KR20080036023A - 하프톤마스크 - Google Patents

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KR20080036023A
KR20080036023A KR1020080021248A KR20080021248A KR20080036023A KR 20080036023 A KR20080036023 A KR 20080036023A KR 1020080021248 A KR1020080021248 A KR 1020080021248A KR 20080021248 A KR20080021248 A KR 20080021248A KR 20080036023 A KR20080036023 A KR 20080036023A
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심유경
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엘지마이크론 주식회사
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof

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Abstract

투명기판, 반투과층 및 차광층을 가지는 하프톤 마스크 및 그 제조방법이 개시된다. 상기 하프톤 마스크 및 그 제조방법은 하나의 마스크로 다수 싸이클의 포토리소그라피공정에 적용할 수 있으므로 제조공정이 단축되어 원가가 절감된다. 또한, 상기 하프톤 마스크의 반투과층은 산소(O)를 포함하는 크롬(Cr)막의 균일도, 즉, 스퍼터링의 균일도에 따라서 형성하고자 하는 패턴을 균일하게 형성할 수 있으므로, 하프톤 마스크의 크기에 제한을 받지 않는다.
하프톤마스크, 차광층, 투명기판, 반투과층

Description

하프톤마스크{HALF TONE MASK}
본 발명은 투명기판, 반투과층 및 차광층을 가지는 하프톤 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
포토리소그라피(Photolithography)공정으로 패터닝을 할 때 사용되는 일반적인 포토마스크는, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명기판(11)과 투명기판(11) 상에 형성되며 광을 완전히 투과시키는 광투과부(13)와 광을 완전히 차단시키는 광차단부(15)를 가진다.
상기와 같은 종래의 마스크는 한 층의 패턴을 구현할 수 밖에 없으므로 노광→현상→에칭으로 이루어지는 한 싸이클의 포토리소그라피공정에만 사용할 수 있다. 상세히 설명하면, 액정디스플레이의 TFT(Thin Film Transistor) 및 CF(Color Filter)는 많은 층이 증착/도포되어 있고, 증착/도포된 각 층은 각각 포토리소그라피공정으로 패터닝된다. 그런데, 한 싸이클의 포토리소그라피공정을 줄일 수 만 있다면 큰 경제적인 효과를 얻을 수 있는데, 종래의 마스크는 단지 한 층의 패턴을 구현할 수 밖에 없는 구조로 되어 있으므로, 비경제적이다.
상기와 같은 단점을 해소하기 위하여, 광이 완전히 투과하는 투과부, 광이 완전히 차단되는 차광층 및 조사되는 광의 양을 줄여서 투과시키는 슬릿 패턴(slit pattern)이 있는 그레이톤 마스크(Gray Tone Mask)가 개발되었다. 그러나, 그레이톤 마스크는 미세 패턴을 통과하는 빛의 회절현상을 이용하여 투과되는 광의 양을 조절하므로 슬릿 패턴 구현의 한계로 인해 조절 가능한 광 투과량에 제한이 있으며, 그레이톤 마스크가 소정 크기 이상인 경우에는 균일한 패터닝을 구현할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수 싸이클의 포토리소그라피공정에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 마스크의 면적에 제한을 받지 않고 균일한 패터닝을 구현할 수 있는 하프톤 마스크 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 투명기판상에 형성된 광차단부와 상기 투명기판상에 형성되는 광투과부, 그리고 상기 투명기판상에 형성된 반투과부로 형성되되, 상기 반투과부의 구성을 다양한 구조로 형성하여 발명의 목적을 실하고자 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 의한 하프톤 마스크는 하나의 마스크로 다수 싸이클의 포토리소그라피공정에 적용할 수 있으므로 제조공정이 단축되어 원가가 절감된다.
