KR20180066354A - 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크 - Google Patents

하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크 Download PDF

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Abstract

포토레지스트막의 잔량 변화 불량을 미연에 방지할 수 있는 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 결함 수정 하프톤 마스크는 투명 기판 상의 반투과부에 배치되며, 정상 영역 및 결함 영역을 갖는 반투과막; 상기 반투과막의 정상 영역 및 결함 영역에 각각 배치되어, 상기 반투과막의 일부와 중첩 배치된 반투과 수정막; 및 상기 반투과막과 반투과 수정막을 각각 관통하여, 상기 반투과막과 반투과 수정막의 중첩 영역에 각각 배치된 복수의 홀 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크{DEFECT REPAIRING METHOD FOR TRANSFLECTIVE AREA OF HALF TONE MASK AND DEFECT REPAIR HALF TONE MASK USING THE SAME}
본 발명은 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토레지스트막의 잔량 변화 불량을 미연에 방지할 수 있는 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display)는 CRT(Cathode-ray tube)와 비교하여 박형으로 제조하기 쉽고, 낮은 소비 전력을 이점으로 하여 계속적으로 수요가 증가하고 있다. 이러한 LCD를 제조하기 위해서는 많은 공정이 필요하며, 이를 위해 주로 포토마스크(Photomask)가 이용되고 있다.
일반적인 포토마스크는 하나의 층의 패턴을 구현할 수 밖에 없으므로 노광, 현상, 에칭으로 이루어지는 한 사이클의 포토리쏘그라피(photolithography) 공정에만 사용할 수 있으며, 단지 한 층의 패턴을 구현할 수 밖에 없는 구조로 되어 있어, LCD 어레이 기판의 제조에만 5 ~ 6장의 포토마스크를 사용하는 비 경제적인 문제점이 있었다.
이를 개선하기 위하여 4장의 포토마스크만을 이용하여 기판을 제조하는 반투과막을 이용하는 기술이 개발되었으며, 이를 이용한 마스크가 바로 하프톤 마스크(Halftone mask)이다.
하프톤 마스크는 디스플레이 어레이 기판용 투명 기판 상에 광을 완전히 차단시키는 차광부와, 투과되는 광의 양을 조절하여 일부의 광을 투과시키는 반투과부와, 광을 완전히 투과시키는 투과부를 포함한다.
이러한 하프톤 마스크를 사용하는 LCD용 스텝퍼(Stepper) 노광기와 미러 프로젝션(Mirror projection) 노광기의 해상도 한계는 각각 3㎛와 4㎛로, 반투과부에서 투과부의 영역 폭을 3㎛ 미만, 차광되는 라인 패턴 폭도 3㎛ 미만으로 하는 미세 패턴을 통하여 원하는 반투과 효과를 얻어낼 수 있다. 따라서, 미세패턴 타입의 반투과부 설계는 라인 형태(line shape), 스페이스 형태(space shape), 도트 형태(dot shape) 등의 선택이 가능하다.
그러나, 라인 형태 및 스페이스 형태와 같이 어떤 패턴의 형태를 이용하는 경우, 핵심 기술인 선폭 관리, 차광부와 투과부의 비율, 목표 투과율의 결정 등 매우 많은 요소를 고려하여 설계가 이루어져야만 하는 어려움이 있었다.
이러한 어려움을 해결하기 위해, 반투과부를 패턴이 아닌 산화크롬(CrO), 몰리브덴 실리사이드 화합물(MoSi) 등과 같은 소재를 이용하여 반투과막으로 성막하여 사용하는 방법이 제안되었다. 이와 같이, 패턴이 아닌 성막을 통하여 반투과부를 형성하는 경우, 목표 투과율 결정시 막의 재료 또는 두께를 조절함으로써 하프톤 마스크 제작이 가능하여 비교적 관리가 용이하며, 복잡한 패턴의 TFT(Thin film transitor) 채널부를 설계하더라도 비교적 쉽게 형성이 가능하다는 이점이 있다.
