KR20170030685A - 증착용 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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감범수
장종섭
전우석
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

증착용 마스크 및 그 제조 방법이 제공된다.
일례로, 증착용 마스크의 제조 방법은 기재 상에 역테이퍼 형상을 갖는 복수의 포토 패턴부와 상기 복수의 포토 패턴부에 의해 정의되는 포토 개구부를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토 개구부 내부와 상기 포토 패턴부 상부에 마스크 물질층을 형성하는 단계; 상기 포토 패턴부 및 상기 포토 패턴부 상부의 상기 마스크 물질층을 제거하고, 상기 포토 개구부 내부의 상기 마스크 물질층을 잔류시키는 단계; 및 상기 기재를 제거하는 단계를 포함한다.

Description

증착용 마스크 및 그 제조 방법{MASK FOR DEPOSITION AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 증착용 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 자체 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 표시 장치로서 주목을 받고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 서로 대향되는 전극들 사이에 발광층 등과 같은 중간층을 포함한다. 상기 전극들 및 중간층은 여러 방법으로 형성될 수 있는데, 그 중 한 방법이 증착 방법이다.
증착 방법을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조하기 위해서는 기판에 형성될 박막의 패턴과 동일한 패턴 개구를 가지는 증착용 마스크, 예를 들어 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask; FMM)를 기판에 밀착시키고, 증착 물질을 증착용 마스크를 통해 기판에 증착하여 원하는 패턴의 박막을 형성한다.
증착용 마스크는 통상적으로 습식 식각 방법을 이용하여 금속 기재에 패턴 개구를 형성하여 제조되거나, 레이저 조사 방법을 이용하여 금속 기재에 패턴 개구를 형성하여 제조될 수 있다.
한편, 패턴 개구는 증착용 마스크를 이용하여 기판에 증착 물질을 증착하여 형성하는 박막의 테두리 부분에 원치 않게 증착 물질이 증착되지 않도록 특정 형상, 예를 들어 특정 테이퍼 형상을 가진다.
그런데, 증착용 마스크를 습식 식각 방법을 이용하여 형성하는 경우, 식각 과정의 불균일성에 의해 패턴 개구를 특정 형상으로 정교하게 형성하기 어려우며, 두번의 습식 식각 공정으로 인해 패턴 개구를 형성하는 제조 공정이 복잡하며 제조 시간이 증가될 수 있다.
또한, 증착용 마스크를 레이저 조사 방법을 이용하여 패턴 개구를 형성하는 경우, 레이저 조사 과정에서 레이저의 열에 의해 금속 기재가 변형되거나 레이저의 진동에 의해 패턴 개구의 형성 위치가 원하지 않게 틀어질 수 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원하는 위치에 원하는 특정 형상의 패턴 개구를 가지며 제조 공정이 단순한 증착용 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 원하는 위치에 원하는 특정 형상의 패턴 개구를 가지며 제조 공정이 단순한 증착용 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법은 기재 상에 역테이퍼 형상을 갖는 복수의 포토 패턴부와 상기 복수의 포토 패턴부에 의해 정의되는 포토 개구부를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토 개구부 내부와 상기 포토 패턴부 상부에 마스크 물질층을 형성하는 단계; 상기 포토 패턴부 및 상기 포토 패턴부 상부의 상기 마스크 물질층을 제거하고, 상기 포토 개구부 내부의 상기 마스크 물질층을 잔류시키는 단계; 및 상기 기재를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 포토 패턴부의 제1 면은 상기 기재와 접촉하는 면이고, 상기 포토 패턴부의 제2 면은 상기 제1 면과 대향하는 면이며, 상기 포토 패턴부는 상기 제2 면으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 만곡된 측면을 가지는 제1 포토 패턴, 및 상기 제1 포토 패턴으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지는 제2 포토 패턴을 포함하고, 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면과 상기 제2 포토 패턴의 상기 측면의 경계에 변곡점이 위치할 수 있다.
상기 포토 패턴부는 상기 제2 면에서 최대폭을 가지며, 상기 제1 면에서 최소폭을 가지며, 상기 최대폭과 상기 최소폭의 차이는 3㎛ 이상일 수 있다.
상기 마스크 물질층의 두께는 1㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
상기 마스크 물질층을 형성하는 단계는 증착 방법을 이용하여 금속 물질 또는 무기 물질을 상기 포토 레지스트 패턴이 형성된 상기 기재 상에 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스크 물질층을 형성하는 단계에서, 상기 포토 개구부 내부의 상기 마스크 물질층과 상기 포토 패턴부 상부의 상기 마스크 물질층은 상호 분리될 수 있다.
상기 포토 패턴부는 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면에 배치되며 상기 마스크 물질층보다 상부에 위치하는 단절용 홈을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 포토 패턴은 상기 포토 패턴부의 상기 제2 면부터 연속된 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면 및 제4 측면을 포함하며, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 경계, 상기 제2 측면과 상기 제3 측면의 경계, 및 상기 제3 측면과 상기 제4 측면의 경계에 변곡점들이 위치하고, 상기 단절용 홈은 상기 제2 측면 및 상기 제3 측면에 의해 정의될 수 있다.
상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 기재 상에 형성되는 포토레지스트 물질층을 패터닝하는 것을 포함하며, 상기 포토레지스트 물질층은 바인더, 감광제, 용매 및 광 조사에 의해 상기 감광제로부터 형성되는 라디컬을 캡처하는 첨가제를 포함하는 네가티브형 포토레지스트 물질로 형성될 수 있다.
상기 첨가제는 상기 감광제 대비 5% 내지 30%의 중량을 가질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법은 기재 상에 역테이퍼 형상을 갖는 복수의 포토 패턴부와 상기 복수의 포토 패턴부에 의해 정의되는 포토 개구부를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토 개구부 내부에 마스크 물질층을 형성하는 단계; 상기 포토 패턴부를 제거하고, 상기 포토 개구부 내부의 상기 마스크 물질층을 잔류시키는 단계; 및 상기 기재를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 포토 패턴부는 상기 기재와 접촉하는 제1 면과 대향하는 제2 면으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지며 만곡된 측면을 가지는 제1 포토 패턴과, 상기 제1 포토 패턴으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가지며 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지는 제2 포토 패턴을 포함하고, 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면과 상기 제2 포토 패턴의 상기 측면의 경계에 변곡점이 위치할 수 있다.
상기 포토 패턴부는 상기 제2 면에서 최대폭을 가지며, 상기 제1 면에서 최소폭을 가지며, 상기 최대폭과 상기 최소폭의 차이는 3㎛ 이상일 수 있다.
상기 기재는 금속 물질로 이루어지며, 상기 마스크 물질층을 형성하는 단계는 도금 방법을 이용하여 금속 물질을 상기 기재의 표면에 도금시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 마스크 물질층의 두께는 1㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 기재 상에 형성되는 포토레지스트 물질층을 패터닝하는 것을 포함하며, 상기 포토레지스트 물질층은 바인더, 감광제, 용매 및 광 조사에 의해 상기 감광제로부터 형성되는 라디컬을 캡처하는 첨가제를 포함하는 네가티브형 포토레지스트 물질로 형성될 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크는 비평탄한 제1 면과, 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하는 차단부; 및 상기 차단부에 의해 둘러싸이도록 배치되며, 상기 차단부의 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 서로 연결된 제1 개구와 제2 개구를 포함하는 상기 복수의 패턴 개구를 포함하며, 상기 제1 개구는 상기 차단부의 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 만곡된 측면을 가지며, 상기 제2 개구는 상기 제1 개구로부터 상기 차단부의 상기 제2 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 상기 제1 개구의 상기 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지며, 상기 제1 개구의 상기 측면과 상기 제2 개구의 상기 측면의 경계에 변곡점이 위치한다.
