KR20170073535A - 플랫 패널 디스플레이용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크 - Google Patents

플랫 패널 디스플레이용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크 Download PDF

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KR20170073535A
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양철규
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Abstract

본 발명은 투명 기판 상에 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr)을 필수적으로 포함하는 물질로 위상반전막을 형성한 FPD용 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공한다.
이에 따라, 본 발명은 위상반전막의 막의 두께를 박막화하고, 위상반전막 패턴의 단면 경사를 개선하여 위상반전막 패턴의 투과율 및 위상반전량 균일성을 개선한 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 투명 기판 전체에 형성된 위상반전막 패턴들 사이의 임계 치수 균일도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제조할 수 있다.

Description

플랫 패널 디스플레이용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크{Phase Shift Blankmask and Photomask using the Flat Pannel Display}
본 발명은 FPD(Flat Panel Display)용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 피전사체의 패턴 정밀도를 향상시킬 수 있는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크에 관한 것이다.
반도체 집적회로(Large Scale Integration : 이하, LSI라 함) 디바이스나 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display : 이하, FPD라 함) 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서는 공통적으로 블랭크 마스크로부터 제조된 포토마스크를 이용한 패턴의 전사가 행해지고 있다.
블랭크 마스크는 합성 석영 유리 등으로 이루어지는 투광성 기판의 주 표면 상에 금속 재료를 포함하는 박막이 형성되고, 박막 위에 레지스트막이 형성된 것으로서, 포토마스크는 이러한 블랭크 마스크로부터 박막이 패터닝된 형태를 갖는다. 여기서 박막은 광학적 특징에 따라 차광막, 반사방지막, 위상반전막, 반투광막, 반사막 등으로 나눌 수 있고, 이러한 박막들 중 둘 이상의 박막이 혼용되어 사용되기도 한다.
최근에는 FPD 제품은 시장의 요구가 고급화, 고기능화됨에 따라 그 응용 범위가 확대되면서, 우수한 제조 공정 기술의 개발이 요구되고 있다. 즉, 집적도가 높은 반도체 디바이스와 동일하게 FPD 디바이스 역시 집적도가 높아지고 그에 따른 설계 룰이 미세화되고 있으며, 미세 패턴을 형성하기 위하여 높은 패턴 해상도 및 고정밀 기술이 요구되고 있다.
이에, 등배 노광 장치를 이용하여 FPD 디바이스 제조용 포토마스크의 정밀도를 향상시키기 위한 방법으로 크롬(Cr), 금속실리사이드 화합물을 포함한 다양한 물질로 형성되며, i선, h선, g선을 이용한 복합 파장의 노광광에 대하여 대략 180°의 위상이 반전되는 위상반전막을 포함하는 위상반전 블랭크 마스크가 개발되고 있다.
그러나, 상기 크롬(Cr) 화합물로 구성된 위상반전막은 습식 식각 시 등방성(Isotrope) 식각 특성을 가져 위상반전막 패턴의 단면이 경사진 형태를 갖는다. 또한, 금속실리사이드 화합물로 이루어진 위상반전막은 상부에 배치되는 레지스트막과의 접착력(Adhesion)이 약하여 식각 물질이 그들 사이의 계면으로 침투함에 따라 패턴 형성 시 단면이 경사진 형태를 갖는다. 이에 따라, 위상반전막 패턴의 가장자리의 단면이 경사지게 형성되어 요구되는 임계 치수(Critical Dimension, 이하, CD)를 벗어난 CD를 갖게 되어 위상반전막 패턴의 투과율 및 위상반전량 균일성 문제를 유발한다.
또한, FPD용 포토마스크가 고집적화되고 기판이 대형화됨에 따라 식각 시 패턴 밀도에 따른 로딩 효과(Loading Effect)에 의해 이웃하는 위상반전막 패턴들 사이의 간격이 요구되는 범위를 벗어나게 됨으로써 위상반전막 패턴들 사이의 임계 치수 균일성을 확보하기 어려워져 전체 위상반전막 패턴들의 균일도 및 정밀도를 확보하기 어렵다.
