する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１１９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記従来の逐次的横方向結晶化法用マスクにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、レーザービームによるパターン変形を防止できる逐次的横方向結晶化用のマスクを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、このような逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明による逐次的横方向結晶化用のマスクは、透明基板と、前記透明基板上に形成され、レーザービームを遮断する耐熱性酸化膜パターンとを有することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による逐次的横方向結晶化用のマスクの製造方法は、透明基板上に耐熱性酸化膜及び金属膜を順次に積層する（ａ）段階と、前記金属膜をエッチングして金属膜パターンを形成する（ｂ）段階と、前記金属膜パターンをエッチングマスクとして用い、露出した前記耐熱性酸化膜をエッチングして耐熱線酸化膜パターンを形成する（ｃ）段階と、前記金属膜パターンを除去する（ｄ）段階とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による逐次的横方向結晶化用のマスク及びその製造方法によれば、レーザービームの反復的使用にもパターンの変形を阻むことができ、肉眼でパターン形状の欠陥を検査できるのでユーザーが所望するパターン形状を精緻に具現できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の利点及び特徴、そして、それらを果たす方法は、添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態などを参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相違なる多様な形態で具現でき、但し、本実施形態は本発明の開示を完全にして、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供され、本発明は特許請求の範囲によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を指称する。
【００１２】
次に、本発明に係る逐次的横方向結晶化用のマスク（以下、単に「マスク」と記す）及びその製造方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるマスクを用いて非晶質シリコンを結晶化する結晶化装置の構成概略図である。
【００１３】
本発明の結晶化装置１００は、光源１０と減衰器（ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）２０、焦点レンズ（ｆｏｃｕｓ  ｌｅｎｓ）４０、マスク５０、イメージングレンズ（ｉｍａｇｉｎｇ  ｌｅｎｓ）６０、そして非晶質シリコンを含む基板７０が置かれる移動ステージ（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ  ｓｔａｇｅ）８０が順次的に配列されており、減衰器２０と焦点レンズ４０との間及びイメージングレンズ６０と移動ステージ８０との間には、入射された光を所定の角度で反射して光の方向を変化させるための多数の反射鏡３０、３２、３４が各々位置する。
【００１４】
ここで、光源１０は、エキシマレーザー（ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ）で３０８ｎｍのＸｅＣｌや２４８ｎｍのＫｒＦを主に利用し、減衰器２０は、エキシマレーザーから発生したレーザービームが所定エネルギーを有するように調節するためのものである。焦点レンズ４０とイメージングレンズ６０は、レーザービームを集束させる役割をし、特に焦点レンズ４０は、不均一なレーザービームの焦点距離を同じにして透過するレーザービームのエネルギーを均一にする。次に、マスク５０は、パターニングされていてレーザービームを所定の模様で透過させる役割をする。
【００１５】
したがって、光源１０から放出されたレーザービームは、減衰器２０を通過しエネルギー大きさが調節されて、反射鏡３０、３２で反射し焦点レンズ４０によって集束される。引き継き、レーザービームはマスク５０によって一部のみ通過されて、イメージングレンズ６０と反射鏡３４を経て基板７０に照射される。次に、基板７０が置かれた移動ステージ８０を移動させレーザービームの照射を反復する。基板７０上に形成された非晶質シリコン（図示せず）のすべての領域を結晶化するためには移動ステージ８０、またはマスク５０を微少に移動しながらレーザービームを反復的に照射することによって結晶領域を拡大できる。
【００１６】
