KR101391003B1 - 레이저 반사형 마스크 제조방법 - Google Patents

레이저 반사형 마스크 제조방법 Download PDF

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Abstract

레이저 반사형 마스크의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 베이스기판 상에 제1 반사층을 형성하는 단계와, 제1 반사층 상에 금속패턴을 형성하는 단계와, 제1 반사층 및 금속패턴 상에 제2 반사층을 형성하는 단계와, 금속패턴과, 금속패턴의 상부에 형성된 제2 반사층을 제거하는 단계를 포함하고, 제2 반사층이 잔존하는 부분은 레이저빔을 대부분 반사하는 반사영역을 형성하고, 제2 반사층이 제거되어 제1 반사층이 잔존하는 부분은 레이저빔이 대부분 투과하는 투과영역을 형성한다.

Description

레이저 반사형 마스크 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR LASER REFLECTIVE MASK}
본 발명은 레이저 패터닝 등에 사용되는 레이저 반사형 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
패터닝(patterning)은 박막의 일부를 식각하여 전극 배선 등으로 사용되는 패턴을 형성하는 기술로서, 반도체, LCD(Liquid Crystal Display), 태양전지(solar cell), LED(Light Emitting Diode) 등의 제조 공정에 광범위하게 적용되고 있다.
종래의 일반적인 패터닝 공정은, 피식각층이 형성되어 있는 기판 상부에 포토레지스트(photoresist)를 도포한 후 원하는 패턴이 형성된 마스크를 통해서 자외선을 주사하여 노광 공정을 실시한다. 그리고 현상 공정을 통해서 포토레지스트를 일부 제거하여 패턴을 형성한 후, 포토레지스트의 패턴을 식각 마스크로서 활용하여 피식각층을 식각액으로 식각하여 피식각층 패턴을 형성한다. 피식각층 패턴을 형성한 후 잔존하는 포토레지스트는 제거된다.
그러나 상기와 같은 패터닝 공정은, 과정이 매우 복잡하여서 작업 시간 및 비용이 많이 소요되는 문제점을 갖는다. 또한, 상기와 같이 포토레지스트를 이용한 노광 및 현상 공정은, 다단계의 공정을 수행해야 하기 때문에 고가의 다양한 장비를 구비해야 하고 다량의 화학물질을 사용해야 하는 문제점도 갖는다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 최근에는 레이저를 이용하여 피식각층을 직접 패터닝하는 레이저 다이렉트 패터닝(Laser Direct Patterning, LDP) 방식이 활용되고 있다. 레이저 다이렉트 패터닝 중에서, 원하는 패턴이 형성된 마스크를 레이저 광원과 피식각층 사이에 배치한 후 마스크의 표면에 레이저빔을 스캐닝하는 방법이 있다.
레이저 패터닝에 사용되는 마스크 제조방법은 대한민국 등록특허 제10-1034319호에 개시되어 있다.
상기 한국 등록특허에 의해 개시된 마스크의 제조방법은, 투명한 재질을 갖는 기판의 일 측면에 제1 저반사층을 형성하는 단계, 제1 저반사층 상에 유전체로 이루어지는 고반사층을 형성하는 단계, 고반사층 상에 차광 패턴을 갖는 메탈층을 형성하는 단계, 유전체로 이루어지는 고반사층을 식각하여 패턴화된 트렌치를 형성하는 단계를 포함한다. 고반사층에 대한 식각은 CF4 또는 C4F8 등과 같은 불소계 가스를 이용한 건식 에칭에 의해 이루어지는데, 상기 불소계 가스는 제1 저반사층을 식각하지 못하기 때문에 제1 저반사층에 의해서 식각이 종료된다.
