KR100310541B1

KR100310541B1 - 스텐실 마스크

Info

Publication number: KR100310541B1
Application number: KR1019980039083A
Authority: KR
Inventors: 김철균
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2001-11-15
Also published as: DE19945170A1; DE19945170B4; US6210842B1; KR20000020471A; JP3717348B2; TW403859B; JP2000098593A

Abstract

본 발명은 리소그래피 공정에 사용되는 스텐실 마스크의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, E-빔 리소그래피 공정에 사용가능한 스텐실 마스크에 관한 것이다.

본 발명은 스텐실 마스크 기판 전체에 걸쳐 실리콘 질화막을 형성한 후, 상기 실리콘 질화막을 2이상의 부분으로 분할하여 소정의 패턴을 형성함으로써, 질화막이 받는 스트레스를 완화한다.

Description

스텐실 마스크

일반적으로 셀투사형 마스크로 사용되는 SOI(silicon on insulatior) 소자는 반도체 기판위에 절연 역할을 하는 실리콘 산화막을 형성하고 그 위에 실리콘층을 형성한다.

도 1a 내지 도1e는 종래기술에 따른 셀투사형 마스크 제조방법이다.

먼저, 스텐실 마스크를 형성하기 위해 반도체 기판(10)에 매몰산화막(12)과 상부 실리콘층(14)을 구비하는 SOI기판을 형성한다(도 1a).

다음, 상기 SOI기판 상부에 소정의 제1 감광막패턴(16)을 형성한다.(도 1b)

그 다음, 상기 제1 감광막패턴(16)을 마스크로 실리콘층(14)층을 패터닝한 후, 상기 제1 감광막 패턴(16)을 제거한다.(도 1c)

그리고 나서, 상기 반도체 기판(10)의 배면에 마스크 기판을 이루는 웨이퍼 전면에 걸쳐 제1 실리콘 산화막(18), 실리콘 질화막(20) 및 제1 실리콘 산화막(22)을 차례로 형성한다.(도1d)

이어서, 각각의 다이(die)마다 상기 제2 실리콘 산화막(22) 상부에 소정의 감광막 패턴(미도시)을 형성하여 상기 제2 실리콘 산화막(22)을 패터닝한 후, 다시 상기 제2 실리콘 산화막 패턴(22')을 마스크로 하여 상기 실리콘 질화막(20)을 패터닝한다.(도 1e)

이어서, 패터닝된 상기 실리콘 질화막(20')을 마스크로 하여, 상기 제1 실리콘 산화막(18)을 패터닝한다.(도 1f)

그 후, 다시 패터닝된 상기 제1 실리콘 산화막(18') 마스크로 하여, 상기 마스크 기판(10)의 배면을 상기 매몰 산화막(12)이 노출될 때까지 경사식각하여 마스크를 완성한다.(도 1g)

이와 같이, 스텐실 마스크 제조방법에 있어서 마스크 기판(10)의 배면에는 식각 마스크로서 실리콘 질화막이 웨이퍼 전면에 걸쳐 형성된다. 그러나, 실리콘 질화막(20)은 일반적으로 알려진 바와 같이 두께와 표면적 등의 외부조건에 따라 스트레스에 민감한 특성을 갖는다. 특히, 스트레스의 방향에 따라서 실리콘 질화막에 크랙이 생겨 배면의 실리콘 기판(10) 식각시에 웨이퍼 전면에 거쳐 결함이 발생되는 경향이 있다.

더구나, 도 1g에서 보여지듯이, 실리콘 질화막(20)이 제1, 제2 실리콘 산화막(18)(22)에 의해 있는 경우에는, 실리콘 질화막(20)이 하부의 제2 실리콘 산화막(22)에 의해 스트레스를 받는 동시에, 기타 공정상 열팽창계수차에 의해 스트레스를 받아 크랙이 발생된다. 이러한 크랙은 습식액이 스며들어 후속 식각 공정에서 웨이퍼 전면에 걸쳐 결함을 유발한다.

