KR102004399B1 - 패턴 형성용 광 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패턴 형성용 광 마스크에 관한 발명으로서, 본 발명의 한 실시예에 따른 패턴 형성용 광 마스크는 투명 기판, 그리고 상기 투명 기판 위에 위치하는 차광 패턴을 포함하고, 상기 차광 패턴은 하프톤 층, 그리고 상기 하프톤 층과 중첩하며 상기 하프톤 층의 가장자리 부분을 드러내는 차광층을 포함하고, 상기 차광 패턴의 피치가 대략 6㎛일 때 상기 하프톤 층의 투과율은 대략 10% 내지 대략 50%이다.

Description

패턴 형성용 광 마스크{OPTICAL MASK FOR FORMING PATTERN}
본 발명은 패턴 형성용 광 마스크에 관한 것으로, 특히 하프톤 층을 포함하는 패턴 형성용 광 마스크에 관한 것이다.
표시 장치와 같은 전자 장치의 제조 방법에 있어서 다양한 미세 패턴의 형성이 요구되고 있다. 특히 표시 장치의 소형화, 대형화 또는 고화질화를 위해 표시 장치가 포함하는 다양한 배선, 전극 등의 폭을 미세화하는 방법이 개발되고 있다.
일반적으로 배선, 전극 등의 패턴을 형성하기 위해 사진 식각(photo lithography) 공정을 이용하고 있다.
사진 식각 공정은 피식각층을 도포한 후 그 위에 포토 레지스트층(감광층이라 함)을 형성하고 노광용 마스크(광 마스크라 함)를 위치하고 노광을 실시한다. 노광용 마스크는 빛을 투과하는 투광부 및 빛을 차단하는 차광부를 포함한다. 이와 같이 차광부와 투광부를 포함하는 노광용 마스크를 바이너리 마스크(binary mask)라 한다.
다음, 노광된 감광층을 현상하여 감광 패턴을 형성하고, 감광 패턴을 식각 마스크로 이용하여 피식각층을 식각하여 목적하는 전극, 배선 등의 패턴을 형성한다. 이러한 사진 식각 공정에서 사용되는 노광기의 분해능의 한계 때문에 제작 가능한 패턴의 선폭에 한계가 생긴다. 이러한 노광기에 기인한 해상도 한계를 극복하기 위해서는 새로운 노광 장치, 공정, 재료 등을 개발하여야 한다.
그러나 노광기의 해상도의 향상을 위해서는 노광 감도가 저하될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노광 공정 산포 수준의 저하 및 노광 품질의 저하 없이 노광 감도의 개선이 가능한 패턴 형성용 광 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 패턴 형성용 광 마스크는 투명 기판, 그리고 상기 투명 기판 위에 위치하는 차광 패턴을 포함하고, 상기 차광 패턴은 하프톤 층, 그리고 상기 하프톤 층과 중첩하며 상기 하프톤 층의 가장자리 부분을 드러내는 차광층을 포함하고, 상기 차광 패턴의 피치가 대략 6㎛일 때 상기 하프톤 층의 투과율은 대략 10% 내지 대략 50%이다.
상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 1㎛일수 있다.
상기 차광 패턴의 폭은 대략 2.4㎛ 내지 대략 4.0㎛일 수 있다.
상기 하프톤 층의 투과율이 대략 10%일 때, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.4㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.5㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.2㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.6㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.4㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.7㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.5㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.8㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.6㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.9㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.7㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.9㎛일 수 있다.
상기 하프톤 층의 투과율이 대략 20%일 때, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.5㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.6㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.3㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.7㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.4㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.8㎛ 내지 대략 2.9㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.5㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.6㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.1㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.7㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.2㎛ 내지 대략 3.3㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.8㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.4㎛ 내지 대략 3.5㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.9㎛일 수 있다.
