KR100238237B1

KR100238237B1 - Mask for electron beam cell projection lithography and method for fabricating thereof

Info

Publication number: KR100238237B1
Application number: KR1019970011809A
Authority: KR
Inventors: 김동완; 강호영
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR19980075568A

Abstract

전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크의 구조 및 그 제조방법에 대해 개시되어 있다. 이 마스크를 제조하는 방법은, 기판의 전면(前面) 및 배면(背面)에 식각방지막을 형성하는 단계와, 상기 기판의 배면에 형성된 식각방지막을 패터닝하여 소자패턴이 형성될 부분을 포함하는 영역의 상기 기판의 배면을 노출시키는 단계와, 상기 기판의 전면(前面)에 형성된 상기 식각방지막 상에 피도금층을 형성하는 단계와, 상기 피도금층 상에, 소자패턴이 형성된 부분의 상기 피도금층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 피도금층의 노출된 영역에 전기도금 방법을 사용하여 제1 금속막을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 소자패턴과 대응하는 부분에 개구부를 갖는 제1 금속막 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 기판의 배면으로부터 노출된 기판영역을 식각하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 종래의 실리콘 마스크에 비해 1/10정도의 두께로 마스크를 제조할 수 있고, 실리콘 마스크의 경우와 같이 도전막을 추가로 코팅할 필요가 없는 장점이 있으며, 양호한 프로파일을 갖는 마스크 패턴을 형성할 수 있다.Disclosed are a structure of a mask for electron beam cell projection lithography and a method of manufacturing the same. The mask manufacturing method may include forming an etch stop layer on the front and back surfaces of a substrate, and patterning an etch stop layer formed on a rear surface of the substrate to form an element pattern. Exposing the back surface of the substrate, forming a to-be-plated layer on the etch stop layer formed on the front surface of the substrate, and exposing the to-be-plated layer of a portion where an element pattern is formed on the to-be-plated layer. Forming a photoresist pattern, forming a first metal film in an exposed region of the to-be-plated layer by using an electroplating method, and removing the photoresist pattern, thereby having openings in portions corresponding to the device patterns. Forming a first metal film pattern, and etching a substrate region exposed from a rear surface of the substrate. Therefore, the mask can be manufactured to a thickness of about 1/10 of the conventional silicon mask, and there is an advantage of not having to coat the conductive film additionally as in the case of the silicon mask, and a mask pattern having a good profile can be formed. Can be.

Description

Mask for Electron Beam cell projection lithography and method for fabricating

본 발명은 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 전자빔 셀 투영리소그래피 (Electron Beam cell projection lithography)에 사용되는 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mask and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a mask used in electron beam cell projection lithography and a method of manufacturing the same.

반도체 장치의 디자인 룰(Design rule)의 감소에 따라 패턴의 크기도 매우 미세해지고 있다. 특히, 초고집적(ULSI) 회로의 최소 피쳐 사이즈(minimum feature size)의 감소는 종래의 i-라인(line) 스테퍼(stepper)를 사용하는 광학 리소그래피(optical lithography)의 해상도의 한계를 가속화하고 있고, 이에 따라 현재의 0.3㎛의 최소 피쳐 사이즈보다 작은 최소 피쳐 사이즈를 갖는, 보다 향상된 리소그래피 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As the design rule of the semiconductor device decreases, the size of the pattern becomes very fine. In particular, the reduction of the minimum feature size of ULSI circuits is accelerating the limitations of the resolution of optical lithography using conventional i-line steppers, Accordingly, research is being actively conducted on more advanced lithography techniques having a minimum feature size smaller than the current minimum feature size of 0.3 μm.

이러한 고해상도를 구현하기 위한 향상된 기술로서는 위상반전 마스크, 변형 조명, 엑시머 레이저(aximer laser) 및 X-선 등을 사용하는 광학 리소그래피 기술과 전자빔 리소그래피 (Electron Beam lithography) 기술이 활발히 연구되고 있다. 이 중 전자빔 리소그래피는 매우 미세한 패턴을 형성하는 능력이 있으나, 광학 리소그래피 기술에 비해 생산성이 현저히 낮다는 단점이 있다. 따라서, 전자빔을 웨이퍼에 직접 조사하여 웨이퍼상에 패턴을 형성하는 전자빔-웨이퍼 -조사(writing) 리소그래피 기술은 대량생산을 필요로 하는 분야에는 적용되지 못하고 있으며, 소량생산을 필요로하는 ASIC(Application-Specific-Integrated Circuit) 칩의 생산에만 적용되고 있는 실정이다.As an improved technique for realizing such a high resolution, optical lithography and electron beam lithography techniques using phase inversion masks, modified illumination, excimer lasers and X-rays, etc., have been actively studied. Among them, electron beam lithography has the ability to form very fine patterns, but has a disadvantage in that productivity is significantly lower than that of optical lithography technology. Therefore, an electron beam-wafer-writing lithography technique for directly irradiating an electron beam onto a wafer to form a pattern on the wafer has not been applied to a field requiring mass production, and an ASIC (Application- Specific-Integrated Circuit) It is applied only to the production of chips.