그러나, 하프톤 마스크에 있어서도 그 제조 과정에서 반투과부의 결함이 발생한다. 하프톤 마스크의 반투과부 결함은 크게 흑 결함(black defect)과 백 결함(white defect)으로 나눌 수 있다. 흑 결함은 반투과막 상에 잔여물이 남거나 이물질에 의해 투과율이 목표치 보다 낮아지는 결함을 말하고, 백 결함은 반대로 반투과막의 부족에 의해 투과율이 목표치보다 높아지는 결함을 말한다.
이러한 흑 결함이나 백 결함과 같은 반투과부에 결함이 발생할 경우, 일반적으로 레이저 CVD(Chemical vapor deposition)법, 수소 이온 빔(FIB)법을 이용하여 반투과부에서 결함이 발생한 부분이나 반투과부 전체를 박리한 후, 박리된 부분에 다시 반투과 수정막을 형성하는 방법이 주로 이용되고 있다.
이 중, 수소 이온 빔(FIB)법의 경우, 거대한 진공 챔버와 내부 로테이션 방식의 스테이지로 인하여, 8세대 포토마스크용 장비의 경우 본체 규모만 6000 × 7200 mm에 육박하고, 리페어 효율이 매우 낮은 문제점이 있다.
반면, 레이저 CVD법은 대기 중에서 모든 리페어 공정이 가능하여, 비교적 작은 규모의 챔버와 높은 리페어 효율을 갖고 있으며, 장비의 제조 및 유지 비용이 상대적으로 적게 소요되는 장점이 있다.
그러나, 기존의 TFT용 하프톤 마스크의 반투과막 결함은 대부분 작은 크기로 레이저 CVD법을 이용한 하프톤 마스크 리페어 방법을 사용함에 별다른 문제가 없었으나, 최근 개발된 C/F용 대면적 하프톤 마스크의 경우 비교적 매우 넓은 반투과부를 포함하고 있어 이 반투과부의 결함 발생 시 부분적인 수정이 불가피한 상황이다.
이에 대해서는, 이하에 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 종래에 따른 디스플레이 어레이 기판용 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래에 따른 디스플레이 컬러필터 기판용 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 종래에 따른 디스플레이 컬러필터 기판용 하프톤 마스크의 백결함 불량이 발생된 상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 디스플레이 어레이 기판용 하프톤 마스크(1)는 광을 완전히 투과시키는 투과부(T1)와, 광을 완전히 차단시키는 차광부(T2)와, 투과되는 광의 양을 조절하여 일부의 광을 투과시키는 반투과부(T3)를 갖는 투명 기판(10)과, 투명 기판(10)의 상면(10a) 상의 반투과부(T3)에 배치된 반투과막(20)과, 차광부(T2)에 배치된 차광막(50)을 포함한다.
이때, 종래에 따른 디스플레이 어레이 기판용 하프톤 마스크(1)의 경우에는 상대적으로 작은 크기의 반투과부(T3)를 포함하고 있어 백결함 발생 시 반투과막(20) 전체를 제거한 후 반투과 수정막(미도시)을 형성해주는 수정 방법을 사용하고 있다.
그러나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 최근 개발된 디스플레이 컬러필터 기판용 하프톤 마스크의 경우에는 디스플레이 어레이 기판용 하프톤 마스크와 비교하여 매우 넓은 반투과부(T3)를 포함하고 있다.
이 결과, 종래에 따른 종래에 따른 디스플레이 어레이 기판용 하프톤 마스크의 경우, 도 3의 B 부분과 같이 백결함이 발생된 하프톤 마스크를 이용하여 디스플레이 컬러필터 기판(A) 상의 포토레지스트막(PR)을 노광하게 되면, 백결함이 발생된 부분(B)과 대응되는 위치의 포토레지스트막 부분(C)이 함께 제거되는 문제를 야기한다.
