KR100947550B1 - 레이저 반사형 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 반사형 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 빔의 반사영역에 소정 깊이의 반사막 매립홈이 형성되어 있는 베이스 기판 상부에 반사율 차이를 갖는 반사막을 순차적으로 반복해서 적층하고, 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)공정이나, 레이저 빔의 조사를 통한 리프트 오프(Lift-off) 공정을 통해 반사막 매립홈에 매립된 부분을 제외한 나머지 영역에 적층된 반사막을 제거하여 홈에 매립된 형태의 반사막 패턴을 형성함으로써 마스크의 제조공정을 용이하게 하는 동시에 정확한 패턴을 형성할 수 있는 레이저 반사형 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법은, 베이스 기판 상부에 희생막을 형성하는 단계와; 상기 베이스 기판에서 레이저 빔의 반사영역으로 예정된 영역에 대한 식각공정을 통해, 상기 희생막 및 상기 베이스 기판을 리세스하여 희생막패턴 및 소정 깊이의 반사막 매립홈을 형성하는 단계와; 상기 희생막패턴 및 반사막 매립홈이 형성된 베이스 기판 상부에 반사율이 서로 다른 제1반사막과 제2반사막을 상기 반사막 매립홈이 완전히 매립될 때까지 교대로 반복해서 적층하는 단계와; 상기 베이스 기판의 저면 방향으로부터 상기 베이스 기판에 레이저 빔을 조사하여 상기 희생막패턴과 상기 희생막패턴 상부에 적층된 상기 제1 및 제2반사막을 제거하는 레이저 리프트 오프(laser lift-off)공정을 통해 상기 반사막 매립홈에 매립된 형태의 반사막패턴을 형성하는 단계; 및 상기 베이스 기판 상부에 잔류하는 상기 희생막패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
레이저 빔, 반사형 마스크, 반사율, 희생막, 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP), 레이저 리프트 오프(Laser lift-off), 반사막 매립홈
Description
본 발명은 레이저 반사형 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 빔의 반사영역에 소정 깊이의 반사막 매립홈이 형성되어 있는 베이스 기판 상부에 반사율 차이를 갖는 반사막을 순차적으로 반복해서 적층하고, 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)공정이나, 레이저 빔의 조사를 통한 리프트 오프(Lift-off) 공정을 통해 반사막 매립홈에 매립된 부분을 제외한 나머지 영역에 적층된 반사막을 제거하여 홈에 매립된 형태의 반사막 패턴을 형성함으로써 마스크의 제조공정을 용이하게 하는 동시에 정확한 패턴을 형성할 수 있는 레이저 반사형 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
박막기술은 단원자층으로부터 수 ㎛ 두께를 가진 막의 처리 기술을 의미하며, 집적 회로(IC)의 전극 배선, 배선 간의 절연 및 저항체 제조 등에 사용되며 박막의 제작과 응용을 종합한 기술로서, 반도체, LCD(Liquid Crystal Display), 태양전지(Solar cell), LED(Light Emitting Diode) 등의 산업에 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 박막기술을 이용하여 생산되는 제품들은 다양한 소자로 구성되며, 각각의 소자들은 여러 층의 박막을 순차적으로 적층하여 각각의 역할에 필요한 구조를 가지도록 구성된다.
각 층의 박막은 진공 증착법, 스퍼터링법, 열산화법 등을 통해 형성되며, 각 층은 패터닝을 통해 다양한 구조로 형성될 수 있다.
일반적인 패터닝 공정은 피식각층이 형성되어 있는 기판 상부에 포토레지스트(Photoresist)를 도포하고, 원하는 패턴이 형성된 마스크를 통해 자외선을 주사하여 노광공정을 실시한 다음, 현상공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 피식각층을 식각하여 피식각층패턴을 형성한 다음, 포토레지스트 패턴을 제거하는 과정을 거쳐 수행되고 있다.
이러한 패터닝 공정은 매우 복잡하여 오랜 공정시간을 필요로 하고 고가의 포토레지스트를 사용하고 있기 때문에 공정 비용이 증가하고, 다단계의 공정을 수행하기 때문에 잠재 불량요인의 내재 및 생산성의 저하 등과 같은 다양한 문제점을 발생시키며, 다단계의 공정을 수행하기 위한 고가의 다양한 장비를 필요로 하여 제조 비용을 증가시키는 동시에 다량의 화학물질을 사용함으로써 환경을 오염시키는 원인이 되고 있다.