상기 한국 등록특허에 따른 마스크 제조방법은 식각 종료점으로서 Al2O3등과 같은 제1 저반사층을 적층해야 하는데, 이는 SiO2 및 TiO2 등으로 이루어지는 고반사층과는 다른 재질에 해당한다. 따라서 상기 한국 등록특허에 따른 마스크 제조방법은, 식각 종료점으로서 고반사층과는 다른 재질을 갖는 제1 저반사층을 적층해야 하기 때문에 공정 수가 증가하고, 제1 저반사층 및 고반사층으로 이루어지는 레이저빔 반사영역의 반사율 등을 조정하기가 어렵다는 문제점을 갖는다.
레이저 패터닝에 사용되는 마스크 제조방법은 미국 등록특허 제5254202호에도 개시되어 있다.
상기 미국 등록특허에 의해 개시된 마스크의 제조방법은, 레이저에 대한 유전체 반사층으로 탄탈륨(Tantalum) 화합물을 사용하고, 탄탈륨 화합물을 에칭하기 위해서 높은 온도에서 고농도의 수산화물 수용액을 이용한다. 그리고 유전체 반사층을 원하는 깊이만큼 식각하기 위해서 수산화물 수용액의 농도를 조절하여 에칭 레이트(etching rate)를 조정하는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 미국 등록특허에 따른 마스크 제조방법은, 에칭 깊이를 조절하기 위해서 에칭액의 농도 및 온도를 정밀하게 제어해야 한다는 어려움이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 제조가 용이한 레이저 반사형 마스크의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 베이스기판 상에 제1 반사층을 형성하는 단계와, 제1 반사층 상에 금속패턴을 형성하는 단계와, 제1 반사층 및 금속패턴 상에 제2 반사층을 형성하는 단계와, 금속패턴과, 금속패턴의 상부에 형성된 제2 반사층을 제거하는 단계를 포함하고, 제2 반사층이 잔존하는 부분은 레이저빔을 대부분 반사하는 반사영역을 형성하고, 제2 반사층이 제거되어 제1 반사층이 잔존하는 부분은 레이저빔이 대부분 투과하는 투과영역을 형성한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 금속패턴은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 재질을 갖는 금속층 또는 두 가지 이상의 서로 다른 금속층의 적층구조에 의해 형성될 수 있다.
제2 반사층은 제1 반사층에 비해 반사율이 높게 형성될 수 있다.
제2 반사층 및 제1 반사층은, 서로 다른 굴절율을 갖는 유전체를 교대로 다수 층 적층함으로써 형성되고, 제2 반사층은 제1 반사층에 비해 유전체의 적층수가 많을 수 있다.
제1 반사층 및 제2 반사층 두께의 합이 2~5㎛일 수 있다. 또한, 제1 반사층의 두께가 1㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법은, 베이스기판에 반사층을 형성하는 단계와, 반사층 상에 금속패턴을 형성하는 단계와, 금속패턴을 마스크로 사용하여 반사층을 일부 식각함으로써 일정한 깊이를 갖는 식각홈을 형성하는 단계를 포함하고, 식각홈이 형성된 부분은 레이저빔이 대부분 투과하는 투과영역을 형성하고, 식각홈이 형성되지 않은 반사층은 레이저빔이 대부분 반사되는 반사영역을 형성한다.
식각홈은, 샌드 블라스트 공정 후 식각 용액을 이용하여 식각홈 내부의 표면 조도를 개선함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법은, 베이스기판에 제1 반사층 및 금속층을 형성하는 단계와, 금속층을 식각하여 금속패턴을 형성하는 단계와, 금속패턴을 마스크로 사용하여 제1 반사층을 식각함으로써 제1 반사패턴을 형성하는 단계와, 금속패턴 및 베이스기판 상에, 제1 반사층에 비해 큰 두께를 갖는 제2 반사층을 형성하는 단계와, 금속패턴 상에 형성된 제2 반사층을 제거하여 제1 반사패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 반사패턴은 레이저빔이 대부분 투과하는 투과영역을 형성하고, 제2 반사패턴은 레이저빔이 대부분 반사되는 반사영역을 형성할 수 있다.