본 발명은 포토레지스트막의 잔량 변화 불량을 미연에 방지할 수 있는 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법은 투명 기판 상의 반투과부에 배치된 반투과막에 결함이 발생된 하프톤 마스크를 준비하는 단계; 상기 반투과막의 결함 발생 부분을 커팅하여, 상기 반투과막을 정상 영역 및 결함 영역으로 구분하는 단계; 상기 반투과막의 정상 영역 및 결함 영역에 각각 배치되어, 상기 반투과막의 일부와 중첩 배치되는 반투과 수정막을 형성하는 단계; 및 상기 반투과막과 반투과 수정막을 각각 관통하여, 상기 반투과막과 반투과 수정막의 중첩 영역에 배치되는 복수의 홀 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크는 투명 기판 상의 반투과부에 배치되며, 정상 영역 및 결함 영역을 갖는 반투과막; 상기 반투과막의 정상 영역 및 결함 영역에 각각 배치되어, 상기 반투과막의 일부와 중첩 배치된 반투과 수정막; 및 상기 반투과막과 반투과 수정막을 각각 관통하여, 상기 반투과막과 반투과 수정막의 중첩 영역에 각각 배치된 복수의 홀 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크는 투명 기판 상의 반투과 영역에 배치되며, 성막 불량으로 서로 상이한 두께로 형성된 정상 영역 및 결함 영역을 갖는 반투과막; 및 상기 결함 영역의 반투과막을 관통하도록 배치된 복수의 홀 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크는 반투과막과 반투과 수정막 간의 중첩 영역에 반투과막과 반투과 수정막을 각각 관통하도록 설계된 복수의 홀 패턴을 갖는다.
이 결과, 본 발명에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크는 정상 영역에 배치된 반투과막과 반투과 수정막 간의 중첩 영역에서의 투과율 저하를 보상할 수 있으므로, 노광 공정시 포토레지스트막의 잔량 변화를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크는 반투과막의 두께 이상으로 인해 반투과막의 결함 영역에 형성되는 돌출부로 인한 결함 영역에서의 투과율 저하를 개선하기 위해 결함 영역의 반투과막을 관통하도록 설계된 복수의 홀 패턴을 갖는다.
이 결과, 본 발명에 따른 결함 수정 하프톤 마스크는 결함 영역의 반투과막을 관통하는 복수의 홀 패턴에 의해 결함 영역에 배치된 반투과막의 투과율 저하를 보상할 수 있으므로, 노광 공정시 반투과막의 결함 영역 내에 배치되는 복수의 홀 패턴에 의해 포토레지스트막의 잔량 변화를 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 종래에 따른 디스플레이 어레이 기판용 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래에 따른 디스플레이 컬러필터 기판용 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 종래에 따른 디스플레이 컬러필터 기판용 하프톤 마스크의 백결함 불량이 발생된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 평면도.
도 6은 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법을 나타낸 공정 단면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 단면도.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 평면도.
도 14는 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크(100)는 반투과막(120), 반투과 수정막(130) 및 복수의 홀 패턴(140)을 포함한다.
반투과막(120)은 투명 기판(110)의 상면(110a) 상의 반투과부(T3)에 배치되며, 정상 영역(N) 및 결함 영역(P)을 갖는다.
투명 기판(110)은 광을 완전히 투과시키는 투과부(미도시)와, 광을 완전히 차단시키는 차광부(미도시)와, 투과되는 광의 양을 조절하여 일부의 광을 투과시키는 반투과부(T3)를 갖는다. 이러한 투명 기판(110)은 포토리쏘그래피 공정 중 노광 과정에서 소정 파장대의 광을 완전히 투과시킬 수 있는 재질을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 재질로는 석영(quartz), 글래스(glass) 등이 있다.