상기 하프톤 층의 투과율이 대략 30%일 때, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.5㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.6㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.2㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.7㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.3㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.8㎛ 내지 대략 2.9㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.4㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.5㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.1㎛ 내지 대략 3.2㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.6㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.3㎛ 내지 대략 3.4㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.7㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.5㎛ 내지 대략 3.6㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.8㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.7㎛ 내지 대략 4.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.9㎛일 수 있다.
상기 하프톤 층의 투과율이 대략 40%일 때, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.5㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.6㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.2㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.7㎛ 내지 대략 2.8㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.3㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.9㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.4㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.0㎛ 내지 대략 3.1㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.5㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.2㎛ 내지 대략 3.3㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.6㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.4㎛ 내지 대략 3.6㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.7㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.7㎛ 내지 대략 4.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.8㎛일 수 있다.
상기 하프톤 층의 투과율이 대략 50%일 때, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.5㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.6㎛ 내지 대략 2.7㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.2㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 2.8㎛ 내지 대략 2.9㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.3㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.4㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.1㎛ 내지 대략 3.2㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.5㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.3㎛ 내지 대략 3.5㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.6㎛일 수 있고, 상기 차광 패턴의 폭이 대략 3.6㎛ 내지 대략 4.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.7㎛일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 노광 공정 산포 수준의 저하 및 노광 품질의 저하 없이 노광 감도의 개선이 가능한 패턴 형성용 광 마스크가 제공된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통해 형성된 미세 패턴의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 피치에 따른 공정 산포도를 도시한 그래프이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 피치에 따른 NILS 값을 도시한 그래프이고,
도 5a 내지 도 5f는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 그래프이고,
도 6a 내지 도 6e는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 그래프이고,
도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고,
도 7b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이고,
도 8a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고,
도 8b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이고,
도 9a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고,
도 9b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이고,
도 10a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고,
도 10b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이고,
도 11a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고,
도 11b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 패턴 형성용 광 마스크에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통해 형성된 미세 패턴의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 패턴 형성용 광 마스크는 투명한 기판(10) 위에 위치하는 차광 패턴(light-blocking pattern)을 포함한다.
투명 기판(10)은 석영(quartz) 등의 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있다.
차광 패턴은 빛의 일부를 투과시키고 일부는 투과시키지 않는 하프톤 층(half-tone layer)(20)과 빛 투과를 완전히 차단할 수 있는 차광층(light-blocking layer)(30)을 포함한다. 하프톤 층(20)과 차광층(30)은 서로 중첩한다. 하프톤 층(20)의 폭(d1)은 차광층(30)의 폭(d3)보다 넓다. 더 구체적으로 차광층(30)의 가장자리는 하프톤 층(20)의 가장자리 안 쪽에 위치하여 하프톤 층(20)의 가장자리(Edge)는 차광층(30)에 의해 가려지지 않는다. 이때 차광층(30)에 의해 가려지지 않은 부분인 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭(R)은 0보다 크다. 여기서 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭(R)은 차광층(30)에 의해 가려지지 않은 하프톤 층(20) 중 차광층(30)을 기준으로 한 쪽에 위치하는 하프톤 층(20)의 가장자리 부분의 폭을 의미한다.
하프톤 층(20)은 차광층(30)과 투명 기판(10) 사이에 위치할 수 있다.
하프톤 층(20)은 빛의 일부만을 투과시키며 투과되는 빛의 양에 따라 그 투과율이 결정될 수 있다. 하프톤 층(20)의 투과율은 대략 10% 내지 대략 90%일 수 있다.
하프톤 층(20)은 Mo, Si, Ta, W, Al, Cr, Hf, Zr, Me, V, Ni, Nb, Co, Ti 중 적어도 하나를 포함하거나 이에 COx, Ox, Nx (여기서 x는 자연수) 중 적어도 하나가 첨가된 물질을 포함할 수 있으나 하프톤 층(20)의 구성 물질은 이에 한정되는 것은 아니다.
차광층(30)은 빛의 투과를 완전히 차단할 수 있는 금속 등의 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 크롬(Cr) 등을 포함할 수 있다.
