KR102093103B1 - 플랫 패널 디스플레이용 위상반전 블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

플랫 패널 디스플레이용 위상반전 블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법은 투명 기판 상에 동일한 식각 용액에 식각 가능한 적어도 2층 이상의 다층막으로 이루어진 위상반전막을 형성하고, 상기 다층막 중 적어도 하나 이상의 막은 탄소(C)를 포함하도록 형성하며, 상기 위상반전막 중 최상부에 위치하는 제1층이 상기 제1층 하부에 접하여 위치하는 제2층보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 형성한다.
이에 따라, 본 발명은 위상반전막 패턴의 경계가 분명하도록 가장자리 부분의 단면 경사를 가파르게 형성할 수 있어 위상반전막 패턴의 투과율, 위상반전량 균일성을 확보할 수 있음에 따라 위상반전막 패턴 및 피전사체 패턴의 미세화와 정밀도를 향상시킬수 있는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.

Description

플랫 패널 디스플레이용 위상반전 블랭크 마스크, 포토 마스크 및 그의 제조 방법 {Phase Shift Blankmask, Photomask and method for fabricating of the same for the Flat Panel Display}
본 발명은 플랫 패널 디스플레이 (Flat Panel Display ; 이하, FPD라 함)용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 위상반전막 패턴의 단면 경사를 가파르게 형성하여 위상반전 효과를 극대화 할 수 있는 FPD용 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
TFT-LCD, OLED, PDP 등을 포함하는 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display : 이하, FPD라 함) 디바이스나 반도체 집적회로 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서는 공통적으로 블랭크 마스크로부터 제조된 포토마스크를 이용한 패턴의 전사가 행해지고 있다.
블랭크 마스크는 합성 석영 유리 등으로 이루어지는 투광성 기판의 주 표면상에 금속 재료를 포함하는 박막이 형성되고, 박막 위에 레지스트막이 형성된 것으로서, 포토마스크는 이러한 블랭크 마스크로부터 박막이 패터닝된 형태를 갖는다. 여기서, 상기 박막은 광학적 특징에 따라 차광막, 반사방지막, 위상반전막, 반투광막, 반사막, 하드 필름 등으로 나눌 수 있고, 이러한 박막들 중 둘 이상의 박막이 혼용되어 사용되기도 한다.
최근의 FPD 제품은 시장의 요구가 고급화, 고기능화됨에 따라 그 응용 범위가 확대되면서, 우수한 제조 공정 기술의 개발이 요구되고 있다. 즉, 집적도가 높은 반도체 디바이스와 동일하게 FPD 디바이스 역시 집적도가 높아지고 그에 따른 설계 룰이 미세화되고 있으며, 미세 패턴을 형성하기 위하여 회로 패턴의 고해상도(High Resolution) 및 고정밀화 기술이 요구되고 있다.
그러나, FPD 디바이스는 등배 노광 장치를 이용하여 제조되기 때문에 반도체 디바이스의 패턴 선폭 만큼 좁히는 것은 거의 불가능하다. FPD 디바이스 제조용 포토마스크는 한 변이 300㎜ 이상으로 대형이고, 그 크기도 다양하기 때문에, 그에 맞는 축소 노광 장치를 개발한다는 것도 쉽지 않은 일이다.
이에, FPD 디바이스 제조용 포토마스크의 정밀도를 향상시키기 위한 방법으로 등배 노광 장치에서도 i선(365nm), h선(405nm), g선(436nm)을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 대략 180°의 위상이 반전되는 위상반전막을 구비한 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크가 개발되고 있다. 상기 위상반전막은 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물 또는 크롬(Cr) 화합물로 형성된 단층막 형태의 박막으로서 상기 대면적의 기판에 형성된 박막은 습식 식각을 이용하여 패턴의 형태로 제조된다.
