KR100505014B1 - Ｘ-선 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 X-선 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, X-선 흡수체 하부에 형성되어 마스크 기저막으로서 사용되는 수㎛ 정도의 얇은 막(membrane)막 대신에 두꺼운 두께의 폴리머 필름 특히, 폴리이미드 필름을 사용함으로써, X-선 마스크에서 윈도우(window)로써 작용하는 면적을 획기적으로 넓혀 대면적의 윈도우가 요구되는 X-선 사진 식각 공정 분야에서도 사용이 가능하도록 한다.
Description
본 발명은 X-선 흡수체 하부에 형성되어 마스크 기저막으로서 사용되는 수㎛ 정도의 얇은 막(membrane) 대신에 두꺼운 두께의 폴리머 필름 특히, 폴리이미드 필름을 이용함으로써, X-선 마스크에서 윈도우(window)로써 작용하는 면적을 획기적으로 넓혀 대면적의 윈도우가 요구되는 X-선 사진 식각 공정 분야에서도 사용이 가능하도록 하는 X-선 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, X-선 사진 식각 공정에서 소정의 마스크 패턴을 형성하기 위해 사용되는 X-선 마스크는 X-선을 투과하는 막(membrane), 즉 마스크 기저막으로 실리콘나이트라이트(Si3N4)나, Ti, BN 등을 주로 사용하며, 그 두께는 대략 수 ㎛정도로 상당히 얇은 편이다.
이러한, X-선 마스크는 실리콘 나이트라이드와 같은 재질을 이용해 형성된 마스크 기저막의 상면 일부에 도금 기저막과 X-선 흡수체가 순차적으로 형성되고, 그 하부에는 실리콘 막과 실리콘 나이트라이드 막이 지지대로서 형성되어 있는데, 도 1a내지 도 1j는 이와 같은 일반적인 X-선 마스크의 제조 방법이 도시된 공정 순서도이다.
이에 도시된 바와 같이, 일반적인 X-선 마스크의 제조 방법은 우선, 실리콘 기판(10)의 양면에 마스크 기저막인 제 1 실리콘나이트라이드 막(11A)과 제 2 실리콘 나이트라이드 막(11B)을 증착하고(도 1a), 상기 제 1 실리콘 나이트라이드 막(11A)의 상부에 메탈층인 도금 기저막(plating base)(12)을 증착한 다음(도 1b), 증착한 도금 기저막(12) 상부에 포토 레지스트(13)를 도포한다(도 1c).
그런 다음, 상기 도금 기저막(12)의 상부에 도포한 포토 레지스트(13)를 사진 식각 공정을 이용해 패터닝하여 상기 도금 기저막(12)의 일부를 노출시킨 후(도 1d), 상기 노출시킨 도금 기저막(12)의 상부에 전기 도금으로 X-선 흡수체(14)를 전기도금한다(도 1e).
그리고 나서, 상기 제 2 실리콘나이트라이드 막(11B)을 상부로 향하게 하여, 상기 제 2 실리콘나이트라이드 막(11B) 상면에 포토 레지스트(15)를 도포하고(도 1f), 사진 식각 공정을 통해 패터닝하여 상기 제 2 실리콘나이트라이드 막(11B)의 일부를 노출시킨다(도 1g).
그런 다음, 상기 노출시킨 제 2 실리콘나이트라이드 막(11B)의 일부를 식각하여 실리콘 기판(10)의 일부가 노출되면(도 1h), 포토 레지스트(13, 15)를 제거하고(도 1i), KOH용액으로 윈도우 영역에 해당하는 만큼 상기 노출된 실리콘 막(10)을 제 1 실리콘나이트라이드 막(11A)의 일부가 노출될 때까지 벌크식각(bulk)한 다음, 마지막으로 상기 X-선 흡수체(14)를 상부 방향으로 향하게 하여 상기 노출된 도금 기저막(12)을 제거함으로써, 도 1j와 같은 X선 마스크가 제조된다.