한편, 최근에는 레이저와 광학소자를 이용하여 기존의 패터닝 공정에 비해 공정이 간단하고 저가이며 환경적으로 무해하게 박막을 패터닝 할 수 있는 레이저 다이렉트 패터닝(Laser Direct Patterning, 이하, LDP라 함)방식이 다양하게 응용되고 있다.
LDP 방식은 레이저 빔을 피식각층에 주사하여 피식각층에서 불필요한 부분을 제거하는 방식으로 수행되고 있는데, 이러한 경우 레이저 빔의 직경이 매우 작아 패턴을 기판에 형성된 피식각층을 전면적으로 패터닝하는 데에는 많은 공정 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여 원하는 패턴이 형성된 마스크를 개재하고, 마스크 표면에 레이저 빔을 스캐닝하는 방식으로 주사하면서 피식각층을 패터닝함으로써 공정 효율을 향상시키는 방법이 사용되고 있다.
그러나 이러한 공정에 사용되고 있는 마스크는, 통상적으로 레이저 빔을 투과시키는 베이스 기판 상부에 레이저 빔을 흡수하는 Cr 등의 차폐층을 형성하고, 포토레지스트를 이용한 패터닝공정으로 차폐층을 패터닝함으로써 형성되고 있는데, 마스크를 기판에 인접하게 위치시켜 피식각층을 식각하는 경우에는 피식각층을 식각하기 위한 레이저 빔의 에너지로 인해 마스크가 손상되어, 기판과 마스크 사이에 레이저 빔을 집속해주는 프로젝션 렌즈를 개재하고 피식각층을 식각하기 위한 레이저 빔의 에너지보다 다소 낮은 에너지를 갖는 레이저 빔을 마스크에 주사하고 프로젝션 렌즈를 통해 에너지를 집속하여 피식각층을 식각하고 있다.
상술한 구성으로 인해 패터닝 시스템의 구성이 복잡해지고, 기판이나 레이저 빔을 포함하는 광학계를 이동시키면서 기판 상의 피식각층을 식각해야 하기 때문에 이동에 따른 오차 발생으로 원하는 형상의 패턴을 구현하기 어렵고 이에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 미국특허 제4,923,722호에는 마스크 기판 상에 레이저 빔에 대해 반사율이 낮은 유전물질과, 반사율이 높은 유전물질을 반복해서 적층하고 포토레지스트를 이용하여 적층된 유전물질을 일괄적으로 패터닝함으로써 레이저 빔을 반사시키는 반사형 마스크에 대해 제안하고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조과정을 순차적으로 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 레이저 반사형 마스크는 레이저 빔을 투과시키는 기판(110) 상부에 반사율이 낮은 제1반사막(122a)과, 제1반사막(122a)에 비해 반사율이 높은 제2반사막(124a)을 순차적으로 반복해서 적층하여 반사막(120a)을 형성하고, 반사막(120a) 상부에 포토레지스트(130a)를 도포한 다음, 원하는 패턴이 형성된 마스크(140)를 이용하여 자외선을 조사하고(단계 a), 포토레지스트(130a)를 현상하여 포토레지스트 패턴(130b)을 형성한 다음(단계 b), 포토레지스트 패턴(130b)을 식각마스크로 반사막(120a)을 식각하여 반사막 패턴(120b)을 형성한 후(단계 c), 포토레지스트 패턴(130b)을 제거하여(단계 d) 형성되고 있다.