그러나, 상기 단층막 형태의 위상반전막은 대면적에 적합한 습식 식각 시, 등방성(Isotrope) 식각 특성을 가짐에 따라 위상반전막 패턴의 가장자리 부분 식각면이 완만한 경사를 갖는 형태로 형성된다.
이와 같은, 상기 패턴 가장자리 부분의 경사는 위상반전막 패턴의 경계를 불분명하게 하여 패턴의 가장자리 부분과 그 외 부분의 투과율, 위상 반전량 차이를 발생시켜 위상반전막 패턴의 균일성에 영향을 미치며, 미세 패턴의 형성을 어렵게 한다.
본 발명은 위상반전막의 두께를 줄일 수 있음과 아울러 위상반전막 패턴의 경계가 분명하도록 가장자리 부분의 단면 경사가 가파르게 형성된 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토 마스크를 제공한다.
본 발명은 위상반전막 패턴의 단면 형상을 개선하여 위상반전막 패턴의 투과율 및 위상반전량 균일성을 높이며, 위상반전막 패턴 및 피전사체 패턴의 미세화와 정밀도를 향상시킬 수 있는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공한다.
본 발명에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법은 투명 기판 상에 동일한 식각 용액에 식각 가능한 적어도 2층 이상의 다층막으로 이루어진 위상반전막을 형성하고, 상기 다층막 중 적어도 하나 이상의 막은 탄소(C)를 포함하도록 형성하며, 상기 위상반전막 중 최상부에 위치하는 제1층이 상기 제1층 하부에 접하여 위치하는 제2층보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 형성한다.
상기 위상반전막을 구성하는 각 막들은 동일한 식각 용액에 대하여 식각 가능한 물질로 이루어지고, 상호 다른 조성을 가지며, 상기 다른 조성의 막들이 각 1회 이상 적층하여 형성한다.
위상반전막을 구성하는 각 막들은 CH4, CO2, CO, NO, N2O, NO2, O2, N2 가스 중 하나 이상의 가스를 이용하여 형성한다.
본 발명은 동일한 식각 용액에 식각 가능한 상호 다른 조성의 막들로 이루어지고, 다른 조성의 막들이 각 1회 이상 적층된 2층 이상의 다층막 또는 연속막 형태로 FPD용 위상반전막을 형성한다.
또한, 위상반전막을 구성하는 최상층막이 그의 하부에 배치되는 막보다 탄소(C) 함유량이 높도록 위상반전막을 형성한다.
이에 따라, 본 발명은 위상반전막 패턴의 경계가 분명하도록 가장자리 부분의 단면 경사를 가파르게 형성할 수 있어 위상반전막 패턴의 투과율, 위상반전량 균일성을 확보할 수 있음에 따라 위상반전막 패턴 및 피전사체 패턴의 미세화와 정밀도를 향상시킬수 있는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 위상반전막을 도시한 단면도.
도 3는 본 발명의 제1실시형태에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 위상반전막 패턴을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시형태에 따른 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 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 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태들에서 구현되는 FPD(Flat Panel Display)용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크는 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기 발광다이오드(OLED) 등을 포함하는 FPD용 제품을 제조하기 위한 위상반전 블랭크 마스크 및 포토 마스크이다. 또한, 본 발명에서의 노광광은 i-line(365nm), h-line(405nm), g-line(436nm) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 지칭하며, 바람직하고, i-line(365nm), h-line(405nm), g-line(436nm) 모두를 포함하는 복합 파장을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시형태에 따른 위상반전 블랭크 마스크(100)를 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 위상반전막을 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위상반전 블랭크 마스크(100)는 투명 기판(102) 상에 위상반전막(104) 및 레지스트막(108)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
투명 기판(102)은 한 변이 300mm 이상인 투명한 기판이고, 합성 석영 유리, 소다 라임 글래스 기판, 무알카리 글래스 기판 또는 저열 팽창 글래스 기판을 사용한다.