도 2는 이러한 구조의 마스크 배면에 있어서, 상기 실리콘 질화막 패턴(20')을 형성한 후, 이를 마스크로 상기 제1 실리콘 산화막(18)을 식각한 경우의 표면을 보여주는 SEM 사진이다. 도 2에서 보여진 바와 같이, 패터닝된 실리콘 질화막(20')에 형성된 크랙이 형성되어 있다.

본 발명은 이와 같은 실리콘 질화막의 스트레스 발생을 방지하기 위한 것이다.

도 1a 내지 도1g는 종래기술에 따른 셀투사형 마스크 제조방법을 도시하는 단면도들이다.

도 2는 마스크 배면에 있어서, 상기 실리콘 질화막 패턴을 형성한 후, 이를 마스크로 그 하부의 실리콘 산화막을 식각한 경우의 표면을 보여주는 SEM 사진이다.

도 3은 본 발명에 따른 질화막의 분할 영역을 나타내는 평면도이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 배면구조를 형성하기 위한 방법을 도시하는 단면도들이다.

이를 위해, 본 발명은 스텐실 마스크 기판 전체에 걸쳐 실리콘 질화막을 형성하고, 상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 2이상의 부분으로 분할하여 상기 질화막에 소정의 패턴을 형성하는 것에 대해 기술한다.

즉, 본 발명은 마스크 기판(10) 배면에 형성된 실리콘 질화막(20)에 스트레스에 강한 구조의 패턴을 형성함으로써, 실리콘 질화막이 받는 스트레스를 분산시킨다. 즉, 마스크 기판(10)으로 사용되는 웨이퍼 전면에 걸쳐 질화막을 형성한 후, 이를 식각하는 것이 아니라, 식각 전단계에서 질화막을 소정부분으로 나누는 1차 패턴을 형성한다. 이어서, 이 질화막에 소정의 제2차 패턴을 형성하고 이를 마스크로 하여 상부의 실리콘 산화막을 식각하는 구조로 되어 있다.

이러한 형태의 스텐실 마스크는 이온빔, X-레이, SCALPEL 등 모든 노광장치의 리소그래피 공정에 적용가능하며, 특히 E-빔 리소그래피 공정에 보다 적합하다.

도 3은 본 발명에 따른 질화막의 1차 패턴을 나타내는 평면도이다. 도 3에 보여진 바와 같이, 실리콘 질화막을 다수의 소영역으로 나눈 후, 이에 2차 패턴을 형성하여 마스크로 이용하면 웨이퍼 전면에 걸쳐 형성된 질화막에 비해 스트레스가 작용하는 영역이 작아지므로, 상대적으로 작은양의 스트레스를 받게 되어 보다 안정적인 습식식각 마스크로 이용될 수 있다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 배면구조를 형성하기 위한 방법을 도시한다. 이때, 도 1a 내지 도 1g와 동일한 참조번호는 동일부재를 나타낸다.

먼저, 소정의 상부구조를 갖는 마스크 기판(100)의 하부 전면에 제1 실리콘 산화막(102), 실리콘 질화막(104) 및 제2 실리콘 산화막(106)을 차례로 형성한다.(도 4a)

이어서, 상기 제2 실리콘 산화막(106) 상부에 소정의 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 이를 마스크로 하여 상기 제2 실리콘 산화막(106)을 식각하고, 다시 상기 제2 실리콘 산화막을 마스크로 하여 상기 실리콘 질화막(104)을 패터닝한다. 이로써 형성된 제2 실리콘 산화막 패턴(106') 및 제1 실리콘 질화막 패턴(104')은 각각 전 웨이퍼상에 걸쳐 형성된 제2 실리콘 산화막(106) 및 실리콘 질화막(104)을 여러개로 분리하는 형태 즉, 도 3에 보여지는 바와 같은 형태로 패터닝되며, 도 4b는 이러한 형태로 분리된 다이(die)중 하나를 나타낸다.

