KR20160024222A - 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법

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KR20160024222A
KR20160024222A KR1020140110783A KR20140110783A KR20160024222A KR 20160024222 A KR20160024222 A KR 20160024222A KR 1020140110783 A KR1020140110783 A KR 1020140110783A KR 20140110783 A KR20140110783 A KR 20140110783A KR 20160024222 A KR20160024222 A KR 20160024222A
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신철
박연수
이종화
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주식회사 에스앤에스텍
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Abstract

본 발명은 반투광부를 구성하는 반투과막 패턴의 가장자리 부분에 노광광을 반투과막 패턴 부분 대비 약 180° 위상반전시켜 상쇄 간섭 효과를 유도하는 위상반전막 패턴을 형성하여 포토마스크를 통해 전사되는 채널부에 해당하는 레지스트 잔막의 해상도 및 이에 의해 형성되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있는 평판 디스플레이용 포토마스크를 제조한다.
본 발명은 투명 기판 상에 반투과막, 위상반전막 제1레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 위상반전막의 일부분을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하고 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 상기 반투과막의 일부분을 노출시키는 제2레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 반투과막 일부분을 식각해 반투과막 패턴을 형성하여 투광부, 반투과부 및 차광부를 갖는 평판 디스플레이용 포토마스크를 제조할 수 있다.

Description

평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법{Photomask for Flat Panel Display and manufacturing method thereof}
본 발명은 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노광량의 증가 없이 전사 해상도를 향상시켜 미세 패턴을 형성할 수 있는 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 액정표시장치(LCD), 유기전계 발광 소자(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 평판 디스플레이(Flat Panel Display, 이하, FPD) 및 태양광 발전용 패널 제품은 시장의 요구가 고급화, 고기능화, 다양화됨에 따라 그 응용 범위가 확대되면서, 보다 저렴하고 생산성이 우수한 제조 공정 기술의 개발이 요구되고 있다.
일반적으로 FPD 회로 패턴은 다층의 금속화합물 막이 성막된 블랭크 마스크를 패터닝하여 전사 패턴을 갖는 포토마스크를 제조하고, 이를 이용한 리소그래피 공정을 통해 형성한다. 최근에는 원가 절감과 수율 향상을 위하여 하나의 마스크를 통해 3가지의 투과율 영역을 구현할 수 있는 한편, 최근에는 FPD 회로 패턴의 복잡성이 증가되고, 제조 공정을 단순화하기 위하여 하나의 마스크를 통해 기존의 2가지 투과율 영역만을 구현하는 것이 아닌 3가지, 4가지 이상의 투과율 영역을 구현할 수 있는 포토마스크에 대한 요구가 증가하고 있다.
그 중, 4가지 이상의 투과율을 구현할 수 있는 4-마스크 공정용 포토마스크는 종래 슬릿 형태를 갖는 포토마스크가 사용되었으나, 근래 노광광을 일정량만큼만 투과시킬 수 있는 반투과막을 이용되고 있다.
한편, 최근에는 FPD의 고화질 제품에 대한 기술 개발이 요구되면서, 화소의 선폭을 최소화하려는 노력이 지속되고 있다. 그러나, FPD용 노광 장비는 I-라인부터 G-라인까지 영역의 복합파장의 광원을 사용함에 따라 노광기 해상력의 한계로 인해 미세 패턴을 형성할 수 있는 해상력을 얻는데 어려움이 있어 약 2.5㎛ 이하의 미세 패턴을 구현하기는 어려운 실정이다. 또한, 미세 패턴을 형성하기 위해서는 노광량을 많이 사용함에 따라 생산성이 저하된다.
본 발명은 채널부를 포함하여 레지스트 잔막이 요구되는 영역의 전사 해상도를 향상시키며, 이에 의해 형성되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있는 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 노광량의 증가 없이 전사 해상도를 향상시켜 미세 패턴을 형성할 수 있는 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법은, 투명 기판 상에 반투과막, 위상반전막 제1레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 위상반전막의 일부분을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하고 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 상기 반투과막의 일부분을 노출시키는 제2레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 반투과막 일부분을 식각해 반투과막 패턴을 형성하여, 상기 투명 기판 부분을 노출시키는 투광부, 상기 반투과막 패턴 상에 위상반전막 패턴이 구비된 반투과부 및 상기 반투과막 패턴과 위상반전막 패턴이 적층된 차광부를 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법은, 투명 기판 상에 반투과막 및 제1레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 반투과막의 일부분을 식각하여 반투과막 패턴을 형성하고 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 상기 반투과막 패턴 및 노출된 상기 투명 기판 부분 상에 위상반전막 및 제2레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 위상반전막 일부분을 식각해 위상반전막 패턴을 형성하여 투광부, 반투과부 및 차광부를 형성한다.
