KR20220145484A - 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크 및 포토마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크는 투명 기판 상에 차광막이 구비되며, 상기 차광막은 적어도 차광층과 반사방지층을 포함하고, 상기 차광층은 전하 축적을 최소화하는 적어도 1층의 전하이동 방지층을 포함한다.
이에 따라, 대전으로 인한 전하 축적을 방지하기 위해 차광막에 전하의 이동을 최소화한 차광층을 형성함으로써 포토마스크의 사용중에 축적된 전하가 방전되어 포토마스크 패턴을 손상시키는 것을 최소화할 수 있다.

Description

플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크 및 포토마스크{Blankmask and Photomask using the Flat Panel Display}

본 발명은 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크 및 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전기 및 과전류로 인한 패턴 손상을 방지할 수 있는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크 및 포토마스크에 관한 것이다.

반도체 디바이스나 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diod), PDP(Plasma Display Pannel)를 포함하는 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display : 이하, FPD라 함) 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서는 공통적으로 블랭크마스크로부터 제조된 포토마스크를 이용 한 패턴의 전사가 행해지고 있다.

블랭크마스크는 합성 석영 유리 등으로 이루어지는 투광성 기판의 주 표면 상에 금속을 포함하는 박막이 형성되고, 박막 위에 레지스트막이 형성된 것이다. 여기서, 박막은 광학적 특징에 따라 차광막, 반사방지층, 위상반전막, 반투광막, 반사막 등으로 나눌 수 있고, 이러한 박막들 중 둘 이상의 박막이 혼용되어 사용되기도 한다.

상기 블랭크마스크를 이용하에 제조되는 포토마스크는, 일반적으로, 투명 기판 상에 차광막 및 레지스트막을 적층하고, 노광 및 현상 공정을 진행하여 레지스트막 패턴을 형성하고, 식각 공정을 통해 비투광성 재질의 상기 차광막을 식각한 후, 레지스트막 패턴을 제거하여 차광막 패턴을 형성하여 제작한다.

이와 같은 방식으로 제작되는 포토마스크에서는 사용 중에 상기 포토마스크와 접하는 기재 간에 접촉, 마찰, 박리, 이온 흡착 등의 원인으로 인해 대전되어 정전기가 발생한다.

상기 정전기 발생은 포토마스크의 기재와의 접촉면적, 접촉시간, 마찰 빈도, 탈부착 속도, 온도 차이 등이 포토마스크에서의 대전 크기에 영향을 미치는 주요 인자인 것으로 알려져 있으며, 위와 같은 인자로 포토마스크 내부에 정전기가 발생함에 따라 금속막으로 이루어진 차광막 패턴이 손상되는 문제가 발생하게 된다.

구체적으로, 포토마스크를 이용하여 디스플레이 패널의 패턴을 형성하는 노광 공정을 진행함에 있어서, 금속막으로 이루어진 비투광성 재질의 차광막 패턴이 대전됨에 따라 유발된 정전기는 캐패시터와 같이 기능하면서 전하를 축적하게 되고, 축적된 전하는 패턴 외곽과 같은 취약 지점에서 방전될 수 있다.

이와 같이, 축적된 전하가 취약 지점에서 방전되는 과정에서 차광막 패턴이 손상으로 파괴에 이르게 되고, 이로 인하여 전사되는 패턴에 불량이 발생하고, 제품의 불량률이 높아지는 문제점이 나타나고 있다.

한편, 정전기로 인한 포토마스크의 크롬(Cr)등으로 이루어진 금속층 패턴 손상 문제를 해결하기 위하여 종래에는 클린룸 내의 습도를 조절하는 방법, 대전방지제를 이용하는 방법 또는 이오나이저를 설치하는 방법 등이 이용되고 있다. 이러한 종래의 포토마스크 손상 방지를 위한 기술의 경우, 높은 습도에 의한 장비의 부식이 우려되는 문제점이 존재하거나, 대전방지제로 사용되는 약품으로 인하여 제품의 품질이 저하되는 문제점이 나타나는 한편, 이오나이저와 같은 추가적인 구성을 설치하여야 하는 문제점이 존재하였다.

발명은 포토마스크에 구비된 차광막 패턴을 포함한 금속막 패턴에 발생하는 대전으로 인한 전하 축적을 억제하여 금속막 패턴의 손상을 방지할 수 있는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크 및 포토마스크를 제공한다.

또한, 본 발명은 대전으로 인한 금속막 패턴의 손상을 방지하여 포토마스크를 이용하여 전사되는 패턴의 불량을 최소화하여 제품의 불량률을 개선 가능한 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크 및 포토마스크를 제공한다.

본 발명에 따른 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크는 투명 기판 상에 차광막이 구비되며, 상기 차광막은 적어도 차광층과 반사방지층을 포함하고, 상기 차광층은 전하 축적을 최소화하는 적어도 1층의 전하이동 방지층을 포함한다.

