KR100822297B1 - 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하프톤 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 알루미늄막과 차광물질막을 투명기판 상에 순차적으로 적층하고, 노광, 현상 및 에칭 공정에 의하여 광투과부, 광차단부 및 반투과부를 형성함으로써, 공정을 단순화시킬 수 있는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크를 이루는 구성수단은, 투명기판, 상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광을 투과시키는 광투과부, 상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광을 차단시키는 광차단부, 상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부를 포함하여 이루어지되, 상기 광차단부는 순차적으로 적층된 알루미늄막과 차광물질막으로 구성되고, 상기 반투과부는 알루미늄막인 것을 특징으로 한다. 즉, 반투과부를 구성하는 반투과물질막을 알루미늄을 이용하여 형성하는 것이 본 발명의 가장 큰 특징이다.
하프톤 마스크

Description

알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법{half tone mask using aluminium film and method for manufacturing thereof}
도 1은 종래의 하프톤 마스크의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 발명은 하프톤 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 알루미늄막과 차광물질막을 투명기판 상에 순차적으로 적층하고, 노광, 현상 및 에칭 공정에 의하여 광투과부, 광차단부 및 반투과부를 형성함으로써, 공정을 단순화시킬 수 있는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 하프톤 마스크를 보인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 하프톤 마스크(Half Tone Mask)는 투명기판(10), 광차단부(25), 광투과부(21) 및 반투과부(30)를 가진다.
조사되는 소정 파장대의 광을 투과시키는 투명기판(10)은 석영(Qz)으로 마련된다. 광차단부(25)는 조사되는 광을 차단할 수 있는 물질로 마련되어 투명기판(10) 상에 형성되며 소정의 패턴으로 형성되고, 상기 광투과부(21)는 상기 투명기판(10)이 외부로 노출되는 부분이다. 상기 광차단부(25)는 조사되는 광을 차단시키는 부분이고, 상기 광투과부(21)는 조사되는 광을 통과시키는 부분이다.
한편, 상기 광투과부(21) 중 필요한 부위의 투명기판(10) 상에는 반투과물질막으로 마련되어 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부(30)가 형성된다. 상기 반투과부(30)의 조성물은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있다면 다양하게 형성할 수 있다.
상기 조사되는 광은 노광기에 따라 그 파장대가 달라질 수 있으므로 별도로 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 300㎚∼440㎚ 파장대가 사용된다. 상기 반투과부(30)는 상기 조사되는 광의 일부만 투과시킬 수 있으면 족하고 광투과량에 제한이 있는 것은 아니며, 바람직하게는 조사되는 광의 10％∼90％의 광을 투과시킬 수 있으면 된다.
이와 같은 구조를 가지는 종래의 하프톤 마스크를 제작하기 위해서는 광투과부와 광차단부를 형성한 후에, 반투과부를 형성하는 공정을 반복 수행해야 한다. 즉, 광투과부와 광차단부를 형성한 후에, 스퍼터링법 등에 의하여 반투과물질을 형성하고, 반복적인 노광, 현상 및 에칭 공정을 수행해야 한다. 이와 같은 종래의 하프톤 마스크를 제조함에 있어서는, 제작 공정이 복잡하고 공정 수가 많아 제작 단가가 상승하는 문제점이 발생한다. 따라서, 제조 공정을 감소할 필요성이 대두되고 있다.
상기와 같이, 진행 공정이 단순하지 못해 작업자에 의한 에러 발생율이 높아지고, 공정을 여러 번 진행하면서 파티클 및 디펙(defect)에 노출되어 제작이 어려운 면이 있다. 또한, 스퍼터링에 의해 반투과물질을 형성한 후에, 정확한 노광 및 현상을 위하여 레이져 가공 장치의 정렬이 필수적으로 필요한데, 이 정렬 작업이 어렵고, 정확한 정렬이 기대할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 광투과부와 광차단부를 형성한 후에 반투과부를 형성시키기 위하여 반투과물질막을 적층하고, 노광, 현상 에칭 공정을 반복 수행하는 공정에 따르지 않고, 알루미늄막과 차광물질막을 투명기판 상에 순차적으로 적층하고, 노광, 현상 및 에칭 공정에 의하여 광투과부, 광차단부 및 반투과부를 형성하는 공정을 수행하여 공정을 단순화시킬 수 있는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 풀 노광과 하프 노광을 한번에 진행하여, 종래와 같이 2차적인 노광을 위한 얼라인 문제가 발생하지 않고, 제조 공정이 단축되어 파티클이나 다양한 디펙(defect)에 노출되는 가능성이 감소된 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크를 이루는 구성수단은, 투명기판, 상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광을 투과시키는 광투과부, 상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광을 차단시키는 광차단부, 상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부를 포함하여 이루어지되, 상기 광차단부는 순차적으로 적층된 알루미늄막과 차광물질막으로 구성되고, 상기 반투과부는 알루미늄막인 것을 특징으로 한다. 즉, 반투과부를 구성하는 반투과물질막을 알루미늄을 이용하여 형성하는 것이 본 발명의 가장 큰 특징이다.