상기 패턴 개구는 상기 차단부의 상기 제1 면에서 최대폭을 갖고, 상기 차단부의 상기 제2 면에서 최소폭을 가지며, 상기 최대폭과 상기 최소폭의 차이는 3㎛ 이상이며, 상기 차단부의 두께는 1㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
상기 차단부의 상기 제1 면은 볼록면일 수 있다.
상기 차단부는 금속 물질 또는 무기 물질을 포함할 수 있다.
상기 차단부의 상기 제1 면에 위치하는 상기 제1 개구의 측면과 상기 차단부의 상기 제2 면에 위치하는 상기 제2 개구의 측면을 연결하는 가상의 면과, 상기 차단부의 상기 제1 면과 평행한 가상의 면이 이루는 테이퍼 각도가 45° 이하일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법에 따르면, 원하는 위치에 원하는 특정 형상의 패턴 개구를 가지는 증착용 마스크의 제조가 가능하며, 증착용 마스크의 제조 공정이 단순화될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 마스크 프레임에 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크가 배치된 사시도이다.
도 2는 도 1의 증착용 마스크의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 선의 단면도이다.
도 4는 도 1의 증착용 마스크를 이용한 증착 공정을 보여주기 위한 증착 장치의 구성도이다.
도 5 및 도 6은 증착용 마스크의 다양한 실시예를 보여주는 단면도들이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12 내지 도 14는 도 5의 증착용 마스크를 제조하는 방법을 보여주기 위한 단면도들이다.
도 15 및 도 16은 도 6의 증착용 마스크를 제조하는 방법을 보여주기 위한 단면도들이다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법의 또다른 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
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 마스크 프레임에 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크가 배치된 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크(100)는 마스크 프레임(5) 상에 배치되고 용접에 의해 결합됨으로써 마스크 조립체를 형성할 수 있다.
마스크 프레임(5)은 마스크 조립체의 외곽 틀을 형성하는 것으로, 중앙에 프레임 개구(5a)가 형성된 사각띠 형상을 가질 수 있다. 마스크 프레임(5)은 증착용 마스크(100)를 지지하며, 용접에 의해 증착용 마스크(100)와 결합할 수 있다. 마스크 프레임(5)은 강성이 큰 금속 재료, 예를 들어 스테인리스 강 등의 금속으로 형성될 수 있다.
증착용 마스크(100)는 전반적으로 소정 두께를 갖는 판 형상으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서, 이러한 판 형상의 일측면은 제1 면 (101)으로, 그 반대면인 타측면은 제2 면(102)으로 지칭된다. 증착용 마스크(100)의 제1 면(101)은 증착용 마스크(100)가 마스크 프레임(5)의 프레임 개구(5a)를 덮도록 마스크 프레임(5)의 상면에 결합될 때 마스크 프레임(5)의 상면과 접촉하는 면이다. 증착용 마스크(100)의 제2 면(102)은 기판(도 4의 S)에 증착 물질을 증착시켜 원하는 박막의 패턴을 형성시키기 위해 증착용 마스크(100)의 상부에 기판(도 4의 S)을 배치시킬 때, 기판(도 4의 S)과 마주하도록 배치되며, 그에 접촉할 수도 있다.
증착용 마스크(100)는 양 단부에 돌출된 클램핑부(CP)를 포함할 수 있다. 클램핑부(CP)는 증착용 마스크(100)를 용접에 의해 마스크 프레임(5)에 결합시키기 전에 양 단부 방향으로 인장시키는 클램프(미도시)가 결합되기 위한 부분으로서, 용접 공정 후에는 절단될 수도 있다.
증착용 마스크(100)는 마스크 물질, 예를 들어 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 니켈 합금, 니켈-코발트 합금 등의 금속으로 형성될 수 있다. 도 1에서는 증착용 마스크(100)가 복수개의 분리 마스크로 구성된 경우가 도시되었으나, 복수개의 분리 마스크를 합친 크기를 가지는 하나의 마스크로 구성될 수도 있다.
증착용 마스크(100)는 증착 패턴부(110)와 고정부(140)를 포함할 수 있다. 증착 패턴부(110)는 증착용 마스크(100)를 마스크 프레임(5) 상에 배치시 프레임 개구(5a)와 중첩할 수 있다. 고정부(140)는 증착 패턴부(110)의 외측에 배치되며 증착용 마스크(100)와 마스크 프레임(5)를 용접에 의해 결합시킬 때 용접이 이루어지는 공간을 제공한다.
이하, 증착 패턴부(110)에 대해 더욱 상세히 설명한다.
증착 패턴부(110)는 차단부(120)와 복수의 패턴 개구(130)를 포함한다.
차단부(120)는 증착용 마스크(100)를 이용하여 기판(도 4의 S)에 증착 물질을 증착시킬 때 증착 물질을 차단하는 부분이다. 차단부(120)는 후술되는 복수의 패턴 개구(120)에 의해 정의될 수 있으며, 대략 격자 형상의 평면 형상을 가질 수 있다.
복수의 패턴 개구(130)는 차단부(120)에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 또한, 복수의 패턴 개구(130)는 예를 들어 기판(도 4의 S)에 유기 발광 표시 장치의 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층 중 적색 유기 발광층을 형성시키는 경우 적색 유기 발광층의 패턴과 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 도 1에서, 복수의 패턴 개구(130)는 도트 형상으로 형성된 것으로 도시되었으나, 슬릿 형상으로 형성될 수도 있으며, 도트 형상과 슬릿 형상을 포함하여 형성될 수도 있다.
각 패턴 개구(130)는 차단부(120)의 제1 면(101)과 제2 면(102) 사이에 배치된 제1 개구(131)와 제2 개구(132)를 포함할 수 있다. 제1 개구(131)는 상대적으로 제1 면(101)에 가까이 위치하고, 제2 개구(132)는 상대적으로 제2 면(102)에 가까이 위치한다. 제1 개구(131)와 제2 개구(132)는 서로 연결되어 있다. 따라서, 패턴 개구(130)는 제1 면(101)과 제2 면(102) 사이를 관통한다.
제1 개구(131)는 차단부(120)의 제1 면(101)으로부터 제2 면(102)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있으며, 만곡된 측면을 가진다. 제2 개구(132)는 제1 개구(132)로부터 제2 면(102)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있으며, 제1 개구(131)의 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가진다. 따라서, 제1 면(101)에서의 패턴 개구(130)의 폭은 제2 면(102)에서의 패턴 개구(130)의 폭보다 크다.
예시적인 실시예에서, 제1 개구(131)의 측면은 두께 방향을 따라 오목하고, 제2 개구(132)의 측면은 두께 방향을 따라 볼록할 수 있다. 이 경우, 단면상 제1 개구(131)의 측면과 제2 개구(132)의 측면의 경계에는 변곡점(133)이 위치할 수 있다.
