KR20130127065A

KR20130127065A - 포토마스크

Info

Publication number: KR20130127065A
Application number: KR1020120050676A
Authority: KR
Inventors: 배윤미
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-22

Abstract

본 발명은, 투명기판, 상기 투명기판의 일면에 형성된 광차단패턴 및 상기 광차단패턴 사이에 형성된 광투과영역, 상기 투명기판의 타면에 형성되고 상기 광투과영역과 오버랩영역을 형성하는 광투과조절패턴을 포함하여 이루어진 포토마스크를 제공함으로써, 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

포토마스크{PHOTOMASK}

본 발명은 미세패턴을 구현할 수 있는 포토마스크 기술에 관한 것이다.

액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)의 대형화 추세화 맞물려, LCD를 구성하는 픽셀패턴(Pixel pattern)의 미세화에 대한 관심이 증폭되고 있다.

LCD에의 미세 픽셀패턴 구현은 일반적으로 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 통해 이루어지는데 이때 사용되는 것이 포토마스크이다.

도 1은 일반적인 포토마스크(100)를 도시한 것으로서, 일반적인 포토마스크(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 투명기판(110)과 투명기판 상에 형성되어 광을 차단하는 차광패턴(130) 및 각 차광패턴(130) 사이에 형성된 광투과부(150)로 이루어지며, 이에 따라 입사광 중 광투과부(150)를 지나는 성분(L)은 포토마스크(100)를 투과하게 된다.

기본적으로 LCD에 미세패턴을 구현하기 위해서는 상술한 포토마스크(100)의 패턴을 미세화하는 공정, 즉 광투과부(150)의 폭(W1)을 미세피치로 구현하는 과정이 선행적으로 필요하게 되며, 이를 위해 등록특허공보 10-0219398호에 개시된 바와 같이 투명기판상에 차광막을 구현하고, 이를 이온빔으로 직접 에칭하여 차광패턴을 형성하는 기술이 제안되었다. 하지만 이러한 기술은 제작공정상 패터닝 해상도가 3마이크로미터 정도로 제한되어 그 이하의 패턴을 균일하게 형성하기 어려운 문제점, 고가의 장비를 사용하여 포토마스크를 제작함에 따른 제조비용 증가의 문제점이 존재하였다.

등록특허공보 10-0219398호

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 투명기판의 일면에 광차단패턴 및 광투과영역을 형성하고, 타면에 투과조절패턴을 형성하되, 투과조절패턴과 광투과영역이 일부 겹치는 구조를 갖는 포토마스크를 제공함으로써, 현재 노광장비를 이용하여 보다 미세한 패턴을 구현할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 포토마스크는, 투명기판; 상기 투명기판의 일면에 형성된 광차단패턴 및 상기 광차단패턴 사이에 형성된 광투과영역; 상기 투명기판의 타면에 형성되고, 상기 광투과영역과 오버랩영역을 형성하는 광투과조절패턴; 을 포함할 수 있다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 상기 오버랩영역의 폭은, 1 내지 2마이크로미터의 범위에서 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 상기 광차단패턴은, Cr 또는 CrO_X 를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 상기 광투과조절패턴은 광차단물질로 형성될 수 있으며, 이러한 광차단물질은 Cr 또는 CrO_X 를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 상기 광투과조절패턴은 반투과물질로 형성될 수 있다. 이때 상기 반투과물질은 Mo, Si, Ta, W, Al, Cr, Hf, Zr, Me, V, Ni, Nb, Co, Ti 을 주원소로 하여, 상기 주원소만으로 이루어진 물질 또는 상기 주원소들 중 적어도 두 개 이상이 혼합된 복합 물질이거나, 상기 주원소 또는 복합물질에 C0x, Ox, Nx 중 적어도 하나가 첨가된 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 상기 광투과조절패턴은 위상반전막패턴으로 형성될 수 있다. 이때 상기 위상반전막패턴은, Co, Ta, W, Cr, V, Pd, Ti, Nb, Zn, Hf, Ge, Al, Pt, Mn, Fe, Ru, Sb, Ni, Cd, Zr, Sn, Ga, Nb 중 하나 이상을 포함하는 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면 투명기판의 일면에 광차단패턴 및 광투과영역을 형성하고 타면에 광투과조절패턴을 형성하되, 광투과조절패턴을 광투과영역과 일부 오버랩되도록 배치함으로써, 포토마스크를 투과하는 광의 세기 분포가 좁아지게 되고 해상력이 크게 향상되어 미세 패턴을 형성할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명에 따르면, 별도의 복잡한 제조공정이 없이도 미세패턴을 형성할 수 있는 포토마스크를 제공할 수 있게 되어, 포토마스크 제조비용을 절감할 수 있는 경제적 이점도 구현된다.

