KR20160059517A - 포토 마스크 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 마스크는 투명 기판 및 마스크 패턴을 포함한다. 상기 마스크 패턴은 상기 투명 기판 상에 배치되며. 광을 차광하는 차광부 및 상기 차광부에 인접하여 광을 투과하는 투과부를 포함한다. 상기 차광부는 제1 차광층, 광가이드층 및 제2 차광층을 포함한다. 상기 제1 차광층은 상기 투명 기판 상에 배치되어 광의 일부를 투과시키며, 제1 차광 물질을 포함하는 복수의 차광 패턴들을 포함한다. 상기 광가이드층은 상기 제1 차광층 상에 배치되어 투과된 광의 일부를 측면으로 가이드하며, 상기 제1 차광층 보다 굴절율이 높도록 광가이드 물질을 포함한다. 상기 제2 차광층은 상기 광가이드층 상에 배치되어 투과된 광을 반사시키며, 상기 광가이드층 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함한다. 따라서, 포토 마스크의 차광부에 제공되는 광을 전반사를 통해 투과부로 방출하여 노광 효율을 개선할 수 있다.

Description

포토 마스크 및 이의 제조 방법{PHOTO MASK AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 포토 마스크 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광 효율이 개선된 포토 마스크 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 대면적이 용이하고 박형 및 경량화가 가능한 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)가 표시 장치로서 널리 이용되고 있으며, 이러한 평판 디스플레이로는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED) 등이 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 분자 배열을 변환시키고, 이러한 분자 배열의 변환에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2 색성 및 광 산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.
상기 액정 표시 장치는 영상을 표시하는 액정 표시 패널을 포함한다. 상기 액정 표시 패널은 금속을 이용하여 배선 패턴을 형성하는데, 이러한 배선 패턴은 마스크를 이용한 노광 공정 및 식각 공정을 거쳐 형성된다.
최근, 배선 패턴의 미세화가 요구되며, 이에 따라 포토 패턴의 미세화 역시 요구되고 있다. 다만, 일반적인 노광기 의 한계 해상력이 2.5㎛이므로, 한계 해상력 이하의 패턴을 형성하는 것은 어렵다.
이러한 포토 패턴의 미세화를 위하여, 고감광성 포토레지스트 적용, 노광기 의 한계 해상력의 향상을 고려하여 볼 수 있다. 다만, 노광기 는 고가이므로 노광기 의 과도한 사용에 따라 공정 비용이 증가하는 문제점이 있다. 따라서, 공정 비용을 감소시키기 위하여 노광 공정에서의 노광 효율을 증가시켜 노광기 의 수명을 향상시킬 필요가 있다.
본 발명의 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 노광 효율이 개선된 포토 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 포토 마스크를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 포토 마스크는 투명 기판 및 마스크 패턴을 포함한다. 상기 마스크 패턴은 상기 투명 기판 상에 배치되며. 광을 차광하는 차광부 및 상기 차광부에 인접하여 광을 투과하는 투과부를 포함한다. 상기 차광부는 제1 차광층, 광가이드층 및 제2 차광층을 포함한다. 상기 제1 차광층은 상기 투명 기판 상에 배치되어 광의 일부를 투과시키며, 제1 차광 물질을 포함하는 복수의 차광 패턴들을 포함한다. 상기 광가이드층은 상기 제1 차광층 상에 배치되어 투과된 광의 일부를 측면으로 가이드하며, 상기 제1 차광층 보다 굴절율이 높도록 광가이드 물질을 포함한다. 상기 제2 차광층은 상기 광가이드층 상에 배치되어 투과된 광을 반사시키며, 상기 광가이드층 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴들은 슬릿(slit) 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴들은 스캐터링(scattering) 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율보다 1% 이상 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 1.1 내지 2.0이며, 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율은 1.0 내지 1.4일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 차광 물질 및 상기 제2 차광 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드 (hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 가이드 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드 (hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 차광 물질 및 상기 제2 차광 물질은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 차광층 상에 배치되며, 제3 차광 물질을 포함하는 제3 차광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 상기 제2 차광 물질보다 흡수율이 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 상기 제2 차광 물질보다 반사율이 높은 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 크롬(Cr) 또는 이의 합금을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법에 있어서, 투명 기판 상에 제1 차광 물질을 증착한다. 상기 제1 차광 물질을 패터닝하여, 광의 일부를 투과시키는 복수의 차광 패턴들을 포함하는 제1 차광층을 형성한다. 상기 제1 차광층 상에 상기 제1 차광층 보다 굴절율이 높도록 광가이드 물질을 포함하는 광가이드층을 형성한다. 상기 광가이드층 상에 상기 광가이드층 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함하는 제2 차광층을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 차광층 상에 제3 차광 물질을 포함하는 제3 차광층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴들은 슬릿(slit) 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴들은 스캐터링(scattering) 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율보다 1% 이상 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 1.1 내지 2.0이며, 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율은 1.0 내지 1.4일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 차광 물질 상에 포토레지스트를 도포하고, 레이저 빔을 이용하여 상기 포토레지스트에 레이저를 조사하여, 상기 차광 패턴들에 대응되는 포토 패턴을 경화시키고, 상기 포토 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 제1 차광 물질을 식각하여 상기 차광 패턴들을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 포토 마스크 및 이의 제조 방법에 따르면, 포토 마스크의 차광부에 제공되는 광을 전반사를 통해 투과부로 방출하여 노광 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 평면도이다.