그러나 상술한 마스크 제조과정에서는 기판(110) 상에 적층된 제1반사막(122a)과 제2반사막(124a)의 식각률이 서로 달라 식각 종점을 파악하기 어렵기 때문에 패턴 프로파일을 조절하기 어렵고, 식각마스크로 사용되는 포토레지스트패턴(130b)이 반사막(120a)을 식각하는 동안 모두 제거되거나 떨어져 나가 최종적으로 구현되는 반사막 패턴(120b)의 정밀도가 떨어져 이를 식각마스크로 사용하는 경우에는 피식각층을 원하는 패턴 형상대로 식각하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 반사막과 포토레지스트 사이에 금 등의 금속물질을 이용한 하드마스크를 개재하는 방법을 사용하기도 하지만, 하드마스크가 반사막과의 접착력이 좋지 않아 반사막의 식각 도중 떨어져 나가 여전히 패턴의 정밀도가 떨어진다는 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 마스크를 구성하는 베이스 기판 상부에 소정 두께의 희생막을 형성하고, 베이스 기판에서 레이저 빔의 반사영역으로 예정되는 부분에 반사막 매립홈을 형성한 다음, 반사율 차이를 갖는 반사막을 순차적으로 반복해서 적층한 후, 베이스 기판을 연마 종점으로 이용해서 반사막과 희생막을 전면적으로 연마하거나, 또는 베이스 기판 배면에 레이저를 조사하여 반사막 매립홈에 매립된 부분을 제외한 나머지 영역에 적층된 반사막과 희생막을 제거하여 홈 내부에 매립된 형태의 반사막 패턴을 형성함으로써 식각율이 서로 다른 다수의 반사막을 효과적으로 패터닝하여 정밀도를 향상시킬 수 있는 레이저 반사형 마스크 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크는, 레이저 빔의 반사영역에 소정 깊이의 반사막 매립홈이 형성되어 있는 베이스 기판; 및 상기 반사막 매립홈에 매립된 반사막패턴;을 포함하여 구성되되, 상기 반사막패턴은 SiO2막으로 형성되는 제1반사막과 상기 제1반사막보다 반사율이 높은 제2반사막을 교대로 반복해서 적층하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법은, 베이스 기판 상부에 희생막을 형성하는 단계와; 상기 베이스 기판에서 레이저 빔의 반사영역으로 예정된 영역에 대한 식각공정을 통해, 상기 희생막 및 상기 베이스 기판을 리세스하여 희생막패턴 및 소정 깊이의 반사막 매립홈을 형성하는 단계와; 상기 희생막패턴 및 반사막 매립홈이 형성된 베이스 기판 상부에 반사율이 서로 다른 제1반사막과 제2반사막을 상기 반사막 매립홈이 완전히 매립될 때까지 교대로 반복해서 적층하는 단계와; 상기 베이스 기판의 저면 방향으로부터 상기 베이스 기판에 레이저 빔을 조사하여 상기 희생막패턴과 상기 희생막패턴 상부에 적층된 상기 제1 및 제2반사막을 제거하는 레이저 리프트 오프(laser lift-off)공정을 통해 상기 반사막 매립홈에 매립된 형태의 반사막패턴을 형성하는 단계; 및 상기 베이스 기판 상부에 잔류하는 상기 희생막패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크 및 그 제조방법은, 희생막이 형성되어 있는 마스크의 베이스 기판을 리세스하여 원하는 형태의 반사막 매립홈을 미리 형성하고, 반사율 차이를 갖는 반사막을 순차적으로 반복해서 적층한 후 반사막 매립홈에 매립된 부분을 제외한 나머지 영역에 적층된 반사막 및 희생막을 화학기계연마방식 또는 레이저 리프트 오프방식으로 제거하여 반사막패턴을 형성함으로써 식각 선택비 차이를 갖는 다수의 반사막을 동시에 제거할 수 있으므로 공정을 용이하게 하는 동시에 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 레이저 빔을 반사하는 반사막을 이용하여 마스크를 형성하기 때문에 레이저 빔에 의한 과열로 손상되는 과열되는 일이 없고, 이러한 구성을 통해 마스크를 피식각층이 형성되는 기판과 인접하게 구성할 수 있어 레이저 빔을 집속하기 위한 별도의 광학계를 필요로 하지 않아 패터닝 시스템을 단순하게 구성할 수 있다는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조과정을 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크(200')는, 레이저 빔의 반사영역에 소정 깊이의 반사막 매립홈(202)이 형성된 베이스 기판(200)과, 베이스 기판(200)의 반사막 매립홈(202)에 매립된 반사막패턴(220b)을 포함하여 구성된다.
베이스 기판(200)은 레이저 빔을 투과시키는 재질로 구성되며, 유리기판, 용융 실리카(fused silica)기판,석영(Quartz)기판, 합성 석영(Synthetic Quartz)기판 또는 CaF2 기판 등이 사용될 수 있다. 또한, 베이스 기판(200)의 저면, 즉 레이저 빔이 입사되는 면에는 반사방지막(Anti-Refection Coating ; ARC)이 추가로 형성될 수 있으며, 이를 통해 베이스 기판(200)의 투과영역에서 레이저 빔의 투과율을 향상시킴으로써 식각 효율을 높일 수 있다.