차단부(120)의 제1 면(101)에 위치하는 제1 개구(131)의 측면과 차단부(120)의 제2 면(102)에 위치하는 제2 개구(132)의 측면을 연결하는 가상의 면과 차단부(120)의 제1 면(101)과 평행한 가상의 면이 이루는 테이퍼 각도(θ1)는 약 45° 이하일 수 있다. 이와 같은 범위의 테이퍼 각도(θ1)를 갖게 되면, 증착용 마스크(100)를 이용하여 기판(도 4의 S)에 박막 패턴을 형성할 때, 박막 패턴의 테두리 부분 외측으로 증착 물질이 증착되는 것이 줄어들 수 있다. 따라서, 증착용 마스크(100)의 섀도우(shadow) 현상에 의하여 박막 패턴의 두께가 불균일하게 증착되는 것을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 패턴 개구(130)는 차단부(120)의 제1 면(101)에서 최대폭(d1)을 가지며, 차단부(120)의 제2 면(102)에서 최소폭(d2)을 가질 수 있다. 패턴 개구(130)의 최대폭(d1)과 최소폭(d2)의 차이는 약 3㎛ 이상일 수 있다. 상기 차이가 3㎛ 이상 확보되면, 증착용 마스크(100)의 제조 과정에서 포토레지스트 패턴(도 10의 20P1)의 상하부에 증착되는 마스크 물질을 단절시키기 쉬워져, 후속하는 리프트 오프 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
증착용 마스크(100)의 두께, 즉, 차단부(120)의 두께(t1)는 약 1㎛ 내지 약 20㎛ 일 수 있다. 증착용 마스크(100)의 두께가 1㎛ 미만이면 증착용 마스크(100)의 강성이 작아 외력에 의한 저항력이 낮으며, 증착용 마스크(100)의 두께가 20㎛를 초과하면 상기와 같은 구조의 패턴 개구(130)를 형성하기 어려워 증착용 마스크를 이용하여 기판에 증착 물질을 증착시켜 형성되는 박막에 섀도우 현상이 발생되는 것을 줄이기 어려울 수 있다.
한편, 차단부(120)의 제2 면(102)은 평탄면이지만, 차단부(120)의 제1 면(101)은 비평탄면일 수 있다. 차단부(120)의 제1 면(101)은 비평탄면인 것은 증착용 마스크(100)를 형성시 마스크 물질을 스퍼터링 방법과 같은 증착 방법을 이용하여 기재(도 10의 10) 상에 증착시켜 마스크 물질층(도 10의 100a)을 형성하는 공정에서, 포토 개구부(22)의 내부에 증착된 마스크 물질의 표면이 증착 공정 특성상 평탄하지 않게 형성되지 않음에 기인한 것일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 차단부(120)의 제1 면(101)은 볼록면일 수 있다.
상기와 같이 구성되는 증착용 마스크(100)는 용접에 의해 도 1의 마스크 프레임(5)에 결합되어 마스크 조립체를 형성한 후 증착 공정에 사용된다.
도 4는 도 1의 증착용 마스크를 이용한 증착 공정을 보여주기 위한 증착 장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 서로 결합된 증착용 마스크(100)와 마스크 프레임(5)은 지지대(1) 상에 배치된다. 그리고, 마그네트 유닛(2)이 구동하여 기판(S)과 증착용 마스크(100)가 밀착된다. 이때, 각 패턴 개구(도 3의 130)가 기판(S)의 특정 화소, 예를 들어 적색 유기 발광층이 형성될 화소와 대응될 수 있으며, 제2 개구(도 3의 132)가 기판(S)과 대향할 수 있다. 이후, 도가니(3)로부터 증착 물질을 증발시키면, 증착 물질이 제1 개구(도 3의 131)와 제2 개구(도 3의 132)를 차례로 통과하여 기판(S)에 증착되어, 박막 패턴을 형성할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크(100)는 기판(S)에 증착 물질을 증착시켜 박막을 형성하는 경우 제1 개구(131)와 제2 개구(132)를 가지는 패턴 개구(130)의 구조를 통해, 박막의 테두리 부분 외측으로 증착 물질이 더 증착되어 섀도우(shadow) 현상이 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다.
도 5 및 도 6은 증착용 마스크의 다양한 실시예를 보여주는 단면도들이다.
도 5는 증착용 마스크의 증착 패턴부(210)가 차단부(220)와 복수의 패턴 개구(130)를 가지되, 차단부(220)의 제1 면(201)이 평탄한 것을 예시한다. 이는 증착용 마스크를 형성시 포토레지스트 패턴(도 13의 20P1) 중 차단부(220)의 형성 위치와 대응되는 포토 개구(도 13의 22) 내부의 기재(도 13의 10a) 표면에 마스크 물질을 도금 방법, 예를 들어 전해 도금 방법 또는 무전해 도금 방법을 이용하여 도금시켜 마스크 물질층(도 13의 200a)을 형성시킴에 따른 것일 수 있다. 즉, 도금 방법 특성상 마스크 물질이 기재(도 13의 10a) 표면에 균일하게 도금될 수 있다.
이와 같은 차단부(220)와 복수의 패턴 개구(130)를 가지는 증착 패턴부(210)를 포함하는 증착용 마스크는 도 3의 증착용 마스크(100)와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
도 6은 증착용 마스크의 증착 패턴부(310)가 차단부(320)와 복수의 패턴 개구(130)를 가지되, 차단부(320)가 무기 물질로 형성되는 것을 예시한다. 즉, 증착용 마스크의 마스크 물질이 무기 물질, 예를 들어 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 이와 같이 무기 물질로 형성되는 증착용 마스크는 금속으로 형성되는 증착용 마스크(100)보다 강성은 작을 수 있지만, 고온의 열에 의해 크게 영향을 받지 않으므로 고온에 의한 변형이 적을 수 있다.
한편, 상기 증착용 마스크를 형성시 마스크 물질(도 15의 300a), 즉 무기 물질을 화학 기상 증착(CVD) 방법과 같은 증착 방법을 이용하여 기재(도 15의 10) 상에 증착시키는 공정에서, 포토 개구(도 15의 22) 내부에 증착되는 마스크 물질(도 15의 300a)의 표면이 증착 공정 특성상 평탄하지 않게 형성될 수 있다. 이에 따라, 차단부(320)의 제2 면(102)은 평탄면이지만, 차단부(320)의 제1 면(301)은 비평탄면일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 차단부(320)의 제1 면(301)은 볼록한 면일 수 있다.
이와 같은 차단부(320)와 복수의 패턴 개구(130)를 가지는 증착 패턴부(310)를 포함하는 증착용 마스크도 도 3의 증착용 마스크(100)와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
다음은 도 1 내지 도 3의 증착용 마스크(100)의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 기재(10) 상에 포토레지스트 물질층(20)을 형성한다. 기재(10)는 금속, 글래스 또는 폴리머 등의 기판일 수 있다. 포토레지스트 물질층(20)은 기재(10)와 접하는 제1 면(20a)과, 제1 면(20a)과 대향하는 제2 면(20b)을 포함할 수 있으며, 네가티브형 포토레지스트 물질로 구성될 수 있다.
