KR20080103147A - 페이즈 쉬프트 마스크, 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페이즈 쉬프트 마스크, 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크는 투명 기판과, 투명기판 상에서 상측으로 폭이 좁아지는 복수개의 단차를 가지며 포토레지스트를 경화하여 형성한 페이즈 쉬프트 층을 구비하는 것으로, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크와 그 제조방법은 각각의 단차에서의 위상 변조 상태를 예측할 수 있기 때문에 광학계에서 페이즈 쉬프트 마스크의 얼라인을 보다 효과적으로 수행할 수 있고, 또한 광이 통과하는 서로 다른 위치에서 광의 위상 변화를 확인할 수 있기 때문에 광학적인 문제에 대한 해결 및 보수가 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

페이즈 쉬프트 마스크, 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법{Phase shift mask, Phase shift mask manufacturing method}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 "A"부를 확대 도시한 사시도이다.

도 3은 디퓨저를 나타내는 개념도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크를 나타내는 개념도이다.

도 5는 기판 상에 감광막을 코팅한 상태를 도시한 공정도이다.

도 6은 기판 상에 그레이 톤 마스크로 노광하는 상태를 도시한 공정도이다.

도 7은 노광후 감광막을 현상한 상태를 도시한 공정도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10...페이즈 쉬프트 마스크

20...투명기판

30....페이즈 쉬프트 층

50...감광막

60...그레이 톤 마스크

본 발명은 페이즈 쉬프트 마스크, 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아날로그 페이즈 쉬프트 마스크(analogue phase shift mask) 및 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법에 관한 것이다.

홀로그래픽 광정보 처리장치는 광변조 된 신호광과 이 신호광과 교차하여 저장매체에 간섭무늬를 만드는 기준광을 저장매체에 입사하여 데이터를 저장하고, 광정보의 재생은 기준광만을 저장매체의 간섭무늬에 입사함으로써 회절에 의한 광정보의 재생이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 홀로그래픽 광정보 처리장치는 홀로그래픽 간섭무늬가 형성되는 기록 영역의 중앙부에 광의 집중으로 인한 핫스팟(Hot spot)이 발생한다. 즉 렌즈를 거친 광이 저장매체의 결상위치에 집광됨에 따라 보강간섭 현상에 의하여 결상위치에서의 빔 세기가 증가하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 광학계에 디퓨저(defuse)를 사용한다.

홀로그래픽 광정보 처리장치에서 디퓨저(defuse)와 광변조기(light modulator)는 서로 인접하여 위치한다. 광변조기에서 데이터가 로딩된 신호광은 변조된 상태로 광변조기를 통과하거나 반사한다. 이 디퓨저는 표면에 랜덤하게 요철부(패턴)를 형성시켜 놓은 것으로 정확한 얼라인이 필요치 않다. 하지만 디퓨 저(Defuser)는 각각의 위치에서 레이저 빔의 위상을 어떤 식으로 변화시키고 영향을 미치게 되는지에 관하여 전혀 확인할 수 없기 때문에 디퓨저에서 발생시키는 광학적인 문제에 대한 해결은 오로지 반복적인 실험으로만 가능하므로 디퓨저와 광변조기의 효과적인 정렬이 불가능하다.

본 발명은 페이즈 쉬프트 층을 감광액으로 다수의 단차를 가지는 페이즈 쉬프트 층을 가지는 아날로그 페이즈 쉬프트 마스크 및 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 페이즈 쉬프트 마스크는 투명 기판, 상기 투명기판 상에서 상측으로 폭이 좁아지는 복수개의 단차를 가지는 페이즈 쉬프트 층을 구비한다. 상기 페이즈 쉬프트 층은 감광액을 도포한 후 노광에 의한 잔막치를 서로 다르게 하여 상기 단차를 형성할 수 있다. 각각의 상기 단차에서는 외부에서 입사된 광의 위상을 서로 다른 위상으로 변조할 수 있다. 상기 페이즈 쉬프트 층은 어레이 형태로 상기 기판 상에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법은 투명 기판 상에 감광막을 형성하는 단계, 상기 감광막이 형성된 상기 투명 기판 상측으로 복수개의 서로 다른 투과율을 가지는 그레이 톤 마스크를 위치시키는 단계, 상기 그레이 톤 마스크 상으로 광을 입사하여 상기 감광막에 상기 광이 노광되도록 하는 단계, 상기 감광막에 현상 공정 진행으로 상측으로 폭이 좁아지도록 잔막치가 서로 다른 다수의 단차를 형성하는 단계, 상기 감광막을 베이킹하여 경화된 페이즈 쉬프트 층이 형성되도록 하는 단계를 구비한다.