위상반전막(104)은 적어도 2층 이상의 박막들(104a, ... 104n)이 적층된 구조를 가지며, 바람직하게, 2층 내지 10층, 더욱 바람직하게, 2층 내지 8층의 박막이 적층되어 이루어진다.
박막들(104a, ... 104n)은 연속막 또는 다층막의 형태를 가지며, 각 박막들(104a, ... 104n)은 단일막 또는 연속막의 형태를 갖는다. 여기서, 상기 연속막은 플라즈마가 켜진 상태에서 스퍼터링 공정 중 반응성 가스, 파워, 압력 등과 같은 공정 변수를 변경하여 형성하는 막을 지칭한다.
위상반전막(104)을 구성하는 각 박막들(104a, ... 104n)은 동일한 식각 용액에 대하여 함께 식각 가능한 물질로 이루어지고, 상호 상이한 조성을 가지며, 상기 상이한 조성의 각 박막들(104a, ... 104n)이 적어도 1회 이상 적층되어 구성되고, 조성이 상이한 막은 상호 다른 식각 속도를 갖는다.
위상반전막(104)은 전체 500Å ∼ 1,500Å의 두께를 가지며, 각 박막들(104a, ... 104n)은 50Å ∼ 1,450Å의 두께를 갖는다. 각 박막들(104a, ... 104n)의 두께는, 예를 들어, 서로 동일하거나 상이할 수도 있고, 투명 기판(102)으로부터 상부로 갈수록 점진적으로 증가하거나 감소할 수 있으며, 특정 부분이 다른 부분보다 두꺼울 수 있는 등 식각 및 광학적 특성 등의 요구되는 특성에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
위상반전막(104)을 구성하는 박막들(104a, ... 104n)은, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si) 중 어느 하나 이상의 금속 물질들을 포함하는 화합물로 형성된다. 또한 위상반전막(104)을 구성하는 박막들(104a, ... 104n)은 상기 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.
위상반전막(104)을 구성하는 박막들(104a, ... 104n)은, 바람직하게, 크롬(Cr) 화합물로 형성하며, Cr, CrN, CrC, CrO, CrCN, CrON, CrCO, CrCON 막들 중 하나로 이루어진다. 이를 위해, 박막들(104a, ... 104n)은 N2, NO, N2O, NO2, O2, CxHy(x, y는 자연수), CO2, CO 가스 중 적어도 하나 이상의 반응성 가스를 이용한 스퍼터링 공정으로 형성된다.
위상반전막(104)을 구성하는 박막들(104a, ... 104n)은 패터닝 시 위상반전막 패턴 가장자리 부분의 단면 경사가 가파르게 되도록 형성하는 것이 바람직하며, 이를 위해, 박막들(104a, ... 104n)에 포함된 탄소(C)의 함유량을 변경하는 방법으로 박막의 식각 속도를 조절할 수 있다. 여기서, 박막들(104a, ... 104n)에 포함된 상기 탄소(C)는 함유량이 상대적으로 많을수록 식각 속도를 느리게 할 수 있다.
따라서, 위상반전막(104)은 각 박막들(104a, ... 104n)의 탄소(C) 함유량을 달리하고, 탄소(C)의 함유량을 기초로 다양한 순서로 박막들을 배치함으로써 위상반전막(104) 패턴의 단면 형상을 조절할 수 있다.
위상반전막(104)은, 바람직하게, 박막들(104a, ... 104n) 중 최상부 박막(104a)의 탄소(C) 함유량이 가장 높고 그의 하부로 갈수록 탄소(C) 함유량을 낮게 하여 상부로 갈수록 식각 속도를 느리게 함으로써 위상반전막(104) 패턴의 단면 형상을 가파르게 형성할 수 있다. 아울러, 위상반전막(104)은, 예를 들어, 최상부 박막(104a), 3번째 층의 박막(104c), 2번째 층의 박막(104b) 순서로 탄소(C)의 함유량을 높게 하여 상기 순서로 식각 속도를 설정하고, 두께를 적절히 조절하여 패턴의 단면 형상을 가파르게 형성할 수 있다. 그리고, 3번째 층의 박막(104c), 최상부 박막(104a) 및 2번째 박막(104b)의 순서로 탄소(C)의 함유량을 높게 하여 상기 순서로 식각 속도를 설정하고, 상기 박막들의 두께를 적절히 조절하여 단면 형상을 가파르게 형성할 수 있다.