이렇게 제조된 X-선 마스크는, 구조적인 측면 및 제조 공정상의 이유로 X-선 마스크의 윈도우를 대면적화 하기가 상당히 어려운데, 이는 X-선 사진 식각 공정에서 필요로 하는 X-선 흡수체의 두께가 수십 ㎛정도나 되기 때문에, 윈도우의 크기를 크게 할 경우엔, X-선 흡수체에 의한 스트레스(stress)나 무게로 인해, 상기 X-선 흡수체의 하부에 형성된 수 ㎛정도의 얇은 두께를 가진 마스크 기저막 즉, 실리콘 나이트라이드 막이 휘어지거나 처지게 되어, 대면적의 윈도우가 요구되는 X-선 사진 식각 공정 분야에서는 이러한 X-선 마스크를 사용하기가 어려운 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, X-선 흡수체 하부에 마스크 기저막으로써 위치하는 실리콘 나이트라이드 막 대신에 폴리머 필름 특히, 폴리이미드 필름을 이용함으로써, X-선 마스크에서 윈도우(window)로써 작용하는 면적을 획기적으로 넓혀 대면적의 윈도우가 요구되는 X-선 사진 식각 공정 분야에서도 사용이 가능하도록 한 X-선 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 X-선 마스크는 폴리머 필름과, 상기 폴리머 필름 상면의 일부에 형성되는 도금 기저막(plating base)과, 상기 도금 기저막(pating base) 상부에 형성된 X-선 흡수체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 X-선 마스크 제조 방법은 기판 상부에 양면 접착 필름의 일면이 접착되고, 상기 양면 접착 필름의 타면에는 마스크 기저막으로 폴리머 필름이 접착되는 제 1 단계;
상기 제 1 단계에 따라 양면 접착 필름 상부에 접착된 폴리머 필름 상부에 도금 기저막(plating base)이 형성되는 제 2 단계;
상기 제 2 단계에 따라 형성된 도금 기저막(pating base) 상부에 포토레지스트가 도포되고 패터닝되어 상기 도금 기저막의 일부가 노출되는 제 3 단계;
상기 제 3 단계에 따라 노출된 도금 기저막의 상부에 X-선 흡수체가 형성되고, 상기 도포되어 패터닝된 포토 레지스트가 제거되어 상기 제거된 포토 레지스트 하부에 형성된 도금 기저막이 노출되는 제 4 단계;
상기 제 4 단계에 따라 노출된 도금 기저막이 제거되고, 상기 마스크 기저층의 양면 접착 필름이 폴리머 필름으로부터 분리되는 제 5 단계로 이루어지도록 하며, 상기 폴리머 필름은 특히, 폴리이미드 필름을 사용하도록 하며 그 두께는 100㎛ ~ 200㎛정도인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도 2a 내지 도 2h를 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 X-선 마스크 제조 방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(20) 상부에 양면 접착 필름(21)의 일면을 접착하고, 상기 양면 접착 필름의 타면에는 마스크 기저막으로 폴리머 필름(22)을 접착한다.
이 때, 본 발명은 상기 폴리머 필름(22)중에서 특히, 폴리이미드 필름(polyimide film)을 사용하는 것이 가장 바람직하고, 두께는 수백 ㎛ 정도로 하되, 100㎛ ~ 200㎛정도로 하는 것이 가장 바람직하다.
이는, 상기 폴리이미드 필름이 윈도우(window)로써 작용하는 면적을 크게 할 수 있고, 표면 거칠기가 우수하며, X-선 마스크를 제조하기 위해 사용되는 UV사진 식각 공정시 미세패턴을 구현할 수 있으며, 아울러 X-선 투과성이 우수하기 때문이다.
그리고, 상기 양면 접착 필름(21)으로는 드라이 필름(dry film)을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 스핀 코팅(spin coating)할 필요가 없고, 기판(20)으로 주로 사용되는 유리와 본 발명에 사용되는 폴리머 필름 특히, 폴리이미드 필름을 접착시키기에 용이하기 때문이며, 상기 접착 방법으로는 레미네이션(lamination) 접착 방법이나 필름 캐스팅(film casting) 접착 방법을 이용한다.
다음, 기판(20) 상부에 양면 접착 필름(21)의 일면이 접착되고, 상기 양면 접착 필름의 타면에 마스크 기저막으로 폴리머 필름(22)이 접착되면, 상기 폴리머 필름(22)의 상부에 E-beam 증착기나 스퍼터(Sputter) 등을 이용해 메탈(metal)층인 도금 기저막(plating base)(23)을 증착한다(도 2b).
상기 도금 기저막(23) 증착시 사용되는 메탈은 접착층으로 니켈(Ni)과 크롬(Cr)이 혼합된 것을 먼저 증착하고 다음으로 금(Au)을 증착하는 것이 바람직하며 사용할 두께는 수백 Å 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다.
다음, 상기 도금 기저막(23)이 상기 폴리머 필름(22)의 상부에 증착되면, 상기 도금 기저막(23)의 상부에 포토 레지스트(PR)(24)를 도포하고(도 2c), 자외선 노광기(자외선)를 이용해 상기 포토 레지스트(24)에 수직 방향으로 소정의 패턴에 따라 자외선 광을 조사하여 포토 레지스트 패턴을 형성한다.
그 결과, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 자외선 광이 조사된 포토 레지스트는 제거되고, 제거된 영역에는 도금 기저막(23)의 일부가 노출되는데, 이 때 상기 노출된 도금 기저막(23)에 잔존하는 미세한 잔유물을 산소 플라즈마(O2 plasma) 등을 이용해 제거하는 것이 바람직하다.
다음, 상기 포토 레지스트가 제거된 영역에 도금 기저막(23)의 일부가 노출되면, 상기 노출된 도금 기저막(23)의 상부에 전기 도금을 하여 X-선 흡수체(25)를 형성하는데(도 2e) 그 두께는 수십 ㎛로 정도로 하는 것이 바람직하다.
그리고 나서, X-선 흡수체(25)가 형성되지 않은 도금 기저막(23) 상부에 도포되어 있는 포토 레지스트(24)를 제거하여 상기 포토 레지스트(24) 하부에 형성된 도금 기저막(23)을 노출시킨 다음(도 2f), 노출된 도금 기저막(23)을 제거한다(도 2g).
