KR20160072859A - 포토 마스크 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법 - Google Patents

포토 마스크 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

투명 기판; 및 상기 투명 기판 상에 배치되는 복수의 필터층을 포함하되, 상기 복수의 필터층은, 제1 파장의 광을 통과시키는 제1 필터층 및 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 필터층을 포함하고, 상기 제1 필터층 및 상기 제2 필터층의 적어도 일부가 중첩된 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크가 개시된다.

Description

포토 마스크 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법{PHOTO MASK AND METHOD OF FORMING FINE PATTERN USING THEREOF}
본 발명은 포토 마스크 및 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
표시 장치 및 반도체 기술의 고집적화에 따라 미세 패턴을 형성하는 기술이 더욱 중요하게 부각되고 있으며, 이에 따라 표시 장치 및 반도체에 회로 패턴을 형성하는 포토리소그래피(photolithography) 기술도 빠르게 발전하고 있다.
포토리소그래피 기술은 회로 금속층이 형성된 유리 기판 또는 반도체 웨이퍼의 상부에 광원으로부터의 빛을 조사하는 것에 의하여 현상액에 대한 용해도가 변화되는 포토레지스트(photo resist)를 형성하고, 위 포토레지스트의 특정 부분을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성할 수 있다. 감광막 패턴을 이용하여 감광막 패턴의 주변으로 노출된 금속층 부분을 건식 또는 습식 식각에 의해 선택적으로 제거하여 회로 패턴을 형성할 수 있다.
종래에 일반적으로 사용되는 포토리소그래피 기술은 하나의 포토 마스크를 이용하여 하나의 패턴층을 형성한다. 예를 들어, 포토리소그래피 기술을 이용하여 집적 회로, 박막 회로 등을 가공하는 경우, 기판 상에 형성할 배선 패턴이나 콘택 홀 패턴 등의 패턴 수에 따라 해당 패턴이 새겨진 개별 포토 마스크가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광의 파장에 따라 서로 다른 패턴을 형성할 수 있는 포토 마스크를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하나의 포토 마스크를 이용하여 다수의 서로 다른 패턴을 형성할 수 있는 미세 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 패턴을 형성하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 미세 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는 투명 기판; 및 상기 투명 기판 상에 배치되는 복수의 필터층을 포함하되, 상기 복수의 필터층은, 제1 파장의 광을 통과시키는 제1 필터층 및 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 필터층을 포함하고, 상기 제1 필터층 및 상기 제2 필터층의 적어도 일부가 중첩된다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는 상기 제2 필터층의 일부와 상기 제1 필터층의 전부가 중첩될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 상기 제1 필터층의 형상은 상기 제2 필터층의 형상과 상이할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 상기 제1 필터층은, 상기 투명 기판 상에 분리되어 배치되는 제1 서브 필터층 및 제2 서브 필터층을 포함하고, 상기 제2 필터층은, 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는 상기 제2 필터층의 일부와, 상기 제1 서브 필터층의 전부 및 상기 제2 서브 필터층의 전부가 중첩될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 상기 제2 필터층은, 상기 투명 기판 상에 분리되어 배치되는 제3 서브 필터층 및 제4 서브 필터층을 포함하고, 상기 제3 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩되고, 상기 제4 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는 상기 제1 서브 필터층의 형상과 상기 제2 서브 필터층의 형상이 동일할 수 있다.