図２ないし図５は、図１のマスク５０を製造する方法を説明するために順次に表した工程断面図である。
図２に示すように、透明基板２１０上に耐熱性酸化膜２２０及び金属膜２３０を順次に形成する。
ここで、透明基板２１０としてはレーザービームが通過できる材質を使って、例えば石英（ｑｕａｒｔｚ）を使用できる。
【００１７】
そして、耐熱性酸化膜２２０は、レーザービームを遮断する特性を有する。透明基板２１０上に形成された耐熱性酸化膜２２０は、後でパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）されて、耐熱性酸化膜２２０が除去された部分はレーザービームに対する透過領域になって、耐熱性酸化膜２２０の残っている部分はレーザービームに対する遮断領域になる。
【００１８】
耐熱性酸化膜２２０は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＳｉＯ２またはＭｇＯよりなる単一膜、またはこのような単一膜が二種以上積層された多層膜で構成されうる。また、耐熱性酸化膜２２０は、レーザービームの反復された照射によって融けないように融点が約２０００℃以上の物質で形成できる。このような耐熱性酸化膜２２０は、主に可視光線に対して透過率が高いが、適切な厚さの単一膜または多層膜の構造を有する場合、レーザービームを遮断する役割ができる。耐熱性酸化膜２２０は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、メッキ法のような多様な方法で形成できる。
【００１９】
そして、耐熱性酸化膜２２０上に形成された金属膜２３０としては、Ｃｒなどを使用できる。金属膜２３０は、スパッタリング、ＣＶＤ、メッキ法などのような多様な方法で形成でき、主にスパッタリングによって形成する。
【００２０】
引き続き、図２及び図３に示したように、金属膜２３０を所定の形状にパターニングして金属膜パターン２３５を形成する。金属膜２３０は、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）を使ってパターニングできる。
【００２１】
引き継き、図３及び図４に示したように、金属膜パターン２３５をエッチングマスクとして用いて下部の耐熱性酸化膜２２０をパターニングして、耐熱性酸化膜パターン２２５を形成する。ここで、耐熱性酸化膜をエッチングする方法としては、乾式エッチングまたは湿式エッチングを使用でき、望ましくは精密なパターンを形成するために異方性エッチングである乾式エッチングを使用できる。
【００２２】
前述したように、大部分の耐熱性酸化膜パターン２２５は、可視光線に対して透過率が高いために耐熱性酸化膜パターン２２５の欠陥を肉眼で識別しにくい。しかし、耐熱性酸化膜パターン２２５上に同一な形状の金属膜パターン２３５が形成されているので、金属膜パターン２３５の欠陥を観察することによって耐熱性酸化膜パターン２２５の欠陥を検査できる。
【００２３】
このように欠陥検査を終えた後、図４及び図５に示したように、金属膜パターン２３５を除去して、耐熱性酸化膜パターン２２５の有無によって遮断領域Ｂと透過領域Ｔに区分されたマスク２００が完成される。非晶質シリコンの結晶化の時、非常に高いエネルギー密度を有するレーザービームを使う場合、このようなレーザービームの一部が耐熱性酸化膜パターン２２５に吸収される。本発明のマスク２００は、融点が約２０００℃以上の物質でなされた耐熱性酸化膜パターン２２５を用いることによってレーザービームによるパターンの変形などを阻むことができ、したがってマスク２００の使用寿命を延長させうる。また、耐熱性酸化膜２２５の欠陥検査は、金属膜パターン２３５を用いることによってユーザーが所望するパターン形状を精密に具現できる。
【００２４】
図６は、本発明の一実施形態によるマスクの平面図を表したものである。図６に示すように、本発明によるマスク２００は、第１ストライプパターン３１０と、第１ストライプパターン３１０と逆像で形成された第２ストライプパターン３２０を含む。
ここで、第１ストライプパターン３１０と第２ストライプパターン３２０は、各々透過領域Ｔと遮断領域とＢが交代に配置されて横方向に延長された形態で構成される。第１ストライプパターン３１０は、第２ストライプパターン３２０と行き違うように配される。
【００２５】
透過領域Ｔはレーザービームが透過でき、遮断領域Ｂには耐熱性酸化膜パターン（図５の図面符号２２５参照）が形成されていてレーザービームを照射した時、レーザービームが透過しないようになっている。この時、結晶化される非晶質シリコンのすべての領域がレーザービームに露出されるようにするためには、透過領域Ｔの幅は、遮断領域Ｂの幅より大きいか同じことが望ましい。
遮断領域Ｂの幅は、約２μｍないし１０μｍほどにできるが、このような遮断領域Ｂの幅はレーザービームのエネルギー密度（ｅｎｅｒｇｙ  ｄｅｎｓｉｔｙ）や非晶質シリコン膜の状態などによって変えることができる。
【００２６】
