KR20080004310A - 그레이톤 블랭크 마스크, 포토마스크 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 개시된 그레이톤 블랭크 마스크, 포토마스크 및 이들의 제조 방법은, LCD 제조용 그레이톤 포토마스크를 제조하기 위한 방법으로, 특히 투명기판 위에 차광부와 투광부를 형성하고, 그 위에 반투과막의 기능을 하도록 두께가 조절된 2차 포토레지스트를 코팅한 다음, 포토레지스트의 반투과막 패턴을 노광하고 현상하여 차광부와 투광부 및 포토레지스트의 반투과부를 가지는 그레이톤 포토마스크와, 이를 위한 그레이톤 블랭크 마스크 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

그레이톤, 블랭크, 마스크, 포토마스크, 반투과막

Description

그레이톤 블랭크 마스크, 포토마스크 및 이들의 제조 방법{Graytone Blank Mask, Photomask and Manufacturing Method Thereof}

1: 투명기판 2: 차광막

3: 반사 방지막 4: 포토레지스트

100: 투광부 101: 차광부

102: 반투과부 200: 슬릿 마스크의 투광부

201: 슬릿 마스크의 차광부 202: 슬릿 마스크의 슬릿부

본 발명은 액정 표시장치(LCD) 등의 제조에 사용되는 블랭크 마스크 및 포토마스크에 관한 것이다. 특히, 액정 표시장치 제조시 포토마스크를 사용하는 공정수를 줄이기 위한 4-마스크 및 3-마스크 공정에 사용되는 그레이톤 포토마스크 및 그 원재료인 그레이톤 블랭크 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치 등의 제조시 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하는 리소그래피 공정이 사용되고 있으며, 최근 원가절감과 수율 향상을 위하여 종래의 5-마스크 공정에서 점차 4-마스크 및 3-마스크로의 공정 이행이 이루어지고 있다.

종래에는 이러한 4-마스크 공정용 포토마스크로서 슬릿 마스크를 사용하는 것이 일반적이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 슬릿 마스크는 차광부(201), 투광부(200) 및 반투과막 역할을 하는 슬릿부(202)를 가지게 된다. 그러나 종래의 슬릿 마스크는 슬릿 패턴을 투과하는 회절광의 제어가 어려운 문제점이 있었다. 이로 인하여 슬릿 마스크를 투과하여 전사되는 포토레지스트 잔막의 두께 제어가 어렵고, 또한, 포토레지스트 잔막 표면의 굴곡이 발생하여 액정표시장치 제조시 공정 불안과 수율 감소를 야기하는 등 많은 문제점이 있었다. 또한, 상기의 문제점을 해결하고자 개발된 반투과막을 형성하는 그레이톤 마스크의 경우, 반투과막의 결함 수정이 어려워 수율이 감소하는 문제점이 있으며, 반투과막에 수정이 불가능한 불량이 발생할 경우 반투과막, 차광막 및 반사방지막 전체를 제거한 후, 전체 공정을 다시 진행하여야 하는 문제점이 있었다. 또한, 습식 식각이 불가능한 반투과막 물질을 사용하는 경우, 불량 발생시 투명기판의 전면을 폴리싱(Polishing)을 실시하여야 하기 때문에 수율 감소 및 제조 원가가 상승하고, 생산성이 감소하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 4-마스크 또는 3-마스크에 사용가능하며, 투과광의 제어가 쉬운 액정 표시장치용 그레이톤 블랭크 마스크 및 포토마스크와 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 반투과막의 결함 수정이 쉽고, 차광막 및 반사방지막을 제거하거나 표면에 손상을 주지 않으면서 반투과막 제거가 가능하여 재제작이 쉬운 액정 표시장치용 그레이톤 블랭크 마스크 및 포토마스크와 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 제조 공정이 단순화되어 결함이 적고, 수율이 향상된 액정 표시장치용 그레이톤 블랭크 마스크 및 포토마스크와 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 그레이톤 포토마스크의 수율이 증가하고 제조 원가가 절감되며, 생산성이 향상된 그레이톤 블랭크 마스크 및 포토마스크와 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 투명기판 위에 적어도 차광막이 형성되어 노광광을 차단하는 차광부와, 차광부가 제거되어 노광광이 투과되는 투광부와, 그 전면에 반투과막 역할을 하는 포토레지스트가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반투과막 역할을 하는 2차 포토레지스트의 두께가 LCD 노광 파장인 300 내지 500nm의 어느 하나의 파장에서 10 내지 70%의 투과율을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 투과율이 10% 이하가 되면 LCD 리소그래피 공정시 포토레지스트 잔막의 두께가 너무 커지게 되어 4-마스크 공정에 어려움이 있으며, 투과율이 70% 이상이 되면 LCD 리소그래피 공정시 포토레지스트 잔막의 두께가 너무 작아지게 되어 패턴 결함을 유발할 수 있다.