본 발명은 제조가 용이한 레이저 반사형 마스크 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법을 순차적으로 예시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의해 제작된 레이저 반사형 마스크에서 투과영역과 반사영역을 나타낸 단면도이다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법을 순차적으로 예시하는 단면도이다.
도 4(a) 내지 도 4(e)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법을 순차적으로 예시하는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크(100)의 제조방법을 순차적으로 예시하는 단면도이다. 그리고 도 2는 제1 실시예에 의해 제작된 레이저 반사형 마스크(100)에서 반사영역(130) 및 투과영역(135)을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크(100)의 제조방법은, 제1 반사층(112) 상에 금속패턴(114)을 형성한 후 제2 반사층(118)을 적층한다. 그리고 금속패턴(114)과 그 상부에 형성되어 있는 제2 반사층(118)을 제거함으로써, 제1 반사층(112) 및 제2 반사층(118)으로 이루어진 반사영역(130)과, 제2 반사층(118)이 제거되고 제1 반사층(112)만 잔존하는 투과영역(135)이 형성된다. 반사영역(130)에서는 레이저빔이 대부분 반사하고 투과영역(135)에서는 레이저빔이 대부분 투과한다.
도 1(a)는 베이스기판(110) 상에 제1 반사층(112)이 형성된 상태를 예시하는 단면도이다.
도 1(a)를 참조하면, 베이스기판(110)은 레이저빔이 투과할 수 있는 재질에 의해 형성되는데 예를 들면, 유리 기판, 용융 실리카(fused silica) 기판, 석영(Quartz) 기판, 합성 석영(Synthetic Quartz) 기판 또는 CaF2 기판 등이 있다. 또한, 베이스기판(110)의 저면에는 반사방지막(Anti-Reflection Coating; ARC)(도시하지 않음)이 추가로 형성될 수 있으며, 이를 통해 투과영역(135)에서 레이저빔의 투과율이 향상된다.
제1 반사층(112)은 유전체에 의해 형성될 수 있으며 그 두께는 추후에 형성되는 제2 반사층(118)에 비해 얇게 형성될 수 있다. 제1 반사층(112)은 서로 다른 굴절율을 갖는 두 종류의 유전체를 교대로 다수 층 증착함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 반사층(112)은 MgF2막/SiO2막, Ta2O5막/SiO2막, SiO2막/Al2O3막, TiO2막/SiO2막 또는 ZrO2막/SiO2막 등의 적층 구조를 반복적으로 수 내지 수십 층 적층함으로써 형성될 수 있다. 그리고 제1 반사층(112)은 MgO막, MgF2막, Al2O3막, AlF3막, SiO2막, TiO2막, Y2O3막, Zirconium oxide(ZrO2)막, Zinc sulfide(ZnS)막, Nb2O5막, Ta2O5막, Halfnium oxide (HfO2)막, Ta2O5막, Cerium fluoride(CeF3)막, Ce2O3, Zinc sulfide막 등을 다수 층으로 적층함으로써 형성될 수도 있다.
제1 반사층(112)은 기상증착(evaporative deposition), 이온보조증착(ion beam assisted deposition), 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD), 이온증착(ion beam deposition), 분자선 결정성장법(Molecular Beam Epitaxy, MBE), 스퍼터 증착(sputter deposition), 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD), 이 빔(E-Beam) 증착 등의 방법에 의해 형성될 수 있으며, 이에 국한되지는 않는다.
도 1(b)는 제1 반사층(112) 상에 금속패턴(114)을 형성한 상태를 예시하는 단면도이다.
금속패턴(114)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 금(Au) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 두 개 이상의 조합에 의해 형성될 수 있다. 금속층(도시하지 않음)을 제1 반사층(112) 상에 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 일반적인 방법에 의해 형성한 후 패터닝(patterning)에 의해서 금속패턴(114)을 형성한다. 금속패턴(114)은 금속층에 대한 건식 에칭(dry etching), 습식 에칭(wet etching), 샌드 블라스트(sand blast), 레이저 패터닝 등에 의해 형성될 수 있다.