반투과막(120)은 투명 기판(110)의 상면(110a) 상의 반투과부(T3)에 형성되어, 입사광의 투과율을 조절하는 역할을 한다. 이러한 반투과막(120)은 크롬(Cr) 화합물, 몰리브덴실리콘(MoSi) 계열의 화합물, 실리콘(Si), 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 등을 포함하는 위상반전 물질 중에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
이때, 반투과막(120)의 정상 영역(N)은 결함 없이 정상적으로 막이 형성된 영역을 의미하고, 반투과막(120)의 결함 영역(P)은 결함, 특히 백결함의 발생으로 반투과막(120)의 일부가 유실된 영역을 의미한다.
반투과 수정막(130)은 반투과막(120)의 정상 영역(N) 및 결함 영역(P)에 각각 배치되어, 반투과막(120)의 일부와 중첩 배치된다.
이때, 반투과 수정막(130)은 필름 타입이 적용될 수 있다. 이러한 반투과 수정막(130)은 반투과막(120)과 동일한 재질이 이용될 수 있다. 여기서, 필름 타입의 반투과 수정막(130)은 반투과막(120)의 결함 영역(P)에만 선택적으로 부착하는 것에 의해, 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 없이 정확하게 맞추는 것이 이상적이다. 그러나, 반투과 수정막(130)을 반투과막(120)의 결함 영역(P)에 부착할 시, 모터 구동 방식의 스테이지 한계로 인하여 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩이 불가피한 상황이며, 이 결과 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 영역(F)은 2㎛ 이하의 폭을 갖게 된다.
이와 같이, 반투과 수정막(130)을 반투과막(120)의 결함 영역(P)에 부착할 시, 공정 상의 한계로 인하여, 불가피하게 반투과막(120)의 정상 영역(N) 일부와 중첩 배치되고 있다.
복수의 홀 패턴(140)은 반투과막(120)과 반투과 수정막(130)을 각각 관통하여, 반투과막(120)과 반투과 수정막(130)의 중첩 영역(F)에 각각 배치된다.
이러한 복수의 홀 패턴(140)은 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 영역(F)에서의 투과율 저하를 보상하기 위한 목적으로 형성된다. 이를 위해, 복수의 홀 패턴(140)은 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 경계부에 배치되는 중첩 영역(F)을 따라 설정된 간격으로 이격 배치되도록 설계하는 것이 바람직하다.
이때, 복수의 홀 패턴(140)은 레이저 드릴링 방식으로 중첩 영역(F)에 배치되는 반투과 수정막(130)과 반투과막(120)을 차례로 제거하는 것에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 6은 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시하게 되면, 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 영역(F)에 반투과막(120)과 반투과 수정막(130)의 일부가 중첩되는 중첩부(H)가 발생하게 된다. 이러한 중첩 영역(F)에서는 반투과막(120) 상에 반투과 수정막(130)이 적층되는 구조를 가지므로, 정상 부분(N)과 중첩 영역(F) 상호 간의 두께가 상이해지므로, 노광 공정시 투과율을 저하시키는 요인으로 작용한다. 이 결과, 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시할 시, 중첩부(H)에서의 투과율 저하로 인하여 중첩부(H)와 대응되는 위치에 배치되는 포토레지스트막(PR)이 잔류하는 돌출부(I)가 형성되는 관계로 반투과막(120)과 반투과 수정막(130)의 경계부에서 투과율 왜곡이 발생하는 문제가 있었다.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시하게 되면, 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 영역(F)에 반투과막(120)과 반투과 수정막(130)을 각각 관통하는 복수의 홀 패턴(140)이 배치되므로, 중첩 영역(F)에서의 투과율 저하를 보상할 수 있게 된다. 이 결과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시하게 되면, 중첩 영역(F) 내에 배치되는 복수의 홀 패턴(140)에 의해 포토레지스트막(PR)의 잔량 변화가 최소화된 것을 확인할 수 있다.
이에 대해서는, 이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법을 통하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 투명 기판(110)의 상면(110a) 상의 반투과부(T3)에 배치된 반투과막(120)에 J 부분과 같이 결함이 발생된 하프톤 마스크(105)를 준비한다.
