KR100498575B1 - 그레이톤 마스크 - Google Patents
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Abstract
그레이톤 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴으로 구성되는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크를 사용한 패턴 전사 프로세스의 실용화를 목적으로 한다.
예를 들면, 그레이톤부(3)와 접하는 차광 패턴(1)의 윤곽 형상에 따라 그레이톤부(3)측에 윤곽 패턴(30)을 형성한다.
Description
본 발명은 차광부와 투과부의 중간의 투과량을 얻기 위한 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크 등에 관한 것이다.
근래, 대형 LCD(액정 표시 장치)용 마스크의 분야에 있어서, 그레이톤 마스크를 사용하여 마스크 매수를 삭감하는 시도가 행해지고 있다(월간 FPD인텔리젼스, 1999년 5월).
여기서, 그레이톤 마스크는, 도 8a에 나타낸 것과 같이, 차광부(1)와, 투과부(2)와, 그레이톤부(3)를 갖는다. 그레이톤부(3)는 그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 미세 차광 패턴(3a)을 배열한 영역으로서, 이 영역을 투과하는 광의 투과량, 즉 이 영역에 의한 조사량을 동일하게 저감하여 이 영역에 대응하는 피전사 기판상의 포토레지스트의 막 두께를 다른 영역에 대하여 선택적이고도 동일하게 바꾸는 것을 목적으로 형성된다. 차광부(1)와 미세 차광 패턴(3a)은 함께 Cr이나 크롬 화합물 등의 동일한 재료로 이루어진 동일 두께의 막으로 통상 형성되어 있다.
그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계는 스테퍼 방식의 노광기로 약 3㎛, 미러 프로젝션 방식의 노광기로 약 4㎛ 이다. 이 때문에, 예를 들면, 도 8a에서 그레이톤부에서의 미세 투과부(3b)의 스페이스 폭을 3㎛ 미만, 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 미세 차광 패턴(3a)의 라인폭을 3㎛ 미만으로 한다. 상기 대형 LCD용 노광기로 노광한 경우, 그레이톤부(3)를 통과한 노광 광은 전체로서 노광량이 충분하지 않게 되기 때문에, 이 그레이톤부(3)를 통하여 노광한 포지티브형 포토레지스트는 막 두께가 얇게 되기만 할 뿐 기판상에 남는다(이와 같은 현상을 그레이톤 효과라 칭한다). 즉, 레지스트는 노광량의 차이에 의해 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분과 그레이톤부(3)에 대응하는 부분에서 현상액에 대하는 용해성에 차이가 있을 수 있기 때문에, 현상후의 레지스트 형상은, 도 8b에 나타낸 것과 같이, 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분(11)이 예를 들면 1.3㎛, 그레이톤부(3)에 대응하는 부분(13)(얇은 레지스트 영역)이 예를 들면 약 0.3㎛, 투과부(2)에 대응하는 부분은 레지스트가 없는 부분(12)이 된다. 그리고, 레지스트가 없는 부분(12)에서 피가공 기판의 제 1 에칭을 행하고, 그레이톤부(3)에 대응하는 얇은 부분(13)의 레지스트를 애싱(ashing) 등에 의해 제거하고 이 부분에서 제 2 에칭을 행함으로써, 1 장의 마스크로 종래의 마스크 2 장분의 공정을 행하여 마스크 매수를 삭감한다.
그러나, 상술한 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 경우, 차광부 또는 투과부(이하, 본 패턴으로 함)와 접하는 그레이톤부에 형성된 미세 차광 패턴의 영향으로, 본 패턴인 차광부 또는 투과부에 대응하는 레지스트 패턴의 에지가 거칠어(깔쭉깔쭉하게 됨 또는 윤곽이 희미해짐), 이것에 의해 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴의 형상·치수 정밀도가 악화되어 원하는 본 패턴 형상·치수 정밀도를 얻을 수 없기 때문에, 실용화에 장애가 되었다.
이것을 이하에 구체적으로 설명한다.
