그레이톤 블랭크 마스크와 그레이톤 포토마스크 및 그제조방법 document_id A220623039856

본 발명은 액정 표시장치(LCD), 유기전계 발광 소자(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 발광 디스플레이(FED) 등의 평판 디스플레이(FPD) 제품의 제조시 마스크 단축 공정에 사용되는 그레이톤 블랭크 마스크 및 포토마스크에 관한 것이다. 오늘날 액정표시장치(LCD), 유기전계 발광 소자(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 발광소자(FED) 등의 평판 디스플레이(FPD) 제품은 시장의 요구가 고급화, 고기능화 됨에 따라 그 응용 범위가 확대되면서, 우수한 제조 공정 기술의 개발이 요구되고 있다. 일반적으로 TFT-LCD 등의 평판 디스플레이 제조시 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하는 리소그래피 공정이 사용되고 있으며 최근 원가 절감과 수율 향상을 위하여 마스크 단축 공정을 사용하는 기술이 개발, 적용되고 있다. 예를 들면 TFT-LCD의 경우 TFT 기판 제조시 종래의 5-마스크 공정에서 점차 4-마스크 및 3-마스크로의 공정 이행이 이루어지고 있다. 상기의 마스크 단축 공정은 하나의 포토마스크로써 2회의 노광 효과를 낼 수 있는 마스크 단축 공정용 포토마스크를 사용하는 방법으로 가능하며, 노광회수 감소에 따른 공정 단축, 생산성 향상 및 수율 향상, 재료비 절감에 의한 원가 절감 효과를 얻을 수 있다. 상기 마스크 단축 공정용 포토마스크는 1회의 노광으로 2회의 노광 효과를 내어야 하기 때문에 종래의 포토마스크가 차광 패턴과 투과 패턴으로 이루어진 반면에 마스크 단축 공정용 포토마스크는 차광 패턴, 투과 패턴, 반투과 패턴으로 이루어지게 된다. 마스크 단축 공정은 상기 패턴에 의해 노광을 실시하여 피사체의 포토레지스트가 투과 패턴에 의해 완전히 제거된 영역과, 반투과 패턴에 의해 피사체의 포토레지스트 잔막이 잔류하는 영역, 차광 패턴에 의해 피사체의 포토레지스트가 완전한 두께로 잔류하는 영역을 형성시키고 먼저 포토레지스트가 완전히 제거된 영역을 식각 등의 방법으로 패터닝하여 1회의 노광에 의한 효과를 얻고, 애슁(Ashing) 등의 방법으로 포토레지스트 잔막이 잔류하는 영역의 포토레지스트를 제거한 다음 새롭게 노출된 영역을 식각하는 등의 방법으로 패터닝하여 2회째의 노광 효과를 얻는 방법이다. 종래에는 이러한 마스크 단축 공정용 포토마스크로서 종래의 바이너리 블랭크 마스크를 사용하고 반투과 패턴으로 슬릿 패턴이 형성된 슬릿 마스크(Slit Mask)를 사용하는 것이 일반적이었으나, 최근 패턴이 미세화 됨에 따라 슬릿 마스크 대신 그레이톤 블랭크 마스크를 사용하고 반투과 패턴에 반투과막이 적층된 그레이톤 마스크(Graytone Mask)가 필요하게 되었다. 그러나 상기 그레이톤 마스크는 다음과 같은 문제점이 있었다. 최근, 평판 디스플레이 제품이 급격히 고급화됨에 따라 그 제조 공정이 더욱 미세한 패턴의 제조가 요구되고 있는데 TFT-LCD와 같은 평판 디스플레이 제품 제조시 브로드 밴드(Broad Band) 파장을 노광광으로 하여 리소그패피 공정을 수행하는 것이 많으며, 특히 수은(Hg) 램프의 365nm의 i-line, 405nm의 h-line, 436nm의 g-line을 모두 포함하는 300 ~ 500nm의 브로드 밴드 노광광을 광원으로 사용하는 것이 일반적이었다. 그러나 상기 브로드 밴드 파장에 의한 노광은 색수차에 의하여 투과패턴 및 반투과 패턴을 투과하는 각각의 파장에 따라 회절되는 정도가 다르고 특히 반투과 패턴을 투과하는 노광광의 경우 위상 변화까지 발생하기 때문에 해상도 저하로 인하여 피사체의 패턴 크기 제어와 최소선폭(CD)을 2㎛ 이하로 제조하기가 매우 어려운 문제점이 있었다. 특히, 마스크 단축 공정에서 가장 중요한 반투과 패턴의 미세화가 어려워 평판 디스플레이 제품의 고급화와 품질 개선을 제약하고 또한 마스크 단축 공정의 수율을 감소시키는 문제점이 있었다.