그런 다음, 마지막으로 X-선 흡수체가 형성된 폴리머 필름을 기판으로부터 분리하고 드라이 필름을 제거하여 X-선 마스크를 완성한다(도 2h).
이렇게 형성된 X-선 마스크는 도 2h에 도시된 바와 같이, 폴리머 필름과, 상기 폴리머 필름 상면의 일부에 형성되는 도금 기저막(plating base)과, 상기 도금 기저막(pating base) 상부에 형성된 X-선 흡수체로 이루어지게 된다.
이렇게 이루어진 X-선 마스크는 마스크 기저막인 폴리머 필름 특히, 폴리이미드 필름을 수십 ㎛ ~ 수백 ㎛ 정도로 두껍게 형성할 수 있어 X-선 흡수체로 인한 스트레스(stress) 또는 하중으로 인한 휘어짐이나 처짐을 최소화할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 사용되는 폴리머 필름 중에서 특히, 폴리이미드 필름과 기존의 X-선 마스크 제조시 사용되는 재질인 실리콘 나이트라이드(Si3N4)나, 그래파이트(C) 기판, 보론 나이트라이드(BN) 기판 등의 재질간에 X-선 투과도를 비교한 그래프이다.
이에 도시된 바와 같이, 기존의 X-선 마스크 제조시 주로 사용되는 실리콘 나이트라이드가 X-선 투과도가 가장 우수한 것을 볼 수 있으며, 폴리이미드 필름 30㎛의 경우에는 실리콘 나이트라이드와 거의 유사한 X-선 투과도를 보이고 있다. 한편 두꺼운 기판형태로 X-선 마스크의 기저막으로 많이 사용되는 200㎛ 그래파이트(C)나 200㎛ 보론 나이트라이드(BN) 기판과 비교하여 100㎛~200㎛ 두께의 폴리이미트 필름이 X-선 투과도가 우수하기 때문에 X-선 마스크의 기저막으로 충분히 사용가능하다.
이와 같이 실리콘 나이트 라이드는 2㎛정도로 두께가 얇은데 반해, 폴리이미드 필름은 200㎛정도로 두께가 상대적으로 두꺼우면서 비교적 X-선 투과도가 좋기 때문에 상기 실리콘 나이트 라이드보다 상대적으로 휘어짐(bending)이나 처짐이 줄어들게 되어, 대면적화의 윈도우를 구현하기가 상기 실리콘 나이트 라이드보다 용이함을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 X-선 마스크 및 그 제조 방법은 X-선 흡수체 하부에 마스크 기저막으로써 사용되는 수㎛ 정도의 얇은 막(membrane)막 대신에 두꺼운 두께의 폴리머 필름 특히, 폴리이미드 필름을 사용함으로써, X-선 마스크에서 윈도우(window)로써 작용하는 면적을 획기적으로 넓혀 대면적의 윈도우가 요구되는 X-선 사진 식각 공정 분야에서도 사용이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1a 내지 도 1j는 일반적인 X-선 마스크의 제조 공정을 나타낸 도면이고,
도 2a 내지 도 2h는 본 발명에 따른 X-선 마스크의 제조 공정을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 X-선 마스크와 일반적인 X-선 마스크에서 마스크 기저막으로 사용되는 재질 및 그 두께에 따른 X-선 투과도를 비교한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 기판 21 : 양면 접착 필름
22 : 폴리머 필름 23 : 도금 기저층
24 : 포토 레지스트 25 : X-선 흡수체
Claims (5)
- 유리 기판 상부에 드라이 필름(Dry film)으로 이루어진 양면 접착 필름의 일면이 접착되고, 상기 양면 접착 필름의 타면에는 마스크 기저막으로 폴리머 필름이 접착되는 제 1 단계;상기 제 1 단계에 따라 양면 접착 필름 상부에 접착된 폴리머 필름 상부에 도금 기저막(plating base)이 형성되는 제 2 단계;상기 제 2 단계에 따라 형성된 도금 기저막 상부에 포토레지스트가 도포되고 패터닝되어 상기 도금 기저막의 일부가 노출되는 제 3 단계;상기 제 3 단계에 따라 노출된 도금 기저막의 상부에 X-선 흡수체가 형성되고, 상기 도포되어 패터닝된 포토 레지스트가 제거되어 상기 제거된 포토 레지스트 하부에 형성된 도금 기저막이 노출되는 제 4 단계;상기 제 4 단계에 따라 노출된 도금 기저막이 제거되고, 상기 마스크 기저층의 양면 접착 필름이 폴리머 필름으로부터 분리되는 제 5 단계로 이루어진, X-선 마스크 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 필름은;폴리이미드 필름인 것을 특징으로 하는, X-선 마스크 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 필름은;두께가 100㎛ ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는, X-선 마스크 제조 방법.
- 삭제
- 제 1 항의 방법으로 제조된 X-선 마스크.
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