KR100676651B1 - 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법 - Google Patents

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Abstract

특정 파장에서 저투과율 및 저위상차를 가지는 반투과막을 형성하는 것에 의하여 슬릿을 통과하는 회절광의 제어와 레지스트 잔류량의 균일도를 제어하는 것이 가능하므로 제조공정의 단순화에 따른 생산성 향상 및 공정 여유도를 증가시킬 수 있도록, 투명기판을 형성하는 단계, 투명기판 위에 반투과막을 형성하는 단계, 반투과막 위에 차광막을 형성하는 단계, 차광막 위에 반사방지막을 형성하는 단계, 반사방지막 위에 레지스트를 도포하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법을 제공한다.
액정표시장치, 블랭크 마스크, 포토마스크, 투과율, 위상차, 반투과막, 노광, 현상, 슬릿, 균일도

Description

액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법 {Process of Blank Mask for Liquid Crystal Display}
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법의 일실시예를 개략적으로 나타내는 단면 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 포토마스크 제조방법의 일실시예를 개략적으로 나타내는 단면 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 포토마스크를 이용하여 액정표시장치를 제조하는 과정을 나타내는 단면 공정도이다.
도 4는 슬릿 마스크 기술을 이용한 포토마스크를 이용하여 액정표시장치를 제조하는 과정을 나타내는 단면 공정도이다.
본 발명은 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반투과막을 형성하는 것에 의하여 레지스트 잔류량의 균일도를 대폭 개선하므로 품질 완성도 및 수율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법에 관한 것이다.
초기의 액정표시장치(LCD) 제조공정에서는 포토마스크 8매가 사용되는 공정이었으므로 리소그래피 공정의 수가 많고, 프로세스 타임이 길기 때문에 최종 제품을 제조하기 위한 공정 비용이 많이 든다는 것과 리드 타임이 길다는 단점이 있었다. 따라서, 리소그래피 공정의 수를 줄이고, 프로세스 타임을 줄일 수 있는 방향으로 개선이 이루어지게 되었고, 2000년대에는 4매 이하의 포토마스크로 노광공정을 완료하는 수준까지 발전하였다.
특히, 슬릿 마스크(Slit Mask) 기술을 적용한 4-마스크 공정의 경우 기판 위에 금속막을 형성한 후 첫번째 마스크를 사용하여 노광(Exposure)공정, 현상(Develop)공정과 식각(Etching)공정을 통해 게이트 라인을 패터닝하고, 게이트 라인 위에 절연체막, a-Si막, n+ a-Si막, 금속막을 순차적으로 성막한 후, 두번째 마스크인 슬릿 마스크(Slit Mask)를 사용하여 노광공정, 현상공정을 행하게 되면, 두번째 마스크에서 패턴이 없는 부위는 완전 노광이 되어 금속막의 표면이 드러나지만, 슬릿(Slit)이 형성된 부분은 노광광의 회절현상으로 인하여 불완전노광이 되어 현상공정시 레지스트의 잔막이 남아 있게 된다. 이 상태에서 비정질 실리콘 아일랜드 패턴을 형성하기 위한 식각공정을 진행하고, 레지스트의 잔막이 남아 있던 부위는 금속막의 표면이 노출되도록 애싱(Ashing)공정을 한 후 다시 식각공정을 통하여 소오스와 드레인 패턴을 형성한다. 여기에서 두번째 마스크의 경우 기존 2매의 포토마스크가 필요했던 공정을 1매의 포토마스크로 진행하는 것에 해당된다. 이후, 남아 있던 레지스트를 제거하고 패시베이션막 역할을 하는 질화규소(SiN)를 형성한 후, 세번째 마스크를 사용하여 금속막을 서로 연결하기 위한 컨텍 홀 패턴을 형성한다. 다시 컨텍 홀 패턴 위에 ITO막을 성막한 후 네번째 마스크를 사용하여 ITO 패턴을 형성한다.