차광 패턴이 형성되어 있지 않은 부분, 즉 차광 패턴 사이의 부분은 빛을 완전히 투과시키는 폭(d2)을 가지는 투광부를 이룰 수 있다.
본 발명의 실시예와 달리 차광 패턴이 모두 빛을 완전히 차단하는 차광층으로만 이루어진 경우 이러한 광 마스크를 바이너리 마스크(binary mask)라 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크를 사용하여 형성하고자 하는 패턴이 일정한 피치를 가지는 주기적인 형태를 가지는 경우 광 마스크의 차광 패턴 역시 일정한 피치를 가지는 주기적인 형태를 가질 수 있다.
예를 들어 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크를 이용한 노광 및 식각 방법을 이용하여 형성하고자 하는 액정 표시 장치의 화소 전극은 액정 분자의 배열 제어를 위해 미세 패턴을 포함할 수 있다. 화소 전극의 미세 패턴은 전극 부분(190) 및 슬릿(90)을 포함할 수 있다. 화소 전극의 미세 패턴의 피치(P)가 대략 6㎛일 때 화소 전극의 미세 패턴의 전극 부분의 폭(B)은 대략 3.0㎛ 내지 대략 3.4㎛이고 미세 패턴의 슬릿(90)의 폭(S)은 대략 2.6㎛ 내지 대략 3㎛일 수 있다. 광 마스크의 차광 패턴은 화소 전극의 미세 패턴의 전극 부분(190)에 대응하고 투광부는 화소 전극의 미세 패턴의 슬릿(90)에 대응할 수 있다. 이때 광 마스크의 차광 패턴의 피치는 대략 6㎛이고 차광 패턴의 폭은 대략 3.2㎛ 내지 대략 3.7㎛일 수 있다.
여기서 차광 패턴의 폭은 차광 패턴이 포함하는 하프톤 층(20)의 폭과 동일하다.
종래 기술에 따른 바이너리 마스크를 사용하여 노광할 경우 차광 패턴의 폭이 증가할수록 투과되어 감광층에 도달하는 빛의 세기가 작아져 노광 감도가 저하된다.
그러나 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크에 빛을 조사하면 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)을 통과한 빛은 회절되어 광 마스크의 투광부에 대응하는 영역 쪽으로 빛이 추가 입사될 수 있다. 이에 따라 종래 기술에 따른 바이너리 마스크 대비 투과되는 빛의 강도가 전체적으로 상승되어 노광 감도가 개선될 수 있다. 여기서 노광 감도는 광 마스크의 차광 패턴의 가장자리, 즉 하프톤 층(20)의 가장자리(Edge)에 대응하는 영역으로 투과되는 빛의 세기가 커질수록 커질 수 있다.
이와 같이 노광 감도가 향상되어도 노광 품질에 대한 NILS 값은 하프톤 층(20)의 조건 및 차광 패턴의 폭 등의 조건에 따라 달라질 수 있다. NILS 값이란 정규화된 이미지 로그 기울기(normalized image log slope)로서 다음 [수학식 1]로 정의될 수 있다.
[수학식 1]
ＮＩＬＳ= w 1/I (dI/dx)= w dlnI/dx
[수학식 1]에서 w는 형성하고자 하는 패턴의 전극 부분의 폭, I는 빛의 세기 또는 그 문턱 값, dI/dx는 투과되는 빛의 세기의 기울기로 정의될 수 있다. 빛의 세기의 기울기(dI/dx)가 좋다는 것은 빛의 세기의(I)의 변화에 따른 패턴의 전극 부분의 폭의 변화가 작다는 것을 의미한다. 따라서 빛의 세기의 기울기(dI/dx)가 클수록 미세 패턴의 제조 공정의 마진(margin)을 많이 확보할 수 있고 공정 산포의 정도도 작아질 수 있다. 일반적으로 NILS 값이 클수록 광 마스크를 통하여 조사되는 빛의 세기의 대비비(contrast)가 크다고 할 수 있다.