또한, 본 발명에 따른 하프톤 마스크의 반투과층은 산소(O)를 포함하는 크롬(Cr)막의 균일도, 즉, 스퍼터링의 균일도에 따라서 형성하고자 하는 패턴을 균일하게 형성할 수 있으므로, 하프톤 마스크의 크기에 제한을 받지 않는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하프톤 마스크는 투명기판; 상기 투명기판 상에 형성되어 조사되는 소정 파장대의 광을 모두 투과시키는 광투과부와 조사되는 소정 파장대의 광을 모두 차단시키는 광차단부를 가지는 광차단층; 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만 투과시키는 반투과부를 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크의 제조방법은 투명기판 상에 광차단층과 제 1 포토레지스트를 순차적으로 형성하고, 노광 →현상→에칭공정으로 상기 광차단층에 광이 투과하는 광투과부와 광을 차단하는 광차단부를 형성하는 단계; 상기 제 1 포토레지스트를 제거하는 단계; 상기 광차단부와 광투과부 상에 제 2 포토레지스트를 형성하고, 상기 광투과부 중 필요 부위가 외부로 노출되도록 상기 제 2 포토레지스트를 노광 및 현상하는 단계; 상기 제 2 포토레지스트 및 외부로 노출된 상기 투명기재 상에 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과층을 형성하는 단계; 상기 제 2 포토레지스트 및 상기 제 2 포토레지스트 상에 형성된 상기 반투과층을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하프톤 마스크의 제조방법은 투명기판 상에 광차단층과 제 1 포토레지스트를 순차적으로 형성하고, 노광 →현상→에칭공정으로 상기 광차단층에 광이 투과하는 광투과부와 광을 차단하는 광차단부를 형성하는 단계, 상기 제 1 포토레지스트를 제거하는 단계, 상기 광차단부와 광투과부 상에 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과층을 형성하는 단계, 상기 반투과층 상에 제 2 포토레지스트를 형성하고, 상기 반투과층 중 필요 부위가 외부로 노출되도록 상기 제 2 포토레지스트를 노광 및 현상하는 단계, 상기 노출된 광투과층을 에칭한 후 상기 제2 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하프톤 마스크의 제조방법은 투명기판 상에 광차단층과 제 1 포토레지스트를 순차적으로 형성하고, 노광 →현상→에칭공정으로 상기 광차단층에 광이 투과하는 광투과부와 광을 차단하는 광차단부를 형성하는 단계, 상기 제 1 포토레지스트와 광투과부 상에 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과층을 형성하는 단계, 상기 제1 포토레지스트와 상기 제1 포토레지스트 상에 형성된 반투과층을 제거하여 상기 광차단부를 노출시키는 단계, 상기 광차단부와 상기 남아있는 반투과층 상에 제 2 포토레지스트를 형성하고, 상기 반투과층 중 필요 부위가 외부로 노출되도록 상기 제 2 포토레지스트를 노광 및 현상하는 단계, 상기 노출된 광투과층을 에칭한 후 상기 제2 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤 마스크를 보인 도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하프톤 마스크(Half Tone Mask)(100)는 투명기판(110), 광차단층(120) 및 반투과부(130)를 가진다.
조사되는 소정 파장대의 광을 완전히 투과시키는 투명기판(110)은 석영(Qz) 으로 마련된다. 광차단층(120)은 Cr 또는 CrO2재로 마련되어 투명기판(110) 상에 형성되며 소정의 패턴이 형성된다. 광차단층(120)에 형성된 상기 패턴은 광을 완전히 투과시키는 광투과부(121)이고, 상기 패턴이 형성되지 않은 광차단층(120)의 부위는 광을 차단시키는 광차단부(125)이다. 광투과부(121) 중 필요한 부위의 투명기판(110) 상에는 산소를 함유하는 Cr막으로 마련되어 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부(130)가 형성된다.
상기 반투과부(130)의 조성물은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있다면 다양하게 형성할 수 있다. 본 발명에서는 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy, MoxSiy 중 어느 하나로 상기 반투과부(130)를 형성할 수 있다. 가장 바람직하게는 산소가 포함된 크롬(CrxOy)으로 상기 반투과부(130)를 형성하는 것이다. 상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.