상기와 같은 4-마스크 공정에서 비정질 실리콘 아일랜드 패턴과 소오스, 드레인 패턴을 한번의 노광공정으로 제조할 수는 있으나, 패턴이 미세화되거나 구조가 복잡해질 경우 슬릿(Slit)을 통과하는 회절광의 제어와 레지스트 잔류량의 균일도를 제어하기 힘들어지는 문제점이 야기되어 생산 및 수율 측면에서 비용의 손실을 가져올 수 있다.
한편, 기존의 위상반전 블랭크 마스크를 사용할 경우, 위상 반전막을 통과한 노광 광의 위상차를 180°가 되도록 하고, 노광 파장에서 특정 투과율을 가지도록 성막하여 위상 반전막과 기판을 통과한 노광광의 간섭 현상을 이용하여 미세 패턴을 형성한다. 이러한 위상반전 블랭크 마스크를 포토마스크로 제작하여 액정표시장치(LCD) 공정에 적용하는 경우, 크롬 포토마스크에 비하여 미세 패턴은 형성할 수 있으나, 액정표시장치(LCD)용 노광 파장에서 높은 투과율과 높은 위상차를 나타내는 특성에 의해 레지스트 잔류량 및 균일도를 제어하기 힘든 문제점이 발생된다.
본 발명은 투과율 및 위상차 조절이 용이한 반투과막을 이용하는 것에 의하여 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬릿(Slit) 마스크 기술을 적용한 4-마스크 공정의 두번째 마스크의 경우처럼 완전 노광 부위와 불완전 노광 부위를 형성하여 1회의 노광공정만으로 2회의 노광공정을 거치는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 특정 파장에서 저투과율 및 저위상차를 가지는 반투과막을 형성하는 것에 의하여 슬릿(Slit) 마스크 기술을 적용한 포토마스크에서는 제어하기 힘들었던 미세 슬릿(Slit) 패턴을 형성했을 때 슬릿(Slit)을 통과하는 회절광의 제어와 레지스트 잔류량의 균일도를 제어하는 것이 가능하므로, 제조공정의 단순화에 따른 생산성 향상 및 공정 여유도를 증가시킬 수 있는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 제안하는 액정표시장치용 블랭크마스크 제조방법은, a1) 투명기판을 형성하는 단계; b1) 상기 a1) 단계에서 형성한 투명기판 위에 반투과막을 형성하는 단계; c1) 상기 b1) 단계에서 형성한 반투과막 위에 차광막을 형성하는 단계; d1) 상기 c1) 단계에서 형성한 차광막 위에 반사방지막을 형성하는 단계; e1) 상기 d1) 단계에서 형성한 반사방지막 위에 레지스트를 도포하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 a1) 단계에서 형성하는 투명기판은 유리 또는 석영으로 구성되며, 투과율이 90% 이상을 갖는 5∼12인치 및 평판 디스플레이(Flat Pannel Display) 제작용 기판을 말한다.
상기에서 평판 디스플레이로는 액정표시장치(LCD), 플라즈마패널디스플레이(PDP), 전계발광표시장치(FED) 등이 있다.
상기 b1) 단계에서 형성하는 반투과막은 금속을 모체로 하여 불활성 및 활성 가스가 도입된 진공 챔버 내에서 스퍼터링 방법에 의해 형성된다.
상기 반투과막을 형성할 때에 사용하는 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 단독으로 또는 화합물로 사용한다.
상기 반투과막을 형성한 때에 사용하는 불활성가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제논(Xe) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고, 활성가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2 ), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3), 메탄(CH 4) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용한다.
그리고, 상기 반투과막은 금속 모체가 규화몰리브덴(MoSi) 조합인 경우 질화규화몰리브덴(MoSiN), 산화규화몰리브덴(MoSiO), 탄화규화몰리브덴(MoSiC), 탄화산화규화몰리브덴(MoSiCO), 탄화질화규화몰리브덴(MoSiCN), 산화질화규화몰리브덴(MoSiON), 탄화산화질화규화몰리브덴(MoSiCON) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.