각각의 상기 단차에서는 외부에서 입사된 광의 위상을 서로 다른 위상으로 변조할 수 있다. 상기 페이즈 쉬프트 층은 어레이 형태로 상기 기판 상에 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크 및 그 제조방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 "A"부를 확대 도시한 사시도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크(10)는 투명 기판(20)과 페이즈 쉬프트 층(30)을 구비한다. 투명 기판(20)은 유리, 석영 또는 CaF₂ 와 같은 투과율이 높은 재질로 구성된다.

페이즈 쉬프트 층(30)은 경화된 감광제(Photoresist)로 형성된다. 단차(31 ~ 35)는 제 1단차(31) ~ 제 5단차(35)까지 다섯 단계의 단차(31 ~ 35)로 형성된다. 단차(31 ~ 35) 사이의 두께차는 수십 마이크로미터 정도일 수 있다.

각각의 단차(31 ~ 35)는 입사된 광이 투과할 때 서로 다른 위상을 갖도록 위 상을 변조한다. 위상의 변조는 각각의 단차(31 ~ 35)의 두께에 따라 각각의 단차(31 ~ 35)에 입사된 광의 진행이 지연되면서 서로 다른 위상으로 쉬프트(shift; 천이) 된다. 이에 따라 각각의 서로 다른 단차(31 ~ 35)들은 서로 다른 위상으로 광이 투과되도록 한다.

예를 들어 본 발명의 실시예에서와 같이 5개의 단차(31 ~ 35)가 형성되는 경우 투명 기판(20)을 직접 투과하는 층을 포함하여 "6 레벨(예를 들어 0,30,60,90,120,150)"의 위상차를 가지도록 광이 위상 변조되어 투과된다. 단차의 개수는 본 발명의 실시예와 달리 다양한 개수로 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크(10)는 각 단차(31 ~ 35)의 위치에서 위상 변조되는 상태를 예측할 수 있다.

도 3은 디퓨저를 나타내는 개념도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크를 나타내는 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 디퓨저(40)는 연속적인 표면 상태를 가지기 때문에 각각의 위치에서 위상 변조되는 상태를 예측하거나, 확인하는 것이 거의 불가능하다. 반면에 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크(10)는 각 단차(31 ~ 35)부분에서 위상 변조되는 상태를 예측하거나 확인할 수 있다. 즉 어느 단차(31 ~ 35)에서 어떤 레벨의 위상 변조가 일어나는 것을 알 수 있기 때문에 미리 예측된 위상 변조 상태로 페이즈 마스크를 위치시키거나 정렬시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예와 같은 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법에 대한 실시예를 설명한다.

페이즈 쉬프트 마스크(10)를 제조하기 위하여 기판(20)을 준비한다. 기판(20)이 준비되면 기판(20) 상에 감광액(photoresist)을 도포하여 감광막(50)을 형성한다.

도 5는 기판 상에 감광막을 코팅한 상태를 도시한 공정도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 감광막(50)은 감광액을 스핀 코팅(spin coating) 등과 같은 방법으로 도포하여 형성한다. 이때 사용되는 감광액은 가능하다면 포지티브 포토레지스트(Positive photoresist)를 사용할 수 있다. 포지티브 포토레지스트는 분해능(resolution)이 네거티브 포토레지스트(negative photoresist) 보다 좋은 것으로 알려져 있다. 그러나 기판(20)과 직접 접하는 포토레지스트 부분에서의 위상 변조를 고려하지 않는다면 네거티브 포토레지스트를 사용할 수 있다.

감광막(50)의 형성이 완료되면 이후 노광공정을 진행한다. 도 6은 기판 상에 그레이 톤 마스크로 노광하는 상태를 도시한 공정도이다. 노광공정을 위하여 감광막(50)을 소프트 베이킹(soft baking)하여 경화시킨다. 소프트 베이킹은 기판(20)과 감광막(50)의 접착상태를 향상시킨다. 소프트 베이킹은 핫플레이트(hot plate)를 이용하여 수행할 수 있다. 이 경우 소프트 베이킹은 대략 90 ~ 120℃의 온도로 30분 내외에서 진행할 수 있다. 다르게는 사전 노광 베이킹(pre-exposure baking)과 같은 방법으로 진행할 수 있다.