상기 조사되는 광은 노광기에 따라 그 파장대가 달라질 수 있으므로 별도로 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 300㎚∼440㎚ 파장대가 사용된다. 상기 반투과부(130)는 상기 조사되는 광의 일부만 투과시킬 수 있으면 족하고 광투과량에 제한이 있는 것은 아니며, 바람직하게는 조사되는 광의 10％∼90％의 광을 투과시킬 수 있으면 된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 반투과부(133)는 광차단부(125)와 접촉하지 않는 형태로 형성될 수 도 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 반투과부(133)는 광차단부(125)와 일측이 접촉하는 형태로 형성될 수도 있다.
상기와 같은 구성의 본 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 보인 도이다.
도시된 바와 같이, 단계(S10)에서는 석영(Qz)재의 투명기판(110) 상에 Cr 또는 CrO2재의 광차단층(120)과 파지티브(Positive) 성질을 가진 제 1 포토레지스트(141)를 순차적으로 형성하고, 제 1 포토레지스트(141)의 상측에서 레이져 빔을 조사하여 제 1 포토레지스트(141) 상에 원하는 패턴을 드로잉(Drawing)한다. 이 때 얼라인을 위한 정렬마크도 상기 광차단층(120)의 모서리 부분에 형성시키는 것이 바람직하다.
단계(S20)에서는 상기 레이져 빔이 조사된 제 1 포토레지스트(141)의 부위를 현상하여 제거하고, 단계(S30)에서는 제 1 포토레지스트(141)의 제거에 의하여 외부로 노출된 광차단층(120)의 부위를 에칭하여 제거한다.
그리고, 단계(S40)에서는 제 1 포토레지스트(141)를 완전히 제거한다. 그러면, 광차단층(120) 중, 제거된 부위는 조사되는 소정 파장대의 광을 완전히 투과시키는 광투과부(121)가 되고, 잔존하는 부위는 광을 완전히 차단시키는 광차단부(125)가 된다. 즉, 포토리소그라피공정으로 광차단층(120)에 광이 투과하는 광투과부(121)와 광을 차단하는 광차단부(125)를 형성한다.
다음에는, 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부(130)를 형성하는데, 이를 상세히 설명한다.
단계(S50)에서는 광투과부(121)와 광차단부(125) 상에 파지티브(Positive) 성질을 가진 제 2 포토레지스트(145)를 코팅하여 형성한다. 단계(S60)에서는 레이져 빔을 조사하여 상기 제2 포토레지스트(145)를 노광시켜, 형성하고자 하는 반투과부(130)와 대응되는 패턴을 제 2 포토레지스트(145)에 드로잉하고, 단계(S70)에서는 레이져 빔이 조사된 제 2 포토레지스트(145)의 부위를 현상하여 제거한다. 그러면, 투명기판(110)의 일측이 외부로 노출되는데, 이는 반투과부(130)를 형성하고자 하는 부위이다.
상기 제2 포토레지스트(145)를 코팅한 후, 상기 레이져 빔을 이용하여 반투과부(130)에 대응되는 패턴을 상기 제2 포토레지스트(145)에 정확하게 드로잉하기 위하여, 상기 제2 포토레지스트(145)를 노광 및 현상하기 전에, 상기 광차단층(120) 모서리 부분에 형성된 정렬마크를 파악하여 레이져 빔의 조사 위치를 보정하는 과정을 더 수행하는 것이 바람직하다.
다음, 단계(S80)에서는 제 2 포토레지스트(145) 및 외부로 노출된 투명기판(110) 상에 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물인 반투과층(160)을 스퍼터링(Sputtering)하여 소정 두께로 코팅하고, 단계(S90)에서는 제 2 포토레지스트(145)를 제거한다. 그러면, 제 2 포토레지스트(145) 상에 존재하는 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물(150)도 동시에 제거된다.