아울러, 본 발명에 따르면 광투과조절패턴을 광차단물질, 반투과물질, 위상반전막물질로 손쉽게 변형할 수 있게 되어 설계자유도를 향상시키는 효과도 갖게 된다.

도 1은 종래의 포토마스크 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 포토마스크 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 포토마스크 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크(200)는 투명기판(210)의 일면에 형성된 광차단패턴(230), 각 광차단패턴(230) 사이에 형성된 광투과영역(250), 투명기판(210)의 타면에 형성된 광투과조절패턴(270)을 포함하여 이루어지며, 광투과조절패턴(270)은 광투과영역(230)과 일부 중첩되는 위치에 배치되어 오버랩영역(271)을 형성한다.

투명기판(210)은 조사되는 광을 투과하는 재질의 기판을 이용할 수 있으며, 일례로 석영(qz) 기판을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

광차단패턴(230)은 입사되는 광을 차단하는 부분으로서, 광을 완전차단하는 물질로 형성됨이 바람직하며, 보다 구체적으로는 Cr 또는 CrO_X (x는 자연수)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 광차단패턴(230)은 투명기판 일면에 금속재질의 광차단물질을 도포하고, 감광성물질 도포, 노광, 현상 및 감광성물질 박리과정을 거쳐 형성될 수 있으나 이는 하나의 예시일 뿐이며, 이온빔을 이용하여 직접 에칭하는 방법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 기술을 통해 광차단패턴(230)을 형성할 수 있다고 할 것이다.

광투과조절패턴(270)은 투명기판(210)의 타면에 형성되며, 상술한 광투과영역(250)과 일정부분 겹치는 오버랩영역(271)이 형성되도록 배치된다. 이때 오버랩영역(271)의 폭(W2)은 1 내지 2 마이크로미터의 범위에서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절히 설계변경 가능하다고 할 것이다. 광투과조절패턴(270)의 형성방법은 상술한 광차단패턴(230)의 형성방법과 같이 감광성물질 도포, 노광, 현상 및 감광성물질 박리과정을 통해 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따르면 광투과영역(250)의 폭(W1)을 미세하게 형성하지 않더라도 광투과조절패턴(270)을 이용하여 오버랩영역(271)을 형성함으로써, 결과적으로 광이 완전투과되는 영역의 폭(W3)을 광투과영역(250)의 폭(W1)과 오버랩영역(271)의 폭(W2)간의 차이값으로 감소시킬 수 있게 되어 결과적으로 LCD 또는 웨이퍼 상에 미세패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면 복잡한 제조공정이 없이도 간단히 미세패턴형성을 위한 포토마스크를 제공할 수 있게 되어, 포토마스크의 제조비용을 절감할 수 있는 효과도 갖게 된다.

이러한 광투과조절패턴(270)은 광차단물질로 형성할 수 있으며, 이때 광차단물질로서 Cr 또는 CrO_X (x는 자연수)를 포함하는 물질이 이용될 수 있다. 이러한 경우 광이 실제 투과되는 영역의 폭을 최대 W3만큼으로 감소시킬 수 있게 되어 미세패턴 형성이 용이해지는 이점을 갖는다.

또한 광투과조절패턴(270)은 필요에 따라 반투과물질로 형성할 수 있으며, 이때 반투과물질로서 Mo, Si, Ta, W, Al, Cr, Hf, Zr, Me, V, Ni, Nb, Co, Ti을 주원소로 하여, 상기 주원소물질(주원소로만 이루어진 물질) 또는 상기 주원소들 중 적어도 두 개 이상이 혼합된 복합 물질이거나, 상기 주원소 또는 복합 물질에 COx,Ox, Nx 중 적어도 하나가 첨가된 물질인 것이 바람직하다. 상기 첨자는 결합되는 주원소에 따라 변하는 자연수이다. 예를 들면 CrxOy, CrxCOy,CrxOyNz, SixOy, SixOyNz, SixCOy, SixCOyNz, MoxSiy, MoxOy,MoxOyNz, MoxCOy, MoxOyNz, MoxSiyOz, MoxSiyOzN MoxSiyCOzN,MoxSiyCOz, TaxOy, TaxOyNz, TaxCOy, TaxOyNz, AlxOy, AlxCOy, AlxOyNz, AlxCOyNz, TixOy, TixOyNz, TixCOy 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 물질을 사용할 수 있다. 상기 첨자 x,y 및 z는 자연수로서 각 화학 원소의 개수를 의미한다. 광투과조절패턴(270)을 반투과물질로 형성하는 경우, 광이 완전투과되는 영역의 폭을 W3로 감소시키고, 광이 반투과되는 영역의 폭을 W2로 형성할 수 있게 되어 설계자유도 및 결함에 대한 투과율 수정의 자유도를 크게 향상시켜 공정의 수율을 향상시킬 수 있는 이점을 구현할 수 있게 된다.