금속패턴(114)은 레이저 반사형 마스크(100)에서 투과영역(135)에 해당하는 부분에 형성된다.
도 1(c)는 금속패턴(114) 및 제1 반사층(112) 상에 제2 반사층(118)이 형성된 상태를 예시하는 단면도이다.
도 1(c)를 참조하면, 제2 반사층(118)이 금속패턴(114) 및 제1 반사층(112) 상에 일정한 두께를 가지고 형성되어 있음을 알 수 있다. 제2 반사층(118)은 제1 반사층(112)과 동일한 재질 및 구조를 가지고 제1 반사층(112)에 비해 두께가 두껍게 형성될 수 있다. 그리고 제2 반사층(118)은 제1 반사층(112)과 동일한 방법에 의해 형성될 수 있는데, 예를 들면 제1 반사층(112)과 동일하게 서로 다른 굴절율을 갖는 두 개의 유전체를 교대로 수 내지 수십 층 증착함으로써 형성될 수 있다.
제2 반사층(118)은 제1 반사층(112)에 비해 두껍게 형성될 수 있는데, 예를 들면 제1 반사층(112)이 1㎛ 이하의 두께를 갖고, 제2 반사층(118)은 제1 반사층(112)과의 두께 합이 2~5㎛가 되도록 형성될 수 있다.
도 1(d)는 금속패턴(114)과 그 상부에 형성되어 있는 제2 반사층(118)을 제거함으로써 트렌치(122)를 형성한 상태를 예시하는 단면도이다.
도 1(d)를 참조하면, 금속패턴(114)이 제거됨으로써 그 상부에 형성되어 있는 제2 반사층(118)도 함께 제거된다. 그리고 금속패턴(114)이 제거되는 과정에서, 제1 반사층(112) 상에 형성되어 있는 제2 반사층(118)은 제거되지 않고 잔존한다.
금속패턴(114)은 레이저빔을 이용하는 레이저 리프트 오프(laser lift off) 또는 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정 등에 의해서 제거될 수 있다. 특히, 금속패턴(114)이 크롬 또는 몰리브덴 등과 같은 경도가 높은 재질에 의해 형성되는 경우, 레이저빔의 조사에 의해서 과열되면 부서지기 쉬운(brittle) 성질을 갖는데, 이와 같은 성질을 이용하여 금속패턴(114)을 용이하게 제거할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법은, 유전체로 이루어지는 제2 반사층(118)을 식각에 의해 제거하는 것이 아니라 금속패턴(114)을 리프트오프(lift off) 함으로써 제거하기 때문에, 마스크 제조를 용이하게 할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 종래기술과 같이 유전체로 이루어지는 제2 반사층(118)을 식각할 필요가 없기 때문에 제조 공정이 단순화될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법은, 제1 반사층(112)과 제2 반사층(118)을 동일한 재질 및 구조에 의해 형성할 수 있다. 예를 들면, 제1 반사층(112)과 제2 반사층(118)은 동일하게 MgF2막/SiO2막, Ta2O5막/SiO2막, TiO2막/SiO2막 또는 ZrO2막/SiO2막 등의 적층 구조를 수 내지 수십 층 반복함으로써 형성될 수 있다. 물론, 제2 반사층(118)이 제1 반사층(112)에 비해서 반사율이 높기 때문에, 제2 반사층(118)의 적층 수를 상대적으로 더 많게 할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법은, 제1 반사층(112)과 제2 반사층(118)이 상호 다른 재질에 의해 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의해 제작된 레이저 반사형 마스크(100)를 예시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 반사층(112)과 제2 반사층(118)이 형성된 영역은 레이저빔을 반사하는 반사영역(130)에 해당하고, 제2 반사층(118)이 제거되고 제1 반사층(112)만 잔존하는 영역은 레이저빔이 투과하는 투과영역(135)에 해당한다.