상기 제2 필터층의 형상은, 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 형상이 상이할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 제1 기판 상에 포토레지스트를 도포하여 레지스트층을 형성하는 단계; 상기 레지즈트층 상에 포토 마스크를 위치시키는 단계; 및 특정 파장 광을 선택적으로 발생시킬 수 있는 노광기를 이용하여, 상기 포토 마스크를 통해 상기 레지스트층을 노광하고, 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 포토 마스크는, 제2 기판, 및 상기 제2 기판 상에 배치되는 복수의 필터층을 포함하고, 상기 복수의 필터층은, 제1 파장의 광을 통과시키는 제1 필터층 및 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 필터층을 포함하고, 상기 제1 필터층 및 상기 제2 필터층의 적어도 일부가 중첩된다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는, 상기 노광기에서 상기 제1 파장광을 발생시켜, 상기 포토 마스크를 통해 상기 레지스트층을 노광하는 단계; 및 상기 노광기에서 상기 제2 파장광을 발생시켜, 상기 포토 마스크를 통해 상기 레지스트층을 노광하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 상기 레지스트층을 형성하는 단계에 앞서서, 상기 제1 기판 상에 피식각층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 피식각층 상에 상기 레지스트층을 형성할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 부분적으로 식각해 미세 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 제2 필터층은 상기 제1 필터층의 전부와 중첩될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 제1 필터층의 형상은 상기 제2 필터층의 형상과 상이할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 제1 필터층은, 상기 제2 기판 상에 분리되어 배치되는 제1 서브 필터층 및 제2 서브 필터층을 포함하고, 상기 제2 필터층은, 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 제2 필터층의 일부와, 상기 제1 서브 필터층의 전부 및 상기 제2 서브 필터층의 전부가 중첩될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 제1 서브 필터층의 형상과 상기 제2 서브 필터층의 형상이 동일할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 제2 필터층의 형상은, 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 형상이 상이할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법의 상기 제2 필터층은, 상기 투명 기판 상에 분리되어 배치되는 제3 서브 필터층 및 제4 서브 필터층을 포함하고, 상기 제3 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩되고, 상기 제4 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는 광의 파장에 따라 서로 다른 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 하나의 마스크로 다수의 서로 다른 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 패턴을 형성하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제1 파장광에 대한 투과광을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제2 파장광에 대한 투과광을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 평면도이다.
도 5는 도 4의 V 내지 V´를 따라 자른 단면도이다.
도 6 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 평면도이다.
도 7은 도 6의 VII 내지 VII´를 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 8의 IX 내지 IX´를 따라 자른 단면도이다.
도 10 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제2 파장광에 대한 투과광을 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제1 파장광에 대한 투과광을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100)는 투명 기판(110), 및 복수의 필터층(120)을 포함한다.
투명 기판(110)은 광(L)이 투과될 수 있는 투명한 기판으로, 도 1에 도시된 바와 같이 직육면체 형상일 수 있다. 다만, 투명 기판(110)의 형상이 이러한 직육면체 형상에 국한되는 것은 아니다.
투명 기판(110)은 석영 유리(quartz glass)를 포함할 수 있다. 투명 기판(110)을 석영 유리로 구현한 경우, 석영을 포함하지 않는 유리에 비하여 자외선을 투과하는데 보다 유리할 수 있다.
복수의 필터층(120)은 특정 파장의 광을 선택적으로 투과시키기 위한 것으로, 투명 기판(110)의 일면 상에 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서 복수의 필터층(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 필터층(122) 및 제2 필터층(124)을 포함할 수 있다. 제1 필터층(122) 및 제2 필터층(124)은 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 제1 필터층(122)은 도 1에 도시된 바와 같이 투명 기판(110)의 일면 상에 일 방향으로 길게 배치될 수 있으며, 제2 필터층(124)은 도 1에 도시된 바와 같이 투명 기판(110)의 일면 상에 상기 일 방향과는 수직한 방향으로 길게 배치될 수 있다. 제2 필터층(124)은 도 1에 도시된 바와 같이 투명 기판(110) 중앙 부분에서 제1 필터층(122)과 부분적으로 중첩될 수 있다. 즉, 제2 필터층(124)은 제1 필터층(122)의 일부를 덮는 형상일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 반대로 제1 필터층(122)이 제2 필터층(124)의 일부를 덮는 형상으로 구현될 수도 있다. 또한, 제2 필터층(124)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 필터층(122)의 일부를 덮으며 연속적으로 이어진 형상으로 구현될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 제2 필터층(124)에서 제1 필터층(122) 상에 배치된 부분과 제2 필터층(124)에서 투명 기판(110) 상에 배치된 부분은 서로 단절되어 구현될 수도 있다.
