KR100343457B1

KR100343457B1 - 스텐실 마스크 제조방법

Info

Publication number: KR100343457B1
Application number: KR1019990051278A
Authority: KR
Inventors: 최재승
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2002-07-11
Also published as: KR20010047178A

Abstract

본 발명은 스텐실 마스크 제조방법에 관한 것으로, 종래 스텐실 마스크 제조방법은 SOI기판에 천공을 뚫어 이를 그대로 사용함으로써, 쿨롱 척력에 의해 빔흐림(BEAM BLUR) 현상이 발생하여 그 해상도가 감소하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 천공이 형성된 SOI기판, 즉 제1실리콘기판, 산화막, 실리콘층이 적층되고, 그 적층구조에 천공이 형성된 시료를 준비하는 제1마스크준비단계와; 중앙부가 식각된 제2실리콘기판 상에 위치하며, 상기 SOI기판에 형성된 천공보다 작은 크기의 천공이 설치된 금패턴을 제조하는 제2마스크준비단계와; 상기 형성한 금패턴이 상기 실리콘층에 접하도록 접착하여 상기 SOI기판에 형성한 천공내에 상기 금패턴에 형성된 복수개의 천공이 위치하도록 하는 마스크접착단계로 구성되어 전자빔을 투과시키는 천공이 설치된 SOI구조의 기판에 그 천공에 대응하는 위치에 복수의 천공이 위치하도록 설치된 금패턴을 포함하는 제2의 마스크를 부착하여, 쿨롱척력에 의한 빔흐림현상을 방지하여 해상도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

스텐실 마스크 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR STENCIL MASK}

본 발명은 스텐실 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 금(Au) 마스크층을 이용하여 전자빔 식각에서 발생되는 쿨롱 척력(COULOMB REPULSION)에 의한 빔 흐림(BEAM BLUR) 현상을 감소시키는데 적당하도록 한 스텐실 마스크 제조방법에 관한 것이다.

도1은 종래 스텐실 마스크의 평면도로써, 이에 도시한 바와 같이 전자빔이 투과되는 영역(A)이 전자빔이 투과되지 않은 영역(B)의 사이에 임의의 패턴으로 형성되어 있다.

도2a 내지 도2e는 도1에 있어서 A-A'방향의 단면을 보인 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 실리콘기판(1)의 상부에 산화막(2)을 증착하고, 그 산화막(2)의 상부에 실리콘층(3)을 형성하는 단계(도2a)와; 상기 실리콘층(3)의 상부전면에 포토레지스트(PR1)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 실리콘층(3)의 일부를 노출시키는 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트(PR1) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 실리콘층(3)을 식각하여 그 하부의 산화막(2)을 노출시키는 단계(도2b)와; 상기 포토레지스트(PR1) 패턴을 제거한 후, 실리콘층(3)의 전면과 노출된 산화막(2)의 상부 및 상기 실리콘기판(1)의 저면에 질화막(4)을 증착하고, 상기 저면에 포토레지스트(PR2)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 증착한 질화막(4)의 일부를 노출시키는 포토레지스트(PR) 패턴을 형성하는 단계(도2c)와; 상기 포토레지스트(PR2) 패턴을 식각마스로 사용하는 식각공정으로 상기 질화막(4)을 식각한 후, 노출되는 실리콘기판(1)을 식각하고, 상기 실리콘층(3)의 사이에 노출된 산화막(2)을 식각한 다음, 상기 증착한 질화막(4)을 모두 제거하는 단계(도2d)와; 상기 구조의 전면에 전자충진 방지용 플래티늄(Pt,5)을 도포하는 단계(도2e)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 스텐실 마스크 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 실리콘기판(1)의 상부에 산화막(2)을 증착하고, 그 산화막(2)의 상부에 실리콘층(3)을 성장시킨다. 이와 같은 구조는 SOI(SILICON ON INSULATOR)구조의 웨이퍼로써, 이 SOI 웨이퍼를 준비한다.

그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 상기 실리콘층(3)의 상부에 포토레지스트(PR1)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 실리콘층(3)의 일부를 노출시키는 패턴을 형성한다.

그 다음, 상기 포토레지스트(PR1) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 실리콘층(3)을 식각한다. 이때의 실리콘층(3)의 식각영역은 도1에서의 전자빔이 투과하는 영역(A)이 되고, 식각되지 않은 실리콘층(3)은 전자빔의 투과를 막는 영역(B)이 된다.

그 다음, 도2c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR1) 패턴을 제거한 후, 식각된 실리콘층(3)의 전면과 그 실리콘층(3)의 식각으로 노출되는 산화막(2)의 상부에 질화막(4)을 증착함과 아울러 상기 실리콘기판(1)의 배면에도 질화막(4)을증착한다.

그 다음, 상기 실리콘기판(1)의 배면에 증착한 질화막(4)의 상부에 포토레지스트(PR2)를 도포하고 상기 질화막(4)의 일부를 노출시키는 패턴을 형성한다. 이때 노출되는 질화막(4)은 상기 실리콘층(3)이 식각된 영역에 대향하며, 식각된 영역의 사이에 위치하는 식각되지 않은 실리콘층(3)에도 대향하도록 노출시킨다.

