KR20150121975A - 포토마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광장비의 한계를 극복하여 미세화하는 패턴을 구현할 수 있도록 하는 포토마스크에 관한 것으로, 위상반전 방식의 포토마스크에서 차광되는 패턴의 선폭을 미세화하는 경우에도 신뢰성있는 패턴을 구현할 수 있는 보상패턴을 구비하여, 기존의 노광장비를 통해서도 3.0um이하의 패턴을 구현할 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 노광장비의 한계를 극복하여 미세화하는 패턴을 구현할 수 있도록 하는 포토마스크에 관한 것이다.
LCD 패널 제조 공정에서 사용되는 노광기는 3.5㎛(포토 CD 기준) 정도까지는 안정적으로 구현이 가능하나, 그 이하의 패턴은 대면적에서 안정적으로 구현이 불가능한 사양이다.
디스플레이는 점점 대형화, 고해상도화 되어가는 추세이기 때문에 미세 패터닝 기술에 대한 요구가 커지고 있지만 노광기의 H/W적인 한계에 부딪힐 수 밖에 없다.
이는 일반적인 포토마스크의 경우, 포토마스크의 패턴의 피치(Pitch)가 좁아지고, 차광되는 패턴의 선폭이 좁아질 수록 회절 되는 빛의 영향을 크게 받아서 차광되어야 될 영역과 투과되어야 할 영역의 콘트라스트(Contrast)가 나빠지게 되기 때문이다.
이를 보완하기 위해서, 포토마스크 내의 차광패턴의 형상, 패턴디자인을 변경하여 좀 더 미세한 패턴을 안정적으로 구현하고자 하고 있으나, 3.0㎛ 이하의 패턴을 구현하기에는 한계가 있어왔다.
본 발명의 실시예들은 상술한 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 특히 위상반전 방식의 포토마스크에서 차광되는 패턴의 선폭을 미세화하는 경우에도 신뢰성있는 패턴을 구현할 수 있는 보상패턴을 구비하여, 기존의 노광장비를 통해서도 3.0um 이하의 패턴을 구현할 수 있도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명의 실시예에서는, 기판을 투과하는 투과하는 광과 위상이 반대가 되어 회절을 상쇄시킬 수 있는 단일 층 구조의 보상패턴을 포함하는 포토마스크를 제공할 수 있도록 한다.
나아가, 기존의 차광패턴을 구비하는 포토마스크의 경우, 차광패턴의 에지부에 회절되는 빛과 위상차를 가지는 빛을 형성하는 보상패턴을 삽입하여 회절 및 상쇄간섭을 통해 미세한 패턴을 안정적으로 구현할 수 있는 포토마스크를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 위상반전 방식의 포토마스크에서 차광되는 패턴의 선폭을 미세화하는 경우에도 신뢰성있는 패턴을 구현할 수 있는 보상패턴을 구비하여, 기존의 노광장비를 통해서도 3.0um이하의 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 제조공정도를 도시한 것이다.
도 3을 살펴보면, 이는 도 2의 (k)의 구조에서 차광패턴(121)의 측면부외에도 차광패턴(121)의 상부면에도 보상패턴이 잔존하는 구조에서 차광패턴 전체를 보상패턴이 둘러싸는 구조로 변형하는 구조의 포토마스크를 구현한 것이다.
도 3을 살펴보면, 이는 도 2의 (k)의 구조에서 차광패턴(121)의 측면부외에도 차광패턴(121)의 상부면에도 보상패턴이 잔존하는 구조에서 차광패턴 전체를 보상패턴이 둘러싸는 구조로 변형하는 구조의 포토마스크를 구현한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 제조공정도를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크는, (a) 원재로인 기판(110) 을 준비하고, (b) 상기 기판(110) 상에 차광층(120)을 형성한다. 상기 차광층(120)은 증착의 방식으로 형성될 수 있으며, 상기 기판(110)은 일반적으로 광투과율이 좋은 투명 기판을 사용할 수 있으며, 이를 테면, 석영(quartz) 기판을 적용할 수 있다. 상기 차광층(120)의 성분은 크롬(Cr) 또는 크롬을 주성분으로 하는 혼합물이나 화합물을 적용할 수 있다. 이 경우 상기 차광층(120)은 흡광도(Optical Density )가 3 이상이 되도록 물질과 두께를 선택할 수 있도록 한다. 이는 차광층에서 광을 차단하는 신뢰도로를 높여, 투과하는 광과의 간섭을 최소화하여 보다 미세화하는 패턴을 구현할 수 있도록 하기 위함이다.