또한, 상기 1차 및 2차 포토레지스트는 포지티브(Positive)형 및 네거티브(Negative)형 레지스트가 사용될 수 있으며, 1차 포토레지스트가 포지티브형이 고, 2차 포토레지스트가 네거티브형 포토레지스트인 것이 바람직하다. 1차 패터닝시에는 차광부와 투광부를 형성한 후 제거되기 때문에 일반적으로 사용되는 포지티브형의 포토레지스트가 바람직하며, 2차 포토레지스트에 패터닝시에는 1차 패터닝에서 형성된 투광부의 일부에 2차 포토레지스트의 일부가 잔류하여 반투광부를 형성하기 때문에 노광된 부분에 현상액 및 노광광에 대하여 저항성을 가지는 네거티브형 포토레지스트를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 1차 포토레지스트 및 2차 포토레지스트의 면내 두께 분포가 0 내지 10%가 되는 것이 바람직하다. 1차 포토레지스트의 면내 두께 분포가 10%를 초과하게 되면 차광부와 투광부 패터닝시의 패턴 크기의 불균일을 유발하게 되며, 반투과막 역할을 하는 2차 포토레지스트의 면내 두께 분포가 10%를 초과하게 되면 반투광부 패턴의 불균일과 함께 투과율의 면내 분포가 불균일하게 되어 LCD 리소그래피 공정시 잔류 포토레지스트 두께의 불균일을 유발하게 되므로 잔류 포토레지스트의 두께 제어가 매우 어렵게 된다.

또한, 상기 2차 포토레지스트 코팅, 2차 노광 후 또는 2차 현상 후 굽기(Bake) 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 노광 후 굽기를 수행하게 되면 반투광부 포토레지스트의 부착력(Adhesion)이 향상되게 된다.

또한, 투명기판 위에 적어도 차광막을 형성하고, 1차 포토레지스트를 코팅한 후 포토레지스트에 1차 노광 및 1차 현상하고, 차광막을 식각하여 적어도 차광막을 패터닝하여 차광부와 투광부를 형성한 다음, 잔류 포토레지스트를 제거하고, 적어도 차광막이 패터닝된 마스크 위에 투과율과 위상이 적절하게 조절된 두께의 2차 포토레지스트를 코팅하고, 2차 노광 및 2차 현상하여 포토레지스트의 일부를 제거하여 차광막이 형성된 차광부, 차광막이 제거된 투광부, 투명기판 위에 반투과막 역할을 하는 포토레지스트가 잔류하는 반투과부 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포토레지스트 패턴의 반투광부에 수정이 불가능한 심각한 불량이 발생하였을 경우, 황산(H₂SO₄) 용액이 포함된 스트립액을 사용하거나, 또는 애슁(Ashing) 방법으로 포토레지스트 패턴의 반투광부 패턴을 제거하고, 상기 2차 포토레지스트를 다시 코팅하여 패터닝하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차광막 위에 반사 방지막을 더 형성하는 것이 바람직하며, 상기 1차 및 2차 포토레지스트는 캐필러리(Capillary) 코팅 또는 스핀(Spin) 코팅 또는 스캔 앤드 스핀(Scan And Spin) 코팅 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

(실시예 1)