이때, 반투과막(120)은 투명 기판(110)의 상면(110a) 상의 반투과부(T3)에 배치되며, 정상 영역(N) 및 결함 영역(P)을 갖는다. 투명 기판(110)은 광을 완전히 투과시키는 투과부와, 광을 완전히 차단시키는 차광부와, 투과되는 광의 양을 조절하여 일부의 광을 투과시키는 반투과부(T3)를 갖는다. 이러한 투명 기판(110)은 포토리쏘그래피 공정 중 노광 과정에서 소정 파장대의 광을 완전히 투과시킬 수 있는 재질을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 재질로는 석영(quartz), 글래스(glass) 등이 있다.
여기서, 반투과막(120)의 정상 영역(N)은 결함 없이 정상적으로 막이 형성되는 영역을 의미하고, 반투과막(120)의 결함 영역(P)은 결함, 특히 백결함의 발생으로 반투과막(120)의 일부가 유실된 영역을 의미한다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 반투과막(120)의 결함 발생 부분(도 8의 J)을 커팅하여, 반투과막(120)을 정상 영역(N) 및 결함 영역(P)으로 구분한다. 이때, 커팅은 레이저 커팅 방식이 이용될 수 있다. 이러한 레이저 커팅 방식으로 결함 발생 부분을 커팅할 시, 경계부의 투과율 왜곡을 최소화하기 위해 반투과 수정막(도 10의 130)을 형성하기 전에 백결함 발생 부분의 가장자리를 완벽하게 제거하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 반투과막(120)의 정상 영역(N) 및 결함 영역(P)에 각각 배치되어, 반투과막(120)의 일부와 중첩 배치되는 반투과 수정막(130)을 형성한다.
이때, 반투과 수정막(130)은 필름 타입이 적용될 수 있다. 이러한 반투과 수정막(130)은 반투과막(120)과 동일한 재질이 이용될 수 있다. 여기서, 필름 타입의 반투과 수정막(130)은 반투과막(120)의 결함 영역(P)에만 선택적으로 부착하는 것에 의해, 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 없이 정확하게 맞추는 것이 이상적이다. 그러나, 반투과 수정막(130)을 반투과막(120)의 결함 영역(P)에 부착할 시, 모터 구동 방식의 스테이지 한계로 인하여 정상 영역에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 일 부분이 중첩되는 것이 불가피한 상황이며, 이 결과 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 영역(F)은 2㎛ 이하의 폭을 갖게 된다.
이와 같이, 반투과 수정막(130)을 반투과막(120)의 결함 영역(P)에 부착할 시, 공정 상의 한계로 인하여, 불가피하게 반투과막(120)의 정상 영역(N) 일부와 중첩 배치되고 있다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 반투과막(120)과 반투과 수정막(130)을 각각 관통하여, 반투과막(120)과 반투과 수정막(130)의 중첩 영역(P)에 배치되는 복수의 홀 패턴(140)을 형성한다.
이때, 복수의 홀 패턴(140)은 레이저 드릴링 방식으로 중첩 영역(F)에 배치되는 반투과 수정막(130)과 반투과막(120)을 차례로 제거하는 것에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 복수의 홀 패턴(140)은 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 중첩 영역(F)에서의 투과율 저하를 보상하게 된다. 이를 위해, 복수의 홀 패턴(140)은 반투과막(120)과 반투과 수정막(130) 간의 경계부에 배치되는 중첩 영역(F)을 따라 설정된 간격으로 이격 배치되도록 설계하는 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크는 반투과막과 반투과 수정막 간의 중첩 영역에 반투과막과 반투과 수정막을 각각 관통하도록 설계된 복수의 홀 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 결과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법 및 그 결함 수정 하프톤 마스크는 정상 영역에 배치된 반투과막과 반투과 수정막 간의 중첩 영역에서의 투과율 저하를 보상할 수 있으므로, 노광 공정시 포토레지스트막의 잔량 변화를 최소화할 수 있게 된다.