아울러, 본 발명에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법은, 투명 기판 상에 위상반전막 및 제1레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 위상반전막의 일부분을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하고, 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 상기 위상반전막 패턴 및 노출된 상기 투명 기판 부분 상에 반투과막 및 제2레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 반투과막 일부분을 식각해 반투과막 패턴을 형성하여 투광부, 반투과부 및 차광부를 형성한다.
상기 반투과막 및 위상반전막은 각각 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하여 형성되거나, 상기 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 어느 하나 이상의 경원소를 더 포함하여 형성한다.
상기 반투과막 및 위상반전막은 식각 특성이 상이한 물질로 형성한다.
상기 반투과막 및 위상반전막은 상호 식각 선택비를 갖도록 크롬(Cr) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물, 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물로 형성한다.
상기 위상반전막 패턴 및 반투과막 패턴이 적층된 부분을 통과하는 노광광은 상기 반투과막을 통과하는 노광광에 대비하여 160° ∼ 180°위상 반전된다.
상기 위상반전막 패턴 및 반투과막 패턴이 적층된 부분을 통과하는 노광광은 0.1% ∼ 50%의 투과율을 갖는다.
상기 반투과막 패턴 및 위상반전막 패턴은 각각 300nm ∼ 500nm 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 80%의 투과율을 갖는다.
상기 반투과막 패턴 및 위상반전막 패턴은 각각 10Å ∼ 2,000Å의 두께를 갖는다.
상기 제1 또는 제2레지스트막과 접한 하부의 반투과막 또는 위상반전막이 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 그의 화합물, 실리콘(Si) 화합물로 이루어지는 경우, 제1 또는 제2레지스트막과 상기 접한 하부의 막 사이에 구비되며, 상기 하부막의 식각마스크로 역할하는 마스크막을 더 포함하여 형성한다.
상기 마스크막은 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질로 형성하거나, 상기 금속 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 경원소를 더 포함하여 형성한다.
상기 마스크막은 10Å 내지 100Å의 두께를 갖도록 형성한다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크는 반투광부를 구성하는 반투과막 패턴의 가장자리 부분에 노광광을 반투과막 패턴 부분 대비 약 180° 위상반전시켜 상쇄 간섭 효과를 유도하는 위상반전막 패턴을 형성하여 포토마스크를 통해 전사되는 채널부에 해당하는 레지스트 잔막의 해상도 및 이에 의해 형성되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크는 투광부의 주위로 위상반전막 패턴이 구비됨에 따라 포토마스크를 통해 전사되는 투광부에 해당하는 레지스트 부분의 해상도를 향상시킬 수 있어 노광량의 증가 없이 더욱 미세한 패턴을 형성할 수 있다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 제1실시예에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 도시한 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제2실시예에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제3실시예에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 도시한 단면도.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라며 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 제1실시예에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 투명 기판(102) 상에 반투과막(104) 및 위상반전막(106)을 순차적으로 성막한 후, 위상반전막(106) 상에 제1레지스트막(108)을 도포한다.
이어서, 제1레지스트막(108)에 노광 및 현상 공정을 진행하여 위상반전막(106)의 일부분을 노출시키는 제1레지스트막 패턴(108a)을 형성하고, 제1레지스트막 패턴(108a)을 식각 마스크로 노출된 위상반전막(106) 부분을 식각하여 위상반전막 패턴(106a)을 형성한다.
투명 기판(102)은 한 변이 300㎜ 이상인 사각형의 투명한 기판이고, 합성 석영 유리, 소다 라임 글래스 기판, 무알카리 글래스 기판, 저열 팽창 글래스 기판 등일 수 있다.
반투과막(104) 및 위상반전막(106)은 각각 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하여 형성되거나, 상기 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 어느 하나 이상의 경원소를 더 포함하여 형성된다.