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 블랭크 마스크 및 포토마스크와 그 제조 방법을 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 먼저 투명기판(1) 위에 크롬 타겟과 불활성 가스 및 리액티브 가스로 질소(N₂), 이산화탄소(CO₂) 및 메탄(CH₄) 가스를 사용하는 리액티브 마그네트론 스퍼터링(Reactive Magnetron Sputtering)법에 의해 차광막(2)과 반사방지막(3)을 순차적으로 형성하였다. 그 다음 스캔 앤드 스핀 코팅법으로 포지티브형 의 1차 포토레지스트(4a)를 소정의 두께로 코팅하였다. 그 다음 상기 1차 포토레지스트에 1차 노광 및 1차 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 그 다음 습식 식각을 통해 반사방지막 및 차광막을 순차적으로 식각하여 소스 패턴(101a) 및 드레인 패턴(101b)의 차광부와 채널 패턴을 포함하는 투광부(100a, 100b)를 형성하였다. 상기의 과정을 도 2a 내지 도 2b에 단면도 및 평면도를 개략적으로 도시하였다.

그 다음 잔류하는 포토레지스트 패턴을 가열된 황산이 포함된 스트립액을 사용하여 제거하여 세정 후, 네거티브형의 2차 포토레지스트(4b)를 스캔 앤드 스핀 코팅법으로, 436nm에서 50%의 투과율이 되도록 조절하여 코팅하였다.

본 발명자는 앞서 포토레지스트의 두께와 투과율과의 관계를 알아보기 위하여 네거티브 포토레지스트의 두께에 따른 투과율을 측정하여 상기의 결과로부터 2차 포토레지스트의 두께를 결정하였다. 도 4에 포토레지스트 두께와 투과율과의 관계를 개략적으로 도시하였으며, 상기 2차 포토레지스트(4b)가 코팅된 단면도를 도 2c에 개략적으로 도시하였다.

그 다음 상기 채널 패턴을 포함하는 투광부에 채널 패턴을 노광하는 2차 노광한 다음 포토레지스트와 그 하부의 반사방지막(3)과의 접착력을 향상시키기 위하여 노광 후 굽기(Post Exposure Bake)를 실시한다. 그 다음 2차 현상하면, 도 2d에 도시한 바와 같이, 차광막(2) 및 반사방지막(3)이 형성된 소스 및 드레인 패턴의 차광부와, 네거티브형 포토레지스트 패턴이 형성된 채널 패턴의 반투광부와, 그 주위를 둘러싸고 있는 투광부가 형성된 하프톤 포토마스크가 완성된다.

상기의 그레이톤 포토마스크는 반투과막의 면내 투과율 분포에 있어서, 최대 투과율과 최소 투과율의 차이가 2.5%로 측정되어 면내 반투과막의 투과율 분포에 문제가 없었다. 또한, 상기 네거티브 포토레지스트의 반투과막은 일반적으로 사용되는 포토레지스트 제거방법으로 쉽게 제거할 수 있기 때문에, 수정(Repair)이 불가능한 반투과막 패턴 결함이 발생하는 경우에는 황산 또는 애슁(Ashing) 방법에 의해 제거한 다음, 2차 포토레지스트를 다시 코팅하여 상기의 반투과막 패턴을 다시 형성하는 것이 가능하다.

(실시예 2)

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 블랭크 마스크 및 포토마스크와 그 제조 방법을 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 먼저 상기의 실시예 1과 동일한 방법으로 차광막(2), 반사방지막(3) 및 1차 포토레지스트(4a)를 순차적으로 형성하여 블랭크 마스크를 제조하였다. 그 다음 상기의 실시예 1과 동일한 순서와 방법으로 차광부(101), 투광부(100) 및 반투광부(102) 패턴을 형성하게 되는데, 상기의 실시예 2와는 패턴의 형태가 다르게 제조된다.