소프트 베이킹이 종료되면 이후 노광공정을 진행한다. 노광공정은 정렬과 노 광으로 진행된다. 정렬은 기판(20) 상에 그레이 톤 마스크(60)를 위치시키는 것이고, 노광은 그레이 톤 마스크(60)가 정렬된 상태에서 감광막의 원하는 부분에 대한 노광이 이루어지도록 하는 것이다. 정렬은 마스크(60)를 감광막(50) 표면에 대하여 수십 마이크로미터까지 근접시켜 정렬시킨다. 그리고 이후 노광을 진행한다.

노광은 수은 램프(mercury lamp), 엑시머 레이저(excimer laser), 플로린 레이저(fluorine laser) 또는 전자빔(electron beam) 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 페이즈 쉬프트 층(30)의 집적도에 따라 광원의 종류를 선택할 수 있다.

한편 노광을 위하여 사용되는 그레이 톤 마스크(60)는 원하는 개수의 단차(31 ~ 35) 만큼의 서로 다른 광 투과율을 가지는 그레이 톤 광투과부(61 ~ 65)를 가진다. 본 발명의 실시예에서 최하단의 기판(20)을 제외한 상부 단차(31 ~ 35)들이 5개로 형성된다면, 서로 다른 광투과율을 가지는 5개의 그레이 톤 광투과부(61 ~ 65)를 가지는 그레이 톤 마스크(60)를 사용할 수 있다.

이러한 그레이 톤 마스크(60)의 광투과부(61 ~ 65)는 메탈 실리사이드 옥사이드(metal silicide oxide), 메탈 실리사이드 나이트라이드(metal silicide nitride) 또는 실리사이드 옥사이드(silicide oxide)를 사용할 수 있고, 메탈은 몰디브덴(moldybdenum)을 사용할 수 있다.

그리고 광투과율은 조정은 광투과부(61 ~ 65)를 형성할 때 몰디브덴이나, 실리사이드 또는 옥사이드의 함유비율을 조절하여 형성할 수 있다. 이를 위해서 광투과부(61 ~ 65)를 스퍼터링과 같은 증착방법으로 실시하고, 증착시간이나, 공정가스 의 투입량을 조정하여 실시할 수 있다. 그리고 그 외에 다른 종류의 재질을 사용하여 광투과부(61 ~ 65)를 형성할 수 있다.

이상과 같은 노광 공정이 완료되면 이후 노광 후 베이킹 공정을 진행할 수 있다. 노광후 베이킹 공정은 선택적으로 수행할 수 있지만, 본 발명의 실시예에서 페이즈 쉬프트 층(30)이 다수의 단차(31 ~ 35)를 가지도록 형성되기 때문에 단차(31 ~ 35)들의 재현성을 높이기 위하여 필요할 수 있다. 즉 노광후의 측벽 부분에서 발생하는 물결모양의 스탠딩 웨이브 현상(standing wave effect)을 노광 후 베이킹 공정의 진행으로 해소할 수 있다.

이후 현상 공정을 진행한다. 현상 공정은 현상제에 의한 현상, 린스 그리고 건조 단계로 진행된다. 그리고 현상제는 감광막(50)이 포지티브 포토레지스트인 경우 비이온계 현상제(nonionic base solution)를 사용할 수 있다. 그리고 현상이 완료되면 초순수(De-ionized water)를 사용하여 린스를 진행하고, 이후 자연건조 또는 강제건조를 진행함으로써 현상이 완료된다. 도 7은 노광후 감광막을 현상한 상태를 도시한 공정도이다.