그러면, 광차단층(120)의 광투과부(121) 중 필요한 부위에만 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물이 코팅되는데, 이것이 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부(130)이다. 반투과부(130)의 광투과율은 화학 조성물의 조성비, 두께를 통하여 원하는 대로 조절할 수 있고, 반투과부(130)의 형상은 형성하고자 하는 패턴의 형상에 따라 다양하게 변할 수 있다.
상기 반투과부(130)를 형성하는 화학 조성물은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있다면 다양하게 형성할 수 있다. 본 발명에서는 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy, MoxSiy 중 어느 하나로 상기 반투과부(130)를 형성할 수 있다. 가장 바람직하게는 산소가 포함된 크롬(CrxOy)으로 상기 반투과부(130)를 형성하는 것이다. 상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.
한편, 상기 조사되는 광은 노광기에 따라 그 파장대가 달라질 수 있으므로 별도로 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 300㎚∼440㎚ 파장대가 사용된다. 상기 반투과부(130)는 상기 조사되는 광의 일부만 투과시킬 수 있으면 족하고 광투과량에 제한이 있는 것은 아니며, 바람직하게는 조사되는 광의 10％∼90％의 광을 투과시킬 수 있으면 된다.
다음은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 보인 도이다.
도시된 바와 같이, 단계(S10)에서는 석영(Qz)재의 투명기판(110) 상에 Cr 또는 CrO2재의 광차단층(120)과 파지티브(Positive) 성질을 가진 제 1 포토레지스 트(141)를 순차적으로 형성하고, 제 1 포토레지스트(141)의 상측에서 레이져 빔을 조사하여 제 1 포토레지스트(141) 상에 원하는 패턴을 드로잉(Drawing)한다. 이 때 얼라인을 위한 정렬마크도 상기 광차단층(120)의 모서리 부분에 형성시키는 것이 바람직하다.
단계(S20)에서는 상기 레이져 빔이 조사된 제 1 포토레지스트(141)의 부위를 현상하여 제거하고, 단계(S30)에서는 제 1 포토레지스트(141)의 제거에 의하여 외부로 노출된 광차단층(120)의 부위를 에칭하여 제거한다.
그리고, 단계(S40)에서는 제 1 포토레지스트(141)를 완전히 제거한다. 그러면, 광차단층(120) 중, 제거된 부위는 조사되는 소정 파장대의 광을 완전히 투과시키는 광투과부(121)가 되고, 잔존하는 부위는 광을 완전히 차단시키는 광차단부(125)가 된다. 즉, 포토리소그라피공정으로 광차단층(120)에 광이 투과하는 광투과부(121)와 광을 차단하는 광차단부(125)를 형성한다.
다음에는, 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부(130)를 형성하는데, 이를 상세히 설명한다.
단계(S50)에서는 광투과부(121)와 광차단부(125) 상에 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과층(160)을 형성한다. 상기 반투과층(160)은 스퍼터링(sputtering) 코팅에 의하여 형성한다. 상기 반투과층(160)은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물로 이루어진다. 이와 같은 단계(S50)에 의한 반투과층(160) 형성 공정은 포토레지스트 및 투명 기판 상에 반투과층(160)을 형성하는 제1 실시예와 다르다.
상기와 같은 단계(S50)에서 반투과층(160)을 형성한 후에는, 파지티브(Positive) 성질을 가진 제 2 포토레지스트(145)를 상기 반투과층(160) 상에 코팅하여 형성한다(S60참조). 단계(S60)에서는 레이져 빔을 조사하여 반투과층(160) 중 필요한 부위가 외부로 노출될 수 있도록 상기 제2 포토레지스트(145)를 노광시켜 드로잉하고, 단계(S70)에서는 레이져 빔이 조사된 제 2 포토레지스트(145)의 부위를 현상하여 제거한다.