이에 따라, 위상반전막의 요구되는 광학적 특성을 유지하면서 위상반전막 패턴의 단면 경사를 개선함과 아울러 로딩 효과를 개선하여 위상반전막 패턴들 사이의 임계 치수 균일성 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 새로운 위상반전막 물질의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 위상반전막의 막의 두께를 박막화하고, 위상반전막 패턴의 단면 경사를 개선하여 위상반전막 패턴의 투과율 및 위상반전량 균일성을 개선한 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공한다.
본 발명은 투명 기판 전체에 형성된 위상반전막 패턴들 사이의 임계 치수 균일도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공한다.
본 발명에 따른 FPD(Flat Pannel Display)용 위상반전 블랭크 마스크는 투명 기판 상에 위상반전막 패턴이 구비되며, 상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr)을 필수적으로 포함하여 구성된다.
상기 위상반전막은 단층 또는 상호 다른 조성을 가지며, 상기 다른 조성의 막들이 각 1회 이상 적층된 2층 이상의 다층막으로 이루어지며, 적어도 하나의 막은 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr)을 필수적으로 포함한다.
상기 위상반전막 패턴은 상기 투명 기판으로부터 상부 방향으로 갈수록 식각 속도가 느리다.
본 발명은 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr)을 필수적으로 포함하는 물질로 위상반전막을 형성한 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공한다.
이에 따라, 위상반전막의 막의 두께를 박막화하고, 위상반전막 패턴의 단면 경사를 개선하여 위상반전막 패턴의 투과율 및 위상반전량 균일성을 개선한 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제조할 수 있다.
또한, 투명 기판 전체에 형성된 위상반전막 패턴들 사이의 임계 치수 균일도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전막을 설명하기 위하여 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상반전막 패턴을 도시한 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크를 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 가진자라면 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전막을 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상반전막 패턴을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 위상반전 블랭크 마스크는 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), OLED 등을 포함하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크(100)이다.
위상반전 블랭크 마스크(100)는 투명 기판(102)과 투명 기판(102) 상에 위상반전막(104) 및 레지스트막(108)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
투명 기판(102)은 한 변이 300㎜ 이상인 사각형의 투명한 기판이고, 합성 석영 유리, 소다 라임 글래스, 무알카리 글래스, 저열 팽창 글래스 등으로 구성할 수 있다.
위상반전막(104)은 투명 기판(102) 상에 형성되며, 상기 투명 기판과 위상반전막 패턴을 투과하는 노광광 사이에 위상차를 발생시킴으로써 상쇄 간섭을 통해 전사 패턴의 정밀도를 향상시키는 역할을 한다.
위상반전막(104)은 단층 또는 상호 다른 조성을 가지며, 상기 다른 조성의 막들이 각 1회 이상 적층된 2층 이상의 다층막으로 이루어진다. 여기서, 위상반전막(104)이 단층 구조를 갖는 경우, 위상반전막(104)은 구성 물질의 조성비가 일정한 단일막 또는 조성비가 연속적으로 변화하는 연속막의 형태를 갖는다. 상기 연속막은 플라즈마가 켜진 상태에서 스퍼터링 공정 중 반응성 가스, 파워, 압력 등과 같은 공정 변수를 변경하여 형성하는 막을 지칭한다.
