KR20150117349A - 위상 변환 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 마스크는 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 구비되는 복수의 제2 영역들로 구분되는 마스크 기판 및 마스크 기판 상에 제1 영역에 대응하여 구비되는 위상 변환층을 포함한다. 위상 변환층의 투과율은 45% 이상이다. 위상 변환 마스크를 이용하여 패턴을 형성하면, 하나의 위상 변환층에 대응하는 복수의 포토레지스트 패턴이 형성되므로 위상 변환 마스크의 해상도 보다 높은 해상도를 갖는 패턴을 형성 할 수 있다.

Description

위상 변환 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{PHASE SHIFT MASK AND METHOD OF FORMING PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상 변환 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 관한 것이다.
평판 디스플레이나 반도체 디바이스는 기판상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하여 제조된다. 박막의 패턴은, 증착 마스크를 이용하여 기판상에 직접 형성되거나, 기판상의 증착된 박막에 포토 마스크의 패턴을 전사하여 형성될 수 있다. 최근에는, 반도체 디바이스의 고집적화 및 평판 디스플레이의 고해상도화에 대응하여, 기판상에 높은 해상도로 패턴을 증착하거나 전사할 수 있는 증착 마스크 또는 포토 마스크들이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 노광 공정에서의 노광 시간을 감소시키고, 향상된 해상력을 갖는 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 패턴 형성 방법에 사용되는 위상 변환 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 구비된 포토레지스트 층을 포함하는 타겟 기판을 제공하는 단계; 제1 서브 영역 및 상기 제1 서브 영역의 양측에 구비된 제2 서브 영역들을 구비하는 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 정의된 제2 영역들로 구분되는 마스크 기판, 상기 마스크 기판 상에 상기 제1 영역에 대응하여 구비되는 위상 변환층 및 상기 마스크 기판 상에 상기 제2 영역들에 일대일 대응하여 구비되는 복수의 개구부들을 갖는 위상 변환 마스크를 상기 타겟 기판과 얼라인 시키는 단계; 상기 위상 변환 마스크를 이용하여 상기 제1 서브 영역 및 상기 제2 영역들 내의 상기 포토레지스트 층을 완전 노광 시키는 단계; 및 상기 제1 서브 영역 및 상기 제2 영역들 내의 상기 포토레지스트 층을 제거하여 상기 제2 서브 영역들에 대응하여 상기 제1 및 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 위상 변환층의 투과율은 상기 제1 서브 영역 내의 상기 포토 레지스트층이 완전 노광 되도록 정해진다.
상기 제1 서브 영역 및 상기 제2 서브 영역들은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 대칭되도록 정의된다.
상기 위상 변환층의 투과율은 45% 이상이다.
상기 위상 변환층은 소정 간격 이격하여 복수로 제공되며, 상기 위상 변환층들의 이격 영역의 폭 및 상기 위상 변환층들의 폭은 0.2·W2<W1<0.7·W2이며, 상기 W2는 상기 위상 변환층들 간의 상기 이격 영역이고, 상기 W1는 상기 위상 변환층들의 폭이다.
상기 위상 변환층들의 이격 영역의 폭은 1㎛ 내지 8㎛ 이다.
상기 노광 시키는 단계에서 제공되는 노광량은 45mJ이하 이다.
상기 위상 변환층은 광의 위상을 반전시킨다.
상기 타겟 기판은 상기 베이스 기판 및 상기 포토레지스트층 사이에 개재되는 식각 대상층을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 식각 대상층을 식각하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위상 반전 마스크는 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 구비되는 복수의 제2 영역들로 구분되는 마스크 기판; 상기 마스크 기판 상에 상기 제1 영역에 대응하여 구비되는 위상 변환층을 포함하며, 상기 위상 변환층의 투과율은 45% 이상이다.
상기 위상 변환층은 소정 간격 이격되어 복수로 제공되며, 상기 위상 변환층들 간의 이격영역의 폭 및 상기 위상 변환층들의 폭은 0.2·W2<W1<0.7·W2이며, 상기 W2는 상기 위상 변환층들의 상기 이격 영역의 폭이고, 상기 W1은 상기 위상 변환층들의 폭이다.