반투과막(104) 및 위상반전막(106)은 상호 식각 선택비가 적어도 3 이상인 식각 특성이 상이한 물질로 형성한다. 예를 들어, 반투과막(104)은 크롬(Cr) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물로 형성될 수 있으며, 위상반전막(106)은 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물로 형성될 수 있다. 또한, 반투과막(104)은 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물로 형성될 수 있으며, 위상반전막(106)은 크롬(Cr) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물로 형성될 수 있다.
도 1c 및 도 1e를 참조하면, 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 위상반전막 패턴(106a) 및 그 하부의 노출된 반투과막(104) 부분을 덮도록 제2레지스트막을 도포한다.
이어서, 상기 제2레지스트막을 패터닝하여 적어도 반투과막(104)의 일부분을 노출시키는 제2레지스트막 패턴(110a)을 형성한다. 여기서, 반투과막(104)이 노출되지 않도록 제2레지스트막 패턴(110a)이 잔류하는 영역은 포토마스크를 이용한 전사 공정 시, 레지스트막의 잔막이 남도록 노광되는 부분, 예를 들어, 소스(Source) / 드레인(Drain) 사이인 채널(Channel) 부분과 대응하는 영역을 포함한다.
그런 다음, 노출된 반투과막(104) 부분을 식각하여 투명 기판(102) 부분을 노출시키는 투광부(A)를 형성한다.
이후, 노출된 반투과막(104) 부분을 식각하여 반투과막 패턴(104a)을 형성하고, 제2레지스트막 패턴(110a)을 제거한다.
이에 따라, 투명 기판(102) 부분을 노출시키는 투광부(A), 반투과막 패턴(104a)의 가장자리에 위상반전막 패턴(104a)이 구비된 반투과부(B) 및 반투과막 패턴(104a)과 위상반전막 패턴(104a)이 적층된 차광부(C)를 갖는 평판 디스플레이용 포토마스크(100)의 제조를 완료한다.
반투광부(B)는, 예를 들어, 평판 디스플레이 패널의 소자를 구성하는 소스 / 드레인 사이인 채널(Channel)부와 대응하는 부분으로 포토마스크(100)를 이용한 전사 공정 시, 노광광을 일정량만 투과시켜 레지스트막이 현상된 후, 채널부에 해당하는 부분의 레지스트막이 일정 두께의 잔막 형태로 남도록 역할한다.
반투광부(B)에 구비된 위상반전막 패턴(106a)은 반투과막 패턴(104a)의 가장자리 부분에 형성된다. 위상반전막 패턴(106a)을 투과하는 노광광은 반투과막 패턴(104a)을 투과하는 노광광에 대비하여 노광광을 상대적으로 약 180° 위상반전시켜 상쇄 간섭을 통해 채널부에 해당하는 레지스트 잔막의 해상도를 향상시키도록 역할하며, 이에 따라, 채널부의 패턴 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 반투광부(B)는 채널부를 형성하기 위한 패턴 외에 레지스트 잔막이 필요한 부분을 형성하는 경우에도 위상반전막 패턴(106a)을 이용하여 레지스트 잔막의 해상도 및 이에 의해 형성되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있다.
차광부(C)는 위상반전막 패턴(106a)과 반투과막 패턴(104a)이 적층된 부분으로 노광광을 완전히 차광하는 것을 지칭하여 한정하는 것은 아니며, 노광광의 강도를 저하시키기 위한 기능을 갖는 부분으로도 해석될 수 있다. 이에 따라, 차광부(C)는 0.1% ∼ 50%의 투과율을 갖고, 바람직하게, 0.5% ∼ 20%의 투과율을 가지며, 더욱 바람직하게, 1% ∼ 10%의 투과율을 갖는다. 포토마스크를 이용한 전사 공정 시, 상기 투과율이 1% 이하이면 반투과막 패턴(104a)을 투과하는 노광광의 상쇄 간섭 효과가 작아질 수 있으며, 20% 이상이면 레지스트막의 노광량이 커져 레지스트 패턴의 잔막 두께가 작아질 수 있다. 여기서, 차광부(C)의 투과율을 0.1% 이하로 낮게 형성하여 차광막의 역할을 수행하도록 할 수 있다.