이후, (c)과정에서 차광층(120)의 상면에 포토레지스트(130)을 형성하고, (d) 이후 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴(131)을 구현한 후, (e) 에칭을 통해 상술한 차광층을 패터닝하여 차광패턴(121)을 구현한다. (f) 이후 포토레지스트패턴(131)을 제거하여 차광패턴만이 구현되는 포토마스크를 완성한다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 차광패턴만으로 구현되는 포토마스크의 경우, 노광장비의 해상력의 한계로 인해, 미세 패터닝이 불가능해지는 문제를 상술한 바 있다. 즉, 현재까지의 장비의 한계점으로는 3.0um 이하의 패턴을 구현하기는 어려우며, 이는 패턴의 피치, 즉 차광패턴간의 피치와 선폭이 좁아질수록 회절의 영향을 많이 받아 차광되어야할 영역과 투과되어야할 영역의 콘트라스트가 나빠지기 때문이다. 이러한 한계점을 극복하기 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크는 도 2와 같은 추가 공정을 통해 보상패턴을 구현한다.
도 2를 참조하면, 도 1의 (f)의 공정 이후, (g) 기판(110)과 차광패턴(121) 상에 위상반전물질층(140)을 성막한다. 이 경우 상기 위상반전물질층(140)은 광투과율이 1~99%의 범위를 만족하는 다양한 물질을 적용할 수 있으며, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 필수적으로 포함하고, 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) 중에서 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 구성될 수 있다.
(h) 이후, 상기 위상반전물질층(140) 상에 포토레지스트(150) 층을 형성한 후, (i) 상기 포토레지스트(150) 층을 패터닝하여 포토레지스트 패턴(151)을 형성하고, (j) 에칭 공정을 통해 위상반전물질층(140)을 패터닝하여 도시된 것과 같은 보상패턴(141)을 형성한다.
이후, (k)상기 보상패턴(141)을 남기고 포토레지스트 패턴(151)을 제거하여 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크를 완성한다.
도 2의 (k)를 참조하여 보면, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크는, 기판 (110) 상에 다수의 차광패턴(121)을 포함하는 구조로, 특히 상기 차광패턴(121)의 에지부에 보상패턴(141)이 인접하여 형성되는 구조를 가지게 된다. 특히, 제조공정의 특징에서 살펴볼 수 있듯이, 차광패턴 상에 위상반전물질층 전체를 성막한 후, 보상패턴을 구현하는 구조인바, 차광패턴(121)의 외각부와 접하는 구조, 더욱 바람직하게는 차광패턴의 외측면 전체와 상기 보상패턴(141)이 접하는 구조로 구현되게 된다. 이러한 구조는, 차광패턴의 전체의 에지부에 대하여 보상패턴을 구비하되, 상기 보상패턴(141)의 특성이 상기 기판(110)을 투과하는 광과 상기 보상패턴(121)을 투과하는 광의 위상차가 90도에서 270도의 범위를 가지도록 구현됨이 바람직하다. 특히, 3.0um 이하의 미세패턴을 구현하기 위해서는, 보상패턴(141)을 투과하는 광과 투명기판 만을 투과하는 광과의 위상차가 정 반대가 되도록 구현하여, 회절 및 상쇄간섭을 통해 보상패턴과 투명기판이 노출되는 영역의 경계점에서 회절을 상쇄시킬 수 있도록 하여 미세한 패턴을 안정적으로 구현할 수 있게 된다.
특히, 도 2의 (k)의 구조에서는, 차광패턴(121)의 측면부외에도 차광패턴(121)의 상부면에도 보상패턴이 잔존하는 구조로 구현되며, 이는, 차광패턴(121)의 측면부와 보상패턴(141)과의 접하는 부위(경계면)에 빛의 투과를 보완적으로 보강하는 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 3을 살펴보면, 이는 도 2의 (k)의 구조에서 차광패턴(121)의 측면부외에도 차광패턴(121)의 상부면에도 보상패턴이 잔존하는 구조에서 차광패턴 전체를 보상패턴이 둘러싸는 구조로 변형하는 구조의 포토마스크를 구현한 것이다.
도 3의 구조에서도 기판(310)과 차광패턴(320)의 존재하며, 상기 차광패턴(320)의 에지부에 보상패턴(330)이 구현될 수 있도록 차광패턴(320) 전체를 보상패턴(330)이 둘러싸는 구조로 구현하게 된다. 이러한 구조에서는, 기판(310)의 상부에서 입사하는 광이 광투과부, 즉 투명기판만을 투과하는 광(a)과 보상패턴(330)을 경유하는 광(b)이, 보상패턴과 광투과부의 경계면에서 상쇄간섭이 될 수 있도록 한다. 그 결과, (A) 투과광의 상변화 그래프와 (B) 투과광의 콘트라스트를 살펴보면, 보상패턴과 광투과부의 경계면에서도 높은 콘트라스트를 구현하는 것을 확인할 수 있으며, (C) 포토레지스트 패턴의 구현의 신뢰성이 매우 높아지게 된다.