상기 위상 변환층들의 이격 영역의 폭은 1㎛ 내지 8㎛ 이다.
상기 위상 변환층들은 광의 위상을 반전시킨다.
상술한 바에 따르면, 위상 변환 마스크를 이용하여 포토레지스트 층을 노광하면, 위상 변환층에 대응되는 제1 영역 내에 상기 포토레지스트 층의 노광 임계값 이상의 세기를 갖는 광이 제공된다. 상기 광을 이용하여 노광 및 현상 공정을 거치면, 상기 제1 영역 내에는 복수의 포토레지스트 패턴이 형성된다. 그 결과, 하나의 상기 위상 변환층에 대응하는 복수의 포토레지스트 패턴이 형성되므로 상기 위상 변환 마스크의 해상도 보다 높은 해상도를 갖는 패턴을 형성 할 수 있으며, 상기 위상 변환 마스크를 이용한 패턴 형성 방법의 해상력이 향상된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 나타내는 공정도들이다.
도 2는 도 1b에 도시된 포토레지스트 층 상에서의 광의 전계의 프로파일 및 광의 강도의 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 3은 여러 실시예에 따라 형성된 패턴들을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 다수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 나타내는 공정도들이다.
도 1a를 참조하면, 베이스 기판(110)의 전면 상에는 식각 대상층(120)이 형성된다. 본 발명의 일 예로 상기 식각 대상층(120)은 표시패널의 배선들이나, 화소의 전극을 이루는 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 상기 식각 대상층(120)을 이루는 물질을 다양하게 제공 될 수 있다. 상기 식각 대상층(120)은 예를 들어, 포토 리소그래피 공정에 의하여 패터닝 될 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다.
이후, 상기 식각 대상층(120) 전면에 포토레지스트 층(130)이 형성된다. 상기 포토레지스트 층(130)은 감광 물질을 포함한다. 상기 포토레지스트 층(130) 상에 노광 임계값 이상의 강도를 갖는 광이 조사되는 경우 상기 포토레지스트 층(130)은 완전 노광되며, 상기 노광 임계값 이하의 강도를 갖는 광이 조사되는 경우 상기 포토레지스트 층(130)은 완전 노광되지 않는다. 여기서, "완전 노광된다"는 것은 광을 조사받는 상기 포토레지스트 층(130)의 표면에서부터 그 표면과 반대하는 면까지 모두 노광되는 것을 의미한다. 따라서, 상기 포토레지스트 층(130)의 일부분이 완전 노광된 후, 상기 포토레지스트 층(130)을 현상하면, 상기 완전 노광된 포토레지스트 층(130)의 일부분은 완전이 제거 된다.
이와 같이, 상기 베이스 기판(110), 상기 식각 대상층(120), 및 상기 포토레지스트 층(130)은 차례로 형성되면, 적층된 상기 베이스 기판(110), 상기 식각 대상층(120), 및 상기 포토레지스트 층(130)은 타겟 기판(100)을 이룬다.
이후, 상기 타겟 기판(100) 상에 위상 변환 마스크(200)가 얼라인 된다.
상기 위상 변환 마스크(200)는 마스크 기판(210), 복수의 위상 변환층(220)들 및 복수의 개구부(230)들을 포함한다.
마스크 기판(210)은 예를 들어, 쿼츠(Quartz)와 같은 투명한 물질로 제공된다. 상기 마스크 기판(210)은 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)으로 구분 될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 영역(A1) 및 상기 제2 영역(A2)은 복수로 제공된다. 상기 제1 영역(A1)들 및 상기 제2 영역(A2)들은 서로 교번하여 제공된다. 도 1에서는 복수의 상기 제1 영역(A1) 중 3개의 상기 제1 영역(A1)이 예로써 도시되고, 나머지 제1 영역의 도시는 생략된다. 이 경우, 상기 제1 영역(A1) 사이에는 상기 제2 영역(A2)이 제공된다.