도 2는 도 1의 포토 마스크의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 마스크 패턴의 평면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 도 1의 포토 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 3의 포토 마스크를 이용하여 표시 패널을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 평면도이다. 도 2는 도 1의 포토 마스크의 단면도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 1의 마스크 패턴의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 포토 마스크는 투명 기판(10) 및 마스크 패턴(20)을 포함한다.
예를 들어, 상기 투명 기판(10)은 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 마스크 패턴(20)은 상기 투명 기판(10) 상에 배치된다. 상기 마스크 패턴(20)은 상기 마스크 패턴(20)을 향하여 제공되는 광을 차단할 수 있다.
예를 들어, 상기 마스크 패턴(20)은 상기 투명 기판(10) 상에 라인-앤-스페이스(line-and-space) 패턴을 가진다. 예를 들어, 상기 라인-앤-스페이스 패턴은 광을 차광하는 차광부 및 광을 투과시키는 투과부를 포함하며, 상기 차광부 및 상기 투과부의 폭은 원하는 금속 패턴 및 포토레지스트 패턴의 폭에 대응되며, 이에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
상기 차광부는 상기 투명 기판(10) 상에 배치된 제1 차광층(21), 광가이드층(22) 및 제2 차광층(23)을 포함한다.
상기 제1 차광층(21)은 상기 투명 기판(10) 상에 배치되어 광의 일부를 투과시킨다.
도 3a를 참조하면, 상기 제1 차광층(21)은 복수의 차광 패턴들(21a) 및 상기 차광 패턴들(21a) 사이의 슬릿들(21b)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 차광층(21)은 슬릿(slit) 패턴을 가질 수 있다. 상기 슬릿 패턴의 상기 슬릿들(21b)의 폭은 원하는 투과율을 가지도록 적절하게 조절될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 제1 차광층(21)은 복수의 차광 패턴들(21a) alc 상기 차광 패턴들(21a) 사이의 갭(21b)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 차광층(21)은 스캐터링(scattering) 패턴을 가질 수 있다. 상기 스캐터링 패턴의 갭(gap)은 원하는 투과율을 가지도록 적절하게 조절될 수 있다.
상기 차광 패턴들(21a)은 제1 차광 물질을 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 차광 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드 (hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
상기 광가이드층(22)은 상기 제1 차광층(21) 상에 배치되어 투과된 광의 일부를 측면으로 가이드한다.
예를 들어, 상기 광가이드층(22)은 상기 제1 차광층(21) 보다 굴절율이 높도록 광가이드 물질을 포함한다.
상기 광가이드층(22)의 굴절율은 상기 제1 차광층(21)의 굴절율보다 1% 이상 크다. 따라서, 상기 광가이드층(22)에 투과된 광의 일부가 상기 제1 차광층(21)을 향하여 제공되는 경우, 전반사가 일어날 수 있다.
예를 들어, 상기 광가이드층(22)의 굴절율은 1.1 내지 2.0이며, 상기 제1 차광층(21)의 굴절율은 1.0 내지 1.4 일 수 있다.
따라서, 상기 광가이드층(22) 내에서 광이 전반사를 통하여, 광의 일부를 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드할 수 있다.
예를 들어, 상기 광가이드 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드 (hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
상기 제2 차광층(23)은 상기 광가이드층(22) 상에 배치되어 투과된 광을 반사시킨다.