반투과막 패턴(104a)은 300nm ∼ 500nm 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 80%의 투과율을 가지며, 상기 투과율은 전사 공정 시 레지스트 패턴의 잔막 두께를 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
위상반전막 패턴(106a)은 300nm ∼ 500nm 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 80%의 투과율을 가지며, 바람직하게, 1% ∼ 50%의 투과율을 가지며, 더욱 바람직하게, 2% ∼ 20%의 투과율을 갖는다. 반투과막 패턴(104a)을 투과하는 노광광에 대하여 160°∼ 200°의 위상반전량을 갖는다. 위상반전막 패턴(106a)의 투과율 및 위상반전량은 상호 간의 상쇄 간섭 효과를 최대로 발휘되도록 적절히 조절될 수 있다.
반투과막 패턴(104a) 및 위상반전막 패턴(106a)은 각각 10Å ∼ 2,000Å의 두께를 가지며, 바람직하게, 100Å ∼ 1,000Å의 두께를 갖는다. 위상반전막 패턴(106a)은 반투과막 패턴(106a)의 투과율을 고려하여 상호 상쇄 간섭 효과를 극대화할 수 있는 두께를 갖도록 형성한다. 반투과막 패턴(104a) 및 위상반전막 패턴(106a)은 각각 단일막 또는 얇은 두께의 박막이 적층된 다층막의 형태를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 반투과막 패턴의 가장자리에 위상반전막 패턴을 형성하는 방법으로 반투과부의 전사 해상도를 높일 수 있으며, 이는 다른 방법으로도 형성할 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제2실시예에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 투명 기판(202) 상에 반투과막(204)을 성막한 후, 반투과막(204) 상에 제1레지스트막(208)을 도포한다.
이어서, 제1레지스트막(208)에 노광 및 현상 공정을 진행하여 반투과막(204)의 일부분을 노출시키는 제1레지스트막 패턴(208a)을 형성하고, 제1레지스트막 패턴(208a)을 식각 마스크로 노출된 반투과막(204) 부분을 식각하여 반투과막 패턴(204a)을 형성한다.
도 2c 내지 도 2e를 참조하면, 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 반투과막 패턴(204a) 및 노출된 투명 기판(202) 부분을 덮도록 반투과막 패턴(204a)과 적어도 3 이상의 식각 선택비를 갖는 위상반전막(206)을 성막한다.
이어서, 위상반전막(206) 상에 제2레지스트막을 도포하고, 상기 제2레지스트막을 패터닝하여 위상반전막(206)의 일부분을 노출시키는 제2레지스트막 패턴(210a)을 형성한다.
그런 다음, 노출된 위상반전막(206) 부분을 식각하여 위상반전막 패턴(206a)을 형성하고, 제2레지스트막 패턴(210a)을 제거한다.
이에 따라, 투명 기판(202) 부분을 노출시키는 투광부(A), 반투과막 패턴(204a)의 가장자리에 위상반전막 패턴(206a)이 구비된 반투과부(B) 및 반투과막 패턴(204a)과 위상반전막 패턴(206a)이 적층된 차광부(C)를 갖는 평판 디스플레이용 포토마스크(200)의 제조를 완료한다.
여기서, 차광부(C)가 노광광을 완전히 차단하지 않고 일정 수준의 투과율을 갖는 경우, 차광부(C)를 투과하는 노광광은 투광부(A)를 통과하는 노광광에 대하여 노광광이 일정량 위상반전되어 상쇄 간섭이 발생함에 따라 포토마스크를 통해 전사되는 레지스트막 부분의 해상도 및 이에 의해 형성되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있어 노광량의 증가 없이 더욱 미세한 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 위상반전막 패턴(206a)을 통과하는 노광광과 투광부(A)를 통과하는 노광광의 위상량 차이를 극대화하여 상쇄 간섭 효과를 최대한 유도하기 위해 반투과막 패턴(104a)을 위상반전량은 가능한 낮도록 형성하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 제2실시예에 따른 포토마스크의 반투과막 또는 패턴, 위상반전막 또는 패턴의 물리적, 화학적, 광학적 물성 및 특성들은 상술한 제1실시예와 동일하다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제3실시예에 따른 평판 디스플레이용 포토마스크 및 그의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 투명 기판(302) 상에 위상반전막(306)을 성막한 후, 위상반전막(306) 상에 제1레지스트막(308)을 도포한다.
이어서, 제1레지스트막(308)에 노광 및 현상 공정을 진행하여 위상반전막(306)의 일부분을 노출시키는 제1레지스트막 패턴(308a)을 형성하고, 제1레지스트막 패턴(308a)을 식각 마스크로 노출된 위상반전막(306) 부분을 식각하여 위상반전막 패턴(306a)을 형성한다.