상기 제2 포토레지스트(145)를 코팅한 후, 상기 레이져 빔을 이용하여 제2 포토레지스트(145)에 정확하게 드로잉하기 위하여, 상기 제2 포토레지스트(145)를 노광 및 현상하기 전에, 상기 광차단층(120) 모서리 부분에 형성된 정렬마크를 파악하여 레이져 빔의 조사 위치를 보정하는 과정을 더 수행하는 것이 바람직하다.
다음, 단계(S80)에서는 외부로 노출된 반투과층(160)을 습식식각 에칭에 의하여 투명 기판(110)의 소정 부분이 외부로 노출되도록 하고, 그 후에 단계(S90)에서 남아 있는 반투과층(160) 상에 존재하는 제2 포토레지스트(145)를 제거한다. 그러면, 반투과층(160)은 상기 광차단층(120) 중 광차단부(121)와 상기 투명기판(110) 상면 일부에만 남게되고, 상기 투명기판(110) 상면 일부에 남아 있는 광투과층(160)이 바로 반투과부(130)에 해당된다.
즉, 광차단층(120)의 광투과부(121) 중 필요한 부위에만 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물이 코팅되는데, 이것이 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부(130)이다. 반투과부(130)의 광투과율은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물의 조 성비, 두께를 통하여 원하는 대로 조절할 수 있고, 반투과부(130)의 형상은 형성하고자 하는 패턴의 형상에 따라 다양하게 변할 수 있다.
상기 반투과부(130) 또는 반투과층(160)은 조성물은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있다면 다양하게 형성할 수 있다. 본 발명에서는 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy, MoxSiy 중 어느 하나로 상기 반투과부(130)를 형성할 수 있다. 가장 바람직하게는 산소가 포함된 크롬(CrxOy)으로 상기 반투과부(130)를 형성하는 것이다. 상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.
한편, 상기 조사되는 광은 노광기에 따라 그 파장대가 달라질 수 있으므로 별도로 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 300㎚∼440㎚ 파장대가 사용된다. 상기 반투과부(130)는 상기 조사되는 광의 일부만 투과시킬 수 있으면 족하고 광투과량에 제한이 있는 것은 아니며, 바람직하게는 조사되는 광의 10％∼90％의 광을 투과시킬 수 있으면 된다.
다음은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 보인 도이다.
도시된 바와 같이, 단계(S10)에서는 석영(Qz)재의 투명기판(110) 상에 Cr 또는 CrO2재의 광차단층(120)과 파지티브(Positive) 성질을 가진 제 1 포토레지스트(141)를 순차적으로 형성하고, 제 1 포토레지스트(141)의 상측에서 레이져 빔을 조사하여 제 1 포토레지스트(141) 상에 원하는 패턴을 드로잉(Drawing)한다. 이 때 얼라인을 위한 정렬마크도 상기 광차단층(120)의 모서리 부분에 형성시키는 것이 바람직하다.
단계(S20)에서는 상기 레이져 빔이 조사된 제 1 포토레지스트(141)의 부위를 현상하여 제거하고, 단계(S30)에서는 제 1 포토레지스트(141)의 제거에 의하여 외부로 노출된 광차단층(120)의 부위를 에칭하여 제거한다. 그러면, 투명기판(110)이 노출된 부위인 광투과부와 상기 단계(S20)에서 제거되지 않고 남은 제1 포토레지스트(141)가 적층되어 있는 부분인 광차단부가 형성된다. 즉, 포토리소그라피공정으로 광차단층(120)에 광이 투과하는 광투과부(121)와 광을 차단하는 광차단부(125)를 형성한다.
그리고, 단계(S40)에서는 상기 단계(S20)에서 제거되지 않고 남은 제1 포토레지스트(141)와 상기 노출된 광투과부 상에 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과층(160)을 형성한다. 이와 같은 공정은 제거되지 않고 남아있는 제1 포토레지스트(141)를 제거한 후 반투과층(160)을 형성시키는 전술한 제2 실시예와 다르다.