예를 들어, 상기 제2 차광층(23)은 상기 광가이드층(22) 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함한다.
상기 광가이드층(22)의 굴절율은 상기 제2 차광층(23)의 굴절율보다 1% 이상 크다. 따라서, 상기 광가이드층(22)에 투과된 광의 일부가 상기 제2 차광층(23)을 향하여 제공되는 경우, 전반사가 일어날 수 있다.
따라서, 상기 광가이드층(22) 내에서 광이 전반사를 통하여, 광의 일부를 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 차광 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드(hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전반사는 광을 가이드 하는 상기 광가이드층(22), 상기 광가이드층(22)의 상부면 및 하부면에 접촉하는 상기 제1 차광층(21) 및 상기 제2 차광층(23)의 굴절율(n) 및 광의 입사각()의 요인(factor)에 의하여 결정된다. 즉, 상기 광가이드층(22)에서 상기 광가이드층(22)보다 굴절율이 작은 제1 차광층(21) 또는 상기 제2 차광층(23)을 향하여 광이 임계각(c) 이상의 입사각()으로 입사하는 경우, 상기 광은 상기 제1 차광층(21) 및 상기 제2 차광층(23)에서 전반사될 수 있다.
상기 임계각(c)은 하기 수학식 1로 얻어질 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, n1은 굴절율이 비교적 높은 상기 광가이드층(22)의 굴절율이며, n2는 상기 광가이드층(22)보다 굴절율이 낮은 상기 제1 차광층(21) 또는 상기 제2 차광층(23)의 굴절율이다.
예를 들어, 상기 제1 차광 물질 및 상기 제2 차광 물질은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 차광층(21) 및 상기 제2 차광층(23)은 상기 광가이드층(22) 보다 낮은 굴절율을 갖도록 상기 제1 차광 물질 및 상기 제2 차광 물질을 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 4g는 도 1의 포토 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1 내지 도 4g를 참조하면, 투명 기판(10) 상에 제1 차광 물질을 증착하여, 제1 차광 물질층(L1)을 형성한다.
예를 들어, 상기 제1 차광 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드 (hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
상기 제1 차광 물질층(L1) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 포토레지스트 층(PR)을 형성한다. 예를 들어, 상기 포토레지스트 물질은 네거티브 타입(negative type)일 수 있다.
상기 포토레지스트 층(PR)이 형성된 상기 투명 기판(10) 상에 레이저 빔(1)을 이용하여 상기 포토레지스트 층(PR)에 레이저를 조사할 수 있다. 따라서, 상기 레이저가 조사된 영역은 경화될 수 있다.
상기 레이저 빔(1) 에서 출사된 포인트를 이동시켜 차광 패턴에 대응되는 영역을 경화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 빔(1)에서 출사된 상기 포인트의 직경은 0.5㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다.
상기 레이저가 조사된 영역이 경화되어 포토 패턴(PT)을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 포토레지스트 층(PR)의 경화된 영역인 상기 포토 패턴(PT)을 제외한 나머지 부분을 현상액을 이용하여 현상하여 상기 포토 패턴(PT)을 형성할 수 있다.
상기 포토 패턴(PT)을 마스크로 하여, 상기 제1 차광 물질층(L1)을 식각하여 차광 패턴들(21a)을 포함하는 제1 차광층(21)을 패터닝한다.
도 3a를 참조하면, 상기 제1 차광층(21)은 복수의 차광 패턴들(21a) 및 상기 차광 패턴들(21a) 사이의 슬릿들(21b)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 차광층(L1)은 슬릿(slit) 패턴을 가질 수 있다. 상기 슬릿 패턴의 상기 슬릿들(21b)의 폭은 원하는 투과율을 가지도록 적절하게 조절될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 제1 차광층(21)은 복수의 차광 패턴들(21a) 및 상기 차광 패턴들(21a) 사이의 갭(21b)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 차광층(L1)은 스캐터링(scattering) 패턴을 가질 수 있다. 상기 스캐터링 패턴의 갭(gap)은 원하는 투과율을 가지도록 적절하게 조절될 수 있다.
도 4d 및 도 4e를 참조하면, 상기 제1 차광층(21) 상에 광가이드 물질을 증착하여 광가이드 물질층(L2)을 형성한다.
예를 들어, 상기 광가이드 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드(hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
상기 광가이드 물질층(L2) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 포토레지스트 층을 형성한다.