박막들(104a, ... 104n)의 식각 속도는 탄소(C)의 함유량에 따라 변화하며, 이는, 스퍼터링을 통한 성막 공정 시 주입되는 탄소(C)를 포함하는 반응성 가스의 주입량 및 농도의 변경을 통하여 조절할 수 있다. 상기 반응성 가스 중 탄소(C)를 포함하는 반응성 가스는 탄소(C)를 포함하는 어떠한 가스도 무방하며, 바람직하게, CH4, CO2, CO, CxHy(x, y는 자연수) 가스 중 하나 이상의 가스 주입량을 조절하여 탄소(C)의 함유량을 조절한다.
또한, 박막들(104a, ... 104n)은 성막을 위한 스퍼터링 공정 시, 상술한 반응성 가스와 함께 주입되는 비활성 가스의 농도를 조절하여 식각 속도를 조절할 수 있다. 즉, 박막들(104a, ... 104n)은 아르곤(Ar), 헬륨(He), 제논(Xe) 가스 중 하나 이상의 비활성 가스를 이용하여 형성하며, 최상층막들(104)으로 갈수록 비활성 가스의 주입량을 감소시킴으로써 패턴의 형성 시, 위상반전막 패턴의 단면 경사를 개선할 수 있다.
아울러, 위상반전막(104)을 구성하는 박막들(104a, ... 104n) 중 적어도 하나 이상의 박막은 전사 패턴을 형성하기 위한 노광 공정 시, 반사율 조절을 위하여 산소(O)를 포함할 수 있다. 여기서, 박막들(104a, ... 104n)에 포함된 상기 산소(O)는 함유량이 상대적으로 많을수록 반사율을 줄일 수 있다. 위상반전막(104)은 박막들(104a, ... 104n) 중 최상부 박막(104a)의 산소(O) 함유량이 가장 높도록 형성하는 것이 바람직하고, 최상부 박막(104a)으로 갈수록 산소(O)의 함유량이 높아지도록 형성할 수 있다.
위상반전막(104)은 i선 내지 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 160° ∼ 200°의 위상차를 가지며, 이는 위상반전막(104)을 투과하는 노광광과 투명기판(102)을 투과하는 노광광의 위상차를 말한다. 또한, 위상반전막(104)은 상기 노광광에 대하여 40°이하, 바람직하게, 20°이하의 위상차 편차를 갖는다. 위상차는 노광광에 따라서 다를 수 밖에 없기 때문에, 노광광에 대한 위상차 편차를 작게 하는 것이 바람직하다. 노광광이 복합파장인 경우 i-Line, h-Line, g-Line 중 어느 노광광에 대하여 위상반전막의 위상차를 180°로 할 것인지는 설계 상의 문제이다.
위상반전막(104)은 i선 내지 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 30%, 바람직하게, 1% 내지 15%의 투과율을 가지며, 상기 노광광에 대하여 10% 이하, 바람직하게, 5% 이하의 투과율 편차를 갖는다. 여기서, 상술한 편차는 i선 내지 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 광학적 특성을 나타내는 항목의 최대값과 최소값의 차이를 지칭한다.
위상반전막(104)은 i선 내지 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 20% 이하의 반사율을 갖는다.
이상에서와 같이, 본 발명은 위상반전막(104)을 구성하는 각 박막들(104a, ... 104n)의 식각 속도를 조절함에 따라 패터닝 시 위상반전막 패턴의 경계가 분명하도록 가장자리 부분의 단면 경사가 가파르게 형성됨에 따라 보다 미세한 전사 패턴의 형성이 가능하다.