도 1의 실시예에서 복수의 필터층(120)이 두 개의 필터층을 갖는 것으로 예시하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 복수의 필터층(120)은 이보다 더 많은 개수의 필터층을 포함할 수도 있다. 또한, 복수의 필터층(120)의 형상이 도 1에서 예시한 제1 필터층(122) 및 제2 필터층(124)의 형상에 국한되는 것은 물론 아니며, 제작하려는 패턴에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
제1 필터층(122)은 제1 파장의 광을 통과시킬 수 있고, 제2 필터층(124)은 제2 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 제1 파장의 광과 제2 파장의 광은 서로 다른 파장의 광일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100)는 입사되는 광의 파장에 따라 선택적으로 광을 통과시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제2 파장광에 대한 투과광을 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제1 파장광에 대한 투과광을 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 일 방향(LDR)으로 제2 파장의 광이 입사되면, 투명 기판(110) 상의 제1 필터층(122)이 배치된 영역에서는 제2 파장의 광을 차단시키게 되며, 투명 기판(110) 상의 제2 필터층(124)이 배치된 영역에서는 제2 파장의 광을 통과시키게 된다. 제1 필터층(122) 및 제2 필터층(124)이 투명 기판(110) 상에 중첩 배치된 영역에서는 제1 필터층(122)에 의해 제2 파장의 광은 차단될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 일 방향(LDR)으로 제1 파장의 광이 입사되면, 투명 기판(110) 상의 제1 필터층(122)이 배치된 영역에서는 제2 파장의 광을 통과시키게 되며, 투명 기판(110) 상의 제2 필터층(124)이 배치된 영역에서는 제1 파장의 광을 차단시키게 된다. 제1 필터층(122) 및 제2 필터층(124)이 투명 기판(110) 상에 중첩 배치된 영역에서는 제2 필터층(122)에 의해 제1 파장의 광은 차단될 수 있다.
몇몇 실시예에서 포토 마스크(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 제1 파장의 광을 통과시키는 제1 필터층(122) 및 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 필터층(124) 각각은 일체형으로 구현될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 특정 광을 통과시키는 필터층은 분리된 형태로 투명 기판(110) 상에 배치될 수도 있다. 즉, 제1 필터층(122) 및 제2 필터층(124) 중 적어도 하나는 복수의 서브 필터층을 포함하여 구현될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 평면도이다. 도 5는 도 4의 V 내지 V´를 따라 자른 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크(100a)는 도 1의 실시예에서 설명한 포토 마스크(도 1의 100)와 비교하여 복수의 필터층(120a) 구성이 상이하고, 그 외 나머지 구성은 동일하거나 유사할 수 있는 바, 이하에서는 중복된 부분을 제외한 차이점에 대해 설명한다.
본 실시예에서 복수의 필터층(120a)은 제1 필터층(122a) 및 제2 필터층(124a)을 포함한다. 제1 필터층(122a)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 필터층(122a)은 투명 기판(110) 상에 분리되어 배치된 복수의 서브 필터층(122a-1, 122a-2, 122a-3)을 포함할 수 있다.
제1 필터층(122a)에 포함된 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3) 각각은 제1 파장 광을 통과시킬 수 있으며, 제2 필터층(124a)은 제2 파장 광을 통과시킬 수 있다.
본 실시예에서 제2 필터층(124a)의 일부는 제1 필터층(122a)의 전부와 중첩된다. 즉, 제2 필터층(124a)의 일부는 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3) 각각의 전부와 중첩된다. 도 4 및 도 5에서는 제2 필터층(124a)이 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3) 각각의 상부에 배치되는 경우를 예시하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 제2 필터층(124a)의 상부에 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3)이 배치될 수도 있다.
제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3)은 도 4에 도시된 바와 같이 평면 시점(plan view)에서 바라볼 때 동일하게 직사각 형상으로 구현될 수 있으나, 이러한 직사각 형상에 국한되는 것은 아니며, 또한 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3)은 서로 상이한 형상으로 구현될 수도 있다.