이러한 단점을 해결하기 위하여 기존의 가우시안 빔(Gaussian Beam)을 사용한 레스터 스캔(raster scan) 방식 대신에 수직적으로 정형화된 빔(Vertical Shaped Beam; VSB)을 사용하는 벡터 스캔(vecter scan) 방식을 채택하고 있으나, 이 방식을 소자의 양산공정에 적용하기에는 생산성이 부족한 실정이다. 따라서, 반복되는 단위 패턴을 셀 마스크(개구)를 사용하여 한 번의 전자빔 샷(shot)으로 처리함으로써 생산성을 향상시키는 전자빔 셀 투영 리소그래피 (elctron beam cell projection lithography)가 최근 활발히 연구개발되어 사용되고 있다. 이 방법을 사용할 경우, 기존의 VSB 방식의 경우 수십 ∼ 수백 개의 빔의 조합으로 패턴을 조사(writing)하던 것을 한 번에 조사할 수 있기 때문에, 수십 ∼ 수백 배의 생산성 향상을 꾀할 수 있다. 특히, 이러한 전자빔 셀 투영 리소그래피 방식은 반복되는 패턴이 많은 메모리소자의 제조에서 그 효과가 크게 나타난다.In order to solve this problem, instead of the raster scan method using the Gaussian beam, the vector scan method using the vertically shaped beam (VSB) is adopted. However, there is a lack of productivity to apply this method to the mass production process of the device. Accordingly, elctron beam cell projection lithography, which improves productivity by processing a repeating unit pattern in one electron beam shot using a cell mask (opening), has been actively researched and used in recent years. In the case of using this method, in the case of the conventional VSB method, since the pattern is irradiated with a combination of tens to hundreds of beams at a time, the productivity can be improved tens to hundreds of times. In particular, such an electron beam cell projection lithography method exhibits a great effect in the fabrication of many repeating patterns of memory devices.

도 1은 VSB 방식과 전자빔 직접 조사방식을 비교, 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for comparing and explaining a VSB method and an electron beam direct irradiation method.

도 1에서 참조번호 "2"는 전자빔을 발생시키기 위한 전자총(electron gun)을, "4"는 상기 전자총으로부터 발생된 전자빔을, "6" 및 "8"은 상기 전자빔을 일정 모양으로 투과시키는 사각 개구(square aperture)를, "10"은 전자빔을 일정 모양으로 투과시키는 쉐이핑 마스크(shaping mask)를, 그리고 "12"는 ULSI 소자의 패턴들이 노광될 웨이퍼를 각각 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral "2" denotes an electron gun for generating an electron beam, "4" denotes an electron beam generated from the electron gun, and "6" and "8" denote squares for transmitting the electron beam in a predetermined shape. A square aperture, "10", represents a shaping mask that transmits the electron beam in a predetermined shape, and "12" represents a wafer to which the patterns of the ULSI device are to be exposed.

도 1의 (a)는 VSB 방식을 나타내는 것으로, VSB 방식에서는 수십 ∼ 수백 개의 전자빔을 쏘아 웨이퍼에 점을 찍듯이 패턴을 그려나가는 방법을 사용하기 때문에, 많은 샷(shot)이 필요하다.FIG. 1A shows a VSB method. In the VSB method, many shots are required because a method of drawing a pattern such as shooting a dozen or hundred electron beams to form a dot on a wafer is used.