위상반전막(104)은 요구되는 투과율 및 위상반전량을 가짐과 동시에 막의 두께 박막화가 가능한 금속 물질을 포함하여 구성된다. 이를 위해, 본 발명에 따른 위상반전막(104)은 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr)을 필수적으로 포함하는 몰리브데늄크롬(MoCr) 또는 위상반전막(104)의 광학적, 물리적, 화학적 특성을 만족시키기 위하여 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 하나 이상의 경원소 물질을 더 포함하는 몰리브데늄크롬(MoCr) 화합물로 이루어진다. 즉, 위상반전막(104)은 MoCr, MoCrN, MoCrO, MoCrC, MoCrNO, MoCrCN, MoCrCO, MoCrCON 중 하나로 이루어진다.
여기서, 위상반전막(104)은 몰리브데늄(Mo)이 1at% ∼ 30at%, 크롬(Cr)이 10at% ∼ 80at%, 질소(N)가 0 ∼ 50at%, 산소(O) 가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는다. 또한, 상기 몰리브데늄크롬(MoCr) 대비 경원소(O, N, C)는 100at% : 0 ∼ 60at% : 40at%의 조성비를 갖는다. 경원소(O, N, C)의 함유량이 40at%를 초과하는 경우, 반투과막 패턴(104a)의 투과율이 증가하고, 상기 투과율을 저감시키기 위하여 두께가 증가하여 미세 패턴 형성이 어려워진다. 아울러, 반투과막 패턴(104a)은 스트레스(Stress)를 저감하기 위하여 불소(F), 수소(H), 붕소(B) 등의 추가적인 경원소를 더 포함할 수 있다.
위상반전막(104)은 물리적, 화학적, 광학적 특성을 개선하기 위하여 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 1 종 이상의 금속 물질 중 하나 이상을 더 포함하여 구성될 수 있다.
위상반전막(104)은 물리적 또는 화학적 증착 방법을 이용한 다양한 방법으로 형성할 수 있으며, 바람직하게, DC 마그네트론 스퍼터링(Sputtering) 장치를 이용하여 형성한다. 위상반전막(104)이 상기 스퍼터링 방식을 이용한 몰리브데늄크롬(MoCr) 또는 이의 화합물로 형성되는 경우, 위상반전막(104)은 몰리브데늄크롬(MoCr)의 2성분계 단일 타겟을 이용하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 몰리브데늄크롬(MoCr) 단일 타겟은 몰리브데늄(Mo) : 크롬(Cr) = 1at% ∼ 30at% : 70at% ∼ 99at%인 조성비를 가지며, 바람직하게, 1at% ∼ 20at : 80at% ∼ 99at%인 조성비를 갖는다. 상기 몰리브데늄(Mo)은 크롬(Cr) 대비 높은 소광 계수(k) 값을 가짐에 따라 몰리브데늄(Mo)의 함유량이 높을 경우, 위상반전막(104)의 두께를 감소할 수 있다. 그러나, 위상반전막(104)의 몰리브데늄(Mo)의 함유량이 높을 경우, 포토마스크 제조 시 사용되는 세정액(Cleaning Chemical)에 대한 내화학성이 나빠지게 되며, 이에 따라, 상기 스퍼터링 타겟의 몰리브데늄(Mo) 함유량을 30at% 이하로 하는 것이 바람직하다.
아울러, 위상반전막(104)은 몰리브데늄(Mo), 크롬(Cr), 몰리브데늄크롬(MoCr) 타겟 중 2종 이상의 타겟을 동시에 이용하는 코-스퍼터링(Co-Sputtering) 방법으로 형성할 수 있으며, 이때 몰리브데늄크롬(MoCr) 타겟은 그의 조성비가 몰리브데늄(Mo) : 크롬(Cr) = 1 ∼ 50at% : 50at% ∼ 99at%인 조성비를 갖는다.
위상반전막(104)이, 도 2를 참조하면, 2층 이상의 다층막으로 구성되는 경우, 위상반전막들(104a ∼ 104n)은 동일한 식각 물질에 식각되도록 구성될 수 있다.
이때, 위상반전막(104)을 구성하는 각 층들은 광학적 특성 개선과 패턴의 가장자리 단면 형성 개선 등을 위하여 물질의 조성비 또는 조성이 상이한 몰리브데늄크롬(MoCr)층 또는 이의 화합물층으로 이루어질 수 있다. 또한, 위상반전막(104)을 구성하는 하나 이상의 층이 크롬(Cr) 및 몰리브데늄(Mo)을 필수적으로 포함하여 구성되며, 나머지 층들은 몰리브데늄(Mo), 크롬(Cr), 탄탈(Ta), 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), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 1 종 이상의 금속 물질을 포함하여 이루어지거나, 또는, 상기 금속 물질에 실리콘(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H), 불소(F) 중 1 종 이상의 물질을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