도 9a는 종래의 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도이며, 본 패턴인 차광부(1,1')의 사이에 미세 라인과 스페이스의 패턴(3')(라인(3a)의 폭 3㎛ 미만, 스페이스(3b)의 폭 3㎛ 미만)으로 구성된 그레이톤부(3)가 형성되어 있다.
도 9b는 도 9a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸다.
도 9b에 나타낸 것과 같이, 그레이톤부(3)에 대응하여 얇은 레지스트 영역(13)이 형성되지만, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴(11,11')에 관해서는, 도 9a에 나타낸 차광부(1,1')에 인접하여 직교하는 방향으로 형성된 미세 라인과 스페이스의 패턴(3')의 영향으로 레지스트 패턴(11; 굴곡부분을 포함하는 패턴 형상, 11'; 직선 형상의 패턴 형상)의 에지가 모두 거칠어 레지스트 패턴(11,11')의 형상·치수 정밀도가 악화되어 그레이톤 마스크를 사용한 패턴 전사 프로세스의 실용화에 장애가 되었다.
본 발명은 그레이톤 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴으로 구성되는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크를 사용하여 레지스트상에 패턴 전사를 행한 경우, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴의 에지가 거칠음이 없고 샤프하여, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴에 관해서 원하는 형상·치수 정밀도를 얻게 되며, 또한, 그레이톤부에 관해서도 그 영역 전체에서 설계 규격내의 레지스트 막 두께를 얻는 그레이톤 마스크의 제공을 제 1 목적으로 한다.
또한, 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴으로 구성되는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크를 사용한 패턴 전사 프로세스의 실용화를 제 2 목적으로 한다.
본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성1) 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
상기 그레이톤 마스크는 적어도 차광부 및/또는 투과부와 그레이톤부가 인접하는 경계 부분을 가지며,
상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽 형상이 굴곡 부분을 포함하며,
차광부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분의 근방으로서 그레이톤부측에, 또는 투과부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분을 포함하는 영역 또는 경계 부분의 근방에, 상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽에 따라 라인 형상으로 형성된 윤곽 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성2) 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
상기 그레이톤 마스크는 적어도 차광부 및/또는 투과부와 그레이톤부가 인접하는 경계 부분을 가지며,
차광부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분의 근방으로서 그레이톤부측에, 또는 투과부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분을 포함하는 영역에, 상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽에 따라 라인 형상으로 형성된 윤곽 패턴을 가지며, 또한,
상기 그레이톤부에서의 윤곽 패턴을 제거한 상기 차광 패턴은 상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽과 거의 직교하는 방향으로 라인이 연장된 라인과 스페이스의 패턴, 또는 라인과 스페이스 이외의 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성3) 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
상기 그레이톤 마스크는 적어도 차광부와 그레이톤부가 인접하는 경계 부분을 가지며,
상기 차광부와 인접하는 상기 그레이톤부에서의 차광 패턴은 상기 차광부의 윤곽 형상과 거의 평행한 라인과 스페이스의 패턴을 가지며,
상기 차광부와 인접하는 상기 그레이톤부에서의 가장 차광부와의 경계측의 차광 패턴과 상기 차광부와의 간격(Gap)이 상기 라인과 스페이스의 패턴의 스페이스 간격보다도 큰 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성4) 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
상기 그레이톤부는 적어도 2개의 차광부에 끼워지고,
상기 적어도 2개의 차광부의 쌍방의 윤곽에 따라 라인 형상으로 형성된 윤곽 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성5) 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크의 제조 방법으로서, 차광부 및/또는 투과부와 그레이톤부가 인접하는 경계부분을 적어도 갖는 그레이톤 마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 그레이톤 마스크를 사용하여 피전사 기판상의 레지스트막에 패턴 전사를 행하고 레지스트 패턴을 형성한 때, 상기 차광부 및/또는 상기 투과부와 그레이톤부와의 경계 부분에 위치하는 레지스트 패턴의 형상·치수 정밀도를 향상시키고 또한, 그레이톤부의 영역 전체에서의 레지스트막 두께의 균일성을 향상시키도록, 상기 차광부 및/또는 투과부와 인접하는 그레이톤부에서의 차광 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크 제조 방법.