도 3은 본 발명의 제1실시형태에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 위상반전막 패턴을 도시한 단면도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 위상반전 포토마스크(300)는 상술한 도 1의 레지스트막을 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 식각마스크로 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴(104p)을 형성하는 방법으로 제조할 수 있다.
위상반전막 패턴(104p)은 상부 가장자리와 하부 가장자리의 수평 거리(Tail Size : d)를 100nm 이하로 조절할 수 있으며, 바람직하게는 상부 가장자리와 하부 가장자리의 수평 거리(d)를 50nm이하로 조절할 수 있다. 또한 위상반전막 패턴(104p)의 상부면과 가장자리 단면 또는 위상반전막 패턴(104p)을 구성하는 각각의 막 패턴들의 상부면과 가장자리 단면은 70도 내지 110도의 각도, 더욱 바람직하게는, 80도 내지 100도의 각도를 갖는다.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제3실시형태에 따른 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크(200)는 위상반전막(104)의 상부 또는 하부에 구비된 기능성막(106)을 더 포함할 수 있다.
기능성막(106)은 차광성막일 수 있으며, 이때, 차광성막은 빛을 차광하는 기능 및 반사를 방지하는 기능을 모두 갖는 단일막 또는 동일한 구성 및 조성을 갖거나 상이한 구성을 갖는 차광막 및 반사방지막을 포함 할 수 있다. 차광성막 역시 단면이 수직한 패턴 형상을 갖기 위하여 위상반전막의 형태와 같이 식각 속도 조절이 가능한 2층 이상의 다층막 또는 연속막으로 구성될 수 있다.
기능성막(106)은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데 늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하여 형성하거나 또는 상기 물질들에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 물질을 더 포함하여 형성할 수 있다.
기능성막(106)은 위상반전막(104)과 동일한 식각 용액에 의해 식각되는 물질로 이루어지거나 또는 상호 식각 선택비를 갖도록 형성할 수 있다. 기능성막(106)과 위상반전막(104)은, 바람직하게, 습식 식각 공정으로 패터닝하고 제거할 수 있으며, 식각 물질 및 식각 방법은 종래 공지된 여러 가지 재료 및 방법을 사용할 수 있다.
기능성막(106) 은 복합 파장에서의 광학 밀도(Optical Density) 확보를 위하여 150nm 이하의 두께를 가지며, 바람직하게는 110nm 이하의 두께를 갖는다.
위상반전막(104) 및 기능성막(106)은 화학적 진공 증착(Chemical Vapor Deposition)법, 물리적 진공 증착(Physical Vapor Deposition)법, 전자빔 증착법, 레이저 증착법, ALD법 등에 의해 성막될 수 있으며, 양산성 관점에서는 물리적 진공 증착(Physical Vapor Deposition)법인 스퍼터링법에 의해 성막되는 것이 바람직하다.
아울러, 기능성막(106)은 상기 차광성막 외에 반투과막, 식각저지막, 하드마스크막일 수 있으며, FPD용 위상반전 블랭크 마스크를 제조하고, 이를 이용하여 위상반전 포토 마스크를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크는 투명 기판상에 위상반전막 및 레지스트막, 또는, 위상반전막, 기능성막 및 레지스트막을 순차적으로 형성한 후, 패터닝하는 방법으로 제조할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 위상반전막을 구성하는 박막들의 탄소(C) 함유량을 조절하여 위상반전막을 구성하는 2층 이상의 박막에 대한 식각 속도를 조절함으로써, 위상반전막 패턴의 경계가 분명하도록 가장자리 부분의 단면 경사를 가파르게 형성하여 보다 미세하고 정밀한 패턴을 형성 할 수 있게 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
(실시예)
위상반전막 형성에 따른 투과율 및 위상반전량 평가
본 발명의 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크는 투명 기판 상에 위상반전막을 2층 내지 5층의 다층으로 형성하고, 비교예로 위상반전막을 단일막으로 형성하여 상호 평가하였다. 아울러, 본 발명의 실시예에서는 위상반전막을 2층 내지 5층으로 형성하였으나, 장비의 구조 및 제어 방법에 따라 6층 이상 또는 연속막의 형태로도 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 위상반전막은 한 변이 300mm 이상인 투명한 기판 위에 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 비활성 가스로는 Ar가스를 사용하고, 반응성 가스로는 N2, CO2, CH4를 이용한 스퍼터링 방법으로 위상반전막을 형성하였다.