자세하게, 위상반전층들(104a ∼ 104n)은 포토마스크를 제조하기 위한 식각 공정 시, 패턴의 가장자리 단면이 수직의 형태를 갖도록 각 층들의 조성비를 달리하는 방법, 또는, 조성을 달리하는 등의 방법으로 식각 속도가 조절되도록 구성된다. 즉, 위상반전층들(104a ∼ 104n)은 모두 몰리브데늄크롬(MoCr) 또는 몰리브데늄크롬(MoCr) 화합물로 구성하며, 각 층들의 조성 또는 조성비를 상이하게 조절하여 식각 속도를 조절할 수 있다. 또한, 위상반전층들(104a ∼ 104n) 중 적어도 1층 이상의 층은 몰리브데늄크롬(MoCr) 또는 몰리브데늄크롬(MoCr) 화합물로 구성되며, 다른 층은, 예를 들어, 크롬(Cr) 또는 크롬(Cr)에 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 1 종 이상의 물질을 포함하는 크롬(Cr) 화합물로 구성하여 식각 속도를 조절할 수 있다. 아울러, 위상반전막(104)은 단층 연속막 구조 또는 2층 이상의 다층막으로 구성되는 경우, 투명 기판(102)으로부터 상부 방향으로 갈수록 식각 속도가 느리도록 구성하거나 또는 식각 속도가 상이한 층들의 조합을 통해 패턴의 단면 경사를 수직으로 형성할 수 있다.
위상반전막(104)은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 160° ∼ 200°의 위상반전량을 갖고, 바람직하게, 170° ∼ 190°의 위상반전량을 가지며, 40° 이하, 바람직하게는 20° 이하, 더욱 바람직하게는 10° 이하의 위상차 편차(최대 위상차 ° 값 - 최소 위상차 ° 값)를 갖는다. 또한, 위상반전막(104)은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 40%의 투과율, 바람직하게, 5% ∼ 30%의 투과율을 가지며, 10% 이하의 투과율 편차(최대 투과율% 값 - 최소 투과율% 값)를 갖는다.
위상반전막(104)은 300Å ∼ 1,500Å의 두께를 가지며, 바람직하게, 600Å ∼ 1,200Å의 두께를 가지며, 더욱 바람직하게, 800Å ∼ 1,000Å의 두께를 갖는다. 위상반전막(104)이 2층 이상의 다층막으로 구성되는 경우, 각 층들은 상하부에 배치되는 층들과의 접착력 및 식각 특성 등을 고려하여 50Å ∼ 1,000Å의 두께를 갖는다.
본 발명의 위상반전막(104)은 투과율과 위상차를 만족함과 동시에 두께를 박막화하여 포토마스크를 형성 시 위상반전막(104) 패턴의 가장자리 부분의 단면 경사를 가파르게 형성하고 보다 미세한 패턴의 형성을 가능하게 한다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 위상반전막 패턴(104A)은 상부 가장자리와 하부 가장자리의 수평 거리(Tail Size : d)는 100nm 이하이며, 바람직하게, 50nm 이하이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크는 투명 기판(102) 상에 구비된 위상반전막(104) 및 적아도 1층 이상의 기능성막(106)을 포함하여 구성된다. 이때, 투명 기판(102) 및 위상반전막(104)은 상술한 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크와 광학적, 화학적, 물리적으로 동일한 특성을 갖는다.
기능성막(106)은 위상반전막(104)의 상부 또는 하부에 형성될 수 있으며, 차광성막, 반투과막, 식각저지막, 하드 필름을 포함하여 전사용 패턴에 필요한 막들 중 하나 이상의 막을 포함하여 구성된다. 예를 들어, 기능성막(106)이 차광성막을 포함하는 경우, 상기 차광성막은 빛을 차광하는 기능 및 반사를 방지하는 기능을 모두 갖는 단일막, 또는, 동일한 구성 및 조성을 갖거나 상이한 구성을 갖는 차광막 및 반사방지막을 포함할 수 있다. 기능성막(106)이 식각저지막을 더 포함하는 경우, 상기 식각저지막은 투명 기판과 위상반전막, 위상반전막과 차광성막, 차광성막과 투명 기판 사이에 식각 선택비를 고려하여 형성된 식각저지막을 더 포함할 수 있다.
기능성막(106)은 위상반전막(104)과 동일하게 건식 식각 또는 습식 식각 공정으로 패터닝 및 제거할 수 있으며, 위상반전막(104)과 동일한 식각 특성을 갖는 물질로 구성되거나, 또는, 상호 식각 선택비를 갖도록 구성될 수 있다.
기능성막(106)으로 형성될 수 있는 상기 차광막, 반사방지막, 반투과막 패턴, 식각저지막 패턴, 하드 필름 패턴은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데늄(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) 중 어느 하나 이상의 금속 물질들을 포함하여 이루어지거나, 또는, 상기 금속 물질들에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 물질을 더 포함하여 이루어진다.
상술한 본 발명에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 FPD용 위상반전 포토마스크를 형성할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크를 도시한 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크(300)는 투명기판(102)의 메인 패턴들이 구비되는 영역인 메인 영역(미도시)과 얼라인 키 등을 포함한 보조적인 패턴들이 구비되는 영역인 블라인드 영역(미도시) 상에 위상반전막 패턴(104a)만이 형성된 구조를 갖는다.
