KR20020050168A - 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

투과율제어막의 막 두께의 균일성이 높은 그레이톤 마스크를 용이하게 얻을 수 있는 제조 방법 등을 제공한다.
예를 들면, 투명 기판(11)상에, 투과율제어막(12; CrO 등), 투과율저감막(1 3; Cr 등), 레지스트막(14)을 순차 형성하고, 투광부를 형성해야 하는 부분(에어리어 C)상의 레지스트를 제거하여 이 부분의 투과율저감막(13) 및 투과율제어막(12)을 제거함으로써 투광부를 형성하고, 뒤이어, 그레이톤부를 형성해야 하는 부분(에어리어 A)상의 레지스트를 제거하여 이 부분의 투과율저감막(13)을 제거함으로써 그레이톤부를 형성하여 그레이톤 마스크를 제조한다.

Description

그레이톤 마스크 및 그 제조 방법{GRAYTON MASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법 등에 관한 것이다.
근래, 대형 LCD용 마스크의 분야에 있어서, 그레이톤 마스크를 사용하여 마스크 매수를 삭감하는 시도가 행해지고 있다(예를 들면, 월간 FPD 인텔리젼스, 1999년 5월).
여기에서, 그레이톤 마스크는, 예를 들면, 도 5a에 나타낸 것과 같이, 차광부(1)와, 투광부(2)와, 그레이톤부(3)를 갖는다. 그레이톤부(3)는 그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴(3a)을 형성한 영역으로서, 이 영역을 투과하는 광의 투과량을 저감하며 이 영역에 의한 조사량을저감하여 포토레지스트의 막 두께를 선택적으로 변경하는 것을 목적으로 하여 형성된다. 차광부(1)와 미세 차광 패턴(3a)은 또 크롬이나 크롬화합물 등의 동일 재료로 이루어진 동일 두께의 막으로 통상 형성되어 있다. 투광부(2)와 미세투광부(3b )는 동시에, 투명 기판상에 있어서 차광막 등이 형성되어 있지 않은 투명 기판의 부분이다.
그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계는 스테퍼 방식의 노광기로 약 3㎛, 미러 프로젝션 방식의 노광기로 약 4㎛ 이다. 이 때문에, 예를 들면, 도 5a에서 그레이톤부에서의 미세투광부(3b)의 스페이스 폭을 3㎛ 미만, 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴(3a)의 라인폭을 3㎛ 미만으로 한다. 상기 대형 LCD용 노광기로 노광한 경우, 그레이톤부(3)를 통과한 노광 광은 전체로서 노광량이 충분하지 않게 되기 때문에, 이 그레이톤부(3)를 개재하여 노광한 포지티브형 포토 레지스트는 막 두께가 얇게 되는 만큼 기판상에 남는다. 즉, 레지스트는 노광량의 차이에 의해 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분과 그레이톤부(3)에 대응하는 부분에서 현상액에 대한 용해성에 차이가 가능하기 때문에, 현상후의 레지스트 형상은, 도 5b에 나타낸 것과 같이, 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분(1')이, 예를 들면, 약 1.3 ㎛, 그레이톤부(3)에 대응하는 부분(3')이, 예를 들면, 약 0.3 ㎛, 투광부(2)에 대응하는 부분은 레지스트가 잔존하지 않는 부분(2')으로 된다. 그리고, 레지스트가 잔존하지 않는 부분(2')에서 피가공 기판의 제 1 에칭을 행하고, 그레이톤부(3)에 대응하는 얇은 부분(3')의 레지스트를 애싱(ashing) 등에 의하여 제거하고 이 부분에서 제 2 에칭을 행함으로써, 1 장의 마스크로 종래의 마스크 2 장분의 공정을 행하여 마스크 매수를 삭감한다.
상술한 그레이톤 마스크에 있어서, 그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계의 미세 패턴으로 그레이톤부를 형성하는 데에는, 이상적으로는 , 예를 들면, 미세 라인 및 스페이스 패턴은 2 ㎛ 전후의 피치(약 절반인 1㎛ 전후가 미세투광부)가 되며, ±0.2㎛ 정도의 정밀도로 미세 패턴을 가공할 필요가 있지만, 현재의 LCD용 대형 마스크의 정밀도에서 보면 대단히 엄격한 정밀도이다.
또한, 현상의 대형 마스크 자동 결함 검사 장치로는, 2㎛ 피치 패턴의 결함 검출(특히, 패턴의 에지에 대한 결함 검출)은 대단히 어려우며, 또한, ±0.2 ㎛ 정도의 정밀도로 미세 패턴의 검사를 하는 것도 대단히 어렵다. 더욱이, 그레이톤부는 미세 패턴으로 구성되어 있기 때문에, 데이터 작성에서의 데이터 용량이 막대하게 되고, 묘화기 및 묘화기에 부수하는 데이터 변환(포맷 변환)기의 능력을 초월하는 경우, 묘화되지 않을 가능성이 있다. 상세하게는, 예를 들면, 도 6b에 나타낸 그레이톤부(3)의 데이터는 도 6a에 나타낸 차광부(1) 및 투광부(2)의 데이터와 겹쳐지지 않도록 차광부 및 투광부를 피하여 데이터를 작성하지 않으면 아니되어 데이터의 작성이 복잡해지고, 더욱이 그레이톤부(3)의 데이터는 차광부 및 투광부의 데이터에 따라 복잡한 형상을 나타내기 때문에, 그레이톤부의 데이터 용량은 막대한 것으로 되고, 도 6c에 나타낸 합성 데이터의 용량도 막대한 것으로 된다.