상기 포토레지스트 층이 형성된 상기 투명 기판(10) 상에 레이저 빔(1)을 이용하여 상기 포토레지스트 층에 레이저를 조사할 수 있다. 따라서, 상기 레이저가 조사된 영역은 경화될 수 있다.
따라서, 상기 광가이드 물질층(L2)을 패터닝하여 상기 차광 패턴들(21a) 상에 광가이드층(22)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 광가이드층(22)은 상기 차광 패턴들(21a) 사이에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 광가이드층(22)은 상기 제1 차광층(21) 보다 굴절율이 높을 수 있다.
상기 광가이드층(22)의 굴절율은 상기 제1 차광층(21)의 굴절율보다 1% 이상 크다. 따라서, 상기 광가이드층(22)에 투과된 광의 일부가 상기 제1 차광층(21)을 향하여 제공되는 경우, 전반사가 일어날 수 있다.
따라서, 상기 광가이드층(22) 내에서 광이 전반사를 통하여, 광의 일부를 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드할 수 있다.
도 4f 및 도 4g를 참조하면, 상기 광가이드층(22) 상에 제2 차광 물질을 증착하여 제2 차광 물질층(L3)을 형성한다.
예를 들어, 상기 제2 차광 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드 (hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)를 포함할 수 있다.
상기 제2 차광 물질층(L3) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 포토레지스트 층을 형성한다.
상기 포토레지스트 층이 형성된 상기 투명 기판(10) 상에 레이저 빔(1)을 이용하여 상기 포토레지스트 층에 레이저를 조사할 수 있다. 따라서, 상기 레이저가 조사된 영역은 경화될 수 있다.
따라서, 상기 제2 차광 물질층(L3)을 패터닝하여 상기 광가이드층(22) 상에 제2 차광층(23)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 광가이드층(22)은 상기 제2 차광층(23) 보다 굴절율이 높을 수 있다.
상기 광가이드층(22)의 굴절율은 상기 제2 차광층(23)의 굴절율보다 1% 이상 크다. 따라서, 상기 광가이드층(22)에 투과된 광의 일부가 상기 제2 차광층(23)을 향하여 제공되는 경우, 전반사가 일어날 수 있다.
따라서, 상기 광가이드층(22) 내에서 광이 전반사를 통하여, 광의 일부를 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 5에 따른 포토 마스크는 제3 차광층을 제외하고는 도 2의 포토 마스크와 동일한 바, 반복되는 설명은 생략하거나 간략히 하도록 한다.
도 5를 참조하면, 상기 포토 마스크는 투명 기판(10) 및 마스크 패턴(20)을 포함한다.
예를 들어, 상기 마스크 패턴(20)은 상기 투명 기판(10) 상에 라인-앤-스페이스(line-and-space) 패턴을 가진다. 예를 들어, 상기 라인-앤-스페이스 패턴은 광을 차광하는 차광부 및 광을 투과시키는 투과부를 포함한다.
상기 차광부는 상기 투명 기판(10) 상에 배치된 제1 차광층(21), 광가이드층(22), 제2 차광층(23) 및 제3 차광층(24)을 포함한다.
상기 제1 차광층(21)은 상기 투명 기판(10) 상에 배치되어 광의 일부를 투과시킨다.
상기 차광 패턴들(21a)은 제1 차광 물질을 포함한다.
상기 광가이드층(22)은 상기 제1 차광층(21) 상에 배치되어 투과된 광의 일부를 측면으로 가이드한다.
예를 들어, 상기 광가이드층(22)은 상기 제1 차광층(21) 보다 굴절율이 높도록 광가이드 물질을 포함한다.
따라서, 상기 광가이드층(22) 내에서 광이 전반사를 통하여, 광의 일부를 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드할 수 있다.
상기 제2 차광층(23)은 상기 광가이드층(22) 상에 배치되어 투과된 광을 반사시킨다.
예를 들어, 상기 제2 차광층(23)은 상기 광가이드층(22) 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함한다.
상기 광가이드층(22)의 굴절율은 상기 제2 차광층(23)의 굴절율보다 1% 이상 크다. 따라서, 상기 광가이드층(22)에 투과된 광의 일부가 상기 제2 차광층(23)을 향하여 제공되는 경우, 전반사가 일어날 수 있다.
예를 들어, 상기 광가이드층(22)의 굴절율은 1.1 내지 2.0이며, 상기 제2 차광층(23)의 굴절율은 1.0 내지 1.4 일 수 있다.