아울러, 광투과조절패턴(270)을 위상반전막패턴으로 구현하는 것도 가능하며, 이때 위상반전막패턴에는 다양한 물질이 적용될 수 있고, 그 형태의 면에서 단층패턴 또는 2층 이상의 다층패턴으로 구현할 수도 있다.

예컨대, 위상반전막패턴을 단층으로 구현하는 경우, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 필수적으로 포함하고 우수한 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성, Dry Etching특성, Particle 특성 및 Aging 특성을 위해, 전이금속인 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 루세늄(Ru), 안토늄(Sb), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 갈도륨(Ga), 니오븀(Nb)으로 이루어진 군에서 1종 이상의 전이금속을 포함할 수 있다. 또한, 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플래티늄(Pt), 지르코늄(Zr) 중에 선택된 1종 이상의 전이금속과 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 필수적으로 포함하는 화합물로 이루어진 위상반전막패턴으로 구성 하거나, 전이금속인 탄탈(Ta)를 포함하고 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 필수적으로 포함하는 형태로도 구현할 수도 있다. 이러한 경우 광이 완전투과되는 영역의 폭을 W3로 감소시키고, 광이 위상반전되는 영역의 폭을 W2로 형성할 수 있게 되어 설계자유도를 크게 향상시켜 공정의 수율을 향상시킬 수 있는 이점을 구현할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

200: 포토마스크
210: 투명기판
230: 광차단패턴
250: 광투과영역
270: 광투과조절패턴
271: 오버랩영역

Claims

투명기판;
상기 투명기판의 일면에 형성된 광차단패턴 및 상기 광차단패턴 사이에 형성된 광투과영역;
상기 투명기판의 타면에 형성되고, 상기 광투과영역과 오버랩영역을 형성하는 광투과조절패턴;
을 포함하는 포토마스크.
청구항 1에 있어서,
상기 오버랩영역의 폭은,
1 내지 2마이크로미터의 범위에서 형성된 포토마스크.
청구항 1에 있어서,
상기 광차단패턴은,
Cr 또는 CrO_X 를 포함하여 이루어진 포토마스크. (단, x는 자연수이다.)
청구항 1에 있어서,
상기 광투과조절패턴은,
광차단물질로 형성된 포토마스크.
청구항 4에 있어서,
상기 광차단물질은,
Cr 또는 CrO_X를 포함하여 이루어진 포토마스크. (단, x는 자연수이다.)
청구항 1에 있어서,
상기 광투과조절패턴은,
광반투과물질로 형성된 포토마스크.
청구항 6에 있어서,
상기 광반투과물질은,
Mo, Si, Ta, W, Al, Cr, Hf, Zr, Me, V, Ni, Nb, Co, Ti 을 주원소로 하여, 상기 주원소만으로 이루어진 물질 또는 상기 주원소들 중 적어도 두 개 이상이 혼합된 복합 물질이거나, 상기 주원소 또는 복합물질에 C0x, Ox, Nx 중 적어도 하나가 첨가된 물질로 형성된 포토마스크. (단, x는 자연수이다.)
청구항 1에 있어서,
상기 광투과조절패턴은,
위상반전막패턴으로 이루어진 포토마스크.
청구항 8에 있어서,
상기 위상반전막패턴은,
Co, Ta, W, Cr, V, Pd, Ti, Nb, Zn, Hf, Ge, Al, Pt, Mn, Fe, Ru, Sb, Ni, Cd, Zr, Sn, Ga, Nb 중 하나 이상을 포함하는 물질로 형성된 포토마스크.