한편, 이후 하드 베이킹(Hard baking) 공정을 진행할 수 있다. 하드 베이킹은 감광막(50) 상에 남아있을 수 있는 현상제를 제거하고, 외부 충격, 특히 광에 의하여 감광막(50)이 훼손되는 것을 방지하도록 감광막(50)을 강화시키고, 기판(20)과 감광막(50)의 결합상태를 더욱 강화시킨다. 이러한 하드 베이킹은 100 ~ 130℃에서 대략 수분 이내에서 실시할 수 있다. 이후 최종 제조된 페이즈 쉬프트 마스크(10)는 도 7에서와 같이 감광막(50)이 다수의 단차(31 ~ 35)를 가지는 형태 로 형성된다. 또한 도 1에서와 같이 페이즈 쉬프트 마스크(10)는 단차(31 ~ 35)를 가진 하나의 구조체가 어레이(Array) 형태로 배열되어 형성될 수 있다.

이후 감광막(50)으로 된 페이즈 쉬프트 층(30) 상에 별도로 팰리클(pellicle)을 형성할 수 있다. 펠리클은 마스크의 오염을 방지하고, 페이즈 쉬프트 층(30)을 보호하는 역할을 한다. 펠리클은 99% 이상의 높은 광 투과율을 가지는 것을 사용한다.

본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크(10)는 각각의 단차들의 두께가 다르기 때문에 각각의 단차에 입사되는 광의 파장이 진행하는 상태가 달라지고, 이에 따라 각각의 단차들에 위상 천이가 발생한다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크는 광 홀로그래픽 광정보 처리장치에서 광변조기에 결합되어 신호광의 위상을 변조시키는데 사용될 수 있다. 이 경우 광정보 저장매체에 포커싱 되는 신호광의 DC 피크치를 줄여 핫스팟의 발생을 방지함으로써 보다 높은 해상도의 홀로그래픽 간섭무늬를 형성할 수 있고, 그 외의 다른 광 처리장치에서도 유사한 용도로 사용될 수 있다. 그리고 페이즈 쉬프트 층(30)은 포토레지스트 외에 다른 종류의 물질로도 형성될 수 도 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 페이즈 쉬프트 마스크에 대한 실시예와 도면에서 페이즈 쉬프트 층의 크기는 도면상에서 이해의 편의를 위하여 일부 과장되게 표현되어 있다. 그러나 이러한 개시는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 실시예로 한정하지는 않는다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 페이즈 쉬프트 마스크와 그 제조방법은 각각의 단차에서의 위상 변조 상태를 예측할 수 있기 때문에 광학계에서 페이즈 쉬프트 마스크의 얼라인을 보다 효과적으로 수행할 수 있고, 또한 광이 통과하는 서로 다른 위치에서 광의 위상 변화를 확인할 수 있기 때문에 광학적인 문제에 대한 해결 및 보완이 보다 효과적으로 이루어지도록 한다.

Claims (7)

1. 투명 기판;

   상기 투명기판 상에서 상측으로 폭이 좁아지는 복수개의 단차를 가지는 페이즈 쉬프트 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 페이즈 쉬프트 마스크.
2. 제 1항에 있어서, 상기 페이즈 쉬프트 층은 감광액을 도포한 후 노광에 의한 잔막치를 서로 다르게 하여 상기 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 페이즈 쉬프트 마스크.
3. 제 1항에 있어서, 각각의 상기 단차에서는 외부에서 입사된 광의 위상을 서로 다른 위상으로 변조하는 것을 특징으로 하는 페이즈 쉬프트 마스크.
4. 제 1항에 있어서, 상기 페이즈 쉬프트 층은 어레이 형태로 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 페이즈 쉬프트 마스크.
5. 투명 기판 상에 감광막을 형성하는 단계;

   상기 감광막이 형성된 상기 투명 기판 상측으로 복수개의 서로 다른 투과율을 가지는 그레이 톤 마스크를 위치시키는 단계;

   상기 그레이 톤 마스크 상으로 광을 입사하여 상기 감광막에 상기 광이 노광되도록 하는 단계;

   상기 감광막에 현상 공정 진행으로 상측으로 폭이 좁아지도록 잔막치가 서로 다른 다수의 단차를 형성하는 단계;

   상기 감광막을 베이킹 하여 경화된 페이즈 쉬프트 층이 형성되도록 하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 각각의 상기 단차는 외부에서 입사된 광의 위상을 서로 다르게 변조하는 것을 특징으로 하는 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법.
7. 제 5항에 있어서, 상기 페이즈 쉬프트 층은 어레이 형태로 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 페이즈 쉬프트 마스크 제조방법.

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