한 편, 투명 기판상에 설치된 크롬 단층막의 막 두께를 부분적으로 변화시켜 막 두께의 두꺼운 부분을 차광부로 하고, 중간막 두께의 부분을 크레이톤부로하고, 막 두께의 제로 부분을 투광부로 한 크레이톤 마스크가 알려져 있다. 그러나, 크롬막은 투과율이 낮은(차광성이 높은) 것이므로 투과율 0%를 얻는 막 두께가 얇기 때문에, 중간 막 두께의 부분에 대하여 중간의 소정 투과율이 얻어지는 막 두께가 되도록 하프 에칭하는 것은 어렵다. 그래서, 투명 기판상에 설치된 크롬 화합물 단층막의 막 두께를 부분적으로 변화시킨 크레이톤 마스크가 제안되어 있다(특개평 7-49410호 공보). 이 경우, 크롬 화합물 단층막은 투과율 0%를 얻는 막 두께가 4000Å 정도로 두껍기 때문에, 중간막 두께의 부분에 대하여 중간의 소정 투과율이 얻어지는 막 두께가 되도록 하프 에칭하는 것은 크롬 단층막의 경우에 비해 용이하다. 그러나, 이 방법은 막 두께가 너무 두껍기 때문에, 애스팩트비(패턴 치수와 높이의 비)가 높아 그 결과 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 나빠지고, 또한 에칭 시간도 길어진다. 더욱이, 실제에서는 하프 에칭에 의한 막 두께 제어를 엄격히 행하는 것은 어려워, 실용성에 어려움이 있는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소한 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법 등의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1) 차광부와, 투광부와, 노광광의 일부를 투과하는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
상기 차광부를 구성하는 막은 투명 기판측으로부터 주로 그레이톤부에서의 투과율을 제어하는 투과율제어막과 차광부에서의 투과율을 저감하는 투과율저감막에 의해 적어도 구성되어 있고, 상기 투과율제어막과 상기 투과율저감막이 동일한금속을 함유하는 막으로 이루어지며, 상기 그레이톤부는 상기 차광부를 구성하는 막이 그 두께 방향으로 일부 제거되는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 2) 구성 1에 있어서, 상기 투과율제어막은 상기 투과율저감막의 에칭속도에 비하여 동등 또는 느린 재료인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 3) 구성 2에 있어서, 상기 투과율제어막은 크롬화합물로 이루어지며, 상기 투과율저감막은 크롬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 4) 구성 1 ~ 3중 어느 하나에 있어서, 상기 투과율저감막상에 반사방지막을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 5) 구성 1 ~ 4중 어느 하나의 그레이톤 마스크의 제조 방법에 있어서,
투명 기판상에, 적어도 투과율제어막, 투과율저감막이 순차형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 블랭크상에 레지스트막을 형성하는 공정과,
투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량으로, 또 그레이톤부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량보다 적은 노광량으로, 레지스트막을 노광하는 공정과,
현상 처리를 행하고, 차광부를 형성하는 부분과 크레이톤부를 형성하는 부분에 레지스트의 잔막치(殘膜値)가 상이한 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 투과율저감막, 투과율제어막을 에칭하여 투광부를 형성하는 공정과,
상기 그레이톤부상에 잔존하는 레지스트 패턴만을 제거하는 공정과,
전(前)공정에서 잔존한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 투과율저감막과 투과율제어막의 적층막의 적어도 일부를 제거하는 공정과,
더 잔존한 레지스트 패턴을 박리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
(구성 6) 구성 1~ 4중 어느 하나의 그레이톤 마스크를 제조하기 위한 그레이톤 마스크 블랭크로서,
투명 기판상에, 투명 기판측으로부터 주로 그레이톤부에서의 투과율을 제어하는 투과율제어막과 차광부에서의 투과율을 저감하는 투과율저감막을 적어도 가지며, 상기 투과율제어막과 상기 투과율저감막이 동일한 금속을 함유하는 막으로 이루어지며, 또한, 상기 투과율제어막과 상기 투과율저감막으로 차광막을 구성하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크 블랭크.
(구성 7) 차광부와, 투광부와, 노광광의 일부를 투과하는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
상기 차광부는 투명 기판상에 순차 형성된 반투광막, 에칭스토퍼막, 차광막을 포함하며, 상기 그레이톤부는 상기 투명 기판상에 형성된 반투광막 또는, 반투광막 및 에칭스토퍼막을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 8) 구성 7에 있어서, 상기 차광막 및 상기 반투광막을 동일 에칭액 또는 동일 에칭 가스로 처리할 수 있는 막으로 구성하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 9) 구성 7 또는 8에 있어서, 상기 차광막 및 상기 반투광막이 크롬을함유하는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 10) 구성 7 ~ 9중 어느 하나에 있어서, 상기 에칭 스토퍼막은 SiO2또는 SOG(Spin On Glass)인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
(구성 11) 구성 7~ 10중 어느 하나의 그레이톤 마스크의 제조 방법에 있어서,
투명 기판상에, 적어도 반투광막, 에칭스토퍼막, 차광막이 순차 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 블랭크상에 레지스트막을 형성하는 공정과,
투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량으로, 또 그레이톤부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량보다 적은 노광량으로, 레지스트막을 노광하는 공정과,
현상 처리를 행하고, 차광부를 형성하는 부분과 그레이톤부를 형성하는 부분에 레지스트의 잔막치가 상이한 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반투광막, 에칭스토퍼막, 차광막을 에칭하여 투광부를 형성하는 공정과,
상기 그레이톤부상에 잔존하는 레지스트 패턴만을 제거하는 공정과,
전공정에서 잔존한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막 또는, 차광막 및 에칭 스토퍼막을 제거하는 공정과,
더 잔존한 레지스트 패턴을 박리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는그레이톤 마스크의 제조 방법.