상기 제거되지 않고 남은 제1 포토레지스트(141)와 상기 노출된 광투과부 상에 형성되는 반투과층(160)은 스퍼터링(sputtering) 코팅에 의하여 형성한다. 상기 반투과층(160)은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물막으로 이루어진다.
단계(S50)에서는 상기 제거되지 않고 남아있는 제1 포토레지스트(141)와 상 기 제1 포토레지스트(141) 상에 형성되어 있는 상기 반투과층(160)을 제거하여 상기 광차단부는 외부에 노출되고 상기 광투과부 상에 형성된 반투과층(160)은 남게 만든다.
상기와 같은 단계(S50)에서 광투과부 상에만 상기 반투과층(160)을 남게한 후에는, 파지티브(Positive) 성질을 가진 제 2 포토레지스트(145)를 상기 남아있는 반투과층(160)과 상기 광차단부 상에 코팅하여 형성한다(S60참조). 단계(S60)에서는 레이져 빔을 조사하여 상기 남아있는 반투과층(160) 중 필요한 부위가 외부로 노출될 수 있도록 상기 제2 포토레지스트(145)를 노광시켜 드로잉하고, 단계(S70)에서는 레이져 빔이 조사된 제 2 포토레지스트(145)의 부위를 현상하여 제거한다.
상기 제2 포토레지스트(145)를 코팅한 후, 상기 레이져 빔을 이용하여 제2 포토레지스트(145)에 정확하게 드로잉하기 위하여, 상기 제2 포토레지스트(145)를 노광 및 현상하기 전에, 상기 광차단층(120) 모서리 부분에 형성된 정렬마크를 파악하여 레이져 빔의 조사 위치를 보정하는 과정을 더 수행하는 것이 바람직하다.
다음, 단계(S80)에서는 상기 남아있는 반투과층(160) 중 외부로 노출된 부분을 습식식각 에칭에 의하여 투명 기판(110)의 소정 부분이 외부로 노출되도록 한다. 이때, 습식식각되지 않고 최종적으로 남게되는 반투과층(160)이 바로 반투과부(130)에 해당한다.
즉, 광차단층(120)의 광투과부(121) 중 필요한 부위에만 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있는 화학 조성물막이 코팅되는데, 이것이 조사되는 소정 파장대의 광의 일부만을 투과시키는 반투과부(130)이다. 반투과부(130)의 광 투과율은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시키는 화학 조성물의 조성비, 두께를 통하여 원하는 대로 조절할 수 있고, 반투과부(130)의 형상은 형성하고자 하는 패턴의 형상에 따라 다양하게 변할 수 있다.
상기 반투과부(130) 또는 반투과층(160)은 조성물은 조사되는 소정 파장대의 광을 일부만 통과시킬 수 있다면 다양하게 형성할 수 있다. 본 발명에서는 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy, MoxSiy 중 어느 하나로 상기 반투과부(130)를 형성할 수 있다. 가장 바람직하게는 산소가 포함된 크롬(CrxOy)으로 상기 반투과부(130)를 형성하는 것이다. 상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.
다음 단계(S90)에서는 최종적으로 남아 있는 반투과층(160)에 해당하는 반투과부(130)와 상기 광차단부 상에 존재하는 제2 포토레지스트(145)를 제거하여 최종적인 하프톤 마스크를 완성한다.
한편, 상기 조사되는 광은 노광기에 따라 그 파장대가 달라질 수 있으므로 별도로 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 300㎚∼440㎚ 파장대가 사용된다. 상기 반투과부(130)는 상기 조사되는 광의 일부만 투과시킬 수 있으면 족하고 광투과량에 제한이 있는 것은 아니며, 바람직하게는 조사되는 광의 10％∼90％의 광을 투과시킬 수 있으면 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 하프톤 마스크를 적용하여 패턴을 형성하는 방법을 보인 도로써, 이를 설명한다.