상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 반투과막의 성분 함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at% 중에서 선택적으로 설정하여 적용하고, 나머지는 몰리브덴(Mo)으로 이루어진다.
또, 상기 반투과막의 금속 모체가 알루미늄(Al) 조합인 경우 질화알루미늄 (AlN), 산화알루미늄(AlO), 탄화알루미늄(AlC), 탄화산화알루미늄(AlCO), 탄화질화알루미늄(AlCN), 산화질화알루미늄(AlON), 탄화산화질화알루미늄(AlCON) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.
상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 반투과막의 성분 함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at% 중에서 선택적으로 설정하여 적용하고, 나머지는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
상기 반투과막은 투명 기판으로부터 상위막으로 갈수록 구성 성분이 변하도록 제조되는 연속막 또는 저투과막과 고투과막이 2층이상으로 겹쳐서 구성되는 것도 가능하다.
상기에서 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 반응성가스의 혼합 비율인 아르곤(Ar):질소(N2):이산화탄소(CO2):메탄(CH4)을 5∼80sccm:20∼95sccm:0∼30sccm:0∼30sccm 중에서 선택적으로 설정하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 진공 챔버에 도입되는 불활성가스와 활성가스의 혼합비율은 불활성가스:활성가스가 1∼95%:5∼99% 범위내를 유지하도록 설정한다.
상기 반투과막은 300∼800nm의 파장에서 투과율이 5∼60%이며, 위상변이가 0∼90°이면서 두께가 50∼4500Å인 막을 말한다.
상기 반투과막은 위상차(φ)가 φ≤±(1/2 + 2n)π(여기에서 n은 0, 1, 2, 3 .....임)를 만족하도록 형성한다.
상기 c1) 단계에서 형성되는 차광막은 금속을 모체로 하여 불활성가스 및 반 응성가스가 도입된 진공 챔버 내에서 진공증착 방법을 이용하여 형성된다.
상기 차광막을 형성할 때에 사용하는 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 단독으로 또는 화합물로 사용한다.
상기 차광막을 형성할 때에 사용하는 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제온(Xe) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고, 반응성가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N 2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH4), 메탄(CH4) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용한다.
상기 차광막은 금속 모체가 크롬(Cr)인 경우 산화크롬(CrO), 질화크롬(CrN), 탄화크롬(CrC), 탄화산화크롬(CrCO), 질화탄화크롬(CrCN), 산화질화크롬(CrON), 탄화산화질화크롬(CrCON) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.
상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 차광막의 성분함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.
또, 상기 차광막은 금속 모체가 알루미늄(Al)인 경우 산화알루미늄(AlO), 질 화알루미늄(AlN), 탄화알루미늄(AlC), 질화탄화알루미늄(AlCN), 탄화산화알루미늄(AlCO), 산화질화알루미늄(AlON), 탄화산화질화알루미늄(AlCON) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.
상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 차광막의 성분함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%이고, 나머지는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
상기 d1) 단계에서 형성되는 반사방지막은 금속을 모체로 하여 불활성가스 및 반응성가스가 도입된 진공 챔버 내에서 진공증착 방법을 이용하여 형성된다.
상기 반사방지막을 형성할 때에 사용하는 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 단독으로 또는 화합물로 사용한다.
상기 반사방지막을 형성할 때에 사용하는 불활성가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제온(Xe) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고, 반응성가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N 2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH4), 메탄(CH4) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용한다.
상기 반사방지막은 금속 모체가 크롬(Cr)인 경우 산화크롬(CrO), 질화크롬 (CrN), 탄화크롬(CrC), 탄화산화크롬(CrCO), 질화탄화크롬(CrCN), 산화질화크롬(CrON), 탄화산화질화크롬(CrCON) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.
상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 반사방지막의 성분함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.
또, 상기 반사방지막은 금속 모체가 알루미늄(Al)인 경우 산화알루미늄(AlO), 질화알루미늄(AlN), 탄화알루미늄(AlC), 질화탄화알루미늄(AlCN), 탄화산화알루미늄(AlCO), 산화질화알루미늄(AlON), 탄화산화질화알루미늄(AlCON) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.