반사막패턴(220b)은 레이저 빔을 반사시키는 유기막으로 형성되며, 반사율이 낮은 제1반사막과 제1반사막에 비해 반사율이 높은 제2반사막이 교대로 반복해서 적층되어 구성된다.
제1반사막은 반사율이 낮은 SiO2막이 사용될 수 있으며, 제2반사막은 제1반사막에 비해 반사율이 높은 MgF2막, TiO2막, Al2O3막, Ta2O5막, Ceriumfluoride막, Zinc sulfide막, AlF3막, Halfnium oxide막 또는 Zirconium oxide막 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 반사막패턴(220b)은 MgF2막/SiO2막, Ta2O5막/SiO2막 등의 적층구조를 반복적으로 수 내지 수십 층 적층함으로써 형성될 수 있으며, MgF2막/SiO2막의 경우에는 5J/㎠ ~ 8J/㎠, Ta2O5막/SiO2막의 경우에는 10J/㎠ 정도의 에너지를 갖는 레이저 빔에 견딜 수 있도록 구성된다.
반사막패턴(220b)은 피식각층을 식각하기 위한 레이저 빔의 파장에 따라 사용되는 반사막의 종류를 선별하여 구성될 수 있으며, 레이저 빔에 대하여 90 ~ 100%의 반사율을 갖도록 구성되어, 대부분의 레이저 빔을 반사시킴으로써 높은 에너지의 레이저 빔에 의해 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
이러한 구성을 통해 마스크를 피식각층이 형성된 기판에 인접하게 위치시키고, 피식각층을 식각할 정도의 높은 에너지를 갖는 레이저 빔을 주사하여 패터닝을 수행할 수 있기 때문에 레이저 빔을 집속하기 위한 프로젝션 렌즈 등의 사용을 배제시킬 수 있어 패터닝 시스템의 구성을 단순하게 할 수 있으며, 이를 통해 마스크의 크기를 피식각층이 형성된 기판과 동일한 크기로 구성할 수 있어 기판이나 마스크의 이동에 따른 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 베이스 기판(200) 및 반사막패턴(220b) 상부에는 보호막(미도시)이 추가로 형성될 수도 있는데, 이러한 보호막은 상술한 본 발명의 레이저 반사형 마스크를 이용하여 피식각층을 패터닝할 때, 패터닝을 용이하게 하기 위해 레이저 반사형 마스크와 피식각층 사이에 유입되는 식각용액에 의해 레이저 반사형 마스크의 베이스 기판(200) 및 반사막패턴(220b)이 손상되는 것을 방지함으로써 마스크의 내구성을 향상시키기 위해 형성된다. 보호막은 식각용액에 대한 내화학성이 좋은 DLC(Diamon Like Carbon)막이 사용될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크는 다음과 같은 방법으로 형성된다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조과정을 보여주는 단면도이다.
먼저, 베이스 기판(200) 상부에 희생막(210)을 형성한다(단계 a). 이때, 베이스 기판(200)은 레이저 빔을 투과시키는 유리기판, 용융 실리카(fused silica)기판, 석영(Quartz)기판, 합성 석영(Synthetic Quartz)기판 또는 CaF2 기판 등이 사용될 수 있으며, 희생막(210)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 금(Au) 등의 금속물질 중 한 가지 또는 적어도 두 가지 이상의 서로 다른 금속층의 적층구조로 형성될 수 있다.
또한, 베이스 기판(200)의 저면, 즉 레이저 빔이 입사되는 면에는 반사방지 막(Anti-Reflective Coating : ARC, 미도시)이 추가로 형성될 수 있는데, 이러한 구성을 통해 베이스 기판(200)의 투과영역에서 레이저 빔의 투과율을 높임으로써 식각 효율을 향상시킬 수 있다.