따라서, 상기 광가이드층(22) 내에서 광이 전반사를 통하여, 광의 일부를 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드할 수 있다.
구체적으로, 상기 전반사는 광을 가이드 하는 상기 광가이드층(22), 상기 광가이드층(22)의 상부면 및 하부면에 접촉하는 상기 제1 차광층(21) 및 상기 제2 차광층(23)의 굴절율(n) 및 광의 입사각()의 요인(factor)에 의하여 결정된다. 즉, 상기 광가이드층(22)에서 상기 광가이드층(22)보다 굴절율이 작은 제1 차광층(21) 또는 상기 제2 차광층(23)을 향하여 광이 임계각(c) 이상의 입사각()으로 입사하는 경우, 상기 광은 상기 제1 차광층(21) 및 상기 제2 차광층(23)에서 전반사될 수 있다.
다만, 상기 입사각()이 상기 임계각(c) 미만인 경우, 상기 상기 광은 상기 제1 차광층(21), 상기 광가이드층(22), 상기 제2 차광층(23) 및 상기 제3 차광층(24)을 포함하는 상기 차광부를 투과할 수 있다. 따라서, 포토 패턴을 형성하기 위하여 광을 차광하는 상기 차광부가 광을 완벽하게 차광하지 못하며 이에 따라, 원하는 포토 패턴을 형성하지 못할 수 있다.
따라서, 상기 제2 차광층(23) 상에 제3 차광 물질을 포함하는 상기 제3 차광층(24)을 형성하여, 상기 차광부를 투과하는 광을 완전히 차단할 수 있다.
상기 제3 차광 물질은 상기 제2 차광 물질보다 흡수율이 높은 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 차광 물질은 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
상기 제3 차광 물질은 상기 제2 차광 물질보다 반사율이 높은 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 차광 물질은 크롬(Cr) 또는 이의 합금을 포함할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 도 3의 포토 마스크를 이용하여 표시 패널을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 베이스 기판(100) 상에 금속층(110)을 형성한다.
예를 들어, 상기 베이스 기판(100)은 유리기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 금속층(110)은 구리(Cu) 또는 이들의 합금(alloy)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 금속층(110)은 게이트 전극(GE) 및 게이트 라인(GL)을 포함하는 게이트 패턴을 형성하기 위한 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 금속층(110)은 소스 전극(SE), 드레인 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 포함하는 데이터 패턴을 형성하기 위한 것일 수 있다.
상기 금속층(110) 상에 포토레지스트 물질을 도포하여 포토레지스트 층(120)을 형성한다.
예를 들어, 상기 포토레지스트 물질은 포지티브 타입(positive type) 일 수 있다.
상기 포토레지스트 층(120) 상에 투명 기판(10) 및 마스크 패턴(20)을 포함하는 상기 포토 마스크를 배치하여 상기 포토레지스트 층(120)을 노광한다.
예를 들어, 상기 마스크 패턴(20)은 상기 투명 기판(10) 상에 라인-앤-스페이스(line-and-space) 패턴을 가진다. 예를 들어, 상기 라인-앤-스페이스 패턴은 광을 차광하는 차광부 및 광을 투과시키는 투과부를 포함하며, 상기 차광부 및 상기 투과부의 폭은 원하는 금속 패턴 및 포토레지스트 패턴의 폭에 대응되며, 이에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
상기 차광부는 상기 투명 기판(10) 상에 배치된 제1 차광층(21), 광가이드층(22) 및 제2 차광층(23)을 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 차광층(21)은 상기 광가이드층(22) 보다 굴절율이 낮도록 제1 차광 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 제2 차광층(23)은 상기 광가이드층(22) 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함한다.
상기 광가이드층(22)의 굴절율은 상기 제2 차광층(23)의 굴절율보다 1% 이상 크다. 따라서, 상기 광가이드층(22)에 투과된 광의 일부가 상기 제2 차광층(23)을 향하여 제공되는 경우, 전반사가 일어날 수 있다.
따라서, 상기 광가이드층(22) 내에서 광이 전반사를 통하여, 광의 일부를 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드할 수 있다.
따라서, 상기 차광부를 향하여 제공된 광의 일부가 상기 광가이드층(22)의 측면으로 가이드되어, 상기 투과부를 향하여 제공된 광과 함께 상기 포토레지스트 층(120)을 노광할 수 있다. 즉, 상기 투과부에 대응되는 포토레지스트층(120)에 노광되는 노광량을 증가시킬 수 있다.