상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 반사방지막의 성분함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%이고, 나머지는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
상기 차광막 및 반사방지막은 투명 기판으로부터 상위막으로 갈수록 구성 성분이 변하도록 제조되는 연속막 또는 저투과막과 고투과막이 2층이상으로 겹쳐서 구성되는 것도 가능하다. 즉 상기 c1), d1) 단계의 차광막과 반사방지막은, 투명기판쪽으로 갈수록 질소의 함량이 높아지는 막 구분이 없는 연속막 또는 2층 이상의 막으로 구성하는 것이 가능하다.
상기 c1), d1) 단계에서 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 반응성가스의 혼합 비율인 아르곤(Ar):질소(N2):이산화탄소(CO2):메탄 (CH4)을 5∼80sccm:20∼95sccm:0∼30sccm:0∼30sccm 중에서 선택적으로 설정하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 c1), d1) 단계에서 진공 챔버 내에 도입되는 불활성가스와 반응성가스의 혼합비율은 불활성가스:반응성가스가 1∼95%:5∼99%의 범위내에 있도록 설정한다.
또 상기 b1), c1) 및 d1) 단계에서 접착력 및 막의 성장성을 향상시키기 위한 방법으로 기판을 소정의 온도(대략 80∼300℃ 정도)로 가열하는 것이 가능하다.
그리고, 진공증착시의 응력(Stress) 완화와 식각 특성을 고려하여 열처리(Annealing)를 소정의 온도(대략 200∼400℃ 정도)로 가열하는 것도 가능하다.
상기 e1) 단계에서 반사방지막 위에 도포하는 레지스트로는 옵틱(Optice) 포토레지스트인 THMR-iP3500, THMR-iP3600, DPR-i7000 및 전자빔 레지스트(E-Beam resist)인 EBR-9, PBS, ZEP-7000, 포지티브 화학증폭형 레지스트인 FEP-171, 네가티브 화학증폭형 레지스트인 FEN-270, NEB-22 등의 알칼리 용해 가능한 레진과 PAG(Photo Acid Generator)로 구성된 성분의 레지스트 등에서 적어도 하나이상을 선택하여 사용한다.
상기 반사방지막 위에 도포하는 레지스트는 스핀코팅 또는 캐필러리(Capillary)코팅에 의해 레지스트막을 형성하며, 상기 레지스트막의 두께는 1,000∼6,000Å 정도로 유지하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 레지스트를 도포한 다음, 핫플레이트(Hot Plate)를 사용하여 대략 50∼250℃ 정도의 온도범위에서 소프트 베이크(Soft Bake)을 실시하는 것이 바 람직하다.
그리고 본 발명의 포토마스크 제조방법은 상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 블랭크 마스크 위에 형성한 반투과막, 차광막, 반사방지막 중에서 모두 또는 적어도 1종 이상을 선택한 막을 패터닝하는 것으로 이루엊진다.