(구성 12) 구성 7~ 10중 어느 하나의 그레이톤 마스크를 제조하기 위한 그레이톤 마스크 블랭크로서,
투명 기판상에, 반투광막, 에칭스토퍼막, 차광막을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크 블랭크.
(구성 13) 구성 1 ~ 4 및 7 ~ 10중 어느 하나에 있어서, 그레이톤 마스크는 LCD용 마스크 또는 PDP용 마스크인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
구성 1에 따르면, 차광부를 구성하는 막을, 투과율제어막과 이 투과율제어막보다 광투과율이 낮은 투과율저감막의 2층 구조로 함으로써, 막 두께를 투과율 저감막 단층막(예를 들면, 종래의 크롬 단층막)에 비하여 두껍고, 투과율 제어막 단층막(예를 들면, 종래의 크롬 화합물 단층막)에 비하여 얇게 할 수 있기 때문에, 하프 에칭에 의한 그레이톤부의 막 두께 제어가 가능하며, 또한, 에칭 시간의 단축을 도모함과 동시에, 애스팩트비가 낮아 그 결과 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 양호해 진다.
또한, 차광부를 구성하는 투과율저감막과 투과율제어막의 적층막이 두께 방향으로 일부 제거되는 그레이톤부는 투과율저감막을 제거하는 방식 이외에, 투과율저감막을 두께 방향으로 일부 제거하는 방식이나, 투과율저감막에 더하여 투과율제어막을 두께 방향으로 일부 제거하는 방식이 포함된다.
구성 2에 따르면, 투과율제어막이 투과율저감막의 에칭 속도에 비하여 동등 또는 느린 재료임으로써, 에칭에 의해 투과율저감막을 제거할 때, 투과율제어막까지 에칭되는 것을 저감할 수 있고, 따라서, 투과율제어막의 막 두께의 균일성이 높은 그레이톤 마스크를 용이하게 얻을 수 있다.
구성 2에서는 투과율 제어막을, 투과율을 제어한 얇은 금속층(예를 들면, 크롬 화합물, MoSi, Si, W, Al)으로 구성하고, 투과율저감막을, 차광성이 높고 얇은 막(예를 들면, 크롬, Si, W, Al)으로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 서로 부착성이 양호한 조합이 바람직하다.
구성 3에 따르면, 투과율제어막이 크롬화합물(특히 산화크롬)로 이루어짐으로써, 투과율을 제어한 균일한 막 두께의 투과율제어막이 얻어지기 쉽고, 또한 투과율저감막이 크롬으로 이루어짐으로써 투과율저감막을 얇게 구성할 수 있다.
상기 구성 2 및 3에 있어서, 크롬 화합물로서는 산화크롬(CrOx), 질화 크롬 (CrNx), 산질화 크롬(CrOxNy), 불화 크롬(CrFx)이나, 이것들의 막에 탄소나 수소를 포함하는 것이 권장된다.
구성 4에 따르면, 투과율저감막상에 반사방지막을 설치한 마스크 블랭크를 사용함으로써, 이 마스크 블랭크를 에칭 가공하는 것 만으로 반사 방지층을 갖는 그레이톤 마스크가 얻어진다.
구성 5에 따르면, 각 영역에 대해 노광량에 따라 레지스트막 두께를 다르게 함으로써, 후(後)공정에서 레지스트 프로세스(레지스트 도포, 묘화(노광), 현상)가 불필요하게 된다.
구성 6에 따르면, 이 마스크 블랭크를 사용하면, 각 층의 막의 제거 공정과, 레지스트의 감막 처리 공정만으로 그레이톤 마스크를 제조할 수 있다. 또한, 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 우수하며, 그레이톤부(반투과막)의 투과 특성의 균일성 등이 우수한 고품질의 그레이톤 마스크를 얻을 수 있다.
구성 7에 따르면, 투명 기판상에 순차 형성된 반투광막과 에칭스토퍼막과 차광막의 3층 구조로 함으로써, 에칭에 의해 그레이톤부(반투광부)에서의 차광막을 제거할 때, 에칭스토퍼막에 의해 반투광막의 감막(減膜)을 회피할 수 있고, 따라서, 반투광막의 막 두께의 균일성이 대단히 높은 그레이톤 마스크를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 차광막을 크롬 등의 차광성이 높고 얇은 막으로 구성할 수 있기 때문에, 에칭 시간의 단축이 도모됨과 동시에, 애스팩트비가 낮아 그 결과 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 양호해 진다. 더욱이, 에칭스토퍼층이 설치되어 있기 때문에, 차광막 및 반투광막을 동일 재료의 막이나 주성분이 동일한 막 등으로 구성할 수 있다.
또한, 에칭스토퍼막으로서 SiO2또는 SOG(Spin On Glass) 등을 사용한 경우, SiO2나 SOG는 투명 기판과 동등한 투과 특성을 갖기 때문에, 그레이톤부(반투광부)에 개재하여도 그 투과 특성에 영향을 주지 않기 때문에, 그레이톤부(반투광부)에서의 에칭스토퍼막은 제거하지 않아도 무방하다.