상기 네가티브형 포토레지스트 물질은 바인더, 감광제, 용매 및 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 바인더는 노볼락 수지 및 아크릴레이트 등을 포함할 수 있다. 상기 노볼락 수지는 메타 및/또는 파라 크레졸을 포함하는 방향족 알코올과, 포름알데히드를 반응시켜 합성한 고분자 중합체일 수 있다. 상기 노볼락 수지의 분자량은 2000 내지 9000일 수 있으며, 메타 크레졸과 파라 크레졸의 중량비가 20: 80 내지 80: 20일 수 있다. 상기 아크릴 레이트는 불포화 카르본산, 불포화 카르본산 무수물, 또는 이들의 혼합물을 단량체로 하여 공중합시킨 아크릴계 공중합체로, 아크릴산, 메타크릴산 또는 무수말레인산을 포함할 수 있다.
상기 감광제는 약 300nm 내지 약 450nm의 파장을 가지는 광의 조사에 의해 에틸렌성 불포화기를 중합시키는 라디컬을 발생시킬 수 있는 화합물이다. 상기 감광제는 예를 들어, 할로메틸화트리아진 유도체, 할로메틸화 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 벤조인, 벤조인알킬에테르, 안트라퀴논 유도체, 벤즈안트론 유도체, 벤조페논 유도체, 아세토페논 유도체, 티옥산톤 유도체, 안식향산 에스테르 유도체, 아크리딘 유도체, 페나딘 유도체, 티타노센 유도체, a-아미노알킬페논계 화합물, 아실포스핀옥사이드계 화합물 및 옥심에스테르 화합물 중 어느 하나일 수 있다.
상기 할로메틸화트리아진 유도체는 2-(4-메톡시페닐)-4, 6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진; 2-(4-메톡시나프틸)-4, 6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진; 2-(4-에톡시나프틸)-4, 6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진; 및 2-(4-에톡시카르보닐나프틸)-4, 6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진 중 어느 하나일 수 있다.
상기 이미다졸 유도체는 2-(o-클로로페닐)-4, 5-디페닐이미다졸 2량체; 2-(o-클로로페닐)-4, 5-비스(3’-메톡시페닐)이미다졸 2량체; 2-(o-플루오로페닐)-4, 5-디페닐이미다졸 2량체; 2-(o-메틸페닐)-4, 5-디페닐이미다졸 2량체; 및 2-(o-메톡시페닐)-4, 5-디페닐이미다졸 2량체 중 어느 하나일 수 있다.
상기 벤조인은 벤조인메틸에테르, 벤조인페닐에테르, 벤조인이소부틸에테르, 및 벤조인이소프로필에테르 중 어느 하나일 수 있다.
상기 안트라퀴논 유도체는 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 및 1-클로로안트라퀴논 중 어느 하나일 수 있다.
상기 벤조페논 유도체는 벤조페논, 미히라케톤, 2-메틸벤조페논, 3-메틸벤조페논, 4-메틸벤조페논, 2-클로로벤조페논, 4-브로모벤조페논, 및 2-카르복시벤조페논 중 어느 하나일 수 있다.
상기 아세토페논 유도체는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, a-히드록시-2-메틸페닐프로파논, 1-히드록시-1-메틸에틸-(p-이소프로필페닐)케톤, 1-히드록시-1-(p-도데실페닐)케톤, 2-메틸-(4’-(메틸티오)페닐)-2-몰포리노-1-프로파논, 및 1,1,1-트리클로로메틸-(p-부틸페닐)케톤 중 어느 하나일 수 있다.
상기 티옥산톤 유도체는 티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 및 2,4-디이소프로필티옥산톤 중 어느 하나일 수 있다.
상기 안식향산 에스테르 유도체는 p-디메틸아미노안식향산 에틸, 및 p-디에틸아미노안식향산 에틸 중 어느 하나일 수 있다.
상기 아크리딘 유도체는 9-페닐아크리딘, 및 9-(p-메톡시페닐)아크리딘 중 어느 하나일 수 있다.
상기 페나딘 유도체는 9,10-디메틸벤즈페나딘 등일 수 있다.
상기 티타노센 유도체는 디-시클로펜타디에닐-Ti-디-클로라이드; 디-시클로펜타디에닐-Ti-비스-페닐; 디-시클로펜타디에닐-Ti-비스-2,3,4,5,6-펜타플루오로페니-1-일; 디-시클로펜타디에닐-Ti-비스-2,3,5,6-테트라플루오로페니-1-일; 디-시클로펜타디에닐-Ti-비스-2,4,6-트리플루오로페니-1-일; 디-시클로펜타디에닐-Ti-비스-2, 6-디플루오로페니-1-일; 디-시클로펜타디에닐-Ti-비스-2, 4-디플루오로페니-1-일; 디-메틸시클로펜타디에닐-Ti-비스-2,3,4,5,6-펜타플루오로페니-1-일; 디-메틸시클로펜타디에닐-Ti-비스-2, 6-디-플루오로페니-1-일; 및 디-시클로펜타디에닐-Ti-비스-2, 6-디-플루오로-3-(필-1-일)-페닐-1-일 중 어느 하나일 수 있다.
상기 a-아미노알킬페논계 화합물은 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노프로판-1-일; 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)부타논-1-온; 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)부탄-1-온; 4-디메틸아미노에틸벤조에이트; 4-디메틸아미노프로피오페논; 2-에틸헥실-1,4-디메틸아미노벤조에이트; 2,5-비스(4-비에틸아미노벤잘)시클로헥사논; 7-디에틸아미노-3-(4-디에틸아미노벤조일)쿠마린; 및 4-(디에틸아미노)카르콘 중 어느 하나일 수 있다.
상기 아실포스핀옥사이드계 화합물은 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드; 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 중 어느 하나일 수 있다.
상기 옥심에스테르 화합물은 1,2-옥탄디온, 1-[4-(페닐티오)페닐]-, 2-(O-벤조일옥심); 에타논; 및 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카바졸-3-일]-, 1-(O-아세틸옥심) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 용매는 상기 바인더 및 상기 감광제를 용해 및 분산시킬 수 있는 것이라면, 어느 것이라도 무방하다. 예를 들며, 상기 용매는 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노아세테이트, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 (PGMEAc라 함), 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 톨루엔, 클로로포름, 디클로로메탄, 초산에틸, 유산메틸, 유산에틸, 3-메톡시메틸프로피오네이트, 3-에톡시에틸프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 테트라하이드로푸란, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 및 메톡시부틸초산에스테르, 솔베소 및 카비톨 중 어느 하나일 수 있다.
상기 첨가제는 상기 라디컬을 흡수(캡처)하여 상기 네가티브형 포토레지스트 물질을 안정적으로 유지시키는 화합물로, Sterically hindered phenolics, Sterically hindered amines (HALS)를 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 제품명으로는, TINUVIN® 123, TINUVIN® 144 등이 있을 수 있다.