본 발명의 포토마스크 제조방법은, a2) 상기 a1)∼e1) 단계의 제조공정을 통해 제조된 블랭크 마스크를 전자빔이나 단색광의 레이저로 노광하는 단계; b2) 상기 a2) 단계에서 노광된 부분에 대해 현상액을 이용하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계; c2) 상기 b2) 단계에서 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 이용하여 상기 반투과막, 차광막과 반사방지막을 습식 또는 건식 식각공정을 통해 식각하는 단계; d2) 상기 c2) 단계에서 패턴 형성에 사용된 레지스트막을 제거하는 단계; e2) 상기 d2) 단계에서 1차 패턴이 형성된 상태의 포토마스크에 레지스트막을 형성하는 단계; f2) 상기 e2) 단계를 통한 마스크에 전자빔이나 단색광의 레이저로 노광하는 단계; g2) 상기 f2) 단계에서 노광된 부분에 대해 현상액을 이용하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계; h2) 상기 g2) 단계에서 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 이용하여 차광막과 반사방지막을 습식 또는 건식 식각공정을 통해 식각하는 단계; i2) 상기 h2) 단계에서 패턴 형성에 사용된 레지스트막을 제거하고 세정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
그리고, 본 발명의 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법 및 포토마스크 제조방법에 의하여 제조된 블랭크 마스크 및 포토마스크를 이용하여 반도체 집적회로 및/또는 평판 디스플레이를 제조하는 방법은, a3) 상기 a2)∼i2) 단계의 제조공 정을 통해 제조된 포토마스크를 스텝퍼(Stepper) 등의 장비로 노광하는 단계; b3) 상기 a3) 단계에서 완전 노광 및 불완전 노광된 부분에 대해 현상액을 이용하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계; c3) 상기 b3) 단계에서 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 이용하여 금속막, n+ a-Si막, a-Si막을 습식 또는 건식 식각공정으로 식각하는 단계; d3) 상기 b3) 단계에서 불완전 노광되어 있던 부분의 레지스트가 상기 c3) 단계를 통하여 금속막의 표면이 노출된 상태에서 애싱(Ashing)공정을 통하여 레지스트 잔막을 제거하고 레지스트 패턴을 마스킹으로 이용하여 소오스 및 드레인 패턴을 형성하기 위하여 n+ a-Si막까지 습식 또는 건식 식각공정을 통해 식각하는 단계; e3) 상기 d3) 단계에서 패턴 형성에 사용된 레지스트막을 제거하고 세정하는 단계를 포함한다.
상기 a2)∼i2) 단계의 제조공정을 통해 제조된 포토마스크는 액정표시장치뿐만 아니라, 상기와 같은 a3)∼e3) 단계의 제조공정을 통하여 반도체 집적회로, 평판 디스플레이(LCD, PDP, FED 등) 등을 제조하는 경우에도 적용이 가능하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법의 일실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
먼저, 석영으로 이루어지는 6인치(inch)의 투명기판(2) 위에 규화몰리브덴(MoSi)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N2), 이산화탄소(CO2) 가스를 이용한 리액티브 스퍼터링을 실시하여 반투과막(4)인 탄화산화질화규화몰리브덴(MoSiCON)을 형성한다(P10).
상기에서 반투과막(4)인 탄화산화질화규화몰리브덴(MoSiCON)막의 조성은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at%이고, 나머지는 몰리브덴(Mo)으로 이루어진다.
상기 반투과막(4)은 진공 챔버의 진공도가 2mTorr, 인가 전력이 1㎾인 조건에서 반응성가스의 혼합 비율인 아르곤(Ar):질소(N2):이산화탄소(CO2):메탄(CH4 )을 5∼80sccm:20∼95sccm:0∼30sccm:0∼30sccm으로 한 상태에서 형성된다.
상기 반투과막(4)은 400∼600㎚의 파장에서 투과율이 20∼30%이며, 위상차가 0∼50°이면서 두께가 300∼400Å인 막으로 성막된다.
그리고 상기 반투과막(4) 위에 크롬(Cr)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N2) 가스를 이용한 진공증착 방법으로 차광막(6)인 질화크롬(CrN)을 660Å의 두께로 형성한다(P12).
상기에서 차광막(6)인 질화크롬(CrN)막의 조성은 질소(N)가 0∼60at%이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.
상기 차광막(6) 위에 크롬(Cr)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N2), 이산화탄소(CO2) 가스를 이용한 진공증착 방법을 실시하여 반사방지막(8)인 산화질화탄화크롬(CrCON)을 110Å의 두께로 형성한다(P14).
상기 반사방지막(8)인 산화질화탄화크롬(CrCON)막의 조성은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at% 이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.
상기 반사방지막(8) 위에 ZEP-7000을 스핀 코팅 방식을 이용하여 3000Å 두께의 레지스트막(10)을 형성한 후, 핫플레이트에서 소프트 베이크를 실시한다(P16).
상기에서 소프트 베이크를 실시하는 온도는 200℃이며, 시간은 15분으로 설정한다.