위상반전 포토마스크(300)는 투명 기판(102) 상에 위상반전막 및 레지스트막을 순차적으로 형성한 후, 레지스트막을 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 식각마스크로 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴(104a)을 형성하는 방법을 이용할 수 있다. 아울러, 상기 위상반전막과 레지스트막 사이에 위상반전막의 식각 마스크로 역할하는 하드 필름을 형성하고, 하드 필름 패턴을 이용하여 위상반전막 패턴(104a)을 형성할 수 있다.
도 5b 및 도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크(300)는 투명 기판(102)의 블라인드 영역에 차광성막 패턴(106a)이 형성되고, 차광성막 패턴(106a)의 경계 부분 및 메인 영역에 위상반전막 패턴(104a)이 구비된 구조를 갖는다. 이때, 차광성막 패턴(106a)은 블라인드 영역에서 얼라인 키와 같은 보조적인 패턴을 갖도록 형성할 수 있으며, 차광성막 패턴(106a)의 경계 부분에 위상반전막 패턴(104a)이 구비됨으로써 해상도(Resolusion)를 증가시킬 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크(300)는 상기 투명 기판 상에 차광성막 및 레지스트막을 형성한 후 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로 차광성막을 식각하여 차광성막 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 차광성막 패턴을 포함한 투명 기판 상에 위상반전막을 형성하고, 위상반전막 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 방법을 이용할 수 있다. 아울러, 도시하지는 않았지만, 차광성막 패턴(106a)의 경계 부분에 위상반전막 패턴(104a)이 구비됨으로써 해상도를 증가시킬 수 있다.
도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크(300)는 상기 투명 기판 상에 차광성막, 위상반전막 및 제1레지스트막을 순차적으로 형성한 후, 상기 제1레지스트막을 패터닝하여 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로 차광성막을 식각하여 블라인드 영역에 차광성막 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 제2레지스트막 패턴을 형성하고 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 방법을 이용할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 본 발명에 따른 FPD용 위상반전 포토마스크(300)는 투명 기판(102)의 메인 영역 및 블라인드 영역에 차광성막 패턴(106a)이 형성되고, 차광성막 패턴(106a)의 경계 부분 및 메인 영역에 구비된 일부의 차광성막 패턴(106a)을 감싸도록 위상반전막 패턴(104a)이 구비된 림 타입의 구조를 갖는다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
위상반전막 구성 물질에 따른 특성 평가
본 발명에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크에 구비된 위상반전막의 구성 물질에 따른 투과율 및 위상반전량을 평가하였다.
본 발명의 실시예에 따른 위상반전막은 몰리브데늄크롬(MoCr) 타겟(조성비 Mo : Cr = 10 : 90 at%) 및 크롬(Cr) 타겟을 이용한 스퍼터링 방법으로 형성하였으며, 이때, 스퍼터링 공정은 아르곤(Ar), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 일산화질소(NO) 중 적어도 하나 이상의 가스를 이용하여 단일막의 구조를 가지는 위상반전막을 형성하였다. 또한, 비교예에 따른 위상반전막은 크롬(Cr) 타겟을 이용하여 형성하였다.
표 1은 위상반전막의 구성 물질에 따른 투과율 및 위상반전량과 패턴 형성 시 수평 거리(Tail Size)의 평가 결과를 나타낸 것이다. 상기 수평 거리는 실시예 1 및 비교예 1의 위상반전막 상에 레지스트막 패턴을 형성하고, 상기 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 식각 용액을 사용하여 위상반전막을 식각한 뒤, 상기 레지스트막 패턴을 제거하여 형성된 위상반전막 패턴의 상부 가장자리와 하부 가장자리의 거리 차이를 말한다.
실시예1 비교예1
타겟(조성비) MoCr
(Mo : Cr = 10at% : 90at%)		 Cr