상기 위상 변환층(220)들은 상기 마스크 기판(210) 상에 상기 제1 영역(A1)에 대응하여 제공된다. 도 1에서는 복수의 상기 위상 변환층(220) 중 상기 제1 영역(A1)들에 대응하는 3개의 위상 변환층(220)이 예로써 도시되고, 나머지 위상 변환층의 도시는 생략된다. 상기 위상 변환층(220)들은 상기 제1 영역(A1)들에 대응하여 상기 제2 영역(A2)을 사이에 두고 소정 간격 이격하여 배치된다.
상기 위상 변환층(220)은 광의 위상을 변환 시키는 위상 변환 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 위상 변환층(220)은 예를 들어, 크롬산화물(CrOx) 또는 몰리브덴실리사이드(molybden silicide)과 같은 물질로 형성된다. 따라서, 상기 위상 변환층(220)은 입사된 광 중 일부의 위상을 변화 시켜 투과 시킨다. 본 발명의 일 예로 상기 위상 변환층(220)은 입사된 광의 위상을 반전 시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 위상 변환층(220)의 투과율은 대략 45% 이상이다. 상기 위상 변환층(220)의 투과율에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
상기 개구부(230)들은 상기 위상 변환층(220)들 사이의 이격 영역에 의해 정의된다. 보다 구체적으로, 상기 위상 변환층(220)들의 이격 영역은 상기 제2 영역(A2)에 대응되므로, 상기 개구부(230)들은 상기 제2 영역(A2)들에 일대일 대응하여 제공된다.
상기 위상 변환층(220)은 제1 폭(W1)을 가지며, 상기 위상 변환층(220)들 사이의 이격 영역은 제2 폭(W2)을 갖는다. 상기 제2 폭(W2)은 상기 제2 영역(A2)의 폭과 동일 할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 폭(W1, W2)은 0.2·W2<W1<0.7·W2를 만족한다. 또한, 상기 제2 폭(W2)은 바람직하게는 1㎛ 내지 8㎛일 수 있다.
이후 도 1b에 도시된 바와 같이, 노광기(EA)를 통해 상기 포토레지스트 층(130)을 노광 시킨다.
상기 노광기(EA)는 위상 변환 마스크(200)의 상측에 배치되어 위상 변환 마스크(200)의 상면에 제1 광(L1)을 조사한다. 상기 제1 광(L1) 의 파장은 예를 들어, 300nm 내지 450nm 이다. 본 발명의 일예로, 상기 제1 광(L1) 은 3개의 서로 다른 파장을 갖는 광들을 포함할 수 있다. 이 경우, 3개의 광들은 435nm의 파장을 갖는 G line, 405nm의 파장을 갖는 H line 및 365nm의 파장을 갖는 I line 일 수 있다. 상기 노광기(EA)가 제공하는 상기 제1 광(L1)의 노광량은 바람직하게는 45mJ 이하이다.
상기 위상 변환층(220)들은 상기 제1 영역(A1)들 측으로 입사된 상기 제1 광(L1)의 위상을 반전시켜 상기 제1 광(L1)을 제2 광(L2)으로 변환시킨다. 상기 개구부(230)들은 상기 제2 영역(A2)들 측으로 입사된 상기 제1 광(L1)을 그대로 투과 시킨다. 이하, 설명의 편의를 위해, 상기 개구부(230)들을 통과한 상기 제1 광(L1)을 제3 광(L3)이라 정의한다. 상기 제2 광(L2) 및 상기 제3 광(L3)은 중첩되어 서로 간섭을 일으킨다. 이하 설명의 편의를 위해 상기 제2 광(L2) 및 상기 제3 광(L3)에 의해 제공되는 광을 중첩광이라 한다.
도 2는 도 1b에 도시된 포토레지스트 층 상에서의 제2 및 제3 광의 전계의 프로파일 및 중첩광의 강도의 프로파일을 나타낸 도면이다. 도 2에서는 도 1b에 도시된 상기 위상 변환층(220)들 중 하나의 상기 위상 변환층(220)에 대응되는 부분을 확대하여 도시하였다.