この時、透過領域Ｔの幅は、１次レーザービームの照射工程によって成長する結晶の最大大きさに対して実質的に約２倍以下の長さを有することが望ましい。１次レーザービームを照射する場合、溶融された非晶質シリコン膜の両側界面で結晶が各々横方向成長するようになって、各横方向成長した結晶は、結晶粒界が互いに衝突しながら成長を止まるようになる。もし、透過領域Ｔの幅が結晶成長の最大長さの実質的に約２倍以上になれば、二つの結晶が出合う結晶粒界付近で微細なシリコン結晶粒が存在してしまう。
【００２７】
図６に示した本発明の一実施形態によるマスクを用いて、２ショット（ｓｈｏｔ）ＳＬＳ（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法を適用できる。２ショットＳＬＳ結晶化方式によれば、まず基板上に形成された非晶質シリコンに対して所定の横方向のストライプパターンを有するマスクを通じて１次レーザービームを照射して、透過領域に対応する非晶質シリコン領域を結晶化する。そして、基板を水平方向（または、横方向）にマスク幅の約１／２ほど移動した後、また前記マスクを通じて２次レーザービームを照射して所望する領域の結晶化を完了する。
【００２８】
以上、本発明の実施形態では、ストライプ形状のパターンが形成されたマスクについて説明したが、本発明はここに限定されず、四角形、菱形、楔形パターンなどが一つ以上含まれた多様な形状のパターンが形成されたマスクについて適用されうる。また、２ショットＳＬＳ結晶化方式以外に、ｎショット（ｎ≧３）ＳＬＳ結晶化方式に適用されうる。
【００２９】
以下、図７を参照して、本発明の他の実施形態による逐次的横方向結晶化用のマスクについて説明する。
図７は、本発明の他の実施形態による逐次的横方向結晶化用のマスクの断面図である。説明の便宜上、図２ないし図６に表した各部材と同一機能を有する部材は、同一符号で表して、したがってその説明は省略する。
【００３０】
本実施形態のマスクは、図７に示すように、図５に示した実施形態のマスクと次を除き基本的に同一な構造を有する。すなわち、図７に示すように、本実施形態のマスク４００は透明基板２１０と、透明基板２１０上に形成された耐熱性酸化膜パターン２２５と、透明基板２１０と耐熱性酸化膜パターン２２５との間に介在して、耐熱性酸化膜パターン２２５と実質的に同一なパターンを有するフォトマスク用の金属膜パターン４２５を含む。
【００３１】
図３、図４及び図７を参照すれば、金属膜パターン２３５をエッチングマスクとして用いて下部の耐熱性酸化膜２２０をパターニングする時、耐熱性酸化膜２２０下部に位置するフォトマスク用の金属膜（図示せず）をパターニングして、フォトマスク用の金属膜パターン４２５を形成する。ここで、フォトマスク用の金属膜で乾式エッチングが可能な物質を使う場合、耐熱性酸化膜２２０とフォトマスク用の金属膜とを同時に乾式エッチングして実質的に同一なパターンを有する耐熱性酸化膜パターン２２５とフォトマスク用の金属膜パターン４２５とを形成できる。例えば、フォトマスク用の金属膜パターン４２５としては、Ｍｏ、Ｔｉ、またはこれらの合金を使用できる。
【００３２】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の逐次的横方向結晶化用のマスク及びその製造方法は、薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態によるマスクを用いて非晶質シリコンを結晶化する結晶化装置の構成概略図である。
【図２】図１のマスクを製造する方法を説明するために順次に表した工程断面図である。
【図３】図１のマスクを製造する方法を説明するために順次に表した工程断面図である。
【図４】図１のマスクを製造する方法を説明するために順次に表した工程断面図である。
【図５】図１のマスクを製造する方法を説明するために順次に表した工程断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるマスクの平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態による逐次的横方向結晶化用のマスクの断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０        光源
２０        減衰器
３０、３２、３４    反射鏡
４０        焦点レンズ
５０、２００    マスク
６０        イメージングレンズ
７０        基板
８０        移動ステージ
１００      結晶化装置
２１０      透明基板
２２０      耐熱性酸化膜
２２５      耐熱性酸化膜パターン
２３０      金属膜
２３５      金属膜パターン
３１０      第１ストライプパターン
３２０      第２ストライプパターン
４００      マスク
４２５      フォトマスク用の金属膜パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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