반면에, 도 1의 (b)에 도시된 셀 투영방식은 형성하고자 하는 셀 패턴과 같은 모양으로 전자빔을 정형화하여 한 번의 샷(shot)만으로 하나의 셀 패턴 어레이를 웨이퍼상에 노광한다. 이러한 정형화된 빔(shaped beam)은 셀 패턴에 대응하는 여러 가지 다른 모양의 개구를 갖는 쉐이핑 마스크(shaping mask)를 사용하여 형성된다. 메모리 소자의 패턴들은 이 샷(shot)을 웨이퍼에 수놓듯이 노광된다. 따라서, 필요한 샷(shot)의 수는 종래의 VSB 방식에 비해 1/100 이하로 급격히 감소되므로, 전자빔 리소그래피의 고 생산성을 달성할 수 있다.On the other hand, in the cell projection method shown in FIG. 1B, the electron beam is shaped in the same shape as the cell pattern to be formed, and one cell pattern array is exposed on the wafer with only one shot. Such shaped beams are formed using a shaping mask having openings of various different shapes corresponding to cell patterns. The patterns of the memory element are exposed as if this shot is embroidered on the wafer. Thus, the number of shots required is drastically reduced to 1/100 or less as compared to the conventional VSB method, thereby achieving high productivity of electron beam lithography.

상기 정형화된 전자빔을 형성하기 위한 전자빔 쉐이핑 마스크는 특정한 셀 패턴에 대응하도록 만들어진 개구를 필요로 한다. 쉐이핑 마스크를 제조하기 위한 재료로는, 1) 복잡한 ULSI 패턴을 형성하기 위한 정밀하고 미세한 패터닝이 가능할 것, 2) 고에너지의 전자빔을 충분히 정지(stop)시킬 수 있을 것, 3) 차아지된(charged) 파티클(particle)에 무관하게 좋은 전기전도성을 가질 것, 그리고 4) 진공에서 장시간 유지할 수 있을 것 등의 조건들이 요구된다. 종래에는 고에너지의 전자를 정지시킬 수 있는 능력과 좋은 전기전도성 때문에 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)과 같은 중금속을 사용하여 쉐이핑 마스크를 제조하였다. 그러나, 이러한 중금속들은 미세 패터닝이 어렵기 때문에 셀 투영 리소그래피 기술에 사용되는 미세한 개구를 형성하기에는 불가능하다. 이러한 문제점으로 인해, 현재 쉐이핑 마스크용 재료로 널리 사용되는 것이 단결정실리콘이다.Electron beam shaping masks for forming the shaped electron beams require openings made to correspond to specific cell patterns. Materials for manufacturing shaping masks include: 1) precise and fine patterning for forming complex ULSI patterns, 2) capable of sufficiently stopping high energy electron beams, and 3) charged ( Conditions such as having good electrical conductivity regardless of particles and 4) being able to maintain a long time in a vacuum are required. Conventionally, shaping masks have been manufactured using heavy metals such as molybdenum (Mo) or tungsten (W) because of their ability to stop high energy electrons and their good electrical conductivity. However, these heavy metals are difficult to form fine openings used in cell projection lithography techniques because of the difficulty of fine patterning. Due to these problems, single crystal silicon is now widely used as a material for shaping masks.

도 2 내지 도 6은 종래의 실리콘(Si)을 사용하여 전자빔 셀 투영을 위한 마스크를 제조하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 6 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection using conventional silicon (Si).

도 2는 실리콘 온 인슐레이터(Silicon On Insulator; SOI) 웨이퍼를 형성하는 단계를 나타내는 단면도로서, 통상의 SOI 웨이퍼 제조공정을 적용한다. 보다 상세하게는, 그 일면상에 통상의 방법으로 형성된 절연층(12)을 포함하는 제1 웨이퍼(10)와 제2 웨이퍼(handling wafer)(14)를 준비한 후, 상기 제2 웨이퍼(14) 상에 제1 웨이퍼(10)를 직접 웨이퍼 본딩(Direct Wafer Bonding; DWB) 방법으로 접착시킨다. 이어서, 상기 제1 웨이퍼(10)의 엣지(edge)를 소정각도 예를들어, 약 45°로 갈아내는 1차 그라인딩(Grinding) 공정을 수행하고, 상기 제1 웨이퍼(10)의 배면을 소정두께로 갈아내는 2차 그라인딩 공정을 수행한다. 다음에, 상기 절연층을 연마방지막으로 이용하여 상기 제1 기판(10)에 대해 기계화학적 폴리싱(CMP) 공정을 수행함으로써 SOI 웨이퍼의 제작을 완료한다.2 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a silicon on insulator (SOI) wafer, and a conventional SOI wafer manufacturing process is applied. More specifically, after preparing the first wafer 10 and the second wafer (handling wafer) 14 including the insulating layer 12 formed on the one surface in a conventional manner, the second wafer 14 The first wafer 10 is adhered onto the wafer by direct wafer bonding (DWB). Subsequently, a first grinding process of grinding an edge of the first wafer 10 at a predetermined angle, for example, about 45 °, is performed, and a rear surface of the first wafer 10 is predetermined thickness. A second grinding process is carried out to grind. Next, fabrication of the SOI wafer is completed by performing a mechanical chemical polishing (CMP) process on the first substrate 10 using the insulating layer as an anti-polishing film.