도 2를 더 참조하면, 상기 포토레지스트 층(130) 상의 전계의 프로파일은 제1 전계 프로파일(E1) 및 제2 전계 프로파일(E2)를 포함한다. 상기 제1 전계 프로파일(E1)은 상기 제2 광(L2)의 상기 포토레지스트 층(130) 상에서 전계의 세기의 분포를 나타낸다. 상기 제2 전계 프로파일(E2)은 상기 제3 광(L3)의 상기 포토레지스트 층(130) 상에서 전계의 세기의 분포를 나타낸다.
상기 제2 광(L2)의 위상은 상기 제1 광(L1)의 위상과 비교하여 반전되어 있으므로, 상기 제1 전계 프로파일(E1)은 음의 값으로 나타낼 수 있다. 상기 제2 광(L2)은 상기 포토레지스트 층(130)을 향해 진행하면서 회절 되므로, 상기 포토레지스트 층(130) 상에서의 상기 제2 광(L2)의 전계의 세기는 상기 제1 전계 프로파일(E1)과 같은 분포를 갖는다. 상기 제1 전계 프로파일(E1)은 제1 메인 로브(ML1) 및 제1 사이드 로브(SL1)를 포함한다. 상기 제1 메인 로브(ML1)는 상기 제1 영역(A1) 내에 존재 하며, 상기 제1 사이드 로브(SL1)는 상기 제1 영역(A1)에 인접하는 상기 제2 영역(A2)들 내에 존재 한다. 상기 제1 메인 로브(ML1)의 크기는 상기 제1 영역(A1)의 중심에서 멀어질수록 점차적으로 감소한다. 상기 제1 사이드 로브(SL1)의 크기는 상기 제1 메인 로브(ML1)의 크기보다 작다.
상기 제3 광(L3)의 위상은 상기 제1 광(L1)의 위상과 동일하므로, 상기 제2 전계 프로파일(E2)은 양의 값으로 갖도록 나타낼 수 있다. 상기 제3 광(L3) 또한 상기 포토레지스트 층(130)을 향해 진행하면서 회절 되므로, 상기 포토레지스트 층(130) 상에서의 상기 제3 광(L3)의 전계의 세기는 상기 제2 전계 프로파일(E2)과 같은 분포를 갖는다. 상기 제2 전계 프로파일(E2)은 제2 메인 로브(ML2) 및 제2 사이드 로브(SL2)를 포함한다. 상기 제2 메인 로브(ML2)는 상기 제2 영역(A2)들 내에 존재 하며, 상기 제2 사이드 로브(SL2)는 상기 제2 영역(A2)들 내에 인접하는 상기 제1 영역(A1) 내에 존재 한다. 상기 제2 메인 로브(ML2)의 크기는 상기 제2 영역(A2)들의 중심에서 멀어질수록 점차적으로 감소한다. 상기 제2 사이드 로브(SL2)의 크기는 상기 제2 메인 로브(ML2)의 세기보다 작다.
상기 중첩광의 강도의 프로파일은 상기 중첩광의 상기 포토레지스트 층(130) 상에서의 강도의 분포를 나타낸다. 참고적으로, 상기 중첩광의 강도는, 상기 제2 및 제3 광(L2, L3)의 전계의 합을 제곱한 값이다. 상기 제2 광(L2) 및 상기 제3 광(L3)의 위상은 반대이므로, 상기 제2 광(L2) 및 상기 제3 광(L3)은 서로 상쇄 간섭을 일으킨다. 보다 구체적으로, 상기 제2 영역(A2)들 내에서 상기 제2 메인 로브(ML2)와 상기 제1 사이드 로브(SL1)는 서로 상쇄 간섭을 일으키고, 상기 제1 영역(A1)내에서 상기 제1 메인 로브(ML1)와 상기 제2 사이드 로브(SL2)는 서로 상쇄 간섭을 일으킨다.
상기 포토레지스트 층(130) 상의 광의 강도의 프로파일은 제1 광 세기(LI1) 및 제2 광 세기(LI2)를 포함한다.