위 [수학식 1]에 따르면 광 마스크를 투과하는 빛의 세기가 클수록 NILS 값이 작아질 수 있다. NILS 값이 작아지면 노광 품질이 낮아지고 공정 산포의 정도도 커질 수 있다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크를 이용한 노광시 노광 감도를 향상시키면서 낮은 공정 산포에 의한 좋은 노광 품질을 얻을 수 있는 조건에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴본다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 피치에 따른 공정 산포도를 도시한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 피치에 따른 NILS 값을 도시한 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 피치가 대략 5㎛ 이상인 경우 공정 산포(3σ)에는 큰 변화가 없으나 차광 패턴의 피치가 대략 5㎛ 이하에서는 공정 산포(3σ)가 급격히 높아지는 것을 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 공정 산포(3σ)가 급격히 높아지기 시작하는 조건인 광 패턴의 피치가 대략 5㎛인 경우 NILS 값은 대략 2.753임을 알 수 있다. 따라서 대략 2.753인 NILS 값은 낮은 공정 산포(3σ)를 유지하도록 하여 형성된 미세 패턴의 질에 영향을 주는 노광 품질의 문턱 값으로 볼 수 있다. 즉 NILS 값이 대략 2.753 이하에서는 공정 산포(3σ)가 급격히 저하되나 그 이상에서는 NILS 값의 증가에 따른 공정 산포(3σ)의 개선 효과가 거의 없으므로 NILS 값이 대략 2.753 이상이 되도록 하여 낮은 공정 산포(3σ)를 유지하여 노광 품질을 높일 수 있다.
그러면 위와 같이 결정된 NILS 값의 문턱 값, 즉 대략 2.753을 얻을 수 있는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 조건에 대해 설명한다.
먼저 도 5a 내지 도 5f를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 하프톤 층의 투과율(Transmission, %), 차광 패턴의 폭(Linewidth, ㎛), 그리고 하프톤 층의 가장자리 부분(RIM)의 폭(㎛)에 따른 NILS 값의 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다.
도 5a 내지 도 5f는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 (Linewidth)폭에 따른 NILS 값을 도시한 그래프이다. 도 5a 내지 도 5f 각각의 그래프에서 맨 위쪽의 그래프는 바이너리 마스크인 경우의 그래프이다.
도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율(%) 및 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭이 커질수록 NILS 값은 바이너리 마스크를 기준으로 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 5f를 참조하면, 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭이 예를 들어 대략 0.5㎛ 등으로 일정할 때 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 증가할수록 NILS 값은 바이너리 마스크를 기준으로 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다.
다음 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 하프톤 층의 투과율(Transmission, %), 차광 패턴의 폭(Linewidth, ㎛), 그리고 하프톤 층의 가장자리 부분(RIM)의 폭(㎛)에 따른 노광 감도(Edge Intensity)의 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 그래프이다.
도 6a 내지 도 6e를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율(%) 및 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭이 커질수록 노광 감도(Edge Intensity)는 바이너리 마스크를 기준으로 점차 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이러한 도 5a 내지 도 5f, 그리고 도 6a 내지 도 6e의 시뮬레이션 결과를 바탕으로 바이너리 마스크 대비 공정 산포 저하 없이 노광 감도 개선이 가능한 본 발명의 한 실시예에 따른 조건을 도 7a 내지 도 11b와 같이 제시한다.
도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 10%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고, 도 7b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 10%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이다.
도 8a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 20%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고, 도 8b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 20%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이다.
도 9a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 30%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고, 도 9b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 30%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이다.
도 10a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 40%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고, 도 10b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 40%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이다.
도 11a는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 50%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 NILS 값을 도시한 표이고, 도 11b는 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 50%일 때 차광 패턴의 폭 및 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭에 따른 노광 감도를 도시한 표이다.