공정가스(%)		 Ar 5 ∼ 40 5 ∼ 40
N2 50 ∼ 90 40 ∼ 90
CO2 0.1 ∼ 20 0.1 ∼ 20
CH4 0.1 ∼ 20 0.1 ∼ 20
NO 10 ∼ 70 5 ∼ 60
공정파워(㎾) 3 3
구성 물질 MoCrCON CrCON
구조 1 Layer
두께(Å) 1224 1350

투과율(%)
 @365㎚ 3.02 2.81
@405㎚ 5.81 5.64
@436㎚ 8.46 8.49

위상반전량(°)
 @365㎚ 192.2 190.4
@405㎚ 174.4 171.6
@436㎚ 162.2 159.4
Tail Size(㎚) 78 150
표 1을 참조하면, 실시예 1 및 비교예 1은 투과율 및 위상차 등에서 모두 요구되는 조건을 만족하였다.
그러나, 동일한 광학 특성을 만족하는 위상반전막 중에서 실시예1의 두께는 1,224Å으로 비교예1의 1,350Å보다 상대적으로 얇은 두께를 갖는 것으로 나타났으며, 수평 거리 역시 실시예1은 78㎚로 비교예1의 150㎚보다 작은 수평 거리 값을 가져 실시예1의 몰리브데늄크롬(MoCr) 막이 비교예1의 크롬(Cr)막보다 우수한 결과를 나타내었다.
위상반전막 구조에 따른 특성 평가
본 발명에 따른 FPD용 위상반전 블랭크 마스크에 구비된 위상반전막을 2층 이상의 다층막으로 형성하여 구조에 따른 투과율 및 위상반전량을 평가하였다.
상술한 실시예 1과 동일하게, 본 발명의 실시예 2 내지 실시예 3은 몰리브데늄크롬(MoCr) 타겟(조성비 Mo : Cr = 10 : 90 at%)을 사용하였으며, 비교예 2는 크롬(Cr) 타겟을 사용하여 형성하였다. 이때, 스퍼터링 공정은 아르곤(Ar), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 일산화질소(NO) 중 적어도 하나 이상의 가스를 이용하여 위상반전막을 형성하였다.
표 2는 위상반전막의 구조에 따른 투과율 및 위상차와 패턴 형성 시 수평 거리(Tail Size)의 평가 결과를 나타낸 것이다.
실시예2 실시예3 비교예2
타겟(조성비) MoCr
(Mo : Cr = 10at% : 90at%)		 Cr


공정가스(%)		 Ar 5 ∼ 40 5 ∼ 40 5 ∼ 40
N2 50 ∼ 90 50 ∼ 90 40 ∼ 90
CO2 0.1 ∼ 20 0.1 ∼ 20 0.1 ∼ 20
CH4 0.1 ∼ 20 0.1 ∼ 20 0.1 ∼ 20
NO 10 ∼ 70 10 ∼70 5 ∼ 60
공정파워(㎾) 3 3 3
구성 물질 MoCrCON MoCrCON CrCON
구조 3 Layer 5 Layer 5 Layer
두께(Å) 1211 1246 1396