(구성6) 구성 5에 있어서, 상기 차광부 및/또는 투과부와 인접하는 그레이톤부에서의 차광 패턴은 상기 차광부 및/또는 투과부의 윤곽에 따라 라인 형상으로 형성된 윤곽 패턴을 가장 차광부 및/또는 투과부와의 경계측에 포함하는 패턴인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크 제조 방법.
(구성7) 구성 1 내지 4중 어느 하나에 있어서, 그레이톤 마스크는 LCD용 마스크 또는 PDP용 마스크인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성8) 구성 7의 그레이톤 마스크를 사용한 패턴 전사 방법.
본 발명의 그레이톤 마스크에 따르면, 차광부 및/또는 광투과부(본 패턴)의 윤곽 형상에 따라 윤곽 패턴을 형성함으로써, 레지스트상에 패턴 전사를 행한 경우, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴의 에지가 거칠음이 없고 샤프하여, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴에 관해서 원하는 형상·치수 정밀도를 얻으며, 또한, 그레이톤부에 관해서도 그 영역 전체에서 설계 규격내의 레지스트막 두께를 얻는다.
또한, 본 발명의 그레이톤 마스크에 따르면, 노광기의 해상 한계 이하의 미세 패턴을 형성하는 타입의 그레이톤 마스크를 사용한 패턴 전사를 실용화할 수 있다. 이 타입의 그레이톤 마스크는 반투과막을 사용하는 타입의 그레이톤 마스크에 비하여 저렴하기 때문에, 본 발명의 그레이톤 마스크 및 패턴 전사 방법은 LCD(액정 표시 장치)용의 대형 그레이톤 마스크(칼러 필터나 박막 트랜지스터(TFT) 제작용 등)나 PDP(플라즈마 디스플레이 패널)용의 대형 그레이톤 마스크 등의 저렴한 제조 방법을 실용화하는데 필요 불가결하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그레이톤 마스크는 본 패턴(차광부 및/또는 광투과부)의 윤곽 형상에 따라 윤곽 패턴을 형성한 것을 특징으로 한다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도이며, 본 패턴인 차광부(1,1') 사이의 그레이톤부(3)에 라인과 스페이스의 패턴 (3')(라인(3a)의 폭 3㎛ 미만, 스페이스(3b)의 폭 3㎛ 미만)이 형성되어 있다. 라인과 스페이스의 패턴(3')은 차광부(1,1')의 윤곽과 거의 직교하는 방향으로 라인이 연장된 방향으로 형성되어 있다. 이 형태에서는, 차광부(1,1')와 그레이톤부(3)가 접하는 경계부분에 있어서, 그 경계부분의 근방으로서 그레이톤부(3)측에 차광부(1,1')의 윤곽 형상에 따라 라인 형상의 윤곽 패턴(30,30')이 형성되어 있다. 즉, 윤곽 패턴(30,30')은 차광부(1,1')의 윤곽에 대하여 소정의 간격을 두어 형성된다. 또한, 차광부(1)는 굴곡부분(1a)을 포함하는 패턴 형상이며, 차광부(1)내에는 투과부(2)가 형성되어 있다. 차광부(1)의 굴곡 부분(1a)의 윤곽 형상에 따라 윤곽 패턴(30)도 굴곡 부분을 포함한다.
또한, 상술한 형태에는 본 발명의 2개의 형태가 포함되며, 그 1개는 윤곽 패턴을 제외한 그레이톤부(3)의 패턴 형상에 관계없이, 굴곡 부분(1a)을 갖는 차광부 (1)의 윤곽 형상에 따라 윤곽 패턴(30)을 형성하는 형태(형태 1)이다, 다음은, 굴곡 부분을 갖지 않는 차광부(1')의 경우로서, 그레이톤부에서의 윤곽 패턴을 제외한 차광 패턴이 차광부 또는 투과부의 윤곽과 거의 직교하는 방향으로 라인이 연장된 라인과 스페이스의 패턴, 또는 라인과 스페이스 이외의 패턴으로 이루어진 경우에 있어서, 차광부(1') 또는 투과부의 윤곽 형상에 따라 윤곽 패턴(30')을 형성하는 형태(형태 2)이다.