상술한 본 발명의 실시예에서의 보상패턴의 경우, 보상패턴을 투과하는 광과 상기 기판 만을 투과하는 광의 위상차(X)는 아래의 {식 1}을 만족하도록 구현될 수 있다.
{식 1}
위상차(X) = 2π(n-1)d/λ
(단, n은 보상패턴의 굴절율, d는 보상패턴의 두께, λ는 기판 입사광의 파장)
이와 같은 보상패턴의 구현은 차광패턴의 가장자리 부분에서 회절되는 빛과 위상의 반전이 이루어질 수 있도록 특정 굴절율(n)과 두께(d)의 패턴을 삽입하여 회절 및 상쇄간섭을 통해 미세한 패턴을 안정적으로 구현할 수 있으며, 일 예로 3.0um 이하의 미세패턴의 구현도 기존의 노광장비를 사용해서도 구현이 가능하게 된다.
도 4는 상술한 실시예와는 다른 구조의 실시예에 따른 포토마스크의 제조공정을 도시한 것이다.
즉, 도 4의 실시예에서는 차광패턴을 구비하지 않고, 오로지 위상반전의 특성을 가지는 보상패턴만으로 구현되는 포토마스크를 제조하게 된다.
구체적으로, 기판(210) 상에 위상반전물질층(220)을 성막하고, 상기 위상반전물질층(220) 상에 포토레지스트(230)를 형성하고, 노광, 현상을 통해 포토레지스트패턴(231)을 구현한 후, 에칭을 통해 상기 위상반전물질층(220)을 패터닝하여 보상패턴(221)을 구현한다. 이후 포토레지스트 패턴을 제거하면, 도 4의 최종 단계에서, 기판(210)에 보상패턴(221)이 단일층으로 구현되는 구조의 포토마스크가 구현되게 된다. 이 구조에는, 광투과부, 즉 오직 기판(210)만을 투과하는 광과 상기 보상패턴(221)을 경유하여 기판을 투과하는 광의 위상차(X)가 90~270도 사이의 범위를 가지도록 구현할 수 있다. 특히 바람직하게는, 위상차가 170~190도가 되도록 보상패턴의 굴절률과 두께를 결정함이 바람직하다. 즉, 본 실시예에서도 도 3의 실시예에서 {식 1}을 충족하도록 보상패턴을 구현하도록 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110, 210, 310:기판
121,320: 차광패턴
141, 221, 330: 보상패턴
121,320: 차광패턴
141, 221, 330: 보상패턴
Claims (6)
- 기판;
상기 기판 상의 다수의 보상패턴;
상기 보상패턴을 투과하는 광과 상기 기판을 투과하는 광의 위상차(X)는 하기의 {식 1}을 만족하는 포토마스크.
{식 1}
위상차(X) = 2π(n-1)d/λ
(단, n은 보상패턴의 굴절율, d는 보상패턴의 두께, λ는 기판 입사광의 파장)
- 청구항 1에 있어서,
상기 포토마스크는,
상기 기판 상에 다수의 차광패턴을 더 포함하는 포토마스크.
- 청구항 2에 있어서,
상기 보상패턴은,
상기 차광패턴의 외각부에 접하는 포토마스크.
- 청구항 3에 있어서,
상호 인접하는 차광패턴에 접하는 각각의 보상패턴들 사이에 광투과부가 마련되는 포토마스크.
- 청구항 3에 있어서,
상기 보상패턴은,
접촉하는 상기 차광패턴의 외측면 전체와 접촉하는 구조인 포토마스크.
- 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보상패턴을 투과하는 광과 상기 기판을 투과하는 광의 위상차가 90도~270도 범위인 포토마스크.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140048267A KR20150121975A (ko) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | 포토마스크 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140048267A KR20150121975A (ko) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | 포토마스크 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150121975A true KR20150121975A (ko) | 2015-10-30 |
Family
ID=54430937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140048267A KR20150121975A (ko) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | 포토마스크 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150121975A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102687761B1 (ko) | 2023-01-25 | 2024-07-24 | 주식회사 알파에이디티 | 포토마스크 블랭크, 포토마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토마스크, 포토마스크를 이용한 반도체 장치 제조 방법 |
-
2014
- 2014-04-22 KR KR1020140048267A patent/KR20150121975A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102687761B1 (ko) | 2023-01-25 | 2024-07-24 | 주식회사 알파에이디티 | 포토마스크 블랭크, 포토마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토마스크, 포토마스크를 이용한 반도체 장치 제조 방법 |
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