상기와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크를 제조한다.
다음에 도 2를 참조하여 상기와 같은 공정으로 제조된 블랭크 마스크를 이용하여 이루어지는 본 발명에 따른 포토마스크 제조방법의 일실시예를 설명한다.
먼저, 상기와 같이 제조된 블랭크 마스크의 레지스트막(10)에 선택적으로 10kV의 가속전압을 가지는 전자빔을 사용하여 10μC/㎠의 에너지로 소정의 패턴으로 노광한다(P20).
상기와 같이 노광된 부분에 현상액인 GED-500을 스프레이 방식으로 70초간 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다(P21).
상기와 같이 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 사용하여 헬륨(He), 산소(O2), 염소(Cl 및 Cl2) 가스를 이용하여 500초 동안 건식식각을 통해 반사방지막(8) 패턴과 차광막(6) 패턴을 형성한다(P22).
그리고 반투과막(4) 패턴의 형성은 레지스트 패턴을 마스킹으로 사용하여 헬륨(He), 산소(O2) 및 불화탄소(CF4) 가스를 이용하여 30초 동안 건식식각을 통해 형성한다(P23).
이어서 황산에 디핑(Dipping)방식으로 90℃에서 30분간 실시하여 불필요해진 레지스트막(10)을 제거한 후, 이물질을 제거하기 위해 세정 공정을 행한다(P24).
그리고 상기 반사방지막(8) 패턴 위에 IP-3500을 스핀 코팅 방식을 이용하여 4650Å 두께의 2차 레지스트막(12)을 형성한 후, 핫플레이트에서 소프트 베이크를 실시한다(P25).
상기에서 소프트 베이크는 온도 110℃에서 15분 정도 실시한다.
다음에 2차 레지스트막(12)을 선택적으로 95mJ의 에너지로 소정의 패턴으로 노광한다(P26).
상기와 같이 노광된 부분의 레지스트 패턴을 형성하기 위해 현상액인 NMD-W를 스프레이 방식으로 70초간 현상하여 패턴을 형성한다(P27).
상기와 같이 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 사용하여 CR-7을 이용하여 60초 동안 습식 식각을 통해 반사방지막(8) 패턴과 차광막(6) 패턴을 형성한다 (P28).
그리고 황산에 디핑(Dipping)방식으로 90℃에서 30분간 실시하여 불필요해진 레지스트막(12)을 제거한 후 세정 공정으로 SPM 및 SC-1공정을 통해 표면에 부착되어 있는 오염 물질 및 파티클 등을 완전히 제거한다(P29).
상기와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 포토마스크를 제조한다.
[실시예 2]
먼저 도 1에 나타낸 바와 같이, 석영으로 이루어진 6인치(inch)의 투명기판(2) 위에 알루미늄(Al)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 가스를 이용한 진공증착 방법을 실시하여 반투과막(4)인 탄화산화질화알루미늄(AlCON)을 형성한다.
상기에서 반투과막(4)인 탄화산화질화알루미늄(AlCON)막의 조성은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%이고, 나머지는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
상기 반투과막(4)은 진공 챔버의 진공도 2mTorr, 인가 전력 0.6㎾인 조건에서 반응성가스의 혼합 비율을 아르곤(Ar):질소(N2):이산화탄소(CO2):메탄(CH4 )이 5∼80sccm:20∼95sccm:0∼30sccm:0∼30sccm으로 이루어진 상태에서 형성된다.
상기 반투과막(4)은 400∼600㎚의 파장에서 투과율이 20∼30%이며, 위상차가 40∼50°이고 두께가 300∼400Å인 막으로 성막한다.
상기 반투과막(4) 위에 크롬(Cr)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N2) 가 스를 이용한 진공증착 방법으로 차광막(6)인 질화크롬(CrN)을 500Å의 두께로 형성한다(P12).
상기에서 차광막(6)인 질화크롬(CrN)막의 조성은 질소(N) 0∼60at%이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.