투과율(%)		 @365㎚ 2.99 2.84 2.78
@405㎚ 5.71 5.42 5.32
@436㎚ 8.22 7.85 7.82

위상차(°)		 @365㎚ 195.3 198.6 200.0
@405㎚ 176.1 179.1 180.2
@436㎚ 163.5 166.3 167.4
Tail Size(㎚) 56 45 60
표 2를 참조하면, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 2는 모두 투과율 및 위상차 등에서 모두 요구되는 조건을 만족하였다.
그러나, 동일한 광학 특성을 만족하는 위상반전막 중에서 실시예2 내지 실시예3의 두께는 1,211Å ∼ 1,246Å으로 비교예 2의 1396Å보다 상대적으로 얇은 두께를 갖는 것으로 나타났으며, 수평 거리 역시 실시예 2, 실시예 3은 45㎚ ∼ 56㎚로 비교예 2의 60㎚보다 작은 수평 거리 값을 가져 실시예 2 내지 실시예 3의 몰리브데늄크롬(Cr) 막이 비교예 2의 크롬(Cr)막보다 우수한 결과를 나타내었다.
또한, 앞선 실시예1의 단층으로 구성된 위상반전막 보다도 두께 및 수평 거리 면에서 우수한 결과를 나타내었다.
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 : FPD용 위상반전 블랭크 마스크
300 : FPD용 위상반전 포토마스크
102 : 투명 기판
104 : 위상반전막
106 : 기능성막
108 : 레지스트막

Claims (18)

  1. 투명 기판 상에 위상반전막이 구비된 FPD(Flat Pannel Display)용 위상반전 블랭크 마스크로서,
    상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr)을 필수적으로 포함하여 구성된 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  2. 투명 기판 상에 위상반전막이 구비된 FPD용 위상반전 블랭크 마스크로서,
    상기 위상반전막은 상호 다른 조성을 가지며, 상기 다른 조성의 막들이 각 1회 이상 적층된 2층 이상의 다층막으로 이루어지며,
    상기 위상반전막들 중 적어도 하나의 이상의 막은 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr)을 필수적으로 포함하여 구성된 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 몰리브데늄크롬(MoCr)으로 이루어지거나 또는 상기 몰리브데늄크롬(MoCr)에 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B), 불소(F), 수소(H) 중 1 종 이상의 경원소 물질을 포함한 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo)이 1at% ∼ 30at%, 크롬(Cr)이 10at% ∼ 80at%, 질소(N)가 0 ∼ 50at%, 산소(O) 가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 위상반전막의 몰리브데늄크롬(MoCr) 대비 경원소 물질은 100at% : 0 ∼ 60at% : 40at%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo), 크롬(Cr), 탄탈(Ta), 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), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 1 종 이상의 금속 물질을 포함하여 이루어지거나, 또는, 상기 금속 물질에 실리콘(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 1 종 이상의 물질을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막들은 동일한 식각 물질에 식각되며, 상호 동일 또는 다른 조성으로 동일 또는 상이한 식각 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 상기 투명 기판으로부터 상부 방향으로 갈수록 식각 속도가 느린 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 i선, h선, g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 160° ∼ 200°의 위상차를 갖고, 40°이하의 위상차 편차(최대 위상차 ° 값 - 최소 위상차 ° 값)를 갖는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 i선, h선, g선으로 구성된 복합 파장의 노광광에 대하여 1% ∼ 40%의 투과율을 갖고, 10% 이하의 투과율 편차(최대 투과율% 값 - 최소 투과율% 값)를 갖는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 400Å ∼ 1,500Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 400Å ∼ 1,500Å의 두께를 가지며, 각 막들은 50Å ∼ 1,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막의 상부 또는 하부에 배치되는 하나 이상의 기능성막을 더 포함하며, 상기 기능성막은 차광막 및 반사방지막을 포함하는 차광성막, 반투과막, 식각저지막, 하드 필름 중 하나인 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  14. 제 15 항에 있어서,
    상기 기능성막은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브데늄(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) 중 어느 하나 이상의 금속 물질들을 포함하여 이루어지거나, 또는, 상기 금속 물질들에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 물질을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  15. 투명 기판 상에 위상반전막이 구비된 FPD용 위상반전 블랭크 마스크에 있어서,
    상기 위상반전막은 몰리브데늄크롬(MoCr) 타겟을 이용하는 스퍼터링 공정으로 형성되는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 몰리브데늄크롬(MoCr) 타겟은 몰리브데늄(Mo) : 크롬(Cr) = 1at% ∼ 30at% : 70at% ∼ 99at%인 조성비를 갖는 단일 타겟인 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo), 크롬(Cr), 몰리브데늄크롬(MoCr) 중 2종 이상의 타겟을 이용한 코-스퍼터링(Co-Sputtering) 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 FPD용 위상반전 블랭크 마스크.
  18. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 FPD용 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 제조된 FPD용 위상반전 포토마스크.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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