도 1b는 도 1a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸다.
도 1a에 나타낸 윤곽 패턴(30,30')을 형성함으로써, 도 1b에 나타낸 것과 같이, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴(11,11')(굴곡 부분을 포함하는 패턴 형상 및 직선 형상의 패턴 형상)의 쌍방에 관해서 형상·치수 정밀도가 좋게 형성될 수 있다. 즉, 도 9a에 나타낸 차광부(1,1')에 인접하게 직교하여 형성된 미세 라인과 스페이스의 패턴(3')의 영향으로 레지스트 패턴(11,11')의 에지가 거칠어져 레지스트 패턴(11,11')의 형상·치수 정밀도가 나빠지는 것을 회피할 수 있다. 또한, 윤곽 패턴(30,30')을 형성함으로써, 도 1b에 나타낸 것과 같이, 그레이톤부(3)에 관해서도 그 영역 전체에서 설계 규격내의 막 두께를 갖는 얇은 레지스트 영역(13)을 얻게 된다.
본 발명에 있어서, 윤곽 패턴은 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴의 형상·치수 정밀도를 향상시키는 기능과, 윤곽 패턴과 본 패턴 및 윤곽 패턴과 그레이톤부에서의 그 외의 패턴과의 상호작용에 의해 그레이톤부의 영역 전체에서의 레지스트막 두께의 균일성을 향상시키는 기능을 갖는다.
다음에, 본 발명의 다른 형태에 관해서 설명한다.
본 형태(형태 3)는, 예를 들면 도 2에 나타낸 것과 같이, 차광부(1)와 인접하는 그레이톤부(3)에서의 차광 패턴이 차광부(1)의 윤곽 형상과 거의 평행한 라인 및 스페이스 패턴(3')으로 이루어진 경우에 있어서, 차광부(1)와 인접하는 그레이톤부(3)에서의 가장 차광부(1)와의 경계측의 차광 패턴(3c)과 차광부(1)와의 간격 b이 라인과 스페이스의 패턴(3')의 스페이스 간격 a 보다도 큰(b 〉a) 것을 특징으로 한다.
본 형태 3에 의하면, b = a의 경우에 비하여, 차광부(1)에 대응하는 레지스트 패턴을 형상·치수 정밀도가 좋게 형성할 수 있다. 즉, b 〉a 인 경우가, b = a 의 경우에 비하여, 차광 패턴(3c)에 의한, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴을 형상·치수 정밀도가 좋게 형성하는 기능이 높다. 구체적으로는 a〈 b ≤1.6a 로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, a = 1.2 ~ 1.5㎛ 인 경우, b는 1.2 ~ 1.5㎛ 보다 크고 2.4㎛ 이하로 한다.
본 형태 3에 있어서, 차광 패턴(3c)은, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴의 형상·치수 정밀도를 향상시키는 기능과, 차광 패턴(3c)과 본 패턴 및 차광 패턴( 3c)과 다른 라인과 스페이스의 패턴과의 상호작용에 의해 그레이톤부의 영역 전체에서의 레지스트막 두께의 균일성을 향상시키는 기능을 갖는다.
다음에, 본 발명의 다른 형태에 관해서 설명한다.
본 형태(형태 4)는, 예를 들면 도 3a에 나타낸 것과 같이, 그레이톤부(3)가 적어도 2개의 차광막(1,1)에 끼는 경우에 있어서, 2개의 차광막(1,1)의 쌍방의 윤곽에 따라 라인 형상의 윤곽 패턴(30)을 형성한 형태이다. 이 형태 4는 2개의 차광부(1,1) 사이에 양자에 공통의 윤곽 패턴(30)을 형성한 형태도 있다.