도 3c 및 도 3e를 참조하면, 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 위상반전막 패턴(306a) 및 노출된 투명 기판(302) 부분을 덮도록 위상반전막 패턴(306a)과 적어도 3 이상의 식각 선택비를 갖는 반투과막(304)을 성막한다. 여기서, 반투과막(304)은 위상반전막 패턴(306a)과 동일한 식각 특성을 갖는 물질로 형성할 수 있으며, 이때, 반투과막 패턴(304a)이 위상반전막 패턴(306a)을 노출시키지 않고 식각되도록 제2레지스트막 패턴(310a)을 위상반전막 패턴(306a)의 경계까지 형성한다.
이어서, 반투과막(304) 상에 제2레지스트막을 도포하고, 상기 제2레지스트막을 패터닝하여 적어도 반투과막(304)의 일부분을 노출시키는 제2레지스트막 패턴(310a)을 형성한다.
그런 다음, 노출된 반투과막(304) 부분을 식각하여 반투과막 패턴(304a)을 형성하고, 제2레지스트막 패턴(310a)을 제거한다.
이에 따라, 투명 기판(302) 부분을 노출시키는 투광부(A), 반투과막 패턴(304a)의 가장자리에 위상반전막 패턴(306a)이 구비된 반투과부(B) 및 반투과막 패턴(204a)과 위상반전막 패턴(206a)이 적층된 차광부(C)를 갖는 평판 디스플레이용 포토마스크(200)의 제조를 완료한다.
여기서, 투광부(A)의 가장자리에는 위상반전막 패턴(304a)이 배치됨에 따라서, 위상반전막 패턴(304a)을 통과하는 노광광은 투광부(A)를 통과하는 노광광에 대하여 노광광이 일정량 위상반전되어 상쇄 간섭이 발생함에 따라 포토마스크를 통해 전사되는 레지스트막 부분의 해상도 및 이에 의해 형성되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있어 노광량의 증가 없이 더욱 미세한 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 위상반전막 패턴(306a)을 통과하는 노광광과 투광부(A)를 통과하는 노광광의 위상량 차이를 극대화하여 상쇄 간섭 효과를 최대한 유도하기 위해 반투과막 패턴(404a)을 위상반전량은 가능한 낮도록 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명의 제3실시예에 따른 포토마스크의 반투과막 또는 패턴, 위상반전막 또는 패턴의 물리적, 화학적, 광학적 물성 및 특성들은 상술한 제2실시예와 동일하다.
아울러, 도시하지는 않았지만, 상술한 실시예의 레지스트막과 인접한 반투과막 또는 위상반전막의 금속막이 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 그의 화합물, 실리콘(Si) 화합물 등으로 형성되는 경우, 상기 레지스트막과 금속막 사이에는 마스크막이 더 형성될 수 있다.
상기 마스크막은 상부의 레지스트막과 하부의 금속막 사이의 접착력(Adhesion)을 향상시킴과 아울러 하부 금속막의 식각 마스크로 역할하며, 이에 따라, 상기 마스크막은 하부 금속막과 10 이상의 식각 선택비를 갖는 물질로 형성된다. 마스크막은 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상의 물질로 형성하거나, 상기 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B) 중 하나 이상의 물질을 더 포함하여 형성한다. 상기 마스크막은 하부의 금속막이 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 그의 화합물로 이루어지는 경우, 예를 들어, Cr, CrO, CrN, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON과 같은 크롬(Cr)계 화합물로 형성할 수 있으며, 탄탈(Ta)계 화합물 및 2종류 이상의 금속을 포함하는 MoTa계 화합물과 같은 3성분계 금속화합물로 형성할 수 있다.