본 실시예에서 제1 필터층(122a)이 투명 기판(110) 상에 분리 배치된 복수의 서브 필터층(122a-1, 122a-2, 122a-3)을 포함하고, 제2 필터층(124a)은 일체형으로 구현된 경우를 예시하였으나, 반대로 제2 필터층(124a)이 분리 배치된 복수의 서브 필터층을 포함하고, 제1 필터층(122a)이 일체형으로 구현될 수도 있다. 또한, 제1 필터층(122a) 및 제2 필터층(124a) 각각이 분리 배치된 복수의 서브 필터층을 포함하여 구현될 수도 있다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 몇몇 실시예에서 복수의 필터층(120, 120a)은 제1 파장의 광을 통과시키는 제1 필터층(122, 122a) 및 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 필터층(124, 124a)을 포함하여 구현될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 다른 파장의 광을 통과시키는 필터층을 더 포함하여 구현될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 평면도이다. 도 7은 도 6의 VII 내지 VII´를 따라 자른 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크(100b)는 도 1의 실시예에서 설명한 포토 마스크(도 1의 100)와 비교하여 복수의 필터층(120b) 구성이 상이하고, 그 외 나머지 구성은 동일하거나 유사할 수 있는 바, 이하에서는 중복된 부분을 제외한 차이점에 대해 설명한다.
본 실시예에서 복수의 필터층(120b)은 제1 필터층(122b) 및 제2 필터층(124b), 및 제3 필터층(126b)을 포함한다. 제1 필터층(122b)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제1 서브 필터층(122b-1), 제2 서브 필터층(122b-2), 및 제3 서브 필터층(122b-3)을 포함할 수 있다.
제1 필터층(122b)에 포함된 제1 서브 필터층(122b-1), 제2 서브 필터층(122b-2), 및 제3 서브 필터층(122b-3) 각각은 제1 파장 광을 통과시킬 수 있고, 제2 필터층(124b)은 제2 파장 광을 통과시킬 수 있으며, 제3 필터층(126b)은 제3 파장 광을 통과시킬 수 있다. 제1 파장의 광, 제2 파장의 광, 및 제3 파장의 광은 상이한 파장의 광일 수 있다.
본 실시예에서 제2 필터층(124b)의 일부는 제1 필터층(122b)의 일부와 중첩되며, 제3 필터층(126b)의 일부는 제1 필터층(122b)의 일부와 중첩된다. 구체적으로 설명하면, 제2 필터층(124b)은 제1 서브 필터층(122b-1)의 전부 및 제2 서브 필터층(122b-2)의 일부와 중첩되고, 제3 필터층(126b)은 제2 서브 필터층(122b-2)의 일부 및 제3 서브 필터층(122b-3)의 전부와 중첩된다.
본 실시예에서 제2 필터층(124b)은 제1 서브 필터층(122a-1)의 상부 및 제2 서브 필터층(122b-2)의 상부에 배치되고, 제3 필터층(126b)은 제2 서브 필터층(122b-2)의 상부 및 제3 서브 필터층(122b-3)의 상부에 배치되는 경우를 예시하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 제2 필터층(124b)의 상부에 제1 서브 필터층(122b-1) 및 제2 서브 필터층(122b-2)이 배치되고, 제3 필터층(126b)의 상부에 제2 서브 필터층(122b-2) 및 제3 서브 필터층(122b-3)이 배치될 수도 있다.
제2 필터층(124b) 및 제3 필터층(126b)은 도 6에 도시된 바와 같이 평면 시점(plan view)에서 바라볼 때 사각 형상으로 구현될 수 있으나, 제2 필터층(124b) 및 제3 필터층(126b)의 형상이 이러한 사각 형상에 국한되는 것은 아니다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100)는 일 방향(LDR)으로 제2 파장의 광이 입사되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 광이 투과되며, 일 방향(LDR)으로 제1 파장의 광이 입사되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 광이 투과된다. 한편, 이와는 상반되게, 제1 파장의 광이 입사되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 광이 투과되며, 제2 파장의 광이 입사되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 광이 투과되도록 복수 필터층(120)의 구조 및 배치를 변형할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 평면도이다. 도 9는 도 8의 IX 내지 IX´를 따라 자른 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토 마스크(100c)는 도 1의 실시예에서 설명한 포토 마스크(도 1의 100)와 비교하여 복수의 필터층(120c) 구성이 상이하고, 그 외 나머지 구성은 동일하거나 유사할 수 있는 바, 이하에서는 중복된 부분을 제외한 차이점에 대해 설명한다.