다음, 베이스 기판(200)에서 레이저 빔의 반사영역으로 예정된 영역에 대한 식각공정을 통해 희생막(210)과 베이스 기판(200)을 리세스하여, 희생막패턴(212)을 형성하는 동시에, 예정된 레이저 빔 반사영역에 소정 깊이의 반사막 매립홈(202)을 형성한다(단계 b). 이때, 반사막 매립홈(202)은 포토레지스트 패터닝공정이나 레이저를 이용한 패터닝공정을 통해 형성될 수 있다. 포토레지스트 패터닝공정을 통해 반사막 매립홈(202)을 형성하는 경우에는, 희생막(210) 상부에 포토레지스트패턴(미도시)을 형성한 후 희생막(210)을 식각하여 반사영역으로 예정된 영역을 노출시키는 희생막패턴(212)을 형성하고, 포토레지스트패턴 및 희생막패턴(212)을 식각마스크로사용하여 베이스 기판(200)을 식각함으로써 형성된다. 이때, 희생막패턴(212)은 반사막 매립홈(202)을 형성하기 위한 하드마스크로 사용된다.
이후, 희생막패턴(212) 및 반사막 매립홈(202)이 형성되어 있는 베이스 기판(200) 상부에 레이저 빔을 반사시키는 반사막(220a)을 형성하되, 반사막(220a)은 제1반사막(221)과, 제1반사막(221)에 비해 반사율이 높은 제2반사막(222)을 반사막 매립홈(202)이 완전히 매립될 때까지 교대로 반복해서 수 내지 수십층 적층한다(단계 c). 이때, 제1반사막(221)은 레이저 빔에 대하여 반사율이 비교적 낮은 SiO2막이 사용될 수 있고, 제2반사막(222)은 제1반사막(221)에 비해 반사율이 높은 MgF2막, TiO2막, Al2O3막, Ta2O5막, Cerium fluoride막, Zinc sulfide막, AlF3막, Halfnium oxide막 또는 Zirconium oxide막 등이 사용될 수 있으며, 각각 기상증착(evaporative deposition), 이온보조증착(ion beam assisted deposition), 화학기상증착(chemical vapor deposion, CVD), 이온증착(ion beam deposition), 분자선 결정성장법(Molecular Beam Epitaxy ; MBE), 스퍼터 증착(sputter deposition) 등의 방법을 통해 형성될 수 있다.
그 후, 적층된 반사막(220a) 표면에 슬러리가 함유된 연마액을 공급하면서 베이스 기판(200)의 표면을 연마 종점으로 하는 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing ; CMP)공정을 수행하여 희생막패턴(212)과, 희생막패턴(212) 상부에 적층된 반사막(220a)을 연마하여 반사막 매립홈(202)에 매립된 반사막 패턴(220b)을 형성한다(단계 d).
이렇게 반사막 매립홈(202)에 매립된 반사막 패턴(220b)을 형성한 이후, 베이스 기판(200) 상에 잔류하는 희생막패턴(212)을 제거하기 위한 습식식각공정을 수행한다. 이는 화학기계연마공정시 연마 편차에 의해 희생막패턴(212)이 제거되지 않은 부분이 발생될 수 있으므로, 베이스 기판(200) 상에 존재하는 희생막패턴(212)을 습식식각공정을 통해 완전히 제거함으로써 이후 마스크를 이용한 레이저 패터닝공정에서 희생막패턴(212)에 의해 불량이 발생될 수 있는 원인을 원천적으로 제거하기 위함이다.
이후, 베이스 기판(200) 및 반사막패턴(220b) 상부에 소정 두께의 보호막(미도시)을 형성함으로써, 상술한 본 발명의 레이저 반사형 마스크를 이용하여 피식각층을 패터닝할 때, 레이저 반사형 마스크와 베이스 기판(200) 사이에 유입되는 식각용액에 의해 레이저 반사형 마스크의 베이스 기판(200)이나 반사막패턴(220b)이 손상되는 것을 방지할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조과정을 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 베이스 기판(200) 상부에 형성된 희생막패턴(212)과, 희생막패턴(212) 상부에 적층된 반사막(220a)을 화학기계연마공정 대신 레이저 빔을 이용한 리트프 오프공정으로 제거하는 과정을 제외하고는 상술한 제1실시예에서와 동일한 방법을 통해 수행된다.
즉, 희생막패턴(212) 및 반사막 매립홈(202)이 형성되어 있는 베이스 기판(200) 상부에 반사막(220a)을 적층하고, 베이스 기판(202)의 저면 방향으로부터 베이스 기판(200)에 레이저 빔을 조사하여 반사막 매립홈(202) 이외의 영역, 즉 레이저 빔 비반사영역 상에 형성된 희생막패턴(212) 및 반사막(220a)을 리프트 오프시킴으로써 반사막 매립홈(202) 내부에 매립되는 반사막패턴(220b)을 형성한다(단계 d 및 단계 e).