도시된 바와 같이, 단계(S100)에서는 유리기판(210) 상에 패턴을 형성하고자 하는 제 1, 2 층(220,230)과 포토레지스트(240)를 순차적으로 형성한 후, 포토레지스트(240)의 상측에 본 실시예에 따른 하프톤 마스크(100)를 놓고 광을 조사하고, 단계(S110)에서는 포토레지스트(240)를 1차 현상하여 선택적으로 제거한다.
그러면, 하프톤 마스크(100)의 광투과부(121)를 통하여 광을 조사받은 포토레지스트(240)의 부위(241)는 완전히 제거되고, 반투과부(130)를 통하여 광을 조사받은 포토레지스트(240)의 부위(243)는 소정 두께만 제거된다.
그후, 단계(S120)에서는 포토레지스트(240)의 1차 현상에 의하여 외부로 노출된 제 2 층(230)을 에칭하고, 단계(S130)에서는 제 2 층(230)의 에칭으로 외부로 노출된 제 1 층(220)을 에칭하여 패턴을 형성한다.
그리고, 단계(S140)에서는 1차 현상 후 잔존하는 포토레지스트(240)의 부위(243)를 가스 분사를 통하여 유기막만 선택적으로 제거하는 건조 에칭의 일종인 애싱(Ashing)으로 제거한다. 그러면, 애싱된 포토레지스트(240)의 두께는 1차 현상 후 잔존하는 포토레지스트(240)의 부위(243) 두께 만큼 얇아지고, 1차 현상 후 잔존하는 포토레지스트(240)의 부위(243)의 제거로 인하여 제 2 층(230)이 외부로 노출된다.
마지막으로, 단계(S150)에서는 포토레지스트(240)의 애싱으로 인하여 외부로 노출되는 제 2 층(230)을 에칭하여 패턴(231)을 형성하고, 단계(S160)에서는 포토레지스트(240)를 완전히 제거한다. 그러면, 유리기판(210) 상에 순차적으로 형성된 제 1 및 제 2 층(220,230)에 원하는 패턴(221,231)이 각각 형성된다.
본 실시예에 따른 하프톤 마스크(100)를 사용하여 상기와 같은 방법을 적용하면, TFT-LCD의 Active층과 Source/Drain층, Passivation층과 Pixel층 등을 동시에 형성할 수 있다. 또한, TFT-LCD 뿐만 아니라 칼라 필터 등과 같이 포토마스크를 이용하여 여러 층을 형성시켜야 하는 공정에서는 모두 적용 가능하다.
그리고, 광투과율이 다른 다수의 반투과부를 가지는 하프톤 마스크의 경우에는 하나의 하프톤 마스크로 3개 이상의 층을 가지는 제품을 제조할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 하프톤 마스크와 그 제조방법은 각 종 디스플레이 패널을 제조하는데 이용될 수 있다. 즉, 상기 하프톤 마스크는 액정표시 패널 제조에 이용할 수 있을 뿐 아니라, 더 나아가 평판패널디스플레이(FPD)를 제조함에도 이용될 수 있다.
도 1은 종래의 포토마스크를 보인 도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤 마스크를 보인 도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과층이 형성된 다양한 형태를 보인 도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 보인 도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 보인 도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하프톤 마스크를 제조하는 공정을 보인 도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤 마스크를 적용하여 패턴을 형성하는 방법을 보인 도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 투명기판 120 : 광차단층
121 : 광투과부 125 : 광차단부
130 : 반투과부

Claims (30)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판 상에 형성된 광차단층;
    상기 투명기판상에 형성된 광투과부;
    상기 투명기판상에 형성된 반투과부로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광차단층은 투명기판 상부면에 형성되며, 상기 광투과부는 상기 광차단층을 패터닝하여 형성되되,
    상기 반투과부는 상기 광투과부의 적어도 어느 하나를 반투과물질로 채워 형성되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과부와 상기 광차단층은 상기 투명기판 상부의 동일평면에 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 반투과물질이 채워지는 상기 반투과부는 이웃하는 광차단층의 측면과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 반투과물질이 채워지는 상기 반투과부는 이웃하는 광차단층의 측면과 이격하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 반투과물질이 채워지는 상기 반투과부는 이웃하는 광차단층의 측면 중 어느하나의 측면과 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 반투과물질이 채워지는 반투과부는 이웃하는 광차단층의 측면과 접하는 부위 또는 이격된 부위가 적어도 1 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 하프톤마스크.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과부는 상기 광차단층의 상부면 및 광차단층의 측면의 전부를 감싸는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤마스크.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 투명기판의 상부면과 접하는 반투과물질은 이웃하는 광차단부의 측면부와 적어도 하나가 이격되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤마스크.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과부는 상기 광차단층의 상부면의 일부면과 측면의 전부를 감싸는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 투명기판의 상부면과 접하는 반투과물질은 이웃하는 광차단부의 측면부에 형성된 반투과물질과는 적어도 어느 하나가 이격되는 구조로 형성되는 것을 특 징으로 하는 하프톤 마스크.