본 실시예에서 복수의 필터층(120c)은 제1 필터층(122c) 및 제2 필터층(124c)을 포함한다. 제1 필터층(122c)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제1 서브 필터층(122c-1), 제2 서브 필터층(122c-2)을 포함하고, 제2 필터층(124c)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제3 서브 필터층(124c-1), 제4 서브 필터층(124c-2)을 포함한다.
구체적으로 설명하면, 본 실시예에서 제1 서브 필터층(122c-1)은 투명 기판(110)의 하측으로 배치되고, 제2 서브 필터층(122c-2)은 투명 기판(100c)의 상측으로 배치된다. 제3 서브 필터층(124c-1)은 투명 기판(110)의 좌측으로 배치되고, 제4 서브 필터층(124c-2)은 투명 기판(110)의 우측으로 배치된다.
제1 서브 필터층(122c-1)의 일 단부는 제3 서브 필터층(124c-1)의 일 단부와 중첩되고, 제1 서브 필터층(122c-1)의 타 단부는 제4 서브 필터층(124c-2)의 일 단부와 중첩된다.
제2 서브 필터층(122c-2)의 일 단부는 제3 서브 필터층(124c-1)의 타 단부와 중첩되고, 제2 서브 필터층(122c-2)의 타 단부는 제4 서브 필터층(124c-2)의 타 단부와 중첩된다.
제1 서브 필터층(122c-1) 및 제2 서브 필터층(122c-2)은 제1 파장의 광을 통과시킬 수 있고, 제3 서브 필터층(124c-1) 및 제4 서브 필터층(124c-2)은 제2 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 제1 파장의 광과 제2 파장의 광은 서로 다른 파장의 광일 수 있다.
이와 같은 구조 및 광학 특성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100c)는 일 방향으로 제1 파장의 광이 입사되면 도 2에 도시된 바와 같이 광이 투과될 수 있고, 일 방향으로 제2 파장의 광이 입사되면, 도 3에 도시된 바와 같이 광이 투과될 수 있다.
즉, 포토 마스크(100c)의 복수의 필터층(120c) 구조는 전술한 포토 마스크(도1 내지 도3의 100)의 복수의 필터층(도1 내지 도3의 120) 구조와 상이하나 동일 또는 유사한 형상의 패턴을 제작하는데 사용될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법에 대해 설명한다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법으로 도 4 및 도 5에서 설명한 포토 마스크(100a)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 전술한 포토 마스크(도 1 내지 도 3의 100, 도 6 및 도 7의 100b, 도 8 및 도 9의 100c)를 사용하여 미세 패턴을 형성할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 통해 기판 상에 미세한 패턴 예컨대, 배선이나 전극, 콘택 홀 등을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 통해 반도체 기판에 미세 패턴을 포함하는 집적 회로, 박막 회로, 배선 패턴을 가공할 수 있다.
도 10 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 먼저, 기판(200) 상에 피식각층(300)을 형성한다. 피식각층(300)은 반도체물질층, 절연층 또는 도전층을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 11을 참조하면, 피식각층(300) 상에 포토레지스트 도포하여 레지스트층(400)을 형성한다. 레지스트층(400)은 스핀코팅, 스프레이, 또는 담금 공정을 통해 형성할 수 있다. 포토레지스트는 포지티브(positive) 포토레지스트 또는 네거티브(negative) 포토레지스트일 수 있다.
몇몇 실시예에서는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 피식각층(300) 및 레지스트층(400)이 기판(200) 상에 순차적으로 적층되어 구현될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 기판(200) 상에 레지스트층(400)이 직접 적층되어 구현될 수도 있다.
다음으로, 도 12를 참조하면, 레지스트층(400) 상에 포토 마스크(100a)를 위치시킨다. 구체적으로 설명하면, 포토 마스크(100a)를 레지스트층(400) 상의 D1 영역에 위치시킨다.
포토 마스크(100a)는 도 4 내지 도 5의 실시예에서 설명한 포토 마스크(도 4의 100a)와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 포토 마스크(100a)는 유리 기판(110) 및 유리 기판(110) 상에 배치되는 복수의 필터층(120a)을 포함한다. 복수의 필터층(120a)은 제1 필터층(122a) 및 제2 필터층(124a)을 포함하며, 제1 필터층(122a)은 유리 기판(110) 상에 분리 배치된 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3)을 포함한다. 제1 필터층(122a)에 포함된 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3) 각각은 제1 파장 광을 통과시킬 수 있으며, 제2 필터층(124a)은 제2 파장 광을 통과시킬 수 있다.