반사영역(130)은 레이저빔을 대부분 반사하는 영역으로, 예를 들면 90~100%의 반사율을 가질수 있다. 이로 인해, 반사영역(130)은 높은 에너지를 갖는 레이저빔에 의해 손상되지 않을 수 있게 된다. 반사영역(130)에서의 반사율은 입사되는 레이저빔의 파장, 적층되는 유전체의 종류 및 적층 두께에 따라서 달라질 수 있다.
투과영역(135)은 레이저빔을 대부분 투과시키는 영역으로, 예를 들면 60~100%의 투과율을 가질 수 있다. 투과영역(135)에서의 투과율도 입사되는 레이저빔의 파장, 적층되는 유전체의 종류 및 적층 두께에 따라서 달라질 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 마스크 제조방법에서 반사영역(130)과 투과영역(135)은 모두 동일한 재질에 의해 다층으로 형성되고, 다만 그 두께 차이(적층수 차이)에 의해서 레이저빔에 대한 반사율 및 투과율이 결정된다.
이하에서는 도 3(a) 내지 도 3(d)를 참고하면서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 제2 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법을 순차적으로 예시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 베이스기판(110)의 일면에 반사층(140)을 적층하는 단계와, 반사층(140) 상에 금속패턴(146)을 형성하는 단계와, 금속패턴(146)을 마스크(mask)로서 이용하여 반사층(140)을 일정 깊이로 식각함으로써 식각홈(142)을 형성하는 단계와, 반사층(140) 상에 형성된 금속패턴(146)을 제거하는 단계를 포함한다.
반사층(140)에서 식각홈(142)이 형성된 부분은, 식각홈(142)이 형성되지 않은 부분에 비해서 작은 두께를 갖기 때문에 레이저빔을 투과시키는 투과영역(150)에 해당한다. 그리고 반사층(140)에서 식각홈(142)이 형성되지 않은 부분은 상대적으로 큰 두께를 갖기 때문에 레이저빔을 반사시키는 반사영역(148)에 해당한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 하나의 반사층(140)을 적층한 후 이를 부분적으로 식각함으로써 반사영역(148) 및 투과영역(150)을 형성한다는 점에 특징이 있다. 그리고 투과영역(150)은 유전체로 이루어지는 반사층(140)이 모두 식각되어서 형성되는 것이 아니라, 유전체로 이루어지는 반사층(140)이 일정 두께만큼 잔존하기 때문에, 유전체 다층막으로 이루어지는 반사층(140)과 베이스기판(110)의 식각 선택비를 조절할 필요가 없게 된다.
도 3(a)는 베이스기판(110) 상에 반사층(140)이 일정한 두께를 가지고 형성된 상태를 예시하는 단면도이다.
도 3(a)를 참조하면, 베이스기판(110)에는 추후 반사영역(148)으로 되는 반사층(140)이 일정한 두께를 가지고 형성된다. 반사층(140)은 서로 다른 굴절율을 갖는 두 종류의 유전체를 교대로 수 내지 수십층 적층함으로써 형성될 수 있고, 그 두께는 사용하고자 하는 파장의 레이저빔을 대부분 반사할 수 있도록 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사층(140)은 MgF2막/SiO2막, Ta2O5막/SiO2막, TiO2막/SiO2막 또는 ZrO2막/SiO2막 등의 적층 구조를 수 내지 수십 층 반복하여 적층함으로써 형성될 수 있다
반사층(140)에서 투과영역(150)으로 되는 부분은 식각에 의해 일정한 두께만큼 제거된다. 이로 인해 투과영역(150)에서는 반사층(140)의 두께가 반사영역(148)에 비해 상대적으로 얇아지기 때문에, 레이저빔이 투과할 수 있게 된다.