본 형태 4에 의하면, 도 3b에 나타낸 것과 같이, 차광부(1,1)에 대응하는 레지스트 패턴(11,11)을 형상·치수 정밀도가 좋게 형성할 수 있고 또한, 차광부( 1,1)와 윤곽 패턴(30)과의 상호작용에 의해 얇은 레지스트 영역(13)을 형성할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 예를 들면 도 4a에 나타낸 것과 같이, 그레이톤부를 형성할 필요가 있는 부분에만 부분적으로 윤곽 패턴(30)을 형성할 수 있다. 이 경우 도 4b에 나타낸 것과 같이, 차광부(1,1)에 대응하는 레지스트 패턴(11,11)의 굴곡 부분을 형상·치수 정밀도가 좋게 형성할 수 있고 또한, 차광부(1,1)와 윤곽 패턴(30)의 상호작용에 의해 굴곡 부분에만 얇은 레지스트 영역(13)을 형성할 수 있다.
다음에, 본 발명의 다른 형태에 관해서 설명한다.
본 형태는, 예를 들면 도 5a에 나타낸 것과 같이, 본 패턴인 투과부(2)와 그레이톤부의 경계 부분을 포함하는 영역 또는 경계 부분의 근방에 윤곽 패턴(30)을 형성하는 형태(형태 1')에 관한 것이다. 이 형태 1' 에서는, 투과부(2)와 그레이톤부(3)의 쌍방에 걸쳐 윤곽 패턴(30)을 형성할 수 있으며, 또는 그레이톤부(3)측 또는 투과부(2)측에 윤곽 패턴(30)을 형성할 수도 있다.
또한, 본 형태는, 본 패턴인 차광부(1)와 그레이톤부(3)의 경계선에 따라, 윤곽 패턴만을 형성하는 형태(형태 6)에 관한 것이다. 이 형태 6에서는 간격 a 보다도 간격 b 을 크게 하는(b 〉a로 하는) 것이 바람직하다. b = a의 경우에 비해, 차광부(1)에 대응하는 레지스트 패턴을 형상·치수 정밀도가 좋게 형성할 수 있기 때문이다. 즉, b〉a로 한 경우가, 윤곽 패턴에 의한, 본 패턴을 형상·치수 정밀도를 좋게 형성하는 기능이 높다. 구체적으로는, a〈 b ≤1.6a로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 5a에서는, 윤곽 패턴(30)은 굴곡 부분을 포함하는 일중의 라인이고, 윤곽 패턴(30')은 직선 형상의 이중 라인이다. 도 5a에 나타낸 윤곽 패턴(30, 30')은 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴을 형상·치수 정밀도가 좋게 형성하는 기능과, 본 패턴과의 상호작용에 의해 그레이톤부의 영역 전체에 관해서 설계 규격내의 막 두께를 갖는 얇은 레지스트 영역을 형성하는 기능을 갖고 있다.
도 5b는 도 5a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸다. 도 5b에 나타낸 것과 같이, 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴(11,11)을 형상·치수 정밀도가 좋게 형성할 수 있고 또한, 본 패턴과 윤곽 패턴의 상호작용에 의해 얇은 레지스트 영역(13)을 형성할 수 있다.
상기 각 형태에 있어서, 윤곽 패턴은 통상 일정선폭의 라인 형상(굴곡 부분을 포함하는 라인 형상을 포함)으로 형성하지만, 이것에 한정되지 않고, 예를들면, 일정선폭이 아닌 라인 형상이나, 일부에 절단된 개소를 갖는 라인 형상(굴곡 부분을 포함하는 라인 형상을 포함) 등으로 할 수도 있다.
또한, 상기 각 형태에 있어서, 윤곽 패턴은 경계선에 따라 일중 또는 이중, 또는 그 이상 설치되어도 무방하다.