상기 제1 광 세기(LI1)는 상기 제1 영역(A1)내에 존재하며, 제1 서브 광 세기(SI1) 및 제2 서브 광 세기(SI2)를 포함한다. 상기 제1 서브 광 세기(SI1)는 상기 제1 영역(A1)의 제1 서브 영역(SA1)에 존재하며, 상기 제1 서브 영역(SA1)의 중심에서 멀어질수록 점차적으로 감소한다. 상기 제1 서브 광 세기(SI1)는 상기 노광 임계값 이상의 세기를 가질 수 있다. 그 결과, 상기 제1 서브 영역(SA1) 내의 상기 포토레지스트 층(130)은 완전 노광 된다. 후술할 바와 같이, 상기 제1 서브 광 세기(SI1)가 상기 노광 임계값 이상의 세기를 갖도록 상기 위상 변환층(220)의 투과율 및 제1 폭(W1)이 결정 된다.
상기 제2 서브 광 세기(SI2)는 상기 제1 영역(A1)의 제2 서브 영역(SA2)들에 존재하며, 상기 제2 서브 광 세기(SI2)는 상기 임계값 이상의 세기를 갖지 않는다. 그 결과, 상기 제2 서브 영역(SA2)들 내의 상기 포토레지스트 층(130)은 완전 노광 되지 않는다.
상기 제2 서브 영역(SA2)들은 예를 들어, 상기 제1 서브 영역(SA1)의 양측에 정의 될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예로, 상기 제1 서브 영역(SA1) 및 상기 제2 서브 영역(SA2)들은 상기 제1 영역(A1) 내에서 상기 제1 영역(A1)의 중심을 기준으로 대칭되도록 정의 될 수 있다.
상기 제2 광 세기(LI2)는 상기 제2 영역(A2)들 내에 존재하며, 상기 제2 광 세기(LI2)는 상기 제2 영역(A2)들의 중심에서 멀어질수록 점차적으로 감소한다. 상기 제2 광 세기(LI2)는 상기 제2 영역(A2)들의 대부분의 영역에 걸쳐 상기 노광 임계값 이상의 세기를 가질 수 있다. 따라서, 상기 제2 영역(A2) 내의 상기 포토레지스트 층(130)은 완전 노광된다.
이후, 도 1c 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 층(130, 도 1b에 도시됨)을 현상하면, 상기 제1 서브 영역(SA1) 및 상기 제2 영역(A2) 내의 상기 포토레지스트 층(130)은 제거되어, 상기 식각 대상층(120) 상에 복수의 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(131a, 131b)이 형성된다. 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(131a, 131b)들은 상기 제2 서브 영역(SA2)들에 일대일 대응되어 상기 식각 대상층(120) 상에 형성된다. 즉, 상기 식각 대상층(120) 상에는, 상기 위상 변환층(220)들 각각에 대응되는 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(131a, 131b)들이 형성된다.
이후, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(131a, 131b)들을 마스크로 하여 상기 식각 대상층(120)을 식각 한 후 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(131a, 131b)을 제거하면, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 기판(110) 상에 복수의 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)들이 형성된다. 상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)들은 상기 제2 서브 영역(SA2)들에 일대일 대응되어 상기 베이스 기판(110) 상에 형성된다. 즉, 상기 베이스 기판(110) 상에는 각 상기 위상 변환층(220)에 대응되는 상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)들이 형성된다.
본 발명의 일 예로, 상기 제1 서브 영역(SA1) 및 상기 제2 서브 영역(SA2)들은 상기 제1 영역(A1)을 기준으로 대칭이므로, 상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)들도 상기 제1 영역(A1)의 중심을 기준으로 대칭이다.
상술한 내용을 종합하면, 상기 제1 영역(A1)들 내에 제공되는 상기 위상 변환층(220)들에 의해 상기 제1 서브 영역(SA1) 및 상기 제2 영역(A2) 내의 상기 포토레지스트 층(130)은 완전 노광되며, 상기 제2 서브 영역(SA2) 내의 상기 포토레지스트 층(130)은 완전 노광되지 않는다. 이후, 현상 및 식각 공정을 거치면, 각 상기 제1 영역(A1)에 대응하는 상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)이 형성된다. 결과적으로, 각 상기 위상 변환층(220)에 대응하여 상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)이 상기 베이스 기판(110) 상에 형성되므로, 상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)은 상기 위상 변환층(220)보다 더 미세하게 패턴 될 수 있다. 결과적으로, 상기 위상 변환 마스크(200)의 해상도 보다 큰 해상도를 갖는 패턴들이 형성 될 수 있다.