본 발명에 있어서, 차광막 및/또는 반투광막으로서는 Cr, 크롬화합물, MoS i, Si, W, Al 중에서 선택되는 것 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
구성 8에 따르면, 차광막 및 반투광막을 동일 에칭액 또는 동일 에칭가스로 처리할 수 있는 막으로 구성함으로써, 차광막 및 반투광막을 동시 가공할 수 있다.
구성 9에 따르면, 차광막 및 반투광막이 크롬을 포함하는 재료로 이루어짐으로써, 차광막 및 반투광막을 동일 에칭액 또는 동일 에칭 가스로 동시 가공할 수 있다. 이와 같은 예로서는, 동일 재료의 막(예를 들면, 반투광막:Cr, 차광막: Cr)이나 주성분이 같은 막(예를 들면, 반투광막: 크롬화합물, 차광막: Cr) 등이 권장된다. 특히, 반투광막이 크롬화합물 등으로 이루어지며, 반투광막이 크롬화합물 등으로 이루어진 경우에는 다음의 효과가 있다. 우선, 반투광막이 크롬화합물 등으로 이루어진 경우에는 소정의 투과율을 갖는 크롬화합물의 막 두께를 두껍게 할 수 있고, 그 막 두께의 균일성 나아가서는 그 투과율의 균일성을 높은 정밀도로 제어할 수 있다. 이것에 대해, 반투광막이 Cr 등으로 이루어진 경우에는 소정의 투과율을 갖는 Cr의 막 두께가 대단히 얇아서, 그 막 두께가 약간 변동하더라도 투과율이 크게 변동하기 때문에, Cr 반투광막의 막 두께의 균일성 나아가서는 그 투과율의 균일성을 높은 정밀도로 제어하는 것이 크롬화합물 등의 경우에 비하여 어렵다. 또한, 차광막이 Cr 등으로 이루어진 경우에는 소정의 차광성(광학 농도)을 갖는 Cr의 막 두께를 얇게 할 수 있어, 그 결과 차광부 전체의 두께를 억제할 수 있기 때문에, 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 양호해 진다. 이것에 대하여, 차광막이 크롬화합물 등으로 이루어진 경우에는 소정의 차광성(광학 농도)을 갖는 크롬화합물의 막 두께가 두꺼워져, 그 결과 차광부 전체의 두께를 억제할 수 없기 때문에, 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 열등한 것으로 된다.
또한, 상기 구성 7 내지 9에 있어서, 크롬화합물로서는 산화크롬(CrOx), 질화 크롬(CrNx), 산질화 크롬(CrOxNy), 불화 크롬(CrFx)이나, 이것들의 막에 탄소나수소를 포함하는 것이 권장된다.
구성 10에 따르면, 에칭 스토퍼막으로서 SiO2또는 SOC(Spin On Glass)를 사용함으로써, SiO2나 SOG는 투명 기판과 동등한 투과 특성을 갖기 때문에, 차광부 또는 그레이톤부(반투광부)에 개재하여도 그것들의 투과 특성에 영향을 주지 않는다. 또한, SiO2나 SOG는 많은 차광막 재료 또는 반투광막 재료에 대하여 에칭 스토퍼층으로서 기능하기 때문에 바람직하다. 더욱이 SiO2나 SOG는 차광막 재료나 반투광막 재료와의 부착성이 높다.
또한, 에칭 스토퍼층을 설치하지 않은 경우, 반투광막과 차광막을 에칭 선택비를 얻을 수 있는 재료로 구성할 필요가 있어 재료가 제한되며, 또한 반투광막과 차광막의 부착력이 문제로 되는 경우가 있다.
SiO2또는 SOG로 이루어진 에칭스토퍼층의 두께는 100 ~ 1000 Å의 범위로 하는 것이 바람직하다.
구성 11에 따르면, 각 영역에 대해, 노광량에 따라 레지스트막 두께를 다르게 함으로써, 후공정에서 레지스트 프로세스(레지스트 도포, 묘화(노광), 현상)가 불필요하다.
또한, 투광부를 형성해야 하는 부분상의 에칭스토퍼막을 제거하는 공정과, 반투광부를 형성해야 하는 부분상의 레지스트를 제거하는 공정은 동시에 하는 것이 바람직하다.
또한, 투광부를 형성해야 하는 부분상의 반투광막을 제거하는 공정과, 반투광부를 형성해야 하는 부분상의 차광막을 제거하는 공정은 동시에 하는 것이 바람직하다.
구성 12의 마스크 블랭크에 따르면, 각 층의 막의 제거 공정과, 레지스트의 감막 처리 공정만으로 그레이톤 마스크를 제조할 수 있다. 또한, 그레이톤부(반투광막)의 막 두께의 균일성 나아가서는 투과 특성의 균일성이 우수한 고품질의 그레이톤 마스크가 얻어질 수 있다.
상기 구성 7 내지 12에 있어서는 차광막과 반투광막을 합친 광학농도가 3.0 이상이면 무방하다. 즉, 차광막 자체의 광학 농도가 3.0 이상이 아니더라도, 반투광막을 합친 경우의 광학 농도가 3.0이상이 되면 무방하다. 이 경우, 반투광막의 광학 농도만큼 차광막을 얇게 할 수 있다.