본 발명에 있어서, 윤곽 패턴의 선폭, 윤곽 패턴과 본 패턴과의 간격은 그레이톤 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계와 동일한 정도로 하는 것이 바람직하다. 관련 갭의 크기는 사용하는 얼라이너에 의해 적당히 선택할 수 있지만, 3㎛ 미만이 바람직하며, 1.0 ~ 2.0㎛가 더 바람직하며, 1.2 ~ 1.5㎛ 정도로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 윤곽 패턴과 그레이톤부에서의 각종 패턴과의 갭은 설치되어도 설치 않되어도 무방하다. 도 6에, 윤곽 패턴(30,30')과 그레이톤부에서의 라인과 스페이스의 패턴(3')의 사이에 갭을 설치하지 않은 예를 나타낸다. 도 6에 나타낸 윤곽 패턴(30,30')과 라인과 스페이스의 패턴(3')의 방향이 교차하는 형태의 경우, 갭을 설치하지 않은 쪽이 바람직하다. 그것은, 차광부(1,1')와 윤곽 패턴 (30,30')의 간격은 그레이톤부 및 차광부로의 광의 둘러쌈의 영향을 고려하여 소정의 간격으로 할 필요가 있지만, 윤곽 패턴(30,30')과 그레이톤부에서의 패턴(3')과의 사이에 갭을 설치하지 않으면, 차광부(1,1')와 윤곽 패턴(30,30')의 소정의 간격의 선택 범위가 넓어지기 때문이다.
윤곽 패턴과 그레이톤부에서의 각종 패턴과의 사이에 갭을 설치한 경우, 갭의 간격은 사용하는 얼라이너에 의해 적당히 선택할 수 있지만, 0 ~ 2.0㎛가 바람직하며, 0 ~ 1.5㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다. 갭의 간격을 지나치게 넓게 하면 갭 부분의 미세 투과부가 해상되어, 갭 부분에서 설계 규격내의 막 두께(중간 투과율)가 얻어진다.
본 발명에 있어서, 윤곽 패턴을 제외한 그레이톤부에서의 각종 패턴은 미세 라인과 스페이스의 패턴에 한정되지 않고, 직사각형(예를 들면, 도 7)이나 도트(체크 포함)가 배열된 패턴, 또는 메시나 격자 등 임의의 투과율 저감 효과를 이루는 패턴으로 구성할 수 있다.
윤곽 패턴을 제외한 그레이톤부에서의 그레이톤 패턴은 미세 라인과 스페이스의 패턴이 바람직하며, 묘화 데이터 작성이 용이하다는 관점 때문에 윤곽 패턴과 직교하는 미세 라인과 스페이스의 패턴이 바람직하다.
더욱이, 1개의 그레이톤부 또는 다른 그레이톤부에 있어서, 미세 라인과 스페이스의 패턴의 라인폭 및 스페이스폭을 적당히 바꾸어 배치하고, 투과하는 광량이 다른 다수의 그레이톤 영역을 설치하여도 무방하다.
그레이톤 패턴을 구성하는 미세 라인과 스페이스의 패턴의 라인 폭 및 스페이스 폭은 얼라이너의 해상 한계 이하이면 특별히 한정되지 않지만, 3㎛ 미만인 것이 바람직하며, 1.0 ~ 2.0㎛인 것이 더 바람직하고, 1.2 ~ 1.5㎛가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 그레이톤부에 대응하여 얻게 되는 피전사체상의 얇은 레지스트 영역의 막 두께는, 투과부에서의 막 두께를 0%, 차광부에서의 막 두께를 100%로 할 때, 20 ~ 60%인 것이 바람직하며, 30 ~ 40% 인 것이 보다 바람직하다.
그레이톤부에 대응하여 얻게 되는 얇은 레지스트 영역의 막 두께 변화는 10%이내가 바람직하며, 5% 이내가 더 바람직하다.
윤곽 패턴의 구성 재료(차광막 구성 재료)로서는, 산화크롬막, 크롬막 등의 크롬계 막이나, 몰리브덴 실리사이드, 몰리브덴 실리사이드 산화막, 몰리브덴 실리사이드 산화질화막 등의 몰리브덴 실리사이드계 막, 탄탈룸 실리사이드, 텅스텐 실리사이드 등으로 대표되는 금속 실리사이드계 막, 그 외, 실리콘 질화막 등의 실리콘계 막 등이 권장된다.