상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)의 형상, 배열, 및 폭 등은 상기 제1 광 세기(LI1)의 프로 파일에 의해서 결정될 수 있다. 또한, 상기 제1 광 세기(LI1)의 프로파일은 상기 위상 변환층(220)의 투과율 및 상기 위상 변환층(220)의 상기 제1 폭(W1), 상기 위상 변환층(220)들 간의 이격 영역의 상기 제2 폭(W2)에 의해서 결정 될 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 여러 실시예에 따라 형성된 패턴들을 나타낸 도면이다. 도 3에서 X축은 상기 식각 대상층(120)상의 위치를 나타내며, Y축은 상기 식각 대상층(120)의 상면으로부터 높이를 나타낸다. 도 3에서는 제1 내지 제3 패턴(P1~P3)이 도시된다. 상기 제1 패턴(P1)은 상기 5.1%의 투과율을 갖는 상기 위상 변환층(220)을 구비하는 상기 위상 변환 마스크(200)를 사용하여 상기 포토레지스트 층(130, 도 1b에 도시됨)을 패터닝 한 경우 상기 식각 대상층(120, 도 1b에 도시됨) 상에 형성되는 패턴이고, 상기 제2 패턴(P2)은 40%의 투과율을 갖는 상기 위상 변환층(220)을 구비하는 상기 위상 변환 마스크(200)를 사용하여 상기 포토레지스트 층(130)을 패터닝 한 경우 상기 식각 대상층(120) 상에 형성되는 패턴이고, 상기 제3 패턴(P3)은 50%의 투과율을 갖는 상기 위상 변환층(220)을 구비하는 상기 위상 변환 마스크(200)를 사용하여 상기 포토레지스트 층(130)을 패터닝 한 경우 상기 식각 대상층(120) 상에 형성되는 패턴이다. 여기서, 각 실시예에서 상기 위상 변환층(220)의 상기 제1 폭(W1)은 4μm 이며, 상기 위상 변환층(220)들 간의 이격 영역의 상기 제2 폭(W2)은 4μm로 공통된다.
상기 제1 패턴(P1)은 상기 제1 영역(A1)에 대응하여 형성되며, 분리된 패턴을 갖지 않는다. 상기 제2 패턴(P2)은 상기 제1 서브 영역(SA1) 내에서 오목한 형상을 가지나, 상기 제1 영역(A1)에 걸쳐 연속된 패턴을 가지며, 분리된 패턴을 갖지 않는다. 상기 제3 패턴(P3)을 살펴보면, 상기 제1 서브 영역(SA1) 내에서는 상기 포토레지스트 층(120)이 완전히 식각되어 제거되었으며, 분리된 패턴을 갖는다. 즉, 상기 제3 패턴(P3)은 상기 제2 서브 영역(SA2)에 대응하여 형성되는 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(131a, 131b)을 갖는다. 상기 위상 변환층(220)이 40% 내지 50% 사이의 투과율을 갖는 경우, 상기 제1 영역(A1) 내에는 하나의 위상 변환층(220)에 대응되는 분리된 패턴들, 즉 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(131a, 131b)이 형성되는 것으로 보여진다.