이때, 실시예 1 내지 4는 위상반전막의 단면 경사가 개선되도록 최상층막의 형성시 탄소(C)의 주입량, 즉, CH4의 주입량이 가장 높도록 함과 아울러, 하부의 막들은 탄소(C)의 주입량이 상층으로 갈수록 증가하거나 또는 일부 층에서 탄소(C)의 주입량이 증가하도록 형성하였다.
실시예 5는 비활성 가스인 Ar 가스를 하부층으로 갈수록 감소하게 하여, 탄소(C)의 함량을 조절하였으며, 실시예 6에서는 N2의 함량을 증가하여, 탄소(C)의 함량을 조절하였다.
비교예 1은 CrCON의 단층막으로 위상반전막을 형성하였으며, 비교예 2는 하부층으로 갈수록 탄소(C)의 주입량을 증가시키는 방법으로 다층 위상반전막을 형성하였다.
아래 표 1 내지 6은 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 다층 위상반전막의 형성 조건 및 특성을 나타내고 있다.

가스비 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
1층(최상층) 1.0 4.0 0.3 0.03 - - 29
2층 1.0 4.0 0.3 0.01 - - 108
Total - - - - 5.99 179° 137

가스비 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
1층(최상층) 1.0 4.0 0.31 0.03 - - 24
2층 1.0 4.0 0.31 0.01 - - 18
3층 1.0 4.0 0.31 0.00 - - 94
Total - - - - 5.97 181° 136

가스비 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
1층(최상층) 1.0 4.0 0.32 0.03 - - 22
2층 1.0 4.0 0.32 0.01 - - 32
3층 1.0 4.0 0.32 0.15 - - 15
4층 1.0 4.0 0.32 0.00 - - 66
Total - - - - 6.02 179° 135

가스비 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
1층(최상층) 1.0 4.0 0.32 0.025 - - 14
2층 1.0 4.0 0.32 0.010 - - 32
3층 1.0 4.0 0.32 0.015 - - 15
4층 1.0 4.0 0.32 0.010 - - 19
5층 1.0 4.0 0.32 0.000 - - 58
Total - - - - 5.97 177° 138

가스비 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
1층(최상층) 0.8 4.0 0.35 0.005 - - 21
2층 1.0 4.0 0.35 0.005 - - 15
3층 1.1 4.0 0.35 0.005 - - 32
4층 1.2 4.0 0.35 0.005 - - 18
5층 1.3 4.0 0.35 0.005 - - 50
Total - - - - 6.03 181° 136

가스 비율 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
1층(최상층) 1.0 4.0 0.37 0.005 - - 23
2층 1.0 4.0 0.36 0.005 - - 22
3층 1.0 4.0 0.35 0.005 - - 22
4층 1.0 4.0 0.33 0.005 - - 19
5층 1.0 4.0 0.30 0.005 - - 55
Total - - - - 6.01 182° 141
아래 표 7 및 8은 비교예 1 및 2에 따라 제조된 위상반전막의 형성 조건 및 특성을 나타내고 있다.