또한, 상기 광차단부 중, 상기 투명기판의 양 측면에 형성되는 광차단부는 상기 차광물질막이 상기 알루미늄막의 바깥 쪽 측면까지 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알루미늄막은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 주원소로 하여 첨가물질이 적어도 하나가 결합된 화합물인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 첨가물질은 COx, Ox, Nx 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 반투과부의 광투과율은 상기 알루미늄막의 두께 또는 조성물을 조정하여 결정되는 것을 특징으로 한다. 즉, 반투과물질막 중 알루미늄막을 이용하여 상기 반투과부를 형성하기 때문에, 그 두께를 조정하여 소정의 광투과율을 결정할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄막의 두께는 1㎚ ~ 100㎚ 사이의 범위이고, 상기 차광물 질막은 50㎚ ~ 200㎚ 사이의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명인 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크의 제조 방법을 이루는 구성수단은, 투명기판 상에 알루미늄막, 차광물질막 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하고, 상기 포토레지스트에 대하여 풀(full) 노광과 하프(half) 노광을 수행한 후, 상기 노광된 포토레지스트 부분을 현상함으로써, 풀(full) 노광 영역과 하프(half) 노광 영역을 형성하는 단계, 상기 풀(full) 노광 영역에 노출된 상기 차광물질막과 그 하부에 형성된 알루미늄막을 순차적으로 에칭하여 광투과부를 형성하는 단계, 상기 포토레지스트에 대하여 에싱(ashing) 처리를 수행함으로써, 상기 하프(half) 노광 영역에 위치한 상기 차광물질막을 외부로 노출시키는 단계, 상기 외부로 노출된 차광물질막을 부분 에칭하여 상기 알루미늄막을 외부로 노출시킴으로써 반투과부를 형성시키고, 상기 포토레지스트를 박리하여 광차단부를 형성시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알루미늄막의 에칭은 인산, 질산 및 초산 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포토레지스트의 박리는 상기 알루미늄막이 제거되지 않는 현상액을 이용하는 것을 특징으로 하고, 구체적으로 상기 현상액은 아세톤 또는 신나(thinner)인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크(Half Tone Mask)(100)는 투명기판(110), 광차단부(125), 광투과부(121) 및 반투과부(130)를 가진다.
조사되는 소정 파장대의 광을 투과시키는 투명기판(110)은 일반적으로 석영(Qz)으로 마련되나, 광을 투과할 수 있는 투명성 물질이라도 무관하다. 그리고, 상기 광차단부(125)와 광투과부(121)는 상기 투명기판(110) 상에 적층되는 알루미늄막(113)과 차광물질막(115)을 패터닝하여 형성된다.
즉, 패터닝되어 상기 투명기판(110)을 노출시키는 부분이 광을 투과시키는 광투과부(121)이고, 패터닝되지 않아 상기 막(알루미늄막(113) + 차광물질 막(115))이 잔존하는 부분이 광을 차단시키는 광차단부(125)이다.
상기 광차단부(125)는 상기 투명기판(110) 상에 제조 설계에 따라 복수개 형성될 것이다. 그런데, 상기 광차단부(125) 중, 상기 투명기판(110)의 양 측면에 형성되는 광차단부(125)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 차광물질막(115)이 상기 알루미늄막(113)의 바깥 쪽 측면까지 덮도록 형성되어 있다. 이와 같은 구조는 후술하겠지만, 상기 풀 노광과 하프 노광을 수행한 후, 포토레지스트를 현상할 때, 현상액에 의하여 상기 알루미늄막을 보호하기 위해 제안된 구조이다.
상기 차광물질막(115)은 조사되는 소정 파장대의 광을 차단할 수 있는 물질로 형성되면 무관하나, 일반적으로 Cr, CrxOy 중 어느 하나 또는 이들의 복합 물질 로 형성된다. 그리고 상기 차광물질막(115)은 50㎚ ~ 200㎚ 사이의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 광차단부를 구성하게 되는 알루미늄막은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 주원소로 하여 첨가물질이 적어도 하나가 혼합된 복합물인 것이 바람직하다. 상기 첨가물질은 COx, Ox, Nx 중 적어도 하나인 것이 바람직하다. 상기 첨자는 결합되는 주원소에 따라 변하는 자연수이다. 그리고, 상기 알루미늄막(113)의 두께는 1㎚ ~ 100㎚ 사이의 범위인 것이 바람직하다.