먼저 도 3a 내지 도 3b와 같이, 블랭크 마스크에 1차 노광 및 1차 현상하여 컨택 홀 패턴(Contact Hole Pattern)과 반투광부를 포함하는 개구부(100c)를 형성한다. 그 다음 잔류 포토레지스트를 제거한다. 그 다음 도 3c에 도시한 바와 같이, 2차 포토레지스트를 형성한다. 그 다음 컨택 홀 패턴이 되는 부분에 2차 노광 및 2차 현상하면, 도 3d에 도시한 바와 같이, 차광막 및 반사 방지막이 형성된 차광 부(101)와, 네거티브형 포토레지스트 패턴이 형성된 반투광부(102)와 컨택 홀 패턴의 투광부(100)가 형성된 하프톤 포토마스크가 완성된다. 상기 그레이톤 포토마스크 반투과막의 면내 투과율 분포는, 최대 투과율과 최소 투과율의 차이가 2.1%로 면내 반투과막의 투과율 분포에 문제가 없었다. 또한, 상기 네거티브 포토레지스트의 반투과막은 일반적인 포토레지스트 제거 방법으로 쉽게 제거할 수 있기 때문에, 수정이 불가능한 반투과막 패턴 결함이 발생하는 경우에 황산 또는 애슁 방법에 의해 제거한 다음, 2차 포토레지스트를 다시 코팅하여 반투과막 패턴을 다시 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 그레이톤 블랭크 마스크 및 그레이톤 포토마스크는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 포토레지스트를 반투과막으로 사용함으로써 반투과막의 형성이 쉽고, 투과율의 제어가 쉬운 액정 표시장치용 그레이톤 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 포토레지스트를 반투과막으로 사용하기 때문에 반투과막의 결함 발생시 스트립 공정에 의해 쉽게 제거 가능하고, 차광막 및 반사방지막을 제거하거나 표면에 손상을 주지 않으면서 반투과막을 제거할 수 있기 때문에, 반투과막 결함 발생시 쉽게 재제작이 가능하기 때문에 수율이 증가하는 효과가 있다.

셋째, 포토레지스트를 반투과막으로 사용하므로, 반투과막 형성 공정이 생략되기 때문에 제조 공정이 단순화되어 결함이 적고, 생산 원가가 절감되며, 수율이 향상된 액정 표시장치용 그레이톤 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 투명기판 위에 차광막, 투광막, 포토레지스트로 형성되는 반투과막 패턴이 형성되는 그레이톤 포토마스크에 있어서,

   상기 투명기판 위에 차광막 및 투광막이 형성된 패턴을 형성하고, 그 위에 반투과막을 형성하는 2차 포토레지스트가 코팅되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 2차 포토레지스트가 액정표시장치(LCD) 노광 파장에서 10 내지 70%의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 2차 포토레지스트의 두께가 200 내지 3000nm인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 2차 포토레지스트의 투명기판의 측면(Edge)으로부터 3센티미터 이내의 면내 균일도가 최대 두께와 최소 두께의 차이 기준으로 총 두께의 0 내지 10%인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 2차 포토레지스트가 네거티브(Negative)형의 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
6. 제 1항에 있어서

   상기 2차 포토레지스트가 스핀(Spin) 코팅 방법, 또는 캐필러리(Capillary) 코팅 방법, 또는 스캔 앤드 스핀(Scan And Spin) 코팅 방법 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 차광막 위에 반사방지막을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
8. 투명기판 위에 차광막, 투광막, 포토레지스트로 형성되는 반투과막 패턴이 형성되는 그레이톤 포토마스크에 있어서,

   상기 투명기판, 차광막 및 1차 포토레지스트를 형성하는 단계,

   상기 포토레지스트를 1차 노광 및 1차 현상하여 차광부와 투광부를 형성하는 단계,

   상기 차광부와 투광부 위에 반투과막인 2차 포토레지스트를 형성하는 단계,

   상기 투광부의 일부에 2차 노광, 2차 현상을 포함하는 공정에 의하여 포토레지스트의 반투광부를 형성하는 단계에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 그레이톤 포토마스크의 제조 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 2차 포토레지스트인 반투과막 패턴 제거 후, 2차 포토레지스트를 다시 형성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 그레이톤 포토마스크의 제조 방법.
10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,

    상기 2차 노광 후 또는 2차 현상 후 굽기(Bake) 공정을 더 포함하여 제조되는 그레이톤 포토마스크의 제조 방법.

Images