상기 포토레지스트 층(120)을 현상하여 포토 패턴(125)을 형성한다.
상기 포토 패턴(125)을 마스크로 하여, 상기 금속층(110)을 식각하여, 금속 패턴(115)을 형성한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 포토 마스크 및 이의 제조 방법은 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등에 적용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 투명 기판 20: 마스크 패턴
21: 제1 차광층 22: 광가이드층
23: 제2 차광층 24: 제3 차광층
1: 레이저 빔 100: 베이스 기판
110: 금속층 115: 금속 패턴
120: 포토레지스트 층 125: 포토 패턴

Claims (20)

  1. 투명 기판; 및
    상기 투명 기판 상에 배치되며. 광을 차광하는 차광부 및 상기 차광부에 인접하여 광을 투과하는 투과부를 포함하는 마스크 패턴을 포함하며,
    상기 차광부는,
    상기 투명 기판 상에 배치되어 광의 일부를 투과시키며, 제1 차광 물질을 포함하는 복수의 차광 패턴들을 포함하는 제1 차광층;
    상기 제1 차광층 상에 배치되어 투과된 광의 일부를 측면으로 가이드하며, 상기 제1 차광층 보다 굴절율이 높도록 광가이드 물질을 포함하는 광가이드층; 및
    상기 광가이드층 상에 배치되어 투과된 광을 반사시키며, 상기 광가이드층 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함하는 제2 차광층을 포함하는 포토 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차광 패턴들은 슬릿(slit) 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 차광 패턴들은 스캐터링(scattering) 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율보다 1% 이상 큰 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 1.1 내지 2.0이며, 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율은 1.0 내지 1.4인 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 차광 물질 및 상기 제2 차광 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드(hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드 물질은 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide, AlOx), 바륨 플루오라이드 (barium fluoride, BaFx), 가돌리늄 플루오라이드 (gadolinium fluoride, GdF), 하프늄 플루오라이드 (hafnium fluoride, HfFx), 하프늄 옥사이드(hafnium oxide, HfOx), 란타넘 플루오라이드(lanthanum fluoride, LaFx), 리튬 플루오라이드(lithium fluoride, LiF), 마그네슘 플루오라이드(magnesium fluoride, MgFx), 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide, MgO), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride SiNx), 실리콘 옥사이드(silicon oxide, SiOx), 스트론튬 플루오라이드(strontium fluoride, SrF2), 탄탈럼 옥사이드(tantalum oxide, TaOx), 이트륨 플루오라이드(yttrium fluoride, YFx)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 차광 물질 및 상기 제2 차광 물질은 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 차광층 상에 배치되며, 제3 차광 물질을 포함하는 제3 차광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 상기 제2 차광 물질보다 흡수율이 높은 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 상기 제2 차광 물질보다 반사율이 높은 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제3 차광 물질은 크롬(Cr) 또는 이의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
  14. 투명 기판 상에 제1 차광 물질을 증착하는 단계;
    상기 제1 차광 물질을 패터닝하여, 광의 일부를 투과시키는 복수의 차광 패턴들을 포함하는 제1 차광층을 형성하는 단계;
    상기 제1 차광층 상에 상기 제1 차광층 보다 굴절율이 높도록 광가이드 물질을 포함하는 광가이드층을 형성하는 단계; 및
    상기 광가이드층 상에 상기 광가이드층 보다 굴절율이 낮도록 제2 차광 물질을 포함하는 제2 차광층을 형성하는 단계를 포함하는 포토 마스크의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 차광층 상에 제3 차광 물질을 포함하는 제3 차광층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 차광 패턴들은 슬릿(slit) 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 차광 패턴들은 스캐터링(scattering) 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율보다 1% 이상 큰 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 광가이드층의 굴절율은 1.1 내지 2.0이며, 상기 제1 차광층 및 상기 제2 차광층의 굴절율은 1.0 내지 1.4인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 제1 차광 물질 상에 포토레지스트를 도포하는 단계;
    레이저 빔을 이용하여 상기 포토레지스트에 레이저를 조사하여, 상기차광 패턴들에 대응되는 포토 패턴을 경화시키는 단계; 및
    상기 포토 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 제1 차광 물질을 식각하여 상기 차광 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
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