즉, 상기 알루미늄막(113)의 조성물은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있다면 다양하게 형성할 수 있다. 본 발명에서는 알루미늄 또는 알루미늄에 적어도 하나의 첨가물질이 혼합된 복합물질로 알루미늄막을 형성할 수 있다. 예를 들어, AlxOy, AlxCOy, AlxOyNz, AlxCOyNz 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로도 상기 알루미늄막을 형성할 수 있다. 상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.
상기와 같은 알루미늄막(113)은 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 통과시킬 수 있는 조성물이므로, 소정 공정을 거쳐서 상기 반투과부(130)를 구성한다. 따라서, 상기 반투과부(130)의 광투과율은 상기 알루미늄막(113)의 두께와 조성물에 의하여 결정될 수 있다.
상기 조사되는 광은 노광기에 따라 그 파장대가 달라질 수 있으므로 별도로 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 300㎚∼440㎚ 파장대가 사용된다. 상기 반투과부(130)는 상기 조사되는 광의 일부만 투과시킬 수 있으면 족하고 광투과량에 제한 이 있는 것은 아니며, 바람직하게는 조사되는 광의 10％∼90％의 광을 투과시킬 수 있으면 된다.
다음은, 상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명인 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 단계(S10)에서는 석영(Qz)재의 투명기판(110) 상에 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만 투과시키는 알루미늄막(113)과 조사되는 소정 파장대의 광을 차단하는 차광물질 막(115)을 순차적으로 적층한다.
상기 알루미늄막(113)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 주원소로 하여 첨가물질이 적어도 하나가 혼합된 복합물인 것이 바람직하다. 상기 첨가물질은 COx, Ox, Nx 중 적어도 하나인 것이 바람직하다. 상기 첨자는 결합되는 주원소에 따라 변하는 자연수이다. 그리고, 상기 알루미늄막(113)의 두께는 1㎚ ~ 100㎚ 사이의 범위인 것이 바람직하다.
상기 광차단물질막(115)을 형성할 때는, 단계 S10에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄막(113)의 전면 및 측면을 모두 덮도록 형성된다.
다음으로, 단계 S20에 도시된 바와 같이, 상기 차광물질 막(115) 상에 파지티브(Positive) 성질을 가진 포토레지스트(141)를 형성한다. 그런 후, 상기 포토레지스트(141)의 상측에서 레이져 빔을 조사하여 포토레지스트(141) 상에 원하는 패턴을 드로잉(Drawing)한다.
상기 포토레지스트(141) 상에 형성되는 패턴은 풀(full) 노광과 하프(half) 노광을 수행하여 형성된다. 즉, 풀(full) 노광이 수행되는 상기 포토레지스트(141) 부분은 조사되는 빛을 모두 받아 모든 두께에 대하여 반응하고, 하프(half) 노광이 수행되는 상기 포토레지스트(141) 부분은 조사되는 빛의 일부만을 받아 일정 두께에 대하여만 반응한다.
상기와 같이 풀(full) 노광과 하프(half) 노광을 수행한 후, 상기 노광된 포토레지스트(141) 부분을 현상하면, 단계 S30에 도시된 바와 같이, 풀(full) 노광 영역(145)과 하프(half) 노광 영역(143)이 형성된다. 이 때, 상기 알루미늄막(113)은 상기 차광물질막(115)에 의하여 외부에 노출되지 않기 때문에, 상기 포토레지스트(141)를 현상하는 현상액으로부터 영향을 받지 않는다.
상기와 같이 풀(full) 노광 영역(145)과 하프(half) 노광 영역(143)이 형성된 후에는, 상기 풀(full) 노광 영역(145)에 노출된 상기 차광물질 막(115)과, 상기 차광물질 막(115) 하부에 존재하는 알루미늄막(113)을 순차적으로 에칭한다. 그러면, 단계 S40에 도시된 바와 같이, 투명기판(110)이 외부로 노출되는 부분에 해당하는 광투과부(121)가 형성된다.
상기 차광물질막(115)과 알루미늄막(113)의 에칭은 각각 별도의 공정으로 진행한다. 상기 알루미늄막(113)의 에칭은 상기 투명기판(110)에 영향을 미치지 않는 에칭액이면 무관하고, 바람직하게는 인산, 질산 및 초산 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
상기 단계(S40)에서 광투과부(121)를 형성한 후에는, 상기 포토레지스트(141)에 대하여 에싱(ashing) 처리를 수행한다. 그러면, 단계 S50에 도시된 바와 같이, 상기 하프(half) 노광 영역(143)에 잔존하는 포토레지스트(141)는 제거되어 상기 차광물질 막(115)이 외부로 노출되고, 상기 포토레지스트(141)의 높이는 전체적으로 낮아진다.