상기 첨가제는 도 9의 포토레지스트 패턴(20P1)을 형성하기 위해 도 8의 광 조사 과정에서 포토레지스트 물질층(20)의 경화를 조절하는 역할을 한다. 즉, 도 8에서 포토레지스트 물질층(20)에 광이 조사되는 과정에서 광 조사 특성 상 포토레지스트 물질층(20)의 상부에 조사되는 제1 광 에너지에 비해 작은 제2 광 에너지가 포토레지스트 물질층(20)의 하부로 조사될 때, 상기 첨가제는 상기 제2 광 에너지에 의해 발생되는 라디컬이 바인더의 가교를 활발히 만들기 전에 상기 제2 광 에너지에 의해 발생되는 라디컬을 흡수(캡처)하여 포토레지스트 물질층(20)의 하부가 광에 반응하여 경화되는 것을 줄인다. 이러한 첨가제는 상기 감광제(100%) 대비 약 5% 내지 약 30%의 중량을 가질 수 있다. 상기 감광제 대비 상기 첨가제의 중량이 5% 미만인 경우 상기 라디컬을 흡수(캡처)하는 효과가 미비하며, 상기 감광제 대비 상기 첨가제의 중량이 30%를 초과하는 경우 상기 감광제에서 발생한 라디컬의 과도한 흡수로 포토레지스트 패턴의 형성 능력이 떨어질 수 있다.
이어서, 도 8 및 도 9를 참조하면, 기재(10) 상에 포토 패턴부(21)와 포토 개구부(22)를 포함하는 포토레지스트 패턴(20P1)을 형성한다.
구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이 차광부(31)와 투광부(32)를 포함하는 포토 마스크(30)를 포토레지스트 물질층(20) 상에 배치시킨다. 이때, 포토 마스크(30)의 차광부(31)는 도 3의 차단부(120)가 형성될 영역과 대응되며, 투광부(32)는 도 3의 패턴 개구(130)가 형성될 영역과 대응될 수 있다. 여기서, 포토레지스트 물질층(20)의 제1 면(20a)은 차단부(도 3의 120)의 제2 면(도 3의 102)과 대응되며, 포토레지스트 물질층(20)의 제2 면(20b)은 차단부(도 3의 120)의 제1 면(도 3의 101)과 대응될 수 있다.
이 후, 포토 마스크(30)를 이용하여 포토레지스트 물질층(20)에 광을 조사한다. 그 결과, 포토레지스트 물질층(20) 중 투광부(32)와 대응되는 제1 영역(21a)이 광에 반응하여(즉, 제1 영역(21a)에서 바인더의 가교가 형성되어) 경화되며, 포토레지스트 물질층(20) 중 차광부(31)와 대응되는 제2 영역(22a)은 광에 비반응한다. 여기서, 제1 영역(21a)은 포토레지스트 물질층(20)의 제2 면(20b)부터 제1 면(20a)을 향해 광이 조사되어 형성되는 영역으로서, 포토레지스트 물질층(20)의 제2 면(20b)에서 최대폭(d11)을 가지며 포토레지스트 물질층(20)의 제1 면(20a)에서 최소폭(d12)을 가진다. 즉, 제1 영역(21a)은 역테이퍼 형상을 갖는다. 최대폭(d11)과 최소폭(d12)의 차이는 약 3㎛ 이상일 수 있다. 이 경우, 도 10에서 포토레지스트 패턴(20P1) 중 포토 패턴부(21)의 상부에 증착되는 마스크 물질과 포토 개구부(22) 내부의 기재(10) 상에 증착되는 마스크 물질이 연결되지 않고 단절되는 것이 용이해져, 도 11에서 리프트 오프 방법을 이용하여 포토 패턴부(21)를 제거하는 공정이 용이해질 수 있다.
한편, 제1 영역(21a)은 포토레지스트 물질층(20)의 제2 면(20b)으로부터 제1 면(20a)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가지며 만곡된 측면을 가지는 제1 부분(21aa)과, 제1 부분(21a)으로부터 포토레지스트 물질층(20)의 제1 면(20a)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있으며 제1 부분(21aa)의 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지는 제2 부분(21ab)을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 부분(21aa)의 측면은 두께 방향을 따라 오목하고, 제2 부분(21ab)의 측면은 두께 방향을 따라 볼록할 수 있다. 이 경우, 단면상 제1 부분(21aa)의 측면과 제2 부분(21ab)의 측면의 경계에는 변곡점(21ac)이 위치할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 제1 영역(21a)은 포토레지스트 물질층(20)을 형성하는 네가티브형 포토레지스트 물질에서 감광제 대비 첨가제의 중량을 조절하여 형성될 수 있다.
이 후, 포토레지스트 물질층(20)을 현상하면, 도 9에 도시된 바와 같은 포토레지스트 패턴(20P1)이 형성된다. 즉, 복수의 포토 패턴부(21)와 포토 개구부(22)를 포함하는 포토레지스트 패턴(20P1)이 형성된다. 여기서, 포토 패턴부(21)의 제1 면은 도 8의 포토레지스트 물질층(20)의 제1 면(20a)과 대응될 수 있으며, 포토 패턴부(21)의 제2 면은 도 8의 포토레지스트 물질층(20)의 제2 면(20b)과 대응될 수 있다. 이에 따라, 이하에서는 포토 패턴부(21)의 제1 면을 도면 부호 '20a'로 나타내고, 포토 패턴부(21)의 제2 면을 도면 부호 '20b'로 나타내기로 한다. 포토 개구부(22)는 복수의 포토 패턴부(21)에 의해 정의될 수 있으며, 대략 격자 형상의 평면 형상을 가질 수 있다.
복수의 포토 패턴부(21)는 제2 면(20b)부터 제1 면(20a)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있으며 만곡된 측면을 가지는 제1 포토 패턴(21P1)과, 제1 포토 패턴(21P1)으로부터 제1 면(20a)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가지며 제1 포토 패턴(21P1)의 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지는 제2 포토 패턴(21P2)을 가진다. 여기서, 제1 포토 패턴(21P1)의 측면과 제2 포토 패턴(21P2)의 측면의 경계에는 변곡점(21P3)이 위치할 수 있다.
또한, 도 8의 제1 영역(21a)과 대응하여, 포토 패턴부(21)는 제2 면(20b)에서 최대폭(d11)을 가지며, 제1 면(20a)에서 최소폭(d12)을 가질 수 있다. 이때, 포토 패턴부(21)의 최대폭(d11)과 최소폭(d12)의 차이는 약 3㎛ 이상일 수 있다.
이어서, 도 10을 참조하면, 포토레지스트 패턴(20P1) 측으로 마스크 물질을 증착시킨다. 그 결과, 복수의 포토 패턴부(21)의 상부와 포토 개구부(22) 내부 각각에 마스크 물질층(100a)이 형성된다. 포토 패턴부(21)의 상부의 마스크 물질층(100a)과 포토 개구부(22)의 마스크 물질층(100a)은 서로 분리될 수 있다. 그에 따라, 포토 패턴부(21)의 상측 측면은 마스크 물질층(100a)에 의해 덮이지 않고 노출되며, 후속 리프트 오프 공정에서 스트리퍼에 의해 용이하게 제거될 수 있다. 아울러, 효율 및 신뢰성이 감소할 수는 있지만, 포토 패턴부(21)의 상부의 마스크 물질층(100a)과 포토 개구부(22)의 마스크 물질층(100a)은 완전히 분리되지는 않더라도 포토 패턴부(21)의 상측 측면의 일부 영역에서 마스크 물질층(100a)에 의해 덮이지 않고 노출된 부분이 있으면 리프트 오프 공정 진행이 가능할 수 있다.