마스크막은 10Å 내지 100Å의 두께를 갖고, 바람직하게, 20Å 내지 50Å의 두께를 가지며, 이에 따라, 마스크막 패턴을 형성하기 위한 레지스트막의 두께를 줄여 로딩 효과를 감소시킬 수 있고, 이로부터 제조되는 포토마스크 패턴의 해상도, 정밀도, CD MTT, CD 균일성, CD 선형성과 같은 CD 특성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서, 상기 마스크막은 레지스트막의 하부가 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 그의 화합물로 이루어진 금속막으로 형성되는 경우, 상기 금속막이 어떠한 부호 또는 명칭으로 구분되더라도 적용할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 반투광부를 구성하는 반투과막 패턴의 가장자리 부분에 노광광을 반투과막 패턴 부분 대비 약 180° 위상반전시켜 상쇄 간섭 효과를 유도하는 위상반전막 패턴을 형성한다. 이에 따라, 포토마스크를 통해 전사되는 채널부에 해당하는 레지스트 잔막의 해상도 및 이에 의해 형성되는 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 위상반전막 패턴에 의해 투광부에 해당하는 레지스트 부분의 해상도 역시 향상시킬 수 있어 노광량의 증가 없이 더욱 미세한 패턴을 형성할 수 있다.
이상, 본 발명을 가장 바람직한 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시예에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다는 것은 당업자에게 명백하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 특허 청구 범위의 기재로부터 분명하다.
100, 200, 300 : 포토마스크
102, 202, 302 : 투명 기판
104, 204, 304 : 반투과막
106, 206, 306 : 위상반전막
108, 208, 308 : 제1레지스트막
110, 210, 310 : 제2레지스트막

Claims (14)

  1. 투명 기판 상에 반투과막, 위상반전막 제1레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 위상반전막의 일부분을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하고 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하는 단계;
    상기 반투과막의 일부분을 노출시키는 제2레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 반투과막 일부분을 식각해 반투과막 패턴을 형성하여, 상기 투명 기판 부분을 노출시키는 투광부, 상기 반투과막 패턴 상에 위상반전막 패턴이 구비된 반투과부 및 상기 반투과막 패턴과 위상반전막 패턴이 적층된 차광부를 형성하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  2. 투명 기판 상에 반투과막 및 제1레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 반투과막의 일부분을 식각하여 반투과막 패턴을 형성하고 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하는 단계;
    상기 반투과막 패턴 및 노출된 상기 투명 기판 부분 상에 위상반전막 및 제2레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 위상반전막 일부분을 식각해 위상반전막 패턴을 형성하여, 상기 투명 기판 부분을 노출시키는 투광부, 상기 반투과막 패턴 상에 위상반전막 패턴이 구비된 반투과부 및 상기 반투과막 패턴과 위상반전막 패턴이 적층된 차광부를 형성하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  3. 투명 기판 상에 위상반전막 및 제1레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 위상반전막의 일부분을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하고, 상기 제1레지스트막 패턴을 제거하는 단계;
    상기 위상반전막 패턴 및 노출된 상기 투명 기판 부분 상에 반투과막 및 제2레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 반투과막 일부분을 식각해 반투과막 패턴을 형성하여, 상기 투명 기판 부분을 노출시키는 투광부, 상기 반투과막 패턴 상에 위상반전막 패턴이 구비된 반투과부 및 상기 반투과막 패턴과 위상반전막 패턴이 적층된 차광부를 형성하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  4. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반투과막 및 위상반전막은 각각 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하여 형성되거나, 상기 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 어느 하나 이상의 경원소를 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  5. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반투과막 및 위상반전막은 식각 특성이 상이한 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  6. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반투과막 및 위상반전막은 상호 식각 선택비를 갖도록 크롬(Cr) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물, 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 이에 경원소가 더 포함된 화합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  7. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴 및 반투과막 패턴이 적층된 부분을 통과하는 노광광은 상기 반투과막을 통과하는 노광광에 대비하여 180°위상 반전되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  8. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴 및 반투과막 패턴이 적층된 부분을 통과하는 노광광은 0.1% ∼ 50%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  9. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반투과막 패턴 및 위상반전막 패턴은 각각 300nm ∼ 500nm 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 80%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  10. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반투과막 패턴 및 위상반전막 패턴은 각각 10Å ∼ 2,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2레지스트막과 접한 하부의 반투과막 또는 위상반전막이 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 또는 그의 화합물, 실리콘(Si) 화합물로 이루어지는 경우, 제1 또는 제2레지스트막과 상기 접한 하부의 막 사이에 구비되며, 상기 하부막의 식각마스크로 역할하는 마스크막을 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마스크막은 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질로 형성하거나, 상기 금속 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 경원소를 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 마스크막은 10Å 내지 100Å의 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 평판 디스플레이용 포토마스크 제조 방법에 의해 형성된 평판 디스플레이용 포토마스크.
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