구성 13에 따르면, LCD용 그레이톤 마스크 블랭크의 경우, 기판 사이즈가 커서 막 두께의 균일성을 확보하기 어렵기 때문에, 단층막을 중간의 막 두께로 하프에칭하는 방법에서는 마스크 블랭크에서의 막 두께의 불균일을 고려하면, 하프 에칭에 의한 막 두께 제어를 엄밀히 수행하지 않으면 않되며(구체적으로는 하프 에칭에 의한 에칭량의 면내 불균일을 거의 제로로 억제할 필요가 있음), 실제에서는 이와 같은 엄밀한 막 두께 제어는 어렵기 때문에, 이와 같은 방법은 실용성에 어려움이 있다. 이것에 대해, 본 발명의 그레이톤 마스크의 제조 방법은 이와 같은 문제가 없으며, 따라서, 본 발명은 LCD(액정 표시 장치)용의 대형 그레이톤 마스크(칼러 필터나 박막 트랜지스터(TFT) 제작용 등)나 PDP(플라즈마 디스플레이 패널)용의대형 그레이톤 마스크 등을 실용화하는데 필요 불가결하다.
또한, 상기 본 발명의 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법에 따르면, 이하의 효과가 얻어질 수 있다.
그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광기의 해상 한계의 미세 패턴으로 그레이톤부를 형성할 필요가 없기 때문에, 그레이톤부에서의 미세 패턴의 가공 정밀도의 문제가 발생될 수 없다.
그레이톤부를 투과율제어막의 막 두께로, 또는 그레이톤(반투광부)을 반투광막의 막 두께로, 제어함으로써 검출 파형이 안정되기 때문에, 미세 패턴으로 그레이톤부를 형성하는 경우에 비해 결함 검출이 용이하다.
미리, 투과율을 제어한 투과율제어막 또는, 투과율을 제어한 반투광막을 사용하고 있기 때문에, 투과율의 제어가 용이하다.
차광부 및 투광부의 패턴 형상이 복잡하더라도, 그레이톤부(반투과부, 반투광부)는 노광량을 조절하여 그레이톤부 전면에 동일하게 묘화하기(소위「베터 노광」하기) 때문에, 그레이톤부의 묘화 데이터량은 미세 패턴으로 이루어진 그레이톤부를 묘화하는 경우에 비해 적게 되어 묘화가 용이하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 묘화(描畵) 데이터를 설명하기 위한 도면이며, 도 1a는 모든 패턴 데이터를 넣은 경우의 합성 데이터, 도 1b는 차광부 및 투광부의 묘화 데이터, 도 1c는 그레이톤부의 묘화 데이터를 각각 나타낸다.
도 2는 묘화후의 광조사량의 분포를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그레이톤 마스크의 제조 순서를 나타낸 부분 단면도.
도 4는 CrO 투과율제어막의 막 두께와 투과율의 관계를 나타낸 도면.
도 5는 그레이톤 마스크를 설명하기 위한 도면이며, a는 부분 평면도, b는 부분 단면도.
도 6은 종래의 묘화 데이터를 설명하기 위한 도면이며, 도 6a는 차광부 및 투광부의 묘화 데이터, 도 6b는 그레이톤부의 묘화 데이터, 도 6c는 모든 패턴 데이터를 조합한 경우의 합성 데이터를 각각 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그레이톤 마스크의 제조 순서의 일부를 나타낸 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 그레이톤 마스크의 제조 순서의 일부(계속)를 나타낸 부분 단면도.
도 9는 Cr 반투광막의 막 두께와 투과율의 관계를 나타낸 도면.
* 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 차광부 2 : 투광부
3 : 그레이톤부 3a : 미세 차광 패턴
3b : 미세투광부 11, 21 : 투명 기판
12 : 투과율제어막 13 : 투과율저감막
14, 25 : 레지스트막 22 : 반투광막
23 : 에칭스토퍼막(배리어막) 24: 차광막
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 관해 설명한다.
차광부, 투광부 및 그레이톤부의 모든 패턴 데이터를 조합한 경우의 합성 데이터가, 도 1a에 나타낸 것과 같이, 차광부(1) 및 투광부(2)(예를 들면, TFT의 비정질 실리콘 패턴)와, 그 주변에 형성되는 그레이톤부(3)(반투과부 또는 반투광부)로 구성된 경우를 예로 한다. 이 경우, 도 1b에 나타낸 차광부(1) 및 투광부(2)의 데이터와, 도 1c에 나타낸 그레이톤부(3)의 데이터로 분리한다. 그리고, 투광부(2)를 레지스트가 완전히 제거될 수 있는 노광량(100%)으로 묘화한 후, 그레이톤부(3 )(반투과부 또는 반투광부)를 레지스트가 완전히 감광되는 노광량의 약 절반의 노광량으로 묘화함으로써 도 1a에 나타낸 패턴의 묘화를 행할 수 있다. 도 1a에 나타낸 묘화 패턴이면, 그레이톤부(3)에 해상 한계 이하의 미세 패턴을 형성할 필요가 없어 그레이톤부에 미세 패턴을 형성하는 경우의 데이터 용량의 문제는 해결된다. 또한, 투광부(2)와 그레이톤부(3)의 묘화 순서에 대해서는 순서에 무관하여 어느것이 우선되어도 관계 없다.
상기 도 1a에 나타낸 묘화 패턴을 레지스트상(포지티브 레지스트에서의 묘화예)에 묘화한 때의 노광량의 분포는 도 2에 나타낸 것과 같이 된다. 즉, 투광부(2)의 노광량은 100%, 그레이톤부(3)의 노광량은 50%, 차광부(1)의 노광량은 0%(노광되지 않음)가 된다.
다음에, 그레이톤 마스크의 제조 순서에 관해 설명한다.
도 3은 그레이톤 마스크의 제조 순서를 나타낸 부분 단면도이며, 도 2의 I-I 선단면을 나타낸다.