도 7a 내지 도 11b에서 제시된 조건은 구체적으로 형성할 미세 패턴 및 광 마스크의 차광 패턴의 피치가 대략 6㎛인 경우에 대한 것으로 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 각 투과율(%)에 대해 차광 패턴의 폭 별로 노광 품질을 저하시키지 않으면서 노광 감도를 개선할 수 있는 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭의 조건이 색으로 채워진 부분에서 제시된다. BIM은 광 마스크가 종래 기술에 따른 바이너리 마스크의 차광 패턴의 폭에 각각 대응하는 NILS 값 또는 노광 감도(Edge Intensity)를 나타내어 본 발명의 한 실시예에 따른 조건의 광 마스크의 비교 대상이 된다.
도 7a 내지 도 11b에 도시한 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 광 마스크의 하프톤 층의 투과율이 대략 10% 내지 대략 50%일 때 공정 산포 저하 없이 노광 감도를 개선할 수 있다. 나아가 공정 산포 저하 없이 노광 감도를 개선할 수 있는 광 마스크의 하프톤 층의 가장자리 부분(RIM)의 일측 폭은 대략 0.1㎛ 이상 대략 1㎛일 수 있다.
도 7b, 도 8b, 도 9b, 도 10b, 그리고 도 11b의 색으로 채워진 부분은 각각 대응하는 도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a, 그리고 도 11a에서 색으로 채워진 부분에 대응하며 그 조건은 각각 대응하는 도 7a, 도 8a, 도 9a, 도 10a, 그리고 도 11a의 조건과 동일하다. 도 7b, 도 8b, 도 9b, 도 10b, 그리고 도 11b에서 색으로 채워진 부분의 노광 감도는 동일 조건의 바이너리 마스크(BIM)의 노광 감도보다 항상 큰 것을 알 수 있다
예를 들어 도 9a를 참조하면, 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 30%일 때 공정 산포 저하 없이 노광 감도를 개선할 수 있는 조건은 광 마스크의 차광 패턴의 폭이 대략 2.5㎛일 때 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭은 대략 0.1㎛일 수 있고, 이 경우 NILS 값은 대략 2.828로서 위에서 설명한 공정 산포 저하가 없는 NILS 값의 문턱 값보다 크므로 바이너리 마스크(BIM) 대비 공정 산포 저하는 없다. 또한 동일 조건의 바이너리 마스크(BIM)의 NILS 값과 비교하여도 NILS 값에 크게 차이가 없다는 것을 확인할 수 있다.
마찬가지로 도 9b를 참조하면, 도 9a와 동일한 조건에 대응하여 도 9b에서 색으로 채워진 부분의 노광 감도는 바이너리 마스크(BIM)의 노광 감도보다 큰 것을 알 수 있다.
또 다른 예를 들어 도 10a를 참조하면, 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 40%일 때 공정 산포 저하 없이 노광 감도를 개선할 수 있는 조건은 광 마스크의 차광 패턴의 폭이 대략 2.6㎛일 때 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.2㎛일 수 있고, 이 경우 NILS 값은 대략 2.788내지 대략 2.927 로서 위에서 설명한 공정 산포 저하가 없는 NILS 값의 문턱 값보다 크므로 바이너리 마스크(BIM) 대비 공정 산포 저하는 없다. 또한 동일 조건의 바이너리 마스크(BIM)의 NILS 값과 비교하여도 NILS 값에 크게 차이가 없다는 것을 확인할 수 있다.
마찬가지로 도 10b를 참조하면, 도 10a와 동일한 조건에 대응하여 도 10b에서 색으로 채워진 부분의 노광 감도는 바이너리 마스크(BIM)의 노광 감도보다 큰 것을 알 수 있다.