그리고 상기 차광막(6) 위에 크롬(Cr)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 가스를 이용한 진공증착 방법을 실시하여 반사방지막(8)인 탄화산화질화크롬(CrCON)을 110Å의 두께로 형성한다(P14).
상기에서 반사방지막(8)인 탄화산화질화크롬(CrCON)막의 조성은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at% 이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.
또 상기 반사방지막(8) 위에 ZEP-7000을 스핀 코팅 방식을 이용하여 3000Å 두께의 레지스트막(10)을 형성한 후, 핫플레이트에서 소프트 베이크를 실시한다(P16).
상기에서 소프트 베이크를 실시하는 온도는 200℃이며, 시간은 15분 정도 실시한다.
상기와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크를 제조하는 것도 가능하다.
다음으로 상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크 및 포토마스크를 이용하여 반도체 집적회로, 평판 디스플레이 등을 제조하는 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제조공정을 통해 제조된 포토마스크(20)를 스텝퍼(Stepper) 등의 장비로 노광하고(P30), 상기 (P30) 단계에서 완전 노광 및 불완전 노광된 부분에 대해 현상액을 이용하여 레지스트 패턴(42)을 형성하고(P31), 상기 (P31) 단계에서 형성된 레지스트 패턴(42)을 마스킹으로 이용하여 금속막(40), n+ a-Si막(38), a-Si막(36)을 습식 또는 건식 식각공정으로 식각한다(P33).
그리고 상기 (P32) 단계에서 불완전 노광되어 있던 부분의 레지스트가 상기 (P33) 단계를 통하여 금속막(40)의 표면이 노출된 상태에서 애싱(Ashing)공정을 통하여 레지스트 잔막을 제거하고 레지스트 패턴을 마스킹으로 이용하여 소오스 및 드레인 패턴을 형성하기 위하여 n+ a-Si막(38)까지 습식 또는 건식 식각공정을 통해 식각하고(P34), 상기 (P34) 단계에서 패턴 형성에 사용된 레지스트막(42)을 제거하고 세정한다(P35).
도 3에 있어서, 부호 30은 기판을 나타내고, 부호 34는 절연체막을 나타내고, 부호 32는 금속막을 나타낸다.
상기와 같은 과정으로 액정표시장치 등의 평판표시장치와 반도체회로 등을 제조한다.
도 4에는 상기와 동일한 공정에서 슬릿 마스크(Slit Mask) 기술을 적용한 예를 나타내었다. 이와 같이 슬릿 마스크 기술을 적용하는 경우에는 노광공정에서 패턴 최외곽부분의 회절광의 영향으로 포토레지스트 패턴 프로파일(Profile)이 직각이 되지않고 기울어지게 되어, 식각공정을 진행했을 때 슬릿(Slit) 패턴보다 커 짐으로 인하여 패턴을 제어하기 어렵다는 문제가 있다.
도 4에 있어서, 부호 19는 슬릿(slit)을 나타낸다.
상기에서는 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법 및 포토마스크 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법으로 제조된 블랭크마스크 및 포토마스크를 반도체 집적회로 및 액정표시장치 등의 평판 디스플레이용 기판 제조공정에 적용하면, 종래 4-마스크 포토 공정에서와 같이 슬릿 마스크(Slit Mask) 사용에 따른 회절광 제어를 위한 마스크 제작 경비 및 시간의 단축, 회절광 제어의 한계로 인하여 발생하는 레지스트 잔류량의 균일도 문제를 대폭 개선하는 것이 가능하고, 제품의 완성도를 향상시켜 결국 비용(Cost) 절감에 따른 제품 경쟁력을 높일 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법에서는 저투과율과 비간섭성 위상의 특성을 가지는 반투과막을 사용하므로, 원하는 패턴 제조시에 직진광을 사용할 수 있어 슬릿 마스크(Slit Mask) 사용시의 최외곽 회절광에서 야기될 수 있는 패턴 치수 오제작을 방지하여 4-마스크 공정에서의 간헐적인 오류를 극복할 수 있고, 4-마스크 공정의 완성도를 높이는 것이 가능하다.