윤곽 패턴 구성 재료는 그레이톤부에서의 다른 패턴의 구성 재료와 동종 재료로서도, 이종 재료로서도 무방하지만, 동종 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 동일 리소그라피 공정에 의해, 윤곽 패턴과 그레이톤부에서의 다른 패턴을 동시에 형성 가능하게 된다.
윤곽 패턴 및 그레이톤부에서의 다른 패턴의 구성 재료는 차광부의 구성 재료와 동종 재료로서도 이종 재료로서도 무방하지만, 동종 재료인 것이 바람직하다. 동종 재료로 함으로써, 동일 공정에 의해 이것들을 동시에 형성 가능하게 된다.
(실시예)
이하, 실시예에 관해서 설명한다.
정밀 연마된 글라스 기판상에, Cr막을 성막하고, 이 Cr막 상에 레지스트를 도포했다. 레지스트에 대하여 묘화(노광)를 행하고, 레지스트를 현상하고, Cr막의 에칭을 행하고, 레지스트를 박리하여, LCD용 그레이톤 마스크를 제조했다.
상기 묘화 공정에 있어서, 그레이톤부에서의 패턴 묘화 데이터를 만드는 공정에 있어서, 본 패턴에 따라 윤곽 패턴 묘화 데이터 등을 제작했다. 구체적으로는, 도 1, 3 ~ 6에 나타낸 형태에 관해서, 본 패턴 묘화 데이터에 대하여 윤곽 패턴 묘화 데이터, 및 그레이톤부에서의 다른 패턴 묘화 데이터를 각각 제작했다. 또한, 도 2에 나타낸 형태에 관해서, 본 패턴 묘화 데이터에 대하여 차광 패턴(3c)을 포함하는 그레이톤부에서의 패턴 묘화 데이터를 제작했다.
상기에서 제작한 그레이톤 마스크를 사용하여 레지스트가 부착된 기판상에 패턴 전사를 실시했다. 구체적으로는, 대형 LCD용 노광기(캐논제 MPA-1500)를 사용하여, 노광량을 Just ±30% 내로 10% 마다 변화시킨 7개의 조건(Just, Just +10%, Just -10%, Just +20%, Just -20%, Just +30%, Just -30%)으로 노광 테스트를 실시했다.
이 결과, 차광부에 대응하는 레지스트 패턴의 형상·치수를 규격내로 얻게 되고, 그레이톤부에 대응하여 얻게 되는 얇은 레지스트 영역의 막 두께가 규격내로 얻게 되는 것을 확인했다.
또한, 도 1a, 도 6에서 윤곽 패턴을 형성하지 않고 도 9a에 나타낸 것과 같이 라인과 스페이스의 패턴을 형성한 경우, 차광 패턴에 대응하는 레지스트 패턴의 에지가 거칠어, 형상·치수를 규격내로 얻지 못하는 것을 확인했다. 또한, 도 1~ 도 6에서 윤곽 패턴 또는 차광 패턴(3c)을 형성하지 않고, 그레이톤부 전역에 도트 패턴이나 체크 패턴(도트 패턴을 조밀하게 한 것)을 형성한 경우, 차광부에 대응하는 레지스트 패턴의 에지가 거칠어, 형상·치수를 규격내로 얻지 못하는 것을 확인했다. 더욱이, 도 2, 도 5a에 있어서, a=b의 경우, 차광부에 대응하는 레지스트 패턴의 에지가 거칠어, 형상·치수를 규격내로 얻지 못하는 것을 확인했다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 본 패턴 및 그것에 대응하는 윤곽 패턴 등의 형태 등은 도 1~ 6 등에서 나타낸 형태에 한정되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴으로 구성되는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크를 사용하여 레지스트상에 패턴 전사를 행한 경우, 레지스트 패턴의 에지가 거칠음이 없고 샤프하여 원하는 패턴 형상·치수 정밀도가 얻어 지고, 그레이톤부에 관해서도 그 영역 전체에서 설계 규격내의 막 두께가 얻어진다.