그 다음, 도2d에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR2) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 질화막(4)을 식각하고, 노출되는 실리콘기판(1)을 식각하여 산화막(2)을 노출시킨다.

그 다음, 상기 포토레지스트(PR2) 패턴을 제거하고, 상기 질화막(4)을 모두 제거한 다음, 상기 실리콘층(3)을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 산화막(2)을 식각하여 상기 형성한 SOI웨이퍼에 천공을 형성한다.

그 다음, 도2e에 도시한 바와 같이 플래티늄(5)을 상기 구조의 전면에 도포한다. 이와 같이 플래티늄(5)을 도포하면 전자가 상기 형성한 스텐실마스크를 통해 전자빔을 투과시킬때 그 스텐실마스크에 전자가 충진되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도3은 상기 도2a 내지 도2e의 방법으로 제작한 종래 스텐실 마스크를 투과한 전자빔의 파형을 보인 그래프도로써, 이에 도시한 바와 같이 스텐실 마스크의 투과영역(A)을 통과한 전자빔의 강도는 그 투과영역의 중앙부에서 가장 높게 나타나며 이웃한 투과부와 그 측면부에서 겹치게 나타난다. 이와 같이 인접한 투과영역(A)의 사이에서 전자빔이 겹치는 부분에 의해 전자빔의 흐림현상이 나타나며, 해상도가 저하된다.

상기한 바와 같이 종래 스텐실 마스크 제조방법은 SOI기판에 천공을 뚫어 이를 그대로 사용함으로써, 쿨롱 척력에 의해 빔흐림(BEAM BLUR) 현상이 발생하여 그 해상도가 감소하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 쿨롱 척력에 의한 빔흐림을 방지할 수 있는 스텐실 마스크 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 스텐실 마스크의 평면도.

도2a 내지 도2e는 종래 스텐실 마스크의 제조공정 수순단면도.

도3은 종래 스텐실 마스크를 투과한 전자빔의 강도 그래프도.

도4a 및 도4b는 본 발명 스텐실 마스크의 평면도.

도5a 내지 도5f는 본 발명 스텐실 마스크의 제조공정 수순단면도.

도6은 본 발명 스텐실 마스크를 투과한 전자빔의 강도 그래프도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1,10:실리콘기판 2:산화막

3:실리콘층 11:금박막

12:질화막

상기와 같은 목적은 천공이 형성된 SOI기판, 즉 제1실리콘기판, 산화막, 실리콘층이 적층되고, 그 적층구조에 천공이 형성된 시료를 준비하는 제1마스크준비단계와; 중앙부가 식각된 제2실리콘기판 상에 위치하며, 상기 SOI기판에 형성된 천공보다 작은 크기의 천공이 설치된 금패턴을 제조하는 제2마스크준비단계와; 상기 형성한 금패턴이 상기 실리콘층에 접하도록 접착하여 상기 SOI기판에 형성한 천공내에 상기 금패턴에 형성된 복수개의 천공이 위치하도록 하는 마스크접착단계로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4a 및 도4b는 본 발명에 의해 제작된 스텐실 마스크의 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이 전자빔이 투과되는 영역(A)과, 전자빔이 투과되지 않는 영역(B)을 종래와 같이 정의하고, 그 전자빔이 투과되는 영역을 선택적으로 차단할 수 있는 전자빔 차단영역(C)을 포함하여 구성되며, 그 차단영역(C)은 각각 독립된 사각형의 형태 또는 선의 형태로 제작할 수 있다.

도5a 내지 도5f는 본 발명 스텐실 마스크의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 천공이 형성된 SOI기판, 즉 실리콘기판(1), 산화막(2), 실리콘층(3)이 적층되고, 그 적층구조에 천공이 형성된 시료를 준비하는 단계(도5a)와; 별도의 실리콘기판(10) 상에 포토레지스트(PR1) 패턴을 형성하고 상기 포토레지스트(PR1) 패턴과 실리콘기판(10) 상에 금박막(Au,11)을 증착하는 단계(도5b)와; 그 포토레지스트(PR1) 패턴의 상부에 위치하는 금박막(11)을 제거하고, 그 하부의 포토레지스트(PR1) 패턴을 제거하여 상기 실리콘기판(10)의 상부에 금박막(11) 패턴을 형성하는 단계(도5c)와; 상기 금박막(11) 패턴과 실리콘기판(10)의 전면 및 실리콘기판(10)의 배면에 질화막(12)을 증착하고, 상기 실리콘 기판(10)의 배면에 형성한 질화막(12)의 상부에 포토레지스트(PR2) 패턴을 형성하는 단계(도5d)와; 상기 포토레지스트(PR2) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 실리콘기판(10) 배면의 질화막(12)과 그 질화막(12)의 상부측 실리콘기판(10)을 식각하여 실리콘기판(10)에 의해 지지되며, 부분적인 천공을 갖는 금박막(11)을 노출시키고, 상기 포토레지스트(PR2) 패턴과 질화막(12)를 제거하는 단계(도5e)와; 상기 패턴을 금박막(11) 패턴이 상기 준비한 SOI기판의 실리콘층(3)에 닿도록 은페이스트(SILVER PASTE)를 이용하여 접합하는 단계(도5f)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도5a에 도시한 바와 같이 도2a 내지 도2e에 도시한 종래기술의 순서에 따라 SOI기판에 천공이 형성된 형태의 시료를 준비한다.