이와 같이, 정해진 상기 제1 폭(W1) 및 상기 제2 폭(W2)에 따라 상기 위상 변환층(220)의 투과율을 조절 함으로써, 하나의 상기 위상 변환층(220)에 대응되는 상기 제1 및 제2 타겟 패턴(121a, 121b)을 형성시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 예에 따른 위상 변환 마스크(200)를 이용하여 패턴을 형성하는 경우, 상기 위상 변환 마스크(200)의 해상도 보다 큰 해상도를 갖는 패턴을 형성 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위상 변환층(220)의 투과율은 45% 이상이므로, 적은 노광량만으로도 본 발명을 실시 할 수 있다. 보다 구체적으로, 종래의 위상 변환층은 매우 낮은 투과율을 가지고 있으므로, 위상 변환 마스크를 이용한 노광 공정을 진행하는 경우 많은 노광량을 제공해야 의도하는 패턴을 형성할 수 있었으며, 많은 노광량을 제공하기 위해 긴 노광 시간 동안 광을 조사해야 했다. 이러한, 긴 노광 시간은 생산 수율의 감소로 이어졌다. 이에 반해, 본원 발명은 상대적으로 높은 투과율을 갖는 위상 변환층(220)을 이용하므로, 적은 노광량만으로도 의도하는 패턴을 형성할 수 있다. 그 결과, 노광 시간이 줄일 수 있으며, 생산 수율을 향상 시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 타겟 기판 110: 베이스 기판
120: 식각 대상층 130: 포토레지스트 층
200: 위상 반전 마스크 210: 마스크 기판
220: 위상 반전층 230: 개구부

Claims (12)

  1. 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 구비된 포토레지스트 층을 포함하는 타겟 기판을 제공하는 단계;
    제1 서브 영역 및 상기 제1 서브 영역의 양측에 구비된 제2 서브 영역들을 구비하는 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 정의된 제2 영역들로 구분되는 마스크 기판, 상기 마스크 기판 상에 상기 제1 영역에 대응하여 구비되는 위상 변환층 및 상기 마스크 기판 상에 상기 제2 영역들에 일대일 대응하여 구비되는 복수의 개구부들을 갖는 위상 변환 마스크를 상기 타겟 기판과 얼라인 시키는 단계;
    상기 위상 변환 마스크를 이용하여 상기 제1 서브 영역 및 상기 제2 영역들 내의 상기 포토레지스트 층을 완전 노광 시키는 단계; 및
    상기 제1 서브 영역 및 상기 제2 영역들 내의 상기 포토레지스트 층을 제거하여 상기 제2 서브 영역들에 대응하여 상기 제1 및 제2 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 위상 변환층의 투과율은 상기 제1 서브 영역 내의 상기 포토 레지스트층이 완전 노광 되도록 정해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 서브 영역 및 상기 제2 서브 영역들은 상기 제1 영역의 중심을 기준으로 대칭되도록 정의되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 변환층의 투과율은 45% 이상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 위상 변환층은 소정 간격 이격하여 복수로 제공되며, 상기 위상 변환층들의 이격 영역의 폭 및 상기 위상 변환층들의 폭은
    0.2·W2<W1<0.7·W2이며,
    상기 W2는 상기 위상 변환층들 간의 상기 이격 영역이고, 상기 W1는 상기 위상 변환층들의 폭인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 위상 변환층들의 이격 영역의 폭은 1㎛ 내지 8㎛ 인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 노광 시키는 단계에서 제공되는 노광량은 45mJ이하 인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 변환층은 광의 위상을 반전시키는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 기판은 상기 베이스 기판 및 상기 포토레지스트층 사이에 개재되는 식각 대상층을 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 식각 대상층을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  9. 제1 영역 및 상기 제1 영역의 양측에 구비되는 복수의 제2 영역들로 구분되는 마스크 기판;
    상기 마스크 기판 상에 상기 제1 영역에 대응하여 구비되는 위상 변환층을 포함하며,
    상기 위상 변환층의 투과율은 45% 이상인 것을 특징으로 하는 위상 변환 마스크.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 위상 변환층은 소정 간격 이격되어 복수로 제공되며, 상기 위상 변환층들 간의 이격영역의 폭 및 상기 위상 변환층들의 폭은
    0.2·W2<W1<0.7·W2이며,
    상기 W2는 상기 위상 변환층들의 상기 이격 영역의 폭이고, 상기 W1은 상기 위상 변환층들의 폭인 것을 특징으로 하는 위상 변환 마스크.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 위상 변환층들의 이격 영역의 폭은 1㎛ 내지 8㎛ 인 것을 특징으로 하는 위상 변환 마스크.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 위상 변환층들은 광의 위상을 반전시키는 것을 특징으로 하는 위상 변환 마스크.
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