가스비 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
단층 1.0 4.0 0.35 0.00 6.01 178° 138

가스 비율 투과율(%)
@365nm		 위상반전량
@365nm		 두께
(nm)
Ar N2 CO2 CH4
1층(최상층) 1.0 4.0 0.30 0.00 - - 24
2층 1.0 4.0 0.36 0.01 - - 24
3층 1.0 4.0 0.35 0.02 - - 24
4층 1.0 4.0 0.33 0.03 - - 13
5층 1.0 4.0 0.30 0.04 - - 51
Total - - - - 5.95 179° 136
표 1 내지 6을 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따른 위상반전막은 136nm ∼ 141nm의 두께와 365nm 파장의 노광광에 대하여 5.97% ∼ 6.03%의 투과율과 177° ∼ 182°의 위상반전량을 가져 위상반전막으로 사용 가능한 특성을 보였다.
또한, 표 7 및 8을 참조하면, 비교예에 따른 위상반전막은 136nm ∼ 138nm의 두께와 365nm 파장의 노광광에 대하여 5.95% ∼ 6.01%의 투과율과 178° ∼ 179°의 위상반전량을 가져 본 발명의 실시예와 유사하게 위상반전막으로 사용 가능한 특성을 보였다.
상술한 본 발명의 실시예들과 비교예들에 따른 각 다층 박막의 위상반전막 상에 레지스트막을 형성하고 식각 공정을 진행하여 위상반전막 패턴을 형성한 후, 각 위상반전막 패턴의 단면 형상을 비교하였다. 상기 단면 형상은 위상반전막 패턴의 상부 가장자리와 하부 가장자리의 수평 거리(Tail Size : d)를 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 측정하여 평가하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2
Tail
Size
(nm)
47
32
27
23
31
38
131
680
표 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 위상반전막 패턴의 단면 가장자리의 수평 거리는 100nm 이하, 더욱 바람직하게 50nm 이하의 거리를 만족하여 위상반전막 패턴의 경계가 명확함에 따라 정밀한 미세 패턴 형성이 가능한 것을 확인하였다.
그러나, 비교예 1 및 2에 따른 위상반전막 패턴의 단면 가장자리의 수평거리는 100nm 이상이 되어 위상반전막 패턴의 경계가 불명확해짐을 확인하였고, 특히, 비교예 2의 경우, 상부층에 비해 하부층의 탄소(C) 비율이 높음에 따라 수평 거리가 매우 커져 미세 패턴 형성이 불가능함을 확인하였다.
이상, 본 발명을 가장 바람직한 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시예에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다는 것은 해당 기술분야의 일반적인 기술자라면 용이하게 할 수 있을 것이다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 특허 청구 범위의 기재로부터 분명하다.
102: 투명 기판
104: 위상반전막
104a: 위상반전막 최상층막
104n: 위상반전막 최하층막
108: 레지스트막

Claims (25)

  1. 투명 기판 상에 적어도 2층 이상의 다층막으로 이루어진 위상반전막을 형성하는 FPD(Flat Pannel Display)용 위상반전 블랭크 마스크의 제조 방법으로서,
    상기 다층막 중 적어도 하나 이상의 막은 탄소(C)를 포함하도록 형성하며,
    상기 위상반전막 중 최상부에 위치하는 제1층이 상기 제1층 하부에 접하여 위치하는 제2층보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 형성하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  2. 투명 기판 상에 적어도 2층 이상의 다층막으로 이루어진 위상반전막을 형성하는 FPD(Flat Pannel Display)용 위상반전 블랭크 마스크의 제조 방법으로서,
    상기 다층막 중 적어도 하나 이상의 막은 탄소(C)를 포함하도록 형성하며,
    상기 위상반전막 중 최상부에 위치하는 제1층이 상기 제1층 하부에 접하여 위치하는 제2층보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 CH4, CO2, CO 가스 중 하나 이상의 가스 주입량을 조절하여 탄소(C)의 함유량을 조절하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  3. 투명 기판 상에 적어도 2층 이상의 다층막으로 이루어진 위상반전막을 형성하는 FPD(Flat Pannel Display)용 위상반전 블랭크 마스크의 제조 방법으로서,
    상기 다층막 중 적어도 하나 이상의 막은 탄소(C)를 포함하도록 형성하며,
    상기 위상반전막 중 최상부에 위치하는 제1층은 상기 제1층의 하부에 위치하는 층들보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 CH4, CO2, CO 가스 중 하나 이상의 가스 주입량을 조절하여 탄소(C)의 함유량을 조절하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  4. 투명 기판 상에 적어도 2층 이상의 다층막으로 이루어진 위상반전막을 형성하는 FPD(Flat Pannel Display)용 위상반전 블랭크 마스크의 제조 방법으로서,