그 다음, 도5b에 도시한 바와 같이 상기 SOI기판과는 별도의 실리콘기판(10)상에 포토레지스트(PR1) 패턴을 형성한다. 이때의 포토레지스트 패턴은 상기 SOI기판에 형성한 천공내에 복수개의 패턴이 들어갈 만큼 작게 형성한다.

그 다음, 상기 포토레지스트(PR1) 패턴과 실리콘기판(10) 상에 금박막(Au,11)을 증착한다.

그 다음, 도5c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR1) 패턴의 상부에 위치하는 금박막(11)을 평탄화하여 제거하고, 그 하부의 포토레지스트(PR1) 패턴을 선택적으로 제거하여 상기 실리콘기판(10)의 상부에 금박막(11) 패턴을 형성한다.

그 다음, 도5d에 도시한 바와 같이 상기 금박막(11) 패턴과 실리콘기판(10)의 전면 및 실리콘기판(10)의 배면에 질화막(12)을 증착한다.

그 다음, 상기 실리콘기판(10)의 배면이 위로 향하도록 시료를 위치시키고, 그 실리콘기판(10)의 배면에 증착한 질화막(12)의 상부에 포토레지스트(PR2)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 질화막(12)의 중앙부를 노출시키는 패턴을 형성한다.

그 다음, 도5e에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR2) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 실리콘기판(10) 배면의 질화막(12)과 그 질화막(12)의 상부측 실리콘기판(10)을 식각하여 실리콘기판(10)에 의해 지지되며, 부분적인 천공을 갖는 금박막(11)을 노출시킨다.

그 다음, 상기 포토레지스트(PR2) 패턴과 질화막(12)를 제거한다.

이와 같은 공정으로 실리콘기판(10)에 의해 지지되며, 선택적으로 전자빔을 투과시킬 수 있는 금박막(11) 패턴을 형성하게 된다.

그 다음, 상기 패턴을 금박막(11) 패턴이 상기 준비한 SOI기판의실리콘층(3)에 접하도록 은페이스트(SILVER PASTE)를 이용하여 접합한다.

이와 같은 방법으로 제작된 스텐실 마스크의 특징은 전자빔을 투과시키는 영역에 작은 금박막(11) 패턴을 위치시켜 쿨롱척력에 의해 빔흐림현상을 방지할 수 있도록 하는 것이며, 이에 따라 해상도는 향상된다.

이는 도6은 본 발명에 의해 제작된 스텐실 마스크를 투과한 전자빔의 강도 표시 그래프도로서, 이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 스텐실 마스크를 투과한 전자빔의 강도는 상기 천공부분에서 높게 나타나며, 그 천공의 사이에서 인접한 천공을 투과한 전자빔이 겹치는 구간이 줄어들게 되어 그 해상도가 향상된다.

상기한 바와 같이 본 발명 스텐실 마스크 제조방법은 전자빔을 투과시키는 천공이 설치된 SOI구조의 기판에 그 천공에 대응하는 위치에 복수의 천공이 위치하도록 설치된 금패턴을 포함하는 제2의 마스크를 부착하여, 쿨롱척력에 의한 빔흐림현상을 방지하여 해상도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims

제1실리콘기판, 산화막, 실리콘층이 적층된 시료에 광투과영역을 형성하는 제1마스크준비단계와; 중앙부가 식각된 제2실리콘기판 상에 위치하며, 상기 준비된 제1마스크의 광투과영역보다 작은 크기의 천공이 형성된 금패턴을 제조하는 제2마스크준비단계와; 상기 형성한 제2마스크의 금패턴이 상기 제1마스크의 실리콘층에 접하도록 접착하여 상기 제1마스크에 형성한 광투과영역내에 상기 금패턴에 형성된 복수개의 천공이 위치하도록 하는 마스크접착단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크 제조방법.
제 1항에 있어서, 제2마스크준비단계는 제2실리콘기판의 상부에 제1포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 제1포토레지스트 패턴과 제2실리콘기판 상에 금박막을 증착하는 단계와; 제1포토레지스트 패턴의 상부에 위치하는 금박막을 제거하고, 그 하부의 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 제2실리콘기판의 상부에 금박막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 금박막 패턴과 실리콘기판의 전면 및 제2실리콘기판의 배면에 질화막을 증착하고, 상기 실리콘 기판의 배면에 형성한 질화막의 상부에 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 제2실리콘기판 배면의 질화막과 그 질화막의 상부측 실리콘기판을 식각하여 제2실리콘기판에 의해 지지되며, 부분적인 천공을 갖는 금박막을 노출시키고, 상기 제2포토레지스트 패턴과 질화막을 제거하는 단계로 이루어진 것을특징으로 하는 스텐실 마스크 제조방법.
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