반사층(140)의 구조 및 형성 방법은 제1 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크 제조방법에서 제1 반사층(112) 또는 제2 반사층(118)의 구조 및 형성 방법과 동일 또는 유사하기 때문에 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 3(b)는 도 3(a)에서 반사층(140) 상에 금속패턴(146)이 형성된 상태를 예시하는 단면도이다.
도 3(b)를 참조하면, 반사층(140)을 일부 식각하여 투과영역(150)을 형성하기 위해서, 반사층(140) 중에서 추후 반사영역(148)으로 되는 부분에 금속패턴(146)을 형성한다. 금속패턴(146)은 반사층(140)에 대한 식각 공정시 식각 용액에 대한 마스크에 해당한다.
금속패턴(146)은 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 등과 같은 금속층을 반사층(140) 상에 일정한 두께로 형성한 후 드라이 에칭(dry etching), 웨트 에칭(wet etching) 및 레이저 패터닝(laser patterning) 등에 의해서 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다. 물론, 본 발명은 금속층에서 금속패턴(146)을 형성하는 방법에 의해서 제한되지 않는다.
도 3(c)는 금속패턴(146)을 마스크로 사용하여 반사층(140)을 일부 식각하여 식각홈(142)을 형성한 상태를 예시하는 단면도이다.
도 3(c)를 참조하면, 레이저빔이 투과할 수 있는 투과영역(150)을 형성하기 위해서 반사층(140)을 일정한 깊이로 식각한다. 원하는 파장을 갖는 레이저빔에 대한 투과영역(150)의 투과율이 일정 범위, 예를 들면 60~100%에 해당할 수 있도록 반사층(140)에 대한 식각 깊이가 조정된다. 다만, 투과영역(150)을 형성하기 위해서 반사층(140)을 모두 식각하는 것이 아니라, 일정 두께만큼의 반사층(140)이 잔존하게 한다.
반사층(140)을 식각하는 방법으로서 일반적인 리소그래피(lithography) 공정을 사용할 수 있다. 이때, 반사층(140)에 대한 에칭 용액의 식각비 등을 고려하여 반사층(140)을 모두 식각하지 않고 일정한 두께가 잔존하도록 식각한다. 반사층(140)에 대한 식각 과정에서 에칭 두께를 모니터링 할 수 있다.
반사층(140)을 식각하는 다른 방법으로서, 리소그래피 이전에 샌드 블라스트(sand blast)에 의해서 일정한 깊이를 갖는 식각홈(142)을 형성할 수 있다. 샌드 블라스트에 의해서 일정한 깊이를 갖는 식각홈(142)을 우선 형성한 후, 에칭 용액에 의해서 디핑(dipping) 또는 스프레이(spray) 방법에 의해서 식각홈(142)을 추가로 식각하면 표면 조도(surface roughness)가 향상되어 양호한 투과 특성을 가질 수 있게 된다.
반사층(140)을 식각하는 과정에서 에칭 두께를 모니터링 할 수 있다. 이로 인해, 반사층(140)의 두께가 정밀하게 제어되어서 원하는 투과율을 가질 수 있게 된다. 식각 과정에서 에칭 두께를 모니터링 하는 장치 및 방법은 미국 등록특허 제4479848호 및 제4687539호 등에 개시되어 있다.
도 3(d)는 도 3(c)에서 반사영역(148) 상에 잔존하는 금속패턴(146)을 제거한 상태를 예시하는 단면도이다.
도 3(d)를 참조하면, 반사층(140)에 일정한 깊이를 갖는 식각홈(142)을 형성한 후 반사층(140) 상에 잔존하는 금속패턴(146)을 제거한다. 금속패턴(146)은, 레이저빔을 베이스기판(110)의 저면(금속패턴(146)이 형성된 면의 반대면)에서 조사하여 금속패턴(146)을 가열하는 방법 등에 의해 제거될 수 있다.
금속패턴(146)이 제거됨으로써 반사영역(148) 및 투과영역(150)을 갖는 레이저 반사형 마스크가 형성된다.