상기 마스크 물질은 앞에서 설명한 금속 물질로 구성될 수 있으며, 상기 마스크 물질의 증착은 스퍼터링 방법과 같은 증착 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 마스크 물질은 포토 개구부(22) 내부에 형성되는 마스크 물질층(100a)이 약 1㎛ 내지 약 20㎛의 두께를 가지도록 기재(10) 상에 증착될 수 있다.
한편, 포토 개구부(22) 내부는 테이퍼 형상의 공간이 형성되어 있기 때문에, 기재(10)의 표면으로부터 마스크 물질이 증착되어 성장하는 속도가 위치에 따라 차이가 있을 수 있다. 따라서, 증착된 마스크 물질층(100a)의 표면은 비평탄면일 수 있다. 도면에서는 포토 개구부(22)의 중앙부에서 증착 및 성장 속도가 빨라 마스크 물질층(100a)의 표면이 볼록한 면을 갖는 경우를 예시하였지만, 증착 방식이나 조건에 따라 다른 비평탄한 형상을 가질 수도 있다.
이어서, 도 11을 참조하면, 복수의 포토 패턴부(21)를 제거하고 기재(10) 상에 마스크 물질층(100a)을 잔류시킴으로써, 기재(10) 상에 잔류된 마스크 물질층(100a)으로부터 형성되는 차단부(120)와, 차단부(120)에 의해 정의되는 복수의 패턴 개구(130)를 포함하는 증착용 마스크(100)를 형성한 후, 기재(10)를 제거한다. 상부에 마스크 물질층(100a)이 형성된 포토 패턴부(21)의 제거는 스트리퍼를 이용한 리프트 오프 공정으로 진행될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 제조 방법은 라디컬을 흡수(캡처)하는 첨가제를 포함하는 네가티브형 포토레지스트 물질층(20)을 패터닝하여 형성되는 포토레지스트 패턴(20P1)을 이용하여 마스크 물질을 증착하여 기재(10) 상에 마스크 물질층(100a)을 형성시키고, 상부에 마스크 물질층(100a)이 형성된 포토 패턴부(21)와 기재(10)를 제거하여, 원하는 위치에 원하는 특정 형상의 패턴 개구(130)를 가지는 증착용 마스크(도 3의 100)를 제조하게 할 수 있으며, 증착용 마스크(도 3의 100)의 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
도 12 내지 도 14는 도 5의 증착용 마스크를 제조하는 방법을 보여주기 위한 단면도들이다.
도 5의 증착용 마스크를 제조하는 방법은 도 7 내지 도 11에서 설명된 증착용 마스크를 제조하는 방법과 유사하다. 다만, 도 5의 증착용 마스크를 제조하는 방법에서 기재(10a) 상에 포토레지스트 물질층(20)을 형성하는 것과, 기재(10a) 상에 마스크 물질층(200a)을 형성하는 것과, 포토 패턴부(21)와 기재(10a)를 제거하는 것만 다르다. 이에 따라, 도 5의 증착용 마스크를 제조하는 방법에서는 기재(10a) 상에 포토레지스트 물질층(20)을 형성하는 것과, 기재(10a) 상에 마스크 물질층(200a)을 형성하는 것과, 포토 패턴부(21)와 기재(10a)를 제거하는 것에 대해서만 설명한다.
도 12를 참조하면, 기재(10a) 상에 포토레지스트 물질층(20)을 형성한다. 기재(10a)는 도 13에서 기재(10a) 상에 마스크 물질을 도금 방법을 이용하여 도금시켜 마스크 물질층(200a)을 형성되게 할 수 있는 금속 기판일 수 있다. 포토레지스트 물질층(20)의 구체적인 구성과, 포토레지스트 물질층(20)으로부터 포토레지스트 패턴(20P1)이 형성되는 단계는 도 7 내지 도 9에서 상세히 설명되었으므로, 중복된 설명은 생략한다.
이어서, 도 13을 참조하면, 기재(10a) 상에 도금 방법, 예를 들어 전해 도금 방법 또는 무전해 도금 방법을 이용하여 마스크 물질을 도금한다. 그 결과, 포토 개구부(22) 내부의 기재(10a) 상에만 마스크 물질층(200a)이 형성된다. 상기 마스크 물질은 앞에서 설명한 금속 물질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 마스크 물질은 포토 개구부(22) 내부에 형성되는 마스크 물질층(200a)이 약 1㎛ 내지 약 20㎛의 두께를 가지도록 기재(10a) 상에 도금될 수 있다. 한편, 도금된 마스크 물질층(200a)의 표면은 평탄면일 수 있다.
이어서, 도 14를 참조하면, 복수의 포토 패턴부(21)를 제거하고 기재(10a) 상에 마스크 물질층(200a)을 잔류시킴으로써, 기재(10a) 상에 잔류된 마스크 물질층(200a)으로부터 형성되는 차단부(220)와, 차단부(220)에 의해 정의되는 복수의 패턴 개구(130)를 포함하는 증착용 마스크를 형성한 후, 기재(10a)를 제거한다. 포토 패턴부(21)의 제거는 스트리퍼를 이용한 공정으로 진행될 수 있다.
도 15 및 도 16은 도 6의 증착용 마스크를 제조하는 방법을 보여주기 위한 단면도들이다.
도 6의 증착용 마스크를 제조하는 방법은 도 7 내지 도 11에서 설명된 증착용 마스크를 제조하는 방법과 유사하다. 다만, 도 6의 증착용 마스크를 제조하는 방법에서 기재(10) 상에 마스크 물질층(300a)을 형성하는 것과, 포토 패턴부(21)와 기재(10)를 제거하는 것만 다르다. 이에 따라, 도 6의 증착용 마스크를 제조하는 방법에서는 마스크 물질(300a)을 증착하는 것과 포토 패턴부(21)와 기재(10)를 제거하는 것에 대해서만 설명한다.
도 15를 참조하면, 포토레지스트 패턴(20P1) 측으로 마스크 물질을 증착시킨다. 그 결과, 복수의 포토 패턴부(21)의 상부와 포토 개구부(22) 내부 각각에 마스크 물질층(300a)이 형성된다. 포토 패턴부(21)의 상부의 마스크 물질층(300a)과 포토 개구부(22)의 마스크 물질층(300a)은 서로 분리될 수 있다. 그에 따라, 포토 패턴부(21)의 상측 측면은 마스크 물질층(300a)에 의해 덮이지 않고 노출되며, 후속 리프트 오프 공정에서 스트리퍼에 의해 용이하게 제거될 수 있다. 아울러, 효율 및 신뢰성이 감소할 수는 있지만, 포토 패턴부(21)의 상부의 마스크 물질층(300a)과 포토 개구부(22)의 마스크 물질층(300a)은 완전히 분리되지는 않더라도 포토 패턴부(21)의 상측 측면의 일부 영역에서 마스크 물질층(300a)에 의해 덮이지 않고 노출된 부분이 있으면 리프트 오프 공정 진행이 가능할 수 있다.
상기 마스크 물질은 앞에서 설명한 무기 물질일 수 있으며, 상기 마스크 물질의 증착은 화학 기상 증착(CVD) 방법과 같은 증착 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 마스크 물질은 포토 개구부(22) 내부에 형성되는 마스크 물질층(300a)의 두께가 약 1㎛ 내지 약 20㎛가 되도록 기재(10) 상에 증착될 수 있다.