이어서, 상기 결과물의 상부에 실리콘 산화막을 재차 도포하여 제3 실리콘 산화막(108)을 형성한다.(도 4c) 이때, 상기 제3 실리콘 산화막(108)은 상기 제2 실리콘 산화막 패턴(106')과 하나가 된다.

상기 제3 실리콘 산화막(108)상에 소정의 형상으로 감광막(미도시)을 도포한 후, 이를 마스크로 하여 상기 제3 실리콘 산화막(108)을 패터닝하고, 이어서, 패터닝된 상기 제3 실리콘 산화막(108')을 마스크로 하여 상기 실리콘 질화막 패턴(104')을소정의 원하는 형상으로 다시 패터닝하여 제2 질화막 패턴(104'')을 형성한다.(도 4d)

이어서, 상기 제2 질화막 패턴(104'')을 마스크로 하여 상기 제1 실리콘 산화막(102)을 패터닝한다.(도 4e)

이렇게 형성된 제1 실리콘 산화막 패턴(102')을 마스크로 하여 상기 마스크 기판(100)을 경사식각하고, 상기 제2 질화막 패턴(104'')을 마스크로 하여 상기 제3 및 제1 산화막 패턴(108')(102')를 패터닝하여 마스크로 완성한다.(도 4f)

일반적으로, 실리콘 질화막의 스트레스 방향은 두께에 따라 민감하지만, 스트레스가 발생하는 정도는 표면적에 의존하는 경향을 띈다. 이러한 현상을 이용하여 본 발명에서는 웨이퍼 전면에 걸쳐 형성된 실리콘 질화막을 여러개의 소영역으로 나누어 면적을 패터닝되는 실리콘 질화막의 면적을 줄임으로써 스트레스를 완화할 수 있다.

Claims

스텐실 마스크를 제조하는 방법에 있어서,

상기 스텐실 마스크 기판 전체에 걸쳐 실리콘 질화막을 형성하는 단계;

상기 실리콘 질화막을 패터닝하여 2이상의 부분으로 분할하여 소정의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 스텐실 마스크는 이온빔, E-빔, X-레이 또는 SCALPEL의 광원에 사용되는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
(a)스텐실 마스크 기판의 배면 전반에 제1 실리콘 산화막을 형성하는 단계;

(b)상기 제1 실리콘 산화막의 상부 전반에 실리콘 질화막을 형성하는 단계;

(c)상기 실리콘 질화막을 2이상의 소구역으로 분할하여 2 이상의 제1 질화막 패턴을 형성하는 단계;

(d)상기 각각의 제1 질화막 패턴에 소정의 제2 질화막 패턴을 형성하는 단계;

(e)상기 제2 질화막 패턴을 마스크로 하여, 상기 제1 실리콘 산화막을 패터닝하는 단계; 및

(f)패터닝된 제1 실리콘 산화막을 마스크로 하여, 상기 마스크 기판을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 (b)단계 후에, 상기 실리콘 질화막 상부에 제2 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 및

상기 제2 실리콘 산화막을 패터닝하여, 상기 제 2실리콘 산화막을 2이상의 소구역으로 분할하는 단계가 더 포함되며,

상기 (c)단계는 분할된 제2 실리콘 산화막 패턴을 마스크로 하여 상기 실리콘 질화막을 패터닝함으로써, 상기 실리콘 질화막을 2이상의 소구역으로 분할하는 제1 질화막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 (c)단계와 상기(d)단계 사이에, 상기 제1 질화막 패턴을 도포하는 제3 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 및

상기 제3 실리콘 산화막을 소정의 형상으로 식각하는 단계를 더 포함하며,

상기 (d)단계는 패터닝된 제3 실리콘 산화막을 마스크로 하여 상기 각각의 제1 질화막 패턴을 소정의 형상으로 패터닝하여 제2 질화막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 스텐실 마스크는 이온빔, E-빔, X-레이 또는 SCALPEL의 광원에 사용되는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.