다음으로, 도 13을 참조하면, 노광기(미도시)를 이용하여 포토 마스크(100a)를 통해 레지스트층(400)의 D1 영역 상에 선택적으로 제1 파장의 광(L1)을 조사하고, 현상하여 D1 영역 상에 레지스트 패턴(402)을 형성한다. 노광기는 소정 파장의 광을 선택적으로 발생시킬 수 있다. 예컨대, 노광기는 제1 파장의 광 또는 제2 파장의 광을 선택적으로 발생시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 제1 파장의 광(L1)이 포토 마스크(100a)를 통해 레지스트층(400)의 D1 영역 상에 조사되면, 제1 파장의 광(L1)은 포토 마스크(100a)를 통해 선택적으로 투과되어 레지스트층(400)에 조사될 수 있다. 즉, 제2 필터층(122b)에 의해 제1 파장의 광(L1)이 통과하지 못하는 차단 영역(B)과 제2 필터층(122b)의 부재로 제1 파장의 광(L1)이 통과하는 통과 영역(P)이 존재하게 된다. 이렇게 포토 마스크(100a)를 통해 제1 파장의 광(L1)을 선택적으로 조사하고, 현상하여 D1 영역 상에 레지스트 패턴(402)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 포토레지스트로 포지티브 레지스트를 사용한 경우를 예시하였으나, 포토레지스트로 네거티브 레지스트를 사용하여 레지스트층을 형성한 경우에는, 노광된 부분에 의해 레지스트 패턴이 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 14를 참조하면, 포토 마스크(100b)를 레지스트층(400)의 D2 영역 상에 위치시키고, 노광기(미도시)를 이용하여 포토 마스크(100a)를 통해 레지스트층(400)의 D2 영역 상에 선택적으로 제2 파장의 광(L1)을 조사하고, 현상하여 D2 영역 상에 레지스트 패턴(404)을 형성한다.
구체적으로 설명하면, 제1 파장의 광(L2)이 포토 마스크(100a)를 통해 레지스트층(400)의 D2 영역 상에 조사되면, 제2 파장의 광(L2)은 포토 마스크(100a)를 통해 선택적으로 투과되어 레지스트층(400)에 조사될 수 있다. 즉, 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3)에 의해 제2 파장의 광(L2)이 통과하지 못하는 차단 영역(B)과 제1 서브 필터층(122a-1), 제2 서브 필터층(122a-2), 및 제3 서브 필터층(122a-3)의 부재로 제2 파장의 광(L2)이 통과하는 통과 영역(P)이 존재하게 된다. 이렇게 포토 마스크(100a)를 통해 제2 파장의 광(L2)을 선택적으로 조사하고, 현상하여 D2 영역 상에 레지스트 패턴(404)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 포토레지스트로 포지티브 레지스트를 사용한 경우를 예시하였으나, 포토레지스트로 네거티브 레지스트를 사용하여 레지스트층을 형성한 경우에는, 노광된 부분에 의해 레지스트 패턴이 형성될 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 하나의 포토 마스크(100a)를 사용하여 복수개의 서로 다른 패턴을 형성할 수 있어 미세 패턴 형성에 필요한 포토 마스크의 수를 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 형성 방법은 하나의 포토 마스크(100a)를 사용하여 복수개의 서로 다른 패턴을 형성할 수 있어 패턴을 형성하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
다음으로, 도 15를 참조하면, 레지스트 패턴(402, 404)을 이용해 피식각층(300)을 부분적으로 식각하여 미세 패턴(302)을 형성할 수 있다. 이를 통해 피식각층(300)에 미세한 패턴(302)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판(200) 상에 배선이나 전극 패턴, 절연 패턴, 콘택 홀 등의 미세 패턴을 형성할 수 있다. 피식각층(300)을 부분적으로 식각하기 위해 습식 식각 공정(wet etching process), 건식 식각 공정(dry etching process) 또는 반응성 이온 식각 공정(reactive ion etching process)이 적용될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 도 16을 참조하면, 레지스트 패턴(402, 404)을 제거할 수 있다. 레지스트 패턴(402, 404)의 제거를 위해 애싱(ashing) 공정, 황산(H2SO4), 및 과산화수소(H2O4)의 의한 세정 또는 유기 스트리퍼(orgainc stripper)를 사용할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속 하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 포토 마스크
110: 투명 기판
120: 복수의 필터층

Claims (20)

  1. 투명 기판; 및
    상기 투명 기판 상에 배치되는 복수의 필터층을 포함하되,
    상기 복수의 필터층은,
    제1 파장의 광을 통과시키는 제1 필터층 및 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 필터층을 포함하고, 상기 제1 필터층 및 상기 제2 필터층의 적어도 일부가 중첩된 포토 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터층의 일부와 상기 제1 필터층의 전부가 중첩된 포토 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터층의 형상은 상기 제2 필터층의 형상과 상이한 포토 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터층은,