이하에서는 도 4(a) 내지 도 4(e)를 참고하면서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 4(a) 내지 도 4(e)는 제3 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법을 순차적으로 예시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 베이스기판(110)의 일면에 제1 반사층(160) 및 금속층(170)을 적층하는 단계와, 금속층(170)을 식각하여 금속패턴(172)을 형성하는 단계와, 금속패턴(172)을 마스크로 이용하여 제1 반사층(160)을 식각하여 제1 반사패턴(162)을 형성하는 단계와, 금속패턴(172) 및 베이스기판(110) 상에 제2 반사층(180)을 형성하는 단계와, 금속패턴(172)과 그 상부에 형성된 제2 반사층(180)을 제거하여 제2 반사패턴(182)을 형성하는 단계를 포함한다.
제1 반사패턴(162)은 레이저빔에 대한 투과영역에 해당하고 제2 반사패턴(182)은 레이저빔에 대한 반사영역에 해당한다. 제2 반사패턴(182)은 제1 반사패턴(162)에 비해 큰 두께를 갖도록 형성된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법은, 제1 반사층(160)을 패터닝하여 형성되는 제1 반사패턴(162)을 버퍼(buffer)로 사용한다는 점에 특징이 있다. 버퍼에 해당하는 제1 반사패턴(162)은 일정한 두께를 가져서 제2 반사층(180)을 용이하게 형성할 수 있게 하고 투과영역을 형성한다.
도 4(a)는 베이스기판(110) 상에 제1 반사층(160) 및 금속층(170)을 순차적으로 적층한 상태를 예시하는 단면도이다.
제1 반사층(160)은 식각 공정에 의해서 일부 제거되어 제1 반사패턴(162)으로 되는데, 제1 반사패턴(162)은 레이저빔이 대부분 투과할 수 있는 투과영역을 형성한다. 따라서 제1 반사층(160)은 레이저빔이 투과할 수 있을 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 제1 반사층(160)의 재질 및 형성 방법은, 제1 실시예에 따른 레이저 반사형 마스크의 제조방법에서 제1 반사층(112)의 재질 및 그 형성 방법과 동일 또는 유사하기 때문에, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 4(a)를 참조하면, 제1 반사층(160) 상에는 크롬 또는 몰리브덴으로 이루어지는 금속층(170)이 형성된다. 금속층(170)은 식각 공정에 의해서 금속패턴(172)으로 되고, 금속패턴(172)은 제1 반사층(160)을 패터닝하기 위한 마스크로 사용된다.
도 4(b)는 도 4(a)에서 금속층(170)을 패터닝하여 금속패턴(172)을 형성한 상태를 예시하는 단면도이다.
도 4(b)를 참조하면, 금속층(170)은 일반적인 리소그래피 공정 또는 레이저 패터닝 등에 의해서 일부 제거되어 금속패턴(172)으로 된다. 금속패턴(172)을 형성함으로써, 제1 반사층(160)의 일부가 외부로 노출된다. 그리고 금속패턴(172)의 하부에는 제1 반사층(160)에 대한 식각 공정에 의해서 제1 반사패턴(162)이 형성된다.
도 4(c)는 도 4(b)에서 제1 반사층(160)을 패터닝하여 제1 반사패턴(162)을 형성한 상태를 예시하는 단면도이다.
도 4(c)를 참조하면, 금속패턴(172)을 마스크로 사용하여 제1 반사층(160)을 패터닝함으로써 제1 반사패턴(162)을 형성한다. 제1 반사패턴(162)이 형성됨으로써 베이스기판(110)의 일면이 노출된다. 제1 반사패턴(162)은 버퍼층(buffer layer)으로 사용된다. 또한, 제1 반사패턴(162)은 레이저 반사형 마스크에서 투과영역을 형성하게 된다.