상기 전하이동 방지층은 단층, 2층 이상의 다층막 또는 연속막 중 하나로 이루어진다.

상기 투명 기판과 차광층 사이에 구비된 후면반사방지층을 더 포함한다.

상기 차광층, 반사방지층 및 후면반사방지층은 크롬(Cr) 및 CrN, CrO, CrC, CrCO, CrCN, CrON, CrCON과 같은 크롬(Cr) 화합물 중 하나로 이루어진다.

상기 차광층은 크롬(Cr)이 50at% ∼ 80at%, 질소(N)가 20at% ∼ 40at%, 탄소(C)가 0 ∼ 10at%, 산소(O)가 0 ∼ 10at%인 함유량을 갖는다.

상기 차광층이 2층 이상의 다층막이나 연속막으로 이루어지는 경우, 상기 차광층은 상부가 하부보다 질소(N) 또는 산소(O)의 함유량이 높고, 상부가 하부보다 탄소(C)의 함유량이 높다.

상기 반사방지층과 후면반사방지층은 크롬(Cr)이 20at% ∼ 50at%, 질소(N)가 30at% ∼ 70at%, 탄소(C)가 0 ∼ 10at%, 산소(O)가 10at% ∼ 30at%인 함유량을 갖는다.

본 발명은 대전으로 인한 전하 축적을 방지하기 위해 차광막에 전하의 이동을 최소화한 차광층을 형성함으로써 포토마스크의 사용중에 축적된 전하가 방전되어 포토마스크 패턴을 손상시키는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 차광막 패턴을 포함한 포토마스크 내 패턴의 손상을 방지할 수 있어, 전사되는 패턴의 불량을 최소화하여 제품의 불량률을 개선할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FPD용 블랭크마스크를 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 가진자라며 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 실시예에 따른 FPD(Flat Pannel Display)용 블랭크마스크를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 블랭크마스크(100)는 투명 기판(102) 상에 구비된 차광막(104), 차광막(104) 상에 구비된 포토레지스트막(120)을 포함한다. 여기서, 블랭크마스크(100)는 액정표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), OLED 등을 포함하는 FPD용 블랭크마스크이다.

투명 기판(202)은 한 변이 300㎜ 이상인 사각형의 투명한 기판이고, 합성 석영 유리, 소다 라임 글래스 기판, 무알카리 글래스 기판, 저열 팽창 글래스 기판 등으로 형성될 수 있다.

차광막(104)은 차광층(108) 및 반사방지층(110)를 포함하며, 투명기판(102)과 차광층(108) 사이에 구비된 후면반사방지층(606)을 더 포함할 수 있다.

차광층(108)은 노광 공정에 사용되는 노광광이 전사가 요구되지 않는 패널(Pannel) 부분에 전사되지 못하도록 노광광을 차단하는 역할을 수행하며, 포토마스크 공정에서 대전으로 인한 포토마스크 패턴의 전하 축적을 최소화하기 위한 전하 이동 방지 기능을 포함하거나 전하이동 방지층을 형성할 수 있다. 즉, 차광층(108)은 포토마스크에서 발생되는 전하 축적을 최소화 할 수 있도록 전하의 축적을 방지하기 위해 차광층 내에 대전이 일어나지 못하도록 전하의 이동을 방지하는 기능을 포함한다.

차광층(108)은 전하 이동 방지 기능을 포함하는 적어도 1층의 전하이동 방지층을 포함하며, 단일막 또는 2층 이상의 다층막으로 이루어지거나 연속막으로 이루어진다. 여기서, 연속막은 플라즈마(Plasma)가 방전되어 있는 상태에서 공정 파워, 압력, 가스의 조성 등과 같은 공정 변수를 변경하여 조성이 다른 박막을 형성하는 것을 의미한다.

반사방지층(110) 및 후면 반사방지층(106)은 노광광에 대한 반사를 최소화시키는 것을 주로 수행하며, 후면반사방지층(106)은 노광 장치에서 조사된 노광광이 포토마스크의 상면에서 노광 장치를 향해 반사되지 않도록 함으로써 반사된 노광광이 노광장치에 의해 재반사되어 패널로 조사되는 것을 방지하는 기능을 한다.

차광막(104)은 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 물질을 포함하여 이루어지거나 또는 상기 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 물질을 더 포함하여 이루어 진다.

차광막(104)은 크롬(Cr) 및 CrN, CrO, CrC, CrCO, CrCN, CrON, CrCON과 같은 크롬(Cr) 화합물로 형성하는 것이 바람직하다.