    상기 투명 기판 상에 분리되어 배치되는 제1 서브 필터층 및 제2 서브 필터층을 포함하고,
    상기 제2 필터층은,
    상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩된 포토 마스크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 필터층의 일부와, 상기 제1 서브 필터층의 전부 및 상기 제2 서브 필터층의 전부가 중첩된 포토 마스크.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 필터층은,
    상기 투명 기판 상에 분리되어 배치되는 제3 서브 필터층 및 제4 서브 필터층을 포함하고,
    상기 제3 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩되고,
    상기 제4 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩된 포토 마스크.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 서브 필터층의 형상과 상기 제2 서브 필터층의 형상이 동일한 포토 마스크.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제2 필터층의 형상은, 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 형상이 상이한 포토 마스크.
  9. 제1 기판 상에 포토레지스트를 도포하여 레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 레지즈트층 상에 포토 마스크를 위치시키는 단계; 및
    특정 파장 광을 선택적으로 발생시킬 수 있는 노광기를 이용하여, 상기 포토 마스크를 통해 상기 레지스트층을 노광하고, 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 포토 마스크는,
    제2 기판, 및 상기 제2 기판 상에 배치되는 복수의 필터층을 포함하고, 상기 복수의 필터층은, 제1 파장의 광을 통과시키는 제1 필터층 및 제2 파장의 광을 통과시키는 제2 필터층을 포함하고, 상기 제1 필터층 및 상기 제2 필터층의 적어도 일부가 중첩된 미세 패턴 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 노광기에서 상기 제1 파장광을 발생시켜, 상기 포토 마스크를 통해 상기 레지스트층을 노광하는 단계; 및
    상기 노광기에서 상기 제2 파장광을 발생시켜, 상기 포토 마스크를 통해 상기 레지스트층을 노광하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 레지스트층을 형성하는 단계에 앞서서, 상기 제1 기판 상에 피식각층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 피식각층 상에 상기 레지스트층을 형성하는 미세 패턴 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 부분적으로 식각해 미세 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제2 필터층은 상기 제1 필터층의 전부와 중첩된 미세 패턴 형성 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 필터층의 형상은 상기 제2 필터층의 형상과 상이한 미세 패턴 형성 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제1 필터층은,
    상기 제2 기판 상에 분리되어 배치되는 제1 서브 필터층 및 제2 서브 필터층을 포함하고,
    상기 제2 필터층은,
    상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩된 미세 패턴 형성 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 필터층의 일부와, 상기 제1 서브 필터층의 전부 및 상기 제2 서브 필터층의 전부가 중첩된 미세 패턴 형성 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 서브 필터층의 형상과 상기 제2 서브 필터층의 형상이 동일한 미세 패턴 형성 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제2 필터층의 형상은, 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 형상이 상이한 미세 패턴 형성 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제2 필터층은,
    상기 투명 기판 상에 분리되어 배치되는 제3 서브 필터층 및 제4 서브 필터층을 포함하고,
    상기 제3 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩되고,
    상기 제4 서브 필터층은 상기 제1 서브 필터층 및 상기 제2 서브 필터층 중 적어도 어느 하나와 중첩된 미세 패턴 형성 방법.
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