한편, 포토 개구부(22) 내부는 테이퍼 형상의 공간이 형성되어 있기 때문에, 기재(10)의 표면으로부터 마스크 물질이 증착되어 성장하는 속도가 위치에 따라 차이가 있을 수 있다. 따라서, 증착된 마스크 물질층(300a)의 표면은 비평탄면일 수 있다. 도면에서는 포토 개구부(22)의 중앙부에서 증착 및 성장 속도가 빨라 마스크 물질층(300a)의 표면이 볼록한 면을 갖는 경우를 예시하였지만, 증착 방식이나 조건에 따라 다른 비평탄한 형상을 가질 수도 있다.
이어서, 도 16을 참조하면, 복수의 포토 패턴부(21)를 제거하고, 기재(10) 상에 마스크 물질층(300a)을 잔류시킴으로써, 기재(10) 상에 잔류된 마스크 물질층(300a)으로부터 형성되는 차단부(320)와, 차단부(320)에 의해 정의되는 복수의 패턴 개구(130)를 포함하는 증착용 마스크를 형성 한 후, 기재(10)를 제거한다. 상부에 마스크 물질층(300a)이 형성된 포토 패턴부(21)의 제거는 스트리퍼를 이용한 리프트 오프 공정으로 진행될 수 있다.
다음은 도 1 내지 도 3의 증착용 마스크(100)의 또다른 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 또다른 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 또다른 제조 방법에서는 도 7 내지 도 11에서 증착용 마스크 제조 방법과 비교하여 포토레지스트 패턴(20P2)을 형성하는 것과, 기재(10) 상에 마스크 물질층(100a)을 형성하는 것과, 포토 패턴부(21b)와 기재(10)를 제거하는 것만 다르다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착용 마스크의 또다른 제조 방법에서는 포토레지스트 패턴(20P2)을 형성하는 것과, 기재(10) 상에 마스크 물질층(100a)을 형성하는 것과, 포토 패턴부(21b)와 기재(10)를 제거하는 것에 대해서만 설명한다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 기재(10) 상에 포토 패턴부(21b)와 포토 개구(22b)를 포함하는 포토레지스트 패턴(20P2)을 형성한다.
포토레지스트 패턴(20P2)의 형성 과정은 도 7 및 도 8에서 설명된 포토레지스트 패턴(20P1)의 형성 과정과 유사하다. 이에 따라, 포토레지스트 패턴(20P2)의 포토 패턴부(21b)가 제2 면(21b2)에서 제1 면(21b1)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있으며 만곡된 측면을 가지는 제1 포토 패턴(21P1)과, 제1 포토 패턴(21P1)으로부터 제1 면(21b1)을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가지며 제1 포토 패턴(21P1)의 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지는 제2 포토 패턴(21P2)을 가진다. 여기서, 제1 포토 패턴(21P1)의 측면과 제2 포토 패턴(21P2)의 측면의 경계에는 변곡점(21P3)이 위치할 수 있다.
다만, 제1 포토 패턴(21P1)의 측면은 포토 패턴부(21b)의 제2 면(21b2)부터 연속된 제1 측면(S1), 제2 측면(S2), 제3 측면(S3), 제4 측면(S4)를 포함할 수 있으며, 제1 측면(S1)과 제2 측면(S2)의 경계, 제2 측면(S2)과 제3 측면(S3)의 경계, 및 제3 측면(S3)과 제4 측면(S4)의 경계에 변곡점들(SP1, SP2, SP3)이 위치할 수 있다. 변곡점들(SP1, SP2, SP3)은 제1 변곡점(SP1), 제2 변곡점(SP2), 변곡점(SP3)으로 구분될 수 있다. 이 경우, 제2 측면(S2)과 제3 측면(S3)에 의해 단절용 홈(g)이 정의될 수 있다. 도 19에서 마스크 물질을 포토레지스트 패턴(20P2) 측으로 증착시켜 포토 패턴부(21b)에 형성되는 마스크 물질층(100a)과 포토 개구부(22b) 내부의 기재(10) 상에 형성되는 마스크 물질층(100a)은 단절용 홈(g)을 기준으로 분리될 수 있다. 이는 포토 패턴부(21b)의 제1 변곡점(SP1)이 포토 패턴부(21b)의 상부에 증착되는 마스크 물질과, 포토 개구부(22b)의 내부에 증착되는 마스크 물질이 연결되는 것을 방지함에 따른 것이다. 도면에 도시되진 않았지만, 마스크 물질이 포토 패턴부(21b)의 상부로부터 제1 측면(S1)까지 연장되어 증착될 수는 있다. 그러나, 마스크 물질이 제1 변곡점(SP1)을 지나 제2 측면(S2)까지는 증착되긴 어렵다.
한편, 포토 패턴부(21b)의 제1 면(21b1)과, 포토 패턴부(21b)의 제1 면(21b1)과 인접한 제2 포토 패턴(21P2)의 측면 사이의 각도(θ21)는 약 90° 미만일 수 있다. 또한, 포토 패턴부(21b)의 제2 면(21b2)과 평행한 가상의 면과, 제1 포토 패턴(21P1)의 제1 측면(S1) 사이의 각도(θ22)는 약 90° 미만일 수 있다. 또한, 제1 포토 패턴(21P1)의 제1 측면(S1)과 제2 측면(S2) 사이의 각도(θ23)는 약 90° 이상일 수 있다.
위와 같은 포토 패턴부(21b)의 구조는 도 8에서 포토레지스트 물질층(20)의 노광량을 조절함으로써 구현될 수 있다.
이어서, 도 19를 참조하면, 포토레지스트 패턴(20P2) 측으로 마스크 물질을 증착시킨다. 그 결과, 복수의 포토 패턴부(21b)의 상부와 포토 개구부(22b) 내부 각각에 마스크 물질층(100a)이 형성된다. 포토 패턴부(21b)의 상부의 마스크 물질층(100a)과 포토 개구부(22b)의 마스크 물질층(100a)은 서로 분리될 수 있다. 그에 따라, 포토 패턴부(21b)의 상측 측면은 마스크 물질층(100a)에 의해 덮이지 않고 노출되며, 후속 리프트 오프 공정에서 스트리퍼에 의해 용이하게 제거될 수 있다.
상기 마스크 물질은 앞에서 설명한 금속 물질로 구성될 수 있으며, 상기 마스크 물질의 증착은 스퍼터링 방법과 같은 증착 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 마스크 물질은 포토 개구부(22b) 내부에 형성되는 마스크 물질층(100a)이 약 1㎛ 내지 약 20㎛의 두께를 가지도록 기재(10) 상에 증착될 수 있다.
한편, 포토 개구부(22b) 내부는 테이퍼 형상의 공간이 형성되어 있기 때문에, 기재(10)의 표면으로부터 마스크 물질이 증착되어 성장하는 속도가 위치에 따라 차이가 있을 수 있다. 따라서, 증착된 마스크 물질층(100a)의 표면은 비평탄면일 수 있다. 도면에서는 포토 개구부(22b)의 중앙부에서 증착 및 성장 속도가 빨라 마스크 물질층(100a)의 표면이 볼록한 면을 갖는 경우를 예시하였지만, 증착 방식이나 조건에 따라 다른 비평탄한 형상을 가질 수도 있다.