나아가 3-마스크 공정, 반도체 집적 회로 및 액정표시장치 이외의 평판 디스플레이에의 적용에도 응용할 수 있는 등의 확산 효과를 가져올 수 있다.

Claims (16)

  1. 평판 디스플레이용 포토마스크의 원재료인 블랭크 마스크에 있어서,
    투명기판 위에 300∼800nm의 파장에서의 위상차(φ)가 0∼90°(φ≤±(1/2 + 2n)π(여기에서 n은 0, 1, 2, 3 .....임))를 만족하며 투과율이 5∼60%이고 두께가 50∼4500Å를 만족하도록 형성되는 반투과막과, 노광광을 투과시키지 않는 차광막과, 반사방지막을 차례로 적층하고 레지스트를 도포하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반투과막은 금속을 모체로 하여 불활성 및 활성 가스가 도입된 진공 챔버 내에서 스퍼터링 방법에 의해 형성되고,
    상기 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si)으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 단독으로 또는 화합물로 사용하는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과막은 금속 모체가 규화몰리브덴(MoSi) 조합인 경우 질화규화몰리브덴(MoSiN), 산화규화몰리브덴(MoSiO), 탄화규화몰리브덴(MoSiC), 탄화산화규화몰리브덴(MoSiCO), 탄화질화규화몰리브덴(MoSiCN), 산화질화규화몰리브덴(MoSiON), 탄화산화질화규화몰리브덴(MoSiCON) 중에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성되는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과막은 금속 모체가 알루미늄(Al) 조합인 경우 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(AlO), 탄화알루미늄(AlC), 탄화산화알루미늄(AlCO), 탄화질화알루미늄(AlCN), 산화질화알루미늄(AlON), 탄화산화질화알루미늄(AlCON) 중에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성되는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과막의 성분 함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at%, 나머지는 금속으로 이루어지도록 상기 금속 모체와 불활성 및 활성 가스를 선택하는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과막은 투명기판으로부터 상위막으로 갈수록 구성 성분이 변하도록 제조되는 연속막으로 구성되거나 저투과막과 고투과막이 2층이상으로 겹쳐서 구성되는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과막은 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 상기 불활성가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고, 상기 활성가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3), 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고,
    상기 불활성가스와 활성가스의 혼합비율은 불활성가스:활성가스가 1∼95%:5∼99%인 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한항에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막은 금속을 모체로 하여 불활성가스 및 반응성가스가 도입된 진공 챔버 내에서 진공증착 방법을 이용하여 형성되고,
    상기 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si)으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고,
    상기 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제온(Xe) 중에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고,
    상기 반응성가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH4), 메탄(CH 4) 중에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막은 금속 모체가 크롬(Cr)인 경우 산화크롬(CrO), 질화크롬(CrN), 탄화크롬(CrC), 탄화산화크롬(CrCO), 질화탄화크롬(CrCN), 산화질화크롬(CrON), 탄화산화질화크롬(CrCON) 중에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성되는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막은 금속 모체가 알루미늄(Al)인 경우 산화알루미늄(AlO), 질화알루미늄(AlN), 탄화알루미늄(AlC), 질화탄화알루미늄(AlCN), 탄화산화알루미늄(AlCO), 산화질화알루미늄(AlON), 탄화산화질화알루미늄(AlCON) 중에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성되는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막의 성분함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at%, 나머지는 금속으로 이루어지도록 상기 금속 모체와 불활성가스 및 반응성가스를 선택하는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막은 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 상기 불활성가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고, 상기 반응성가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3), 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고,
    상기 불활성가스와 반응성가스의 혼합비율은 불활성가스:반응성가스가 1∼95%:5∼99%인 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
  15. 청구항 1의 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법으로 제조된 블랭크 마스크를 패터닝하여 제조되는 포토마스크 제조방법.
  16. 삭제
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002189281A (ja) 2000-12-19 2002-07-05 Hoya Corp グレートーンマスク及びその製造方法

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