먼저, 도 3a에 나타낸 것과 같이, 투명 기판(11)상에, 투과율제어막(12), 투과율저감막(13) 및 노볼랙(novolak)계 포지티브 레지스트막(14)을 순차 형성한 기판에 대하여, 도 2에 나타낸 노광분포로 묘화를 행한 경우, 에어리어 B는 미노광으로 되고, 에어리어 A는 노광·현상후의 막 두께가 에어리어 B의 잔막치의 약 절반이 되도록 묘화 때의 노광량을 조절한다. 에어리어 C는 레지스트 패터닝에 부족하지 않을 만큼의 노광량을 준다. 이 때의 묘화 방법은, 레이저 묘화기로, 노광량 100%의 광량으로 에어리어 C의 묘화를 행한 후, 노광량 50% 정도의 광량으로 에어리어 A의 묘화를 행한다. 에어리어 A,C의 묘화 순서에 대해서는 어느것이 우선하여도 관계 없다.
다음에, 도 3b에 나타낸 것과 같이, 웨트(wet) 처리로 막 두께차를 갖도록 레지스트막(14)을 가공(현상·감막처리)한다.
이 때, 레지스트의 막 두께는 에어리어 A에서 에어리어 B의 약 절반 정도가 되며, 에어리어 C에서는 완전히 제거된 상태가 된다. 또한, 웨트 처리는, 예를 들면, 무기 알칼리(예를 들면, KOH, 농도 0.63N) 또는 유기 알칼리(예를 들면, TMAH, 농도 2.3%) 등의 현상액으로 처리한다.
다음에, 도 3c에 나타낸 것과 같이, 레지스트를 완전히 제거한 에어리어 C에 노출되는 투과율저감막(13) 및 투과율제어막(12)을 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 완전히 제거한다.
다음에, 도 3d에 나타낸 것과 같이, 드라이 처리(예를 들면, O2에싱)에 의해 에어리어 A의 레지스트를 완전히 제거한다. 이 결과, 에어리어 B(차광부)의 레지스트막 두께는 당초의 약 절반이 된다.
다음에, 도 3e에 나타낸 것과 같이, 에어리어 A의 투과율저감막(13)을 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 제거하여 그레이톤부를 형성한다. 이 때, 에어리어 A의투과율제어막은, 투과율저감막보다 에칭 속도가 느린 재료를 선택하면 투과율 제어막의 에칭을 억제 할 수 있기 때문에, 소정의 막 두께로 투과율 제어된 투과율 제어막으로 이루어진 그레이톤부를 얻는 것이 가능하다.
다음에, 도 3f에 나타낸 것과 같이, 남은 레지스트를 유기 알칼리 또는 드라이 처리(O2에싱)로 제거함으로써, 에어리어 B에 차광부, 에어리어 A에 그레이톤부, 에어리어 C에 투광부가 각각 형성된 그레이톤 마스크가 얻어진다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 그레이톤 마스크를 제작하기 위한 마스크 블랭크는, 예를 들면, 석영 기판 등의 투명 기판상에, CrO 등의 투과율을 제어한 두께의 투과율제어막을 스패터법에 의해 성막하고, Cr 등의 차광성을 갖는 두께의 투과율저감막을 스패터법 등에 의해 성막하고, 이 투과율저감막상에 레지스트를 5000 ~ 10000 Å 범위로 도포하여 제작한다.
이 때, 투과율저감막과 투과율제어막을 합친 광학 농도는 3.0 이상으로 한다.
투과율제어막의 두께는 투과율제어막의 투과율이 20% ~ 50%가 되는 막 두께로 한다. 예로서, 투과율제어막에 CrO를 사용한 경우에는 투과율제어막의 막 두께가 650 ~ 1400 Å의 범위(도 4)가 되도록 한다. 그리고, 그 위의 투과율저감막에 Cr을 사용한 경우에는 Cr 투과율저감막의 막 두께는 500 Å이상이 되도록 한다.
또한, 투과율제어막과 투과율저감막을 합친 차광막의 두께는 1400 ~ 2000Å으로 하는 것이 바람직하다. 1400Å보다 얇으면 하프 에칭에 의한 막 두께 제어성이 악화되며, 2000Å을 초과하면 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 악화된다.
다음에, 제 2 실시예로서, 그레이톤 마스크의 다른 제조 순서에 대해 설명한다.
도 7 및 도 8은 그레이톤 마스크의 다른 제조 순서를 나타낸 부분 단면도이며, 도 2의 I-I 선단면을 나타낸다.
먼저, 도 7a에 나타낸 것과 같이, 투명 기판(21)상에, 반투광막(22), 에칭스토퍼막(배리어막:23), 차광막(24) 및 노볼랙계 포지티브 레지스트막(25)을 순차형성한 기판에 대하여, 도 2에 나타낸 노광 분포로 묘화를 행한 경우, 에어리어 B는 미노광되고, 에어리어 A는 노광·현상후의 막 두께가 에어리어 B의 잔막치의 약 절반이 되도록 묘화 때의 노광량을 조절한다. 에어리어 C는 레지스트 패터닝(잔막치가 제로)에 부족하지 않을 만큼의 노광량을 준다. 이 때의 묘화 방법은 레이저 묘화기로 노광량 100%의 광량으로 에어리어 C의 묘화를 행한 후, 노광량 50% 정도의 광량으로 에어리어 A의 묘화를 행한다. 에어리어 A,C의 묘화 순서에 대해서는 어느것이 우선하여도 관계 없다.
다음에, 도 7b에 나타낸 것과 같이, 웨트 처리로 막 두께 차를 갖도록 레지스트막(25)을 가공(현상·감막 처리)한다.