이어서, 도 20을 참조하면, 복수의 포토 패턴부(21b)를 제거하고 기재(10) 상에 마스크 물질층(100a)을 잔류시킴으로써, 기재(10) 상에 잔류된 마스크 물질층(100a)으로부터 형성되는 차단부(120)와, 차단부(120)에 의해 정의되는 복수의 패턴 개구(130)를 포함하는 증착용 마스크(100)를 형성한 후, 기재(10)를 제거한다. 상부에 마스크 물질층(100a)이 형성된 포토 패턴부(21b)의 제거는 스트리퍼를 이용한 리프트 오프 공정으로 진행될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 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: 증착용 마스크 110: 증착 패턴부
120: 차단부 130: 복수의 패턴 개구
140: 고정부

Claims (20)

  1. 기재 상에 역테이퍼 형상을 갖는 복수의 포토 패턴부와 상기 복수의 포토 패턴부에 의해 정의되는 포토 개구부를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토 개구부 내부와 상기 포토 패턴부 상부에 마스크 물질층을 형성하는 단계;
    상기 포토 패턴부 및 상기 포토 패턴부 상부의 상기 마스크 물질층을 제거하고, 상기 포토 개구부 내부의 상기 마스크 물질층을 잔류시키는 단계; 및
    상기 기재를 제거하는 단계를 포함하는 증착용 마스크의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 포토 패턴부의 제1 면은 상기 기재와 접촉하는 면이고,
    상기 포토 패턴부의 제2 면은 상기 제1 면과 대향하는 면이며,
    상기 포토 패턴부는 상기 제2 면으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 만곡된 측면을 가지는 제1 포토 패턴, 및 상기 제1 포토 패턴으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지는 제2 포토 패턴을 포함하고,
    상기 제1 포토 패턴의 상기 측면과 상기 제2 포토 패턴의 상기 측면의 경계에 변곡점이 위치하는 증착용 마스크의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 포토 패턴부는 상기 제2 면에서 최대폭을 가지며, 상기 제1 면에서 최소폭을 가지며, 상기 최대폭과 상기 최소폭의 차이는 3㎛ 이상인 증착용 마스크의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크 물질층의 두께는 1㎛ 내지 20㎛인 증착용 마스크의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크 물질층을 형성하는 단계는 증착 방법을 이용하여 금속 물질 또는 무기 물질을 상기 포토 레지스트 패턴이 형성된 상기 기재 상에 증착시키는 단계를 포함하는 증착용 마스크의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크 물질층을 형성하는 단계에서, 상기 포토 개구부 내부의 상기 마스크 물질층과 상기 포토 패턴부 상부의 상기 마스크 물질층은 상호 분리되는 증착용 마스크의 제조 방법.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 포토 패턴부는 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면에 배치되며 상기 마스크 물질층보다 상부에 위치하는 단절용 홈을 더 포함하는 증착용 마스크의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 포토 패턴은 상기 포토 패턴부의 상기 제2 면부터 연속된 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면 및 제4 측면을 포함하며,
    상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 경계, 상기 제2 측면과 상기 제3 측면의 경계, 및 상기 제3 측면과 상기 제4 측면의 경계에 변곡점들이 위치하고,
    상기 단절용 홈은 상기 제2 측면 및 상기 제3 측면에 의해 정의되는 증착용 마스크의 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 기재 상에 형성되는 포토레지스트 물질층을 패터닝하는 것을 포함하며,
    상기 포토레지스트 물질층은 바인더, 감광제, 용매 및 광 조사에 의해 상기 감광제로부터 형성되는 라디컬을 캡처하는 첨가제를 포함하는 네가티브형 포토레지스트 물질로 형성되는 증착용 마스크의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 감광제 대비 5% 내지 30%의 중량을 가지는 증착용 마스크의 제조 방법.
  11. 기재 상에 역테이퍼 형상을 갖는 복수의 포토 패턴부와 상기 복수의 포토 패턴부에 의해 정의되는 포토 개구부를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토 개구부 내부에 마스크 물질층을 형성하는 단계;
    상기 포토 패턴부를 제거하고, 상기 포토 개구부 내부의 상기 마스크 물질층을 잔류시키는 단계; 및
    상기 기재를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 포토 패턴부는 상기 기재와 접촉하는 제1 면과 대향하는 제2 면으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지며 만곡된 측면을 가지는 제1 포토 패턴과, 상기 제1 포토 패턴으로부터 상기 제1 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 가지며 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지는 제2 포토 패턴을 포함하고, 상기 제1 포토 패턴의 상기 측면과 상기 제2 포토 패턴의 상기 측면의 경계에 변곡점이 위치하는 증착용 마스크의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 포토 패턴부는 상기 제2 면에서 최대폭을 가지며, 상기 제1 면에서 최소폭을 가지며, 상기 최대폭과 상기 최소폭의 차이는 3㎛ 이상인 증착용 마스크의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 기재는 금속 물질로 이루어지며,
    상기 마스크 물질층을 형성하는 단계는 도금 방법을 이용하여 금속 물질을 상기 기재의 표면에 도금시키는 것을 포함하는 증착용 마스크의 제조 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 마스크 물질층의 두께는 1㎛ 내지 20㎛인 증착용 마스크의 제조 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 기재 상에 형성되는 포토레지스트 물질층을 패터닝하는 것을 포함하며,
    상기 포토레지스트 물질층은 바인더, 감광제, 용매 및 광 조사에 의해 상기 감광제로부터 형성되는 라디컬을 캡처하는 첨가제를 포함하는 네가티브형 포토레지스트 물질로 형성되는 증착용 마스크의 제조 방법.
  16. 비평탄한 제1 면과, 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하는 차단부; 및
    상기 차단부에 의해 둘러싸이도록 배치되며, 상기 차단부의 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에 서로 연결된 제1 개구와 제2 개구를 포함하는 상기 복수의 패턴 개구를 포함하며,
    상기 제1 개구는 상기 차단부의 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 만곡된 측면을 가지며, 상기 제2 개구는 상기 제1 개구로부터 상기 차단부의 상기 제2 면을 향해 폭이 좁아지는 형태를 갖고 상기 제1 개구의 상기 측면으로부터 연장되며 만곡된 측면을 가지며, 상기 제1 개구의 상기 측면과 상기 제2 개구의 상기 측면의 경계에 변곡점이 위치하는 증착용 마스크.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 패턴 개구는 상기 차단부의 상기 제1 면에서 최대폭을 갖고, 상기 차단부의 상기 제2 면에서 최소폭을 가지며,
    상기 최대폭과 상기 최소폭의 차이는 3㎛ 이상이며,
    상기 차단부의 두께는 1㎛ 내지 20㎛인 증착용 마스크.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 차단부의 상기 제1 면은 볼록면인 증착용 마스크.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 차단부는 금속 물질 또는 무기 물질을 포함하는 증착용 마스크.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 차단부의 상기 제1 면에 위치하는 상기 제1 개구의 측면과 상기 차단부의 상기 제2 면에 위치하는 상기 제2 개구의 측면을 연결하는 가상의 면과, 상기 차단부의 상기 제1 면과 평행한 가상의 면이 이루는 테이퍼 각도가 45° 이하인 증착용 마스크.
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