이렇게 베이스 기판(200)의 저면 방향으로부터 베이스 기판(200)에 레이저 빔을 조사하면, 반사막 매립홈(202) 내부에 형성되는 반사막패턴(220b)에서는 대부분의 레이저 빔을 반사시키지만, 반사막 매립홈(202) 이외의 영역에 형성된 희생막패턴(212)에서는 레이저 빔의 반사가 이루어지지 않아, 흡수되는 레이저 빔의 에너지에 의해 희생막패턴(212)이 과열되게 된다.
이때, 희생막패턴(212)을 구성하고 있는 크롬이나 몰리브덴 등은 과열되면 부서지기 쉬운(brittle) 물질로서, 레이저 빔에 의해 과열되어 산산이 부서지면서 그 상부에 적층된 반사막 패턴(220b)과 함께 베이스 기판(200)으로부터 분리되게 된다.
희생막 패턴(212)은 경도가 높은 재질로 형성될수록 베이스 기판(200)과의 분리가 용이하다. 반면에, 경도가 낮은 재질로 형성되는 경우에는 레이저에 의해 리프트 오프되더라도 잔류물이 베이스 기판(200) 상에 융착되어 후속 습식식각공정에 의해서도 용이하게 제거하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 희생막(210)을 단층구조로 형성하는 경우, 크롬이나 몰리브덴과 같이 경도가 높은 재질의 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 희생막(210)을 다층의 적층구조로 형성하는 경우에는, 베이스 기판(200) 상부에 직접 접촉되는 최하층의 박막을 경도가 높은 크롬이나 몰리브덴으로 형성하고 그 상부에 경도가 비교적 낮은 알루미늄, 구리, 금 등을 적층하는 것이 좋다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크를 레이저 패터닝 시스템에 적 용한 상태를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 기판(310)을 장착하기 위한 스테이지(300)와, 스테이지(300) 상부 일측에 위치하여 소정 파장의 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기(400)와, 레이저 발진기(400)로부터 발생되는 레이저 빔을 스테이지(300) 방향으로 반사시키는 반사경(500)을 포함하여 구성되는 레이저 패터닝 시스템에 피식각층(320)이 형성되어 있는 기판(310)과, 반사막패턴(220b)이 형성되어 있는 반사형 마스크(200')가 각각 장착되어 있다.
본 발명에 따른 반사형 마스크(200')는 피식각층(320)이 형성된 기판(310)과 서로 인접하게 배치되어 있으며, 레이저 조사 시에는 레이저 발진기(400)와 반사경(500) 및 반사형 마스크(200')를 서로 동기화하여 이동시키거나, 또는 기판(310)을 이동시키면서 피식각층(320)을 패터닝할 수 있다. 또한, 반사형 마스크(200')와 기판(310) 사이에 식각용액을 유입시키면서 피식각층(320)을 패터닝함으로써 피식각층(320)이 더욱 용이하게 패터닝될 수 있도록 할 수도 있다.
한편, 반사형 마스크(200')를 기판(310)과 동일한 크기로 구성하는 경우에는, 반사형 마스크(200')를 기판(310)에 얼라인먼트시켜 서로 고정시킨 후 레이저 발진기(400)와 반사경(500)을 서로 동기화하여 이동시키거나, 반사형 마스크(200')와 기판(310)을 서로 동기화하여 이동시키면서 피식각층(320)을 패터닝할 수도 있으며, 이 경우 반사형 마스크(200')와 기판(310)의 얼라인먼트를 고정한 채 패터닝을 수행하게 되므로, 형성되는 패턴의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반사형 마스크(200')는 식각시 주사되는 대부분의 레 이저 빔을 반사시키기 때문에 레이저 빔에 의한 마스크의 구조적 손상을 최소화할 수 있고, 마스크의 이러한 특성으로 인해 상대적으로 높은 에너지의 레이저 빔의 직접 주사를 가능하게 하여, 별도의 광학계, 즉 프로젝션 렌즈 등의 구성 없이 반사형 마스크(200')를 기판(310)에 인접하게 위치하도록 구성함으로써 패터닝 시스템의 구성을 단순하게 할 수 있다.