(제2 실시예)
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 단면도이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크(200)는 반투과막(220) 및 복수의 홀 패턴(240)을 포함한다.
반투과막(220)은 투명 기판(210)의 상면(210a) 상의 반투과 영역(T3)에 배치되며, 성막 불량으로 서로 상이한 두께로 형성된 정상 영역(N) 및 결함 영역(P)을 갖는다.
투명 기판(210)은 광을 완전히 투과시키는 투과부와, 광을 완전히 차단시키는 차광부와, 투과되는 광의 양을 조절하여 일부의 광을 투과시키는 반투과부(T3)를 갖는다. 이러한 투명 기판(210)은 포토리쏘그래피 공정 중 노광 과정에서 소정 파장대의 광을 완전히 투과시킬 수 있는 재질을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 재질로는 석영(quartz), 글래스(glass) 등이 있다.
반투과막(220)은 투명 기판(210)의 상면(210a) 상의 반투과부(T3)에 형성되어, 입사광의 투과율을 조절하는 역할을 한다. 이러한 반투과막(220)은 크롬(Cr) 화합물, 몰리브덴실리콘(MoSi) 계열의 화합물, 실리콘(Si), 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 등을 포함하는 위상반전 물질 중에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
이때, 반투과막(220)의 정상 영역(N)은 성막시 결함 없이 정상적으로 막이 형성된 영역을 의미하고, 반투과막(220)의 결함 영역(P)은 성막시 공정 불량으로 결함이 형성된 영역을 의미한다.
여기서, 정상 영역(N)에 배치된 반투과막(220)은 제1 두께를 갖고, 결함 영역(P)에 배치된 반투과막(220)은 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는다. 여기서, 결함 영역(P)에 배치된 반투과막(220)은 돔 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 홀 패턴(240)은 결함 영역(P)의 반투과막(220)을 관통하도록 배치된다. 이때, 복수의 홀 패턴(240)은 결함 영역(P)에 배치된 반투과막(220)의 투과율 저하를 보상하기 위한 목적으로 형성된다. 이를 위해, 복수의 홀 패턴(240)은 결함 영역(P)에 배치된 반투과막(220)에 램덤하게 분산 배치되는 것이 바람직하다.
이때, 복수의 홀 패턴(240)은 레이저 드릴링 방식으로 결함 영역(P)에 배치되는 반투과막(220)만을 선택적으로 제거하는 것에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 복수의 홀 패턴(240)의 직경, 간격, 형태 및 개수를 조절하는 것에 의해, 결함 영역(P)에 배치되는 반투과막(220)의 투과율을 정상 영역(N)에 배치되는 반투과막(220)의 투과율과 유사 또는 동일하도록 가변적으로 조절할 수 있게 된다.
이 결과, 반투과막(220)의 성막 불량, 투명 기판(210)의 조도 불량 등의 공정 불량으로 인하여 반투과막(220)에 결함이 발생하더라도, 결함이 발생된 반투과막(220)을 선택적으로 관통하는 복수의 홀 패턴(240)을 설계하는 것에 의해 투과율 저하를 보상할 수 있으므로, 정상 영역(N) 및 결함 영역(P)에 각각 배치되는 반투과막(220)들의 투과율을 유사 또는 동일하게 확보하는 것이 가능해질 수 있다.
도 14는 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 14에 도시된 바와 같이, 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시하게 되면, 반투과막(220)의 두께 이상으로 인해 반투과막(220)의 결함 영역(P)에 상부 돌출부(U)의 형성으로 인해 결함 영역(P)에서의 투과율을 저하시키는 문제를 야기한다. 이 결과, 홀 패턴이 형성되지 않은 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시할 시, 반투과부(220)의 결함 영역(P)에서의 투과율 저하로 인하여 결함 영역(P)과 대응되는 위치에 배치되는 포토레지스트막(PR)이 잔류하는 하부 돌출부(V)가 형성되는 포토레지스트 잔량 문제를 야기한다.