제1 반사층(160)의 에칭 두께를 정밀하게 제어하여 베이스기판(110)이 손상되지 않도록 할 수 있는데, 이때 에칭 두께를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
도 4(d)는 금속패턴(172)과, 제1 반사패턴(162)을 형성함으로써 노출되는 베이스기판(110) 상에 제2 반사층(180)을 형성한 상태를 예시하는 단면도이다.
도 4(d)를 참조하면, 마스크의 반사영역을 형성하기 위해서 제2 반사층(180)을 형성한다. 제2 반사층(180)의 재질은 제1 반사층(160)과 동일하게 서로 다른 굴절율을 갖는 두 종류의 유전체를 교대로 수 내지 수십층 적층함으로써 형성될 수 있다.
제2 반사층(180)은 레이저 반사형 마스크에서 레이저빔을 대부분 반사하는 반사영역으로 사용되기 때문에, 그 두께가 제1 반사층(160)에 비해서 두껍게 형성된다.
도 4(e)는 제1 반사패턴(162) 상에 형성되어 있는 금속패턴(172)과 그 상부에 형성된 제2 반사층(180)을 제거함으로써 제2 반사패턴(182)이 형성된 상태를 예시하는 단면도이다.
도 4(e)를 참조하면, 제1 반사패턴(162) 상에 형성된 금속패턴(172)을 제거함으로써, 금속패턴(172)의 상부에 형성되어 있는 제2 반사층(180)의 일부가 제거된다. 제2 반사층(180)의 일부가 제거됨으로써, 버퍼층에 해당하는 제1 반사패턴(162)의 사이에는 반사영역에 해당하는 제2 반사패턴(182)이 형성된다. 제2 반사패턴(182)은 제1 반사패턴(162)에 비해서 두껍게 형성될 수 있는데, 이로 인해 제1 반사패턴(162)은 레이저빔을 대부분 투과시키는 투과영역을 형성함에 반해, 제2 반사패턴(182)은 레이저빔을 대부분 반사하는 반사영역을 형성하게 된다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 레이저 반사형 마스크
110: 베이스기판 112, 160: 제1 반사층
114, 146, 172: 금속패턴 118, 180: 제2 반사층

Claims (9)

  1. 베이스기판 상에 제1 반사층을 형성하는 단계;
    상기 제1 반사층 상에 금속패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 반사층 및 금속패턴 상에 제2 반사층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속패턴과, 상기 금속패턴의 상부에 형성된 상기 제2 반사층을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 반사층이 잔존하는 부분은 레이저빔을 대부분 반사하는 반사영역을 형성하고, 상기 제2 반사층이 제거되어 상기 제1 반사층이 잔존하는 부분은 레이저빔이 대부분 투과하는 투과영역을 형성하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속패턴은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 재질을 갖는 금속층 또는 두 가지 이상의 서로 다른 금속층의 적층구조에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 제1 반사층에 비해 반사율이 높은 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 반사층 및 상기 제1 반사층은, 서로 다른 굴절율을 갖는 유전체를 교대로 다수 층 적층함으로써 동일하게 형성되고,
    상기 제2 반사층은 상기 제1 반사층에 비해 유전체의 적층수가 많은 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
  5. 제3항 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 반사층 및 제2 반사층 두께의 합이 2~5㎛인 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
  6. 제3항 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 반사층의 두께가 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 베이스기판에 제1 반사층 및 금속층을 형성하는 단계;
    상기 금속층을 식각하여 금속패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속패턴을 마스크로 사용하여 상기 제1 반사층을 식각함으로써 제1 반사패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속패턴 및 상기 베이스기판 상에, 상기 제1 반사층에 비해 큰 두께를 갖는 제2 반사층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속패턴 상에 형성된 상기 제2 반사층을 제거하여 제2 반사패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 반사패턴은 레이저빔이 대부분 투과하는 투과영역을 형성하고, 상기 제2 반사패턴은 레이저빔이 대부분 반사되는 반사영역을 형성하는 레이저 반사형 마스크 제조방법.
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