    상기 다층막 중 적어도 하나 이상의 막은 CH4, CO2, CO 가스 중 하나 이상의 탄소(C)를 포함하는 가스 및 아르곤(Ar), 헬륨(He), 제논(Xe) 가스 중 하나 이상의 비활성 가스를 주입하여 탄소(C)를 포함하도록 형성하며,
    상기 위상반전막은 상기 투명 기판으로부터 상부로 갈수록 상기 비활성 가스의 주입량을 줄여 탄소(C)의 함유량이 높도록 형성하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1층의 하부에 위치하는 제2층은 상기 제2층의 하부에 접하여 위치하는 제3층보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 형성하는 것을 특징으로 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1층은 상기 제1층의 하부에 위치하는 층들보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 형성하는 것을 특징으로 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2층의 하부에 접하여 위치하는 제3층은 상기 제2층보다 탄소(C)의 함유량이 높도록 형성하며, 상기 제3층은 상기 제1층보다 탄소(C)의 함유량이 낮거나 또는 높도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막을 구성하는 각 막들은 동일한 식각 용액에 대하여 식각 가능한 물질로 이루어지고, 상호 다른 조성을 가지며, 상기 다른 조성의 막들이 각 1회 이상 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 다층막 또는 다층막의 형태로 이루어지며, 상기 위상반전막을 구성하는 각 막들은 단일막 또는 연속막의 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막을 구성하는 각 막들은 상기 투명 기판으로부터 상부 방향으로 갈수록 동일한 식각 용액에 대하여 식각 속도가 느리도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막을 구성하는 각 막들 중 적어도 하나 이상의 막은 산소(O)를 포함하며, 상기 산소(O)는 상기 투명 기판으로부터 상부 방향으로 갈수록 함유량이 높도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막을 구성하는 각 막들 중 적어도 하나 이상의 막은 식각 속도가 그 상부 또는 하부에 배치되는 막들에 비하여 동일한 식각 용액에 대하여 식각 속도가 느리도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 30%의 투과율을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 10% 이하의 투과율 편차를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 160° ∼ 200°의 위상반전량을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 50° 이하의 위상량 편차를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 20% 이하의 반사율을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 500Å ∼ 1,500Å의 두께를 가지며, 상기 위상반전막을 구성하는 각 막들은 50Å ∼ 1,450Å의 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막을 구성하는 각 막들은 CrO, CrN, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON 중 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막의 상부 또는 하부에 차광막 및 반사방지막을 포함하는 차광성막, 반투과막, 식각저지막, 하드마스크막 중 하나 이상의 막을 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막을 구성하는 각 막들은 CH4, CO2, CO, NO, N2O, NO2, O2, N2 가스 중 하나 이상의 가스를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 아르곤(Ar), 헬륨(He), 제논(Xe) 가스 중 하나 이상의 비활성 가스를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법으로 제조된 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  24. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법으로 제조된 FPD용 위상반전 블랭크 마스크로부터 위상반전막을 패터닝하여 형성되며, 투명 기판 상에 위상반전막 패턴이 구비된 FPD용 위상반전 포토마스크.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은 상부 가장자리와 하부 가장자리의 수평 거리가 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 포토마스크.
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