차광막(104)은 크롬(Cr) 또는 크롬 화합물로 형성됨에 따라, 식각 시 단면의 경사를 최소화하기 위하여 각 층들에 포함된 크롬(Cr) 및 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 적어도 하나 이상의 물질 함유량을 조절하여 각 막의 식각 속도 및 식각 단면 형상을 조절 할 수 있다.

차광층(108)은 전하의 축적을 방지하기 위해 차광층 내에 대전이 일어나지 못하도록 전하의 이동을 방지하는 기능을 수행하기 위하여 노광광의 차광 효과 및 전하 축적 방지를 위한 전하 이동 방지 효과가 커야 하고, 그 외에 일반적으로 요구되는 식각 시간 등의 요건을 충족하여야 한다.

차광층(108)은 크롬(Cr)이 50at% ∼ 80at%, 질소(N)가 20at% ∼ 40at%, 탄소(C)가 0 ∼ 10at%, 산소(O)가 0 ∼ 10at%인 조성비로 구성된다. 상기 크롬(Cr)이 90at% 이상일 경우에는 차광층(108)의 전도성이 높아지게 되며, 차광층(108)의 전도성이 증가하면 포토마스크 표면으로 전자의 이동이 증가하여 포토마스크 표면이 대전될 때 전하의 축적이 증가된다. 이러한 포토마스크 표면에 전하가 축적되는 것을 방지하기 위해서는 차광층(108) 내부에 전하가 대전되지 않도록 질소(N)나 산소(O)의 함유량을 높이고 크롬(Cr)의 함유량을 낮게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 크롬(Cr)이 50at% 이하일 경우에는 요구되는 차광성의 확보가 어렵다. 상기 질소(N)는 40at% 이상일 경우 차광성 확보가 어렵고, 10at% 이하일 경우에는 크롬(Cr)의 함량이 증가하여 전하의 축적이 증가된다. 상기 산소(O)의 경우 그 함유량이 증가하면 차광층(108)의 전도성이 낮아져 전하의 축적이 감소하지만 광학밀도가 크게 감소하여 투과율이 크게 증가한다. 따라서, 상기 산소(O)의 함유량은 10at% 이하가 바람직하다. 상기 질소(N)나 산소(O)의 함량이 너무 낮으면 전도성이 증가하여 마스크 표면으로 전자의 이동이 활발하여 대전 시 전하의 축적이 증가하기 때문에 질소(N)나 산소(O)의 함유량은 일부 증가되어야 한다. 한편, 상기 질소(N)나 산소(O)는 그 함유량이 증가함에 따라 식각 시간이 줄어들고 탄소(C)는 그 함량이 증가함에 따라 식각 시간이 증가한다. 따라서, 상기 탄소(C)는 질소(N)나 산소(O)에 의해 단축되는 식각 시간을 보상함으로써 식각 시간을 증가시키고, 이에 의하여 차광막(106)의 전체 식각 시간을 조절할 수 있다. 상기 탄소(C)는 그 함유량이 10at% 이상일 경우에는 식각 시간이 지나치게 증가하므로 10at% 이하인 것이 바람직하다.

차광층(108)은 2층 이상의 다층막으로 이루어지거나 연속막으로 이루어지는 경우, 반사방지층(110)과 접한 차광층(108)의 상부는 하부보다 질소(N)나 산소(O)의 함유량이 높도록 형성함으로써 상부로 갈수록 전자의 이동을 억제할 수 있다. 또한, 차광층(108)의 하부는 성막 시 탄소(C) 혹은 탄소(C)를 포함하는 가스의 농도를 상부보다 적게 주입하거나 탄소(C)를 함유하지 않게 함으로써 탄소(C)의 농도를 상부로 갈수록 높게 구성하여 각 막의 식각 속도 및 식각 단면 형상을 조절할 수 있다.

반사방지층(110)과 후면반사방지층은(106)은 크롬(Cr)이 20at% ∼ 50at%, 질소(N)가 30at% ∼ 70at%, 탄소(C)가 0 ∼ 10at%, 산소(O)가 10at% ∼ 30at%인 조성비로 구성된다. 상기 질소(N)의 함유량 30at% 이하 및 산소(O)의 함유량 10at% 이하가 되면 표면 전하의 축적을 방지하기 어렵고 표면의 반사방지에도 영향을 주게 된다. 또한, 상기 질소(N)의 함유량 70at% 이상 및 산소(O)의 함유량 30at% 이상이 되면 전하의 축적 방지에는 효과가 높으나 표면의 반사율이 제어 가능 범위에서 벗어나게 된다. 아울러, 상기 탄소(C)는 질소(N) 및 산소(O)에 의해 증가된 식각 속도를 조절하는 기능을 하며, 그 함유량이 10at% 이상일 경우에는 식각 시간이 지나치게 증가하므로 10at% 이하인 것이 바람직하다.