이 때, 레지스트막(25)의 막 두께는 에어리어 A에서 에어리어 B의 약 절반 정도가 되며, 에어리어 C에서는 완전히 제거된 상태로 된다. 또한, 웨트 처리는, 예를 들면, 무기 알칼리(예를 들면, KOH, 농도 0.63N) 또는 유기 알칼리(예를 들면, TMAH, 농도 2.3%) 등의 현상액으로 처리를 한다.
다음에, 도 7c에 나타낸 것과 같이, 레지스트를 완전히 제거한 에어리어 C에 노출하는 차광막(24)을 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 완전히 제거한다.
다음에, 도 7d에 나타낸 것과 같이, 에어리어 C의 에칭 스토퍼막(23)(SiO2막 또는 SOG)을 불소계 수용액에 의한 웨트 에칭 또는 불소계 가스를 사용한 드라이 에칭으로 제거한다.
또한, 에칭 스토퍼막(23)을 드라이 에칭으로 처리하는 경우에는 다음 공정 (도 8a)에서 행하는 에어리어 A(반투광부)의 레지스트 제거를 동시에 하여도 관계 없다.
다음에, 도 8a에 나타낸 것과 같이, 드라이 처리(예를 들면, O2에싱)에 의해 에어리어 A의 레지스트를 완전히 제거한다. 이 결과, 에어리어 B(차광부)의 레지스트막(25)의 막 두께는 당초의 약 절반이 된다.
또한, 전공정(도 7d)에서, 에칭 스토퍼막(23)의 에칭을 드라이 에칭으로 처리하는 경우에는 본 공정은 생략하여도 관계 없다.
다음에, 도 8b에 나타낸 것과 같이, 에어리어 A의 차광막(24)과, 에어리어 C의 반투광막(22)을 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 제거하여 투광부와 반투광부를 동시에 형성한다. 이 때, 에어리어 A의 반투광막(22)은 에칭스토퍼막에 의해 보호되어 있기 때문에, 에칭되지 않는다.
다음에, 도 8c에 나타낸 것과 같이, 남은 레지스트를 유기 알칼리 또는 드라이 처리(O2에싱)로 제거함으로써, 에어리어 B에 차광부, 에어리어 A에 반투광부,에어리어 C에 투광부가 각각 형성된 그레이톤 마스크가 얻어진다.
반투광부의 에칭스토퍼막(23)을 제거하는 경우에는, 예를 들면, 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 에어리어 A(반투광부)의 에칭 스토퍼막을 제거할 수 있다(도 8d).
또한, 상기 제 2 실시예에 있어서, 그레이톤 마스크를 제작하기 위한 마스크 블랭크는, 예를 들면, 석영 기판 등의 투명 기판상에, Cr 또는 크롬화합물(예를 들면, CrO 등) 등의 투과율을 제어한 두께의 반투광막을 스패터법 등에 의해 성막하고, SiO2막(스패터법 또는 증착법 등으로 형성), 또는 SOG(Spin On Glass)에 의해 에칭스토퍼층(배리어층)을 형성하고, Cr 등의 차광성을 갖는 두께의 차광막을 스패터법 등에 의해 성막하고, 이 차광막상에 레지스트를 5000 ~ 10000Å의 범위로 도포하여 제작한다.
이와 같이, 차광막 및 반투광막을 Cr계 재료로 하고, 에칭 스토퍼층을 SiO2계 재료로 함으로써, Cr계 재료는, 예를 들면, 초산 제 2 세륨암모늄에 과염소산을 더한 수용액에 의한 웨트 에칭 또는 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 에칭할 수 있고, SiO2계 재료는 불소계 수용액에 의한 웨트 에칭 또는 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 에칭하는 것이 가능하며, 이것들은 서로의 에칭액 또는 에칭 가스에 대한 선택성이 높기 때문에, 서로의 에칭에 대하여 에칭되기 어렵다.
또한, SiO2막 또는 SOG로 이루어진 에칭 스토퍼막은 투과율에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 제거하지 않아도 관계 없다.
이 때, 차광막과 반투광막을 합친 광학 농도는 3.0 이상으로 한다.
또한, 에칭스토퍼층의 두께는 100 ~ 1000 Å의 범위로 한다.
반투광막의 두께는 반투광막의 투과율이 20% ~ 50%가 되는 막 두께로 한다. 예를 들면, 반투광막에 Cr을 사용한 경우에는 반투광막의 막 두께가 100 ~ 200Å의 범위(도 9), 반투광막에 CrO을 사용한 경우에는 반투광막의 막 두께가 650 ~ 1400Å의 범위(도4)가 되도록 한다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예 등에 한정되지 않는다.
예를 들면, 마스크 블랭크의 단계에 있어서, 투과율 저감막상에 반사방지층을 설치할 수 있다. 이 경우, 투과율저감막과 반사방지막은 통상 동시에 에칭할 수 있기 때문에 공정 증가는 생기지 않는다. 반사방지층은, 예를 들면, 산화크롬(Cr Ox), 질화크롬(CrNx), 산질화크롬(CrOxNy) 등으로 형성할 수 있다.
이것은 투과율저감막 대신에 차광막을 사용하고, 그 위에 반사방지층을 설치하는 경우에도 동일하다.
또한, 웨트 처리 대신에 드라이 에칭 또는 드라이 처리를 할 수 있으며, 드라이 에칭 또는 드라이 처리 대신에 웨트 처리를 할 수도 있다. 또한, 레이저 묘화기에 의한 노광에 한정되지 않고, 다른 노광 장치를 사용하여도 무방하다.