또한, 본 발명의 그레이톤 마스크에 의하면, 노광기의 해상 한계 이하의 미세 패턴을 형성하는 타입의 그레이톤 마스크를 사용한 패턴 전사를 실용화할 수 있다. 이 타입의 그레이톤 마스크는 반투과막을 사용하는 타입의 그레이톤 마스크에 비하여 저렴하기 때문에, 본 발명의 그레이톤 마스크 및 패턴 전사 방법은 저렴한 LCD 전사 프로세스 및 제조 방법을 실용화하는데 필요 불가결하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도, 도 1b는 도 1a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸 부분 평면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도, 도 3b는 도 3a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸 부분 평면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도, 도 4b는 도 4a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸 부분 평면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도, 도 5b는 도 5a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸 부분 평면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도.
도 7은 윤곽(輪郭) 패턴을 제외한 그레이톤부에서의 그레이톤 패턴의 다른 형태를 설명하기 위한 부분 평면도.
도 8은 그레이톤 마스크를 설명하기 위한 도면이며, a는 부분 평면도, b는 부분 단면도.
도 9는 종래 기술을 설명하기 위한 도면이며, 도 9a는 종래의 그레이톤 마스크를 나타낸 부분 평면도, 도 9b는 도 9a에 나타낸 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 레지스트상에 패턴 전사를 행한 결과를 나타낸 부분 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 1' : 차광부 2 : 투과부
3 : 그레이톤부 3a : 미세 차광 패턴
3b : 미세 투과부 3c : 차광 패턴
3' : 라인과 스페이스의 패턴 11 : 본 패턴에 대응하는 레지스트 패턴
12: 투과부에 대응하는 레지스트가 없는 부분
13: 그레이톤부에 대응하는 얇은 레지스트 영역
30: 윤곽 패턴
Claims (8)
- 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,상기 그레이톤 마스크는 적어도 차광부 및/또는 투과부와 그레이톤부가 인접하는 경계 부분을 가지며,상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽 형상이 굴곡 부분을 포함하며,차광부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분의 근방으로서 그레이톤부측에, 또는 투과부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분을 포함하는 영역 또는 경계 부분의 근방에, 상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽에 따라 라인 형상으로 형성된 윤곽 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
- 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,상기 그레이톤 마스크는 적어도 차광부 및/또는 투과부와 그레이톤부가 인접하는 경계 부분을 가지며,차광부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분의 근방으로서 그레이톤부 측에, 또는 투과부와의 경계에 있어서는 그 경계 부분을 포함하는 영역에, 상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽에 따라 라인 형상으로 형성된 윤곽 패턴을 가지며, 또한,상기 그레이톤부에서의 윤곽 패턴을 제외한 상기 차광 패턴은, 상기 차광부 및/또는 상기 투과부의 윤곽과 거의 직교하는 방향으로 라인이 연장된 라인과 스페이스의 패턴, 또는 라인과 스페이스 이외의 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
- 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,상기 그레이톤 마스크는 적어도 차광부와 그레이톤부가 인접하는 경계 부분을 가지며,상기 차광부와 인접하는 상기 그레이톤부에서의 차광 패턴은 상기 차광부의 윤곽 형상과 거의 평행한 라인과 스페이스의 패턴을 가지며,상기 차광부와 인접하는 상기 그레이톤부에서의 가장 차광부와의 경계측의 차광 패턴과 상기 차광부와의 간격(b)이 상기 라인과 스페이스의 패턴의 스페이스 간격(a)에 대하여 a＜b≤1.6a인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
- 차광부와, 투과부와, 마스크를 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 패턴 치수를 갖는 차광 패턴을 배열한 영역으로서 이 영역을 투과하는 노광 광의 투과량을 저감시키는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,상기 그레이톤부는 적어도 2개의 차광부에 끼워지며,상기 적어도 2개의 차광부의 쌍방의 윤곽에 따라 라인 형상으로 형성된 윤곽 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
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- 제 1 내지 4항중 어느 한 항에 있어서, 그레이톤 마스크는 LCD용 마스크 또는 PDP용 마스크인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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