상기와 같이, 포토레지스트(141)에 대하여 에싱 처리를 수행하여 상기 하프(half) 노광 영역(143)에 위치한 차광물질 막(115)이 외부로 노출되면, 단계 S60에 도시된 바와 같이, 상기 외부로 노출된 차광물질 막(115)을 부분 에칭함으로써 상기 차광물질 막(115)의 하부에 위치하는 상기 알루미늄막(113)을 외부로 노출시킨다.
상기와 같이 차광물질막(115)을 에칭할 때는, 상기 차광물질막(115)의 하부에 형성되는 알루미늄막(113)이 에칭되지 않는 에칭액으로 수행한다. 상기 외부로 노출되는 알루미늄막(113)이 반투과부(130)에 해당하기 때문에, 차광물질막(115)의 에칭액에 의하여 상기 알루미늄막(113)이 에칭되지 않도록 하는 것은 필수적이다.
상기와 같이, 외부로 노출된 알루미늄막(113)이 본 발명에 따른 반투과부(130)에 해당한다. 상기 반투과부(130)가 형성된 후, 상기 차광물질막(115) 상에 잔존하는 포토레지스트(141)를 박리하여 제거한다. 그러면, 단계 S70에 도시된 바와 같이, 알루미늄막(113)과 차광물질막(115)이 적층되어 형성된 광차단부(125)가 형성된다.
상기 포토레지스트(141)를 박리할 때는, 상기 알루미늄막(113)의 일부(반투과부(130)에 해당하는 부분)가 외부로 노출된 상태이기 때문에, 상기 포토레지스트(141)의 박리는 상기 알루미늄막(113)이 제거되지 않는 현상액을 이용하여 수행한다. 상기 현상액은 상기 알루미늄막(113)에 영향을 주지 않는 것이면 무관하나, 아세톤 또는 신나(thinner)를 이용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크 및 그 제조 방법에 의하면, 알루미늄막과 차광물질막을 투명기판 상에 순차적으로 적층하고, 노광, 현상 및 에칭 공정에 의하여 광투과부, 광차단부 및 반투과부를 형성하기 때문에, 광투과부와 광차단부를 형성한 후에 반투과부를 형성시키기 위하여 반투과물질막을 적층하고, 노광, 현상 에칭 공정을 반복 수행하는 종래와 달리, 공정이 단순해지는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 풀 노광과 하프 노광을 한번에 진행하기 때문에, 종래와 같이 2차적인 노광을 위한 얼라인 문제가 발생하지 않고, 제조 공정이 단축되어 파티클이나 다양한 디펙(defect)에 노출되는 가능성을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광을 투과시키는 광투과부;
    상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광을 차단시키는 광차단부;
    상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부를 포함하여 이루어지되,
    상기 광차단부는 순차적으로 적층된 알루미늄막과 차광물질막으로 구성되고, 상기 반투과부는 알루미늄막이며, 상기 투명기판의 양 측면에 형성되는 광차단부는상기 차광물질막이 상기 알루미늄막의 바깥 쪽 측면까지 덮이도록 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반투과부의 광투과율은 상기 알루미늄막의 두께 또는 조성물을 조정하여 결정되는 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 알루미늄막은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 주원소로 하여 첨가물질이 적어도 하나가 결합된 화합물인 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 첨가물질은 COx, Ox, Nx 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 알루미늄막의 두께는 1㎚ ~ 100㎚ 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 차광물질막은 50㎚ ~ 200㎚ 사이의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크.
  8. 투명기판 상에 알루미늄막, 차광물질막 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하되, 상기 차광물질막이 상기 알루미늄막의 전면 및 바깥쪽 측면까지 모두 덮도록 하며,
    상기 포토레지스트에 대하여 풀(full) 노광과 하프(half) 노광을 수행한 후, 상기 노광된 포토레지스트 부분을 현상함으로써, 풀(full) 노광 영역과 하프(half) 노광 영역을 형성하는 단계;
    상기 풀(full) 노광 영역에 노출된 상기 차광물질막과 그 하부에 형성된 알루미늄막을 순차적으로 에칭하여 광투과부를 형성하되, 상기 알루미늄막의 에칭은 인산, 질산 및 초산 중 어느 하나를 이용하는 단계;
    상기 포토레지스트에 대하여 에싱(ashing) 처리를 수행함으로써, 상기 하프(half) 노광 영역에 위치한 상기 차광물질막을 외부로 노출시키는 단계;
    상기 외부로 노출된 차광물질막을 부분 에칭하여 상기 알루미늄막을 외부로 노출시킴으로써 반투과부를 형성시키고, 상기 포토레지스트를 박리하여 광차단부를 형성시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 포토레지스트의 박리는 상기 알루미늄막이 제거되지 않는 현상액을 이용하되, 상기 현상액은 아세톤 또는 신나(thinner)인 것을 특징으로 하는 알루미늄막을 이용한 하프톤 마스크의 제조 방법.
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