  12. 청구항 2에 있어서, 상기 반투과부와 상기 광차단층은,
    상기 투명기판 상부의 동일평면에 형성되는 반투과부와
    상기 반투과부가 상기 광차단층의 상부면 및 측면의 전부를 감싸는 구조의 반투과부가
    규칙적 또는 불규칙적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명기판 상부의 동일평면에 형성되는 반투과부는,
    이웃하는 광차단층의 측면 또는 이웃하는 광차단층의 측면에 형성된 반투과물질면 중 적어도 어느 하나와 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명기판 상부의 동일평면에 형성되는 반투과부의 적어도 어느 하나는,
    이웃하는 광차단층의 측면 또는 이웃하는 광차단층의 측면에 형성된 반투과 물질면과 이격하는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 투명기판 상부의 동일평면에 형성되는 반투과부의 적어도 어느 하나는,
    이웃하는 광차단층의 측면 또는 이웃하는 광차단층의 측면에 형성된 반투과물질면 중 적어도 어느 하나와 이격하는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  16. 청구항 2에 있어서,
    상기 반투과부는 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy 중 어느 하나로 형성되어 조사되는 광의 일부만을 투과시키는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
    (단,상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.)
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 반투과부는 상기 광투과부에 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 반투과부와 광차단층은 상기 투명기판의 동일평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 반투과부는 상기 광차단층과 적어도 하나가 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 반투과부는 상기 광차단층과 적어도 어느 하나가 이격하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 반투과부는 상기 광차단층과 접하는 부위 및 이격된 부위가 적어도 1이상 존재하는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 반투과부는 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy 중 어느 하나로 형성되어 조사되는 광의 일부만을 투과시키는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
    (단,상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.)
  23. 청구항 17에 있어서,
    상기 반투과부는 반투과물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 광투과부에 형성된 반투과물질은,
    상기 광차단부와 적어도 어느 하나가 이격되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 광투과부에 형성된 반투과물질은,
    상기 광차단부에 형성된 반투과물질과는 적어도 어느하나가 이격되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  26. 청구항 23에 있어서,
    상기 광차단층에 형성된 반투과물질은,
    상기 광차단층의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 투명기판에 형성된 반투과물질과 상기 광차단층의 표면에 형성된 반투과물질은 규칙적 또는 불규칙적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  28. 청구항 26에 있어서,
    상기 투명기판에 형성된 반투과물질과 상기 광차단층의 표면에 형성된 반투과물질은 상기 광차단층의 표면에 형성된 반투과물질과 적어도 어느 하나가 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  29. 청구항 26에 있어서,
    상기 투명기판에 형성된 반투과물질 중 적어도 어느 하나는 상기 광차단층 표면에 형성된 반투과물질과 적어도 어느 하나가 이격하는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
  30. 청구항 26에 있어서,
    상기 반투과부는 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy 중 어느 하나로 형성되어 조사되는 광의 일부만을 투과시키는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크.
    (단,상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다.)
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