그레이톤부(반투광부)의 광조사량은, 소정의 막 두께의 포토레지스트를 충분히 감광시크는 데에 필요한 광조사량의 50%에 한정되지 않는다.
이상 설명한 본 발명에 따르면, 투과율제어막 등으로 이루어진 그레이톤부의막 두께의 균일성이 높은 그레이톤 마스크를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 투과율 저감막을 크롬 등의 차광성이 높고 얇은 막으로 구성할 수 있기 때문에, 에칭 시간의 단축이 도모됨과 동시에, 애스팩트비가 낮아 그 결과 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 양호해진다.
특히, 본 발명은 LCD용 대형 그레이톤 마스크 등을 실용화하는데 필요 불가결하다.

Claims (13)

  1. 차광부와, 투광부와, 노광광의 일부를 투과하는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
    상기 차광부를 구성하는 막이, 투명 기판측으로부터 주로 그레이톤부에서의 투과율을 제어하는 투과율제어막과 차광부에서의 투과율을 저감하는 투과율저감막에 의해 적어도 구성되어 있고, 상기 투과율제어막과 상기 투과율저감막이 동일한 금속을 함유하는 막으로 이루어지며, 상기 그레이톤부는 상기 차광부를 구성하는 막이 그 두께 방향으로 일부 제거되는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 투과율제어막이 상기 투과율저감막의 에칭 속도에 비하여 동등 또는 느린 재료인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 투과율제어막은 크롬화합물로 이루어지며, 상기 투과율저감막은 크롬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  4. 제 1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과율저감막상에 반사방지막을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  5. 청구항 1 내지 4항중 어느 한 항의 그레이톤 마스크의 제조 방법에 있어서,
    투명 기판상에, 적어도 투과율제어막, 투과율저감막이 순차 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정;
    상기 블랭크상에 레지스트막을 형성하는 공정;
    투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량으로, 또 그레이톤부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량보다 적은 노광량으로 레지스트막을 노광하는 공정;
    현상 처리를 행하고, 차광부를 형성하는 부분과 그레이톤부를 형성하는 부분에 레지스트의 잔막치가 상이한 레지스트 패턴을 형성하는 공정;
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 투과율저감막, 투과율제어막을 에칭하여 투광부를 형성하는 공정;
    상기 그레이톤부상에 잔존하는 레지스트 패턴만을 제거하는 공정;
    전공정에서 잔존한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 투과율저감막과 투과율제어막의 적층막의 적어도 일부를 제거하는 공정; 및
    더 잔존한 레지스트 패턴을 박리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
  6. 청구항 제 1 내지 4항중 어느 한 항의 그레이톤 마스크를 제조하기 위한 그레이톤 마스크 블랭크로서,
    투명 기판상에, 투명 기판측으로부터 주로 그레이톤부에서의 투과율을 제어하는 투과율제어막과 차광부에서의 투과율을 저감하는 투과율저감막을 적어도 가지며, 상기 투과율제어막과 상기 투과율저감막이 동일한 금속을 함유하는 막으로 이루어지며, 또한, 상기 투과율제어막과 상기 투과율저감막으로 차광막을 구성하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크 블랭크.
  7. 차광부와, 투광부와, 노광광의 일부를 투과하는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크에 있어서,
    상기 차광부는 투명 기판상에 순차 형성된 반투광막, 에칭스토퍼막, 차광막을 포함하며, 상기 그레이톤부는 상기 투명 기판상에 형성된 반투광막, 또는 반투광막 및 에칭스토퍼막을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 차광막 및 상기 반투광막을 동일 에칭액 또는 동일 에칭 가스로 처리할 수 있는 막으로 구성하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  9. 제 7 또는 8항에 있어서, 상기 차광막 및 상기 반투광막은 크롬을 함유하는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  10. 제 7 내지 9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 에칭 스토퍼막은 SiO2또는 SOG(Spin On Glass)인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
  11. 청구항 7 내지 10항중 어느 한 항의 그레이톤 마스크의 제조 방법에 있어서,
    투명 기판상에, 적어도 반투광막, 에칭 스토퍼막, 차광막이 순차 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정;
    상기 블랭크상에 레지스트막을 형성하는 공정;
    투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량으로, 또 그레이톤부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전히 감광되는 노광량보다 적은 노광량으로 레지스트막을 노광하는 공정;
    현상 처리를 행하고, 차광부를 형성하는 부분과 그레이톤부를 형성하는 부분에 레지스트의 잔막치가 상이한 레지스트 패턴을 형성하는 공정;
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반투광막, 에칭스토퍼막, 차광막을 에칭하여 투광부를 형성하는 공정;
    상기 그레이톤부상에 잔존하는 레지스트 패턴만을 제거하는 공정;
    전공정에서 잔존한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막 또는, 차광막 및 에칭스토퍼막을 제거하는 공정; 및
    더 잔존한 레지스트 패턴을 박리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
  12. 청구항 7 내지 10항중 어느 한 항의 그레이톤 마스크를 제조하기 위한 그레이톤 마스크 블랭크로서,
    투명 기판상에, 반투광막, 에칭스토퍼막, 차광막을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크 블랭크.
  13. 제 1 내지 4항 및 제 7 내지 10항중 어느 한 항에 있어서, 그레이톤 마스크는 LCD용 마스크 또는 PDP용 마스크인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크.
KR10-2001-0081345A 2000-12-19 2001-12-19 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법 KR100484517B1 (ko)

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