이때, 레이저 빔의 왜곡을 방지하기 위해 반사형 마스크(200')를 기판(310)에 가깝게 위치시킬수록 정확한 패턴을 형성하는데 유리하지만, 서로 접촉되거나 너무 인접한 경우에는 식각시 발생되는 식각잔류물이 마스크나 피식각층에 부착되어 결함으로 작용하여 패턴의 정밀도를 저하시키기 때문에 적절한 거리를 택하여 상호 이격되도록 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조과정을 순차적으로 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크의 구성을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조과정을 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조과정을 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크를 레이저 패터닝 시스템에 적용한 상태를 보여주는 도면.
<도면의 주요부에 대한 설명>
101, 310 : 기판 120a : 반사막
120b : 반사막 패턴 122a, 221 : 제1반사막
122b : 제1반사막 패턴 124a, 222 : 제2반사막
124b : 제2반사막 패턴 130a : 포토레지스트
130b : 포토레지스트패턴 140 : 마스크
200' : 반사형 마스크 200: 베이스 기판
202 : 반사막 매립홈 210 : 희생막
212 : 희생막패턴 220a : 반사막
220b : 반사막패턴 300 : 스테이지
320 : 피식각층 400 : 레이저 발진기
500 : 반사경
Claims (14)
- 레이저 빔의 반사영역에 소정 깊이의 반사막 매립홈이 형성되어 있는 베이스 기판; 및상기 반사막 매립홈에 매립된 반사막패턴;을 포함하여 구성되되,상기 반사막패턴은 SiO2막으로 형성되는 제1반사막과 상기 제1반사막보다 반사율이 높은 제2반사막을 교대로 반복해서 적층하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이스 기판은,유리기판, 용융 실리카(fused silica)기판, 석영(Quartz)기판, 합성 석영(Synthetic Quartz)기판 및 CaF2 기판 중 선택되는 한 가지인 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이스 기판의 저면에는,반사방지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 제2반사막은,MgF2막, TiO2막, Al2O3막, Ta2O5막, Cerium fluoride막, Zinc sulfide막, AlF3막, Halfnium oxide막 및 Zirconium oxide막으로 이루어지는 군에서 선택되는 한 가지인 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이스 기판 및 상기 반사막패턴 상부에는,상기 레이저 반사형 마스크를 이용하여 패터닝 공정을 수행하는 경우, 식각용액에 의한 마스크의 손상을 방지하기 위한 보호막이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크.
- 베이스 기판 상부에 희생막을 형성하는 단계와;상기 베이스 기판에서 레이저 빔의 반사영역으로 예정된 영역에 대한 식각공정을 통해, 상기 희생막 및 상기 베이스 기판을 리세스하여 희생막패턴 및 소정 깊이의 반사막 매립홈을 형성하는 단계와;상기 희생막패턴 및 반사막 매립홈이 형성된 베이스 기판 상부에 반사율이 서로 다른 제1반사막과 제2반사막을 상기 반사막 매립홈이 완전히 매립될 때까지 교대로 반복해서 적층하는 단계와;상기 베이스 기판의 저면 방향으로부터 상기 베이스 기판에 레이저 빔을 조사하여 상기 희생막패턴과 상기 희생막패턴 상부에 적층된 상기 제1 및 제2반사막을 제거하는 레이저 리프트 오프(laser lift-off)공정을 통해 상기 반사막 매립홈에 매립된 형태의 반사막패턴을 형성하는 단계; 및상기 베이스 기판 상부에 잔류하는 상기 희생막패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,상기 희생막은,크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 한 가지 재질의 금속층 또는 두 가지 이상의 서로 다른 금속층의 적층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 희생막이 두 가지 이상의 서로 다른 금속층의 적층구조로 형성되는 경우,상기 베이스 기판의 표면 상부에 직접 접촉되는 최하층의 금속층은 크롬 또는 몰리브덴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제1반사막은,SiO2막 인 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 제2반사막은,MgF2막, TiO2막, Al2O3막, Ta2O5막, Cerium fluoride막, Zinc sulfide막, AlF3막, Halfnium oxide막 및 Zirconium oxide막으로 이루어지는 군에서 선택되는 한 가지인 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 희생막을 제거하는 단계 이후에,상기 베이스 기판 및 상기 반사막 패턴 상부에는,상기 레이저 반사형 마스크를 이용하여 패터닝 공정을 수행하는 경우, 식각용액에 의한 마스크의 손상을 방지하기 위한 보호막을 추가로 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
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