반면, 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시하게 되면, 결함 영역(P)의 반투과막(220)을 관통하는 복수의 홀 패턴(240)에 의해 결함 영역(P)에 배치된 반투과막(220)의 투과율 저하를 보상할 수 있게 된다. 이 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정을 실시하게 되면, 반투과막(220)의 결함 영역(P) 내에 배치되는 복수의 홀 패턴(240)에 의해 포토레지스트막의 잔량 변화가 최소화된 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크는 반투과막의 두께 이상으로 인해 반투과막의 결함 영역에 형성되는 돌출부로 인한 결함 영역에서의 투과율 저하를 개선하기 위해 결함 영역의 반투과막을 관통하도록 설계된 복수의 홀 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 수정 하프톤 마스크는 결함 영역의 반투과막을 관통하는 복수의 홀 패턴에 의해 결함 영역에 배치된 반투과막의 투과율 저하를 보상할 수 있으므로, 노광 공정시 반투과막의 결함 영역 내에 배치되는 복수의 홀 패턴에 의해 포토레지스트막의 잔량 변화를 최소화할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 결함 수정 하프톤 마스크 110 : 투명 기판
120 : 반투과막 130 : 반투과 수정막
140 : 홀 패턴 N : 정상 영역
P : 결함 영역 T3 : 반투과부

Claims (9)

  1. 투명 기판 상의 반투과부에 배치된 반투과막에 결함이 발생된 하프톤 마스크를 준비하는 단계;
    상기 반투과막의 결함 발생 부분을 커팅하여, 상기 반투과막을 정상 영역 및 결함 영역으로 구분하는 단계;
    상기 반투과막의 정상 영역 및 결함 영역에 각각 배치되어, 상기 반투과막의 일부와 중첩 배치되는 반투과 수정막을 형성하는 단계; 및
    상기 반투과막과 반투과 수정막을 각각 관통하여, 상기 반투과막과 반투과 수정막의 중첩 영역에 배치되는 복수의 홀 패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반투과막과 반투과 수정막의 중첩 영역은
    상기 반투과 수정막을 반투과막의 결함 영역에 부착할 시, 모터 구동 방식의 스테이지 한계로 인해 발생되는 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중첩 영역은
    2㎛ 이하의 폭을 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홀 패턴은
    상기 중첩 영역에서의 투과율 저하를 보상하기 위해, 상기 반투과막과 반투과 수정막 간의 경계부에 배치되는 중첩 영역을 따라 설정된 간격으로 이격 배치된 것을 특징으로 하는 하프톤 마스크의 반투과부 결함 수정 방법.
  5. 투명 기판 상의 반투과부에 배치되며, 정상 영역 및 결함 영역을 갖는 반투과막;
    상기 반투과막의 정상 영역 및 결함 영역에 각각 배치되어, 상기 반투과막의 일부와 중첩 배치된 반투과 수정막; 및
    상기 반투과막과 반투과 수정막을 각각 관통하여, 상기 반투과막과 반투과 수정막의 중첩 영역에 각각 배치된 복수의 홀 패턴;
    을 포함하는 결함 수정 하프톤 마스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중첩 영역은
    2㎛ 이하의 폭을 것을 특징으로 하는 을 특징으로 하는 결함 수정 하프톤 마스크.
  7. 투명 기판 상의 반투과 영역에 배치되며, 성막 불량으로 서로 상이한 두께로 형성된 정상 영역 및 결함 영역을 갖는 반투과막; 및
    상기 결함 영역의 반투과막을 관통하도록 배치된 복수의 홀 패턴;
    을 포함하는 결함 수정 하프톤 마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정상 영역에 배치된 반투과막은 제1 두께를 갖고,
    상기 결함 영역에 배치된 반투과막은 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 결함 수정 하프톤 마스크.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 홀 패턴은
    상기 결함 영역에 배치된 반투과막에 램덤하게 분산 배치된 것을 특징으로 하는 결함 수정 하프톤 마스크.
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