차광막(104)은 노광광 차단의 기능이 주로 차광층(108)에 의해 수행되고, 노광광에 대한 반사를 최소화시키는 것은 주로 반사방지층(106, 110)에 의해 수행된다. 따라서, 차광층(108)은 노광광의 차광 효과가 커야 하고, 그 외에 일반적으로 요구되는 식각 시간 등의 요건을 충족하여야 한다. 이를 위해, 차광층(108)은 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 2.5 ∼ 7.0의 광학 밀도 값을 가지며, 3.0 ∼ 6.0의 광학 밀도 값을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 반사방지층(106, 110)은 낮은 표면 반사율을 갖도록 구성하여 노광광의 반사 또는 재반사를 방지하여야 하며, 바람직하게는 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 각각 0.1% ∼ 5%의 표면 및 이면 반사율을 갖도록 구성된다.

차광막(104)은 크롬(Cr) 타겟을 이용한 스퍼터링 공정으로 형성한다. 이때 스퍼터링 공정에서는 아르곤(Ar)과 같은 비활성 가스와 질소(N), 탄소(C), 산소(O) 중 적어도 하나를 포함하는 반응성 가스가 선택적으로 사용된다.

차광막(104)의 전체 두께는 1,500Å ∼ 2,500Å의 두께를 가지며, 차광층(108)은 광학밀도를 충족하기 위하여 500Å ∼ 2,000Å의 두께를 가지고, 반사방지층(110)과 후면반사방지층(106)은 100Å ∼ 500Å 의 두께를 가진다.

이상에서와 같이, 본 발명은 포토마스크의 패턴 표면에 전하가 축적되는 것이 방지되도록 대전 시 마스크 내에 전하의 이동을 방지하는 기능을 포함하는 차광층을 형성하도록 한다. 즉, 본 발명은 차광막의 차광층에 질소 및 산소의 조성비가 높은 질화 산화물을 구성하여 부도체의 성질을 가지게 함으로써 포토마스크의 전도성을 낮출 수 있다. 이를 통해, 포토마스크 패턴 표면으로 전하의 이동이 최소화되어 전하의 축적이 방지됨으로써 ESD의 발생을 억제 할 수 있다. 이에 따라 포토마스크 패턴에서 발생하는 정전기를 억제함으로써 정전기로 인한 패턴 불량을 최소화하여 포토마스크의 불량률을 개선할 수 있다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 구조를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 구조는 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 구조로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구조가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : FPD용 블랭크 마스크 102 : 투명 기판
104 : 차광막 106 : 후면반사방지층
108 : 차광층 110 : 반사방지층
120 : 포토레지스트막

Claims (12)

1. 투명 기판 상에 차광막이 구비된 FPD용 블랭크 마스크로서,
   상기 차광막은 적어도 차광층과 반사방지층을 포함하며,
   상기 차광층은 전하 축적을 최소화하는 적어도 1층의 전하이동 방지층을 포함하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전하이동 방지층은 단층, 2층 이상의 다층막 또는 연속막 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 차광층 및 반사방지층은 크롬(Cr) 및 CrN, CrO, CrC, CrCO, CrCN, CrON, CrCON과 같은 크롬(Cr) 화합물 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 투명 기판과 반사방지층 하부의 차광층 사이에 구비되며, 크롬(Cr) 및 CrN, CrO, CrC, CrCO, CrCN, CrON, CrCON과 같은 크롬(Cr) 화합물 중 하나로 이루어진 후면반사방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 차광층은 크롬(Cr)이 50at% ∼ 80at%, 질소(N)가 20at% ∼ 40at%, 탄소(C)가 0 ∼ 10at%, 산소(O)가 0 ∼ 10at%인 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 차광층이 2층 이상의 다층막이나 연속막으로 이루어지는 경우, 상기 차광층은 상부가 하부보다 질소(N) 또는 산소(O)의 함유량이 높은 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 차광층이 2층 이상의 다층막이나 연속막으로 이루어지는 경우, 상기 차광층은 상부가 하부보다 탄소(C)의 함유량이 높은 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 반사방지층과 후면반사방지층은 크롬(Cr)이 20at% ∼ 50at%, 질소(N)가 30at% ∼ 70at%, 탄소(C)가 0 ∼ 10at%, 산소(O)가 10at% ∼ 30at%인 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 차광막은 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 2.5 ∼ 7.0의 광학 밀도 값을 갖는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
   
10. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사방지층과 후면반사방지층은 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 파장의 노광광에 대하여 0.1% ∼ 5%의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광막은 1,500Å ∼ 2,500Å의 두께를 가지며, 상기 차광층 500Å ∼ 2,000Å의 두께를 갖고, 상기 반사방지층과 후면반사방지층은 100Å ∼ 500Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크.
    
12. 제 1 항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 플랫 패널 디스플레이용 블랭크마스크를 이용하여 제조된 플랫 패널 디스플레이용 포토마스크.

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