또 다른 예를 들어 도 11a를 참조하면, 광 마스크의 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 투과율이 50%일 때 공정 산포 저하 없이 노광 감도를 개선할 수 있는 조건은 광 마스크의 차광 패턴의 폭이 대략 2.7㎛일 때 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 폭은 대략 0.1㎛ 내지 대략 0.2㎛일 수 있고, 이 경우 NILS 값은 대략 2.868 내지 대략 3.022로서 위에서 설명한 공정 산포 저하가 없는 NILS 값의 문턱 값보다 크므로 바이너리 마스크(BIM) 대비 공정 산포 저하는 없다. 또한 동일 조건의 바이너리 마스크(BIM)의 NILS 값과 비교하여도 NILS 값에 크게 차이가 없다는 것을 확인할 수 있다.
마찬가지로 도 11b를 참조하면, 도 11a와 동일한 조건에 대응하여 도 11b에서 색으로 채워진 부분의 노광 감도는 바이너리 마스크(BIM)의 노광 감도보다 큰 것을 알 수 있다.
도 7a 내지 도 11b에서 제시된 광 마스크의 조건은 앞에서 설명한 바와 같이 광 마스크의 차광 패턴의 피치가 대략 6㎛인 경우의 조건이나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 미세 패턴 및 광 마스크의 차광 패턴의 피치가 변화하면 광 마스크의 차광 패턴의 폭 및 차광 패턴의 하프톤 층(20)의 가장자리 부분(RIM)의 크기는 차광 패턴의 피치에 비례하는 값으로 조정할 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 투명 기판
20: 하프톤 층
30: 차광층
90: 화소 전극의 슬릿
190: 화소 전극의 전극 부분
RIM: 하프톤 층의 가장자리 부분

Claims (18)

  1. 투명 기판, 그리고
    상기 투명 기판 위에 위치하는 차광 패턴
    을 포함하고,
    상기 차광 패턴은 하프톤 층, 그리고 상기 하프톤 층과 중첩하며 상기 하프톤 층의 가장자리 부분을 드러내는 차광층을 포함하고,
    상기 차광 패턴의 피치가 6㎛일 때 상기 하프톤 층의 투과율은 10% 내지 50%인
    패턴 형성용 광 마스크.
  2. 제1항에서,
    상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 1㎛인 패턴 형성용 광 마스크.
  3. 제2항에서,
    상기 차광 패턴의 폭은 2.4㎛ 내지 4.0㎛인 패턴 형성용 광 마스크.
  4. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 10%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.4㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.5㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.2㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.6㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.4㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  5. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 10%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.7㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.8㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.6㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.9㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.7㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  6. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 10%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.9㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  7. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 20%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.5㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.6㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.3㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.7㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.4㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  8. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 20%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.8㎛ 내지 2.9㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.0㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.6㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.1㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.7㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  9. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 20%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.2㎛ 내지 3.3㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.8㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.4㎛ 내지 3.5㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.9㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  10. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 30%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.5㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.6㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.2㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.7㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.3㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  11. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 30%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.8㎛ 내지 2.9㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.4㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.0㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.1㎛ 내지 3.2㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.6㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  12. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 30%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.3㎛ 내지 3.4㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.7㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.5㎛ 내지 3.6㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.8㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.7㎛ 내지 4.0㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.9㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  13. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 40%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.5㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.6㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.2㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.7㎛ 내지 2.8㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.3㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  14. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 40%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.9㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.4㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.0㎛ 내지 3.1㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.2㎛ 내지 3.3㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.6㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  15. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 40%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.4㎛ 내지 3.6㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.7㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.7㎛ 내지 4.0㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.8㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  16. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 50%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.5㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.6㎛ 내지 2.7㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.2㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 2.8㎛ 내지 2.9㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.3㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  17. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 50%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.0㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.4㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.1㎛ 내지 3.2㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.3㎛ 내지 3.5㎛일 때 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.6㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
  18. 제3항에서,
    상기 하프톤 층의 투과율이 50%일 때,
    상기 차광 패턴의 폭이 3.6㎛ 내지 4.0㎛이고 상기 하프톤 층의 가장자리 부분의 폭은 0.1㎛ 내지 0.7㎛인
    패턴 형성용 광 마스크.
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