한편, 상기 SOI 웨이퍼의 다른 제조방법으로는, 실리콘웨이퍼의 소정 깊이에 산소를 주입한 후 어닐링에 의해 매몰산화막을 형성함으로써 실리콘-절연층-실리콘 구조의 SOI 웨이퍼를 형성하는 방법이 있다.On the other hand, another method for manufacturing the SOI wafer is a method of forming a silicon-insulating layer-silicon structure SOI wafer by injecting oxygen into a predetermined depth of the silicon wafer and then forming a buried oxide film by annealing.

전자빔 셀 투영에 사용되는 마스크를 제조하기 위한 적절한 두께로는, 상기 제1 웨이퍼(10)는 20㎛, 상기 절연층(12)은 1㎛, 그리고 상기 제2 웨이퍼(14)는 500㎛ 정도이다.Suitable thicknesses for fabricating a mask used for electron beam cell projection include 20 μm of the first wafer 10, 1 μm of the insulating layer 12, and 500 μm of the second wafer 14. .

도 3을 참조하면, 상기 제1 기판(10) 상에 포토레지스트를 도포한 후 전자빔 노광장치를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광한 후 현상을 거쳐 개구가 형성될 영역을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(16)을 형성한다. 다음에, 상기 제1 포토레지스트 패턴(16)을 식각 마스크로 사용하여 상기 절연층(12)의 표면이 드러날 때까지 상기 제1 기판(10)을 20㎛ 정도의 깊이로 식각하여 깊은 트렌치(18)를 형성한다. 이 때, 상기 트렌치(18)의 넓이는 5.0㎛ 정도가 적당하다. 그리고, 깊고 수직한 측벽을 갖는 트렌치를 형성하기 위해서는 상기 제1 기판(10)을 식각하는 공정은 육불화황(SF₆) 가스의 초고주파 플라즈마를 사용하여 저온에서 이루어져야 한다.Referring to FIG. 3, a first photoresist pattern exposing a photoresist on the first substrate 10 and exposing the photoresist using an electron beam exposure apparatus and then exposing a region where an opening is to be formed through development. (16) is formed. Next, using the first photoresist pattern 16 as an etching mask, the first substrate 10 is etched to a depth of about 20 μm until the surface of the insulating layer 12 is exposed. ). At this time, the width of the trench 18 is preferably about 5.0 μm. In order to form a trench having deep vertical sidewalls, the first substrate 10 may be etched at a low temperature using an ultrahigh-frequency plasma of sulfur hexafluoride (SF ₆ ) gas.

도 4를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거한 후 그 결과물 상에, 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD) 방법을 사용하여 실리콘질화막(20a)을 증착한다. 이 때, 상기 제2 웨이퍼(14)의 배면에도 실리콘질화막(20b)이 증착되도록 한다. 상기 제1 웨이퍼(10) 상에 형성된 실리콘질화막(20a)은, 후속 공정에서 상기 제2 웨이퍼(14)의 배면을 식각할 때 제1 웨이퍼의 식각을 방지하는 역할을 하고, 제2 웨이퍼(14)의 배면에 형성된 실리콘질화막(20b)은 개구 패턴이 식각되는 것을 방지하는 역할을 한다.Referring to FIG. 4, after removing the first photoresist pattern, a silicon nitride film 20a is deposited on the resultant by using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. At this time, the silicon nitride film 20b is also deposited on the rear surface of the second wafer 14. The silicon nitride film 20a formed on the first wafer 10 serves to prevent etching of the first wafer when etching the back surface of the second wafer 14 in a subsequent process, and the second wafer 14 The silicon nitride film 20b formed on the rear surface of the N) prevents the opening pattern from being etched.

다음에, 제2 웨이퍼(14)의 배면에 형성된 상기 실리콘질화막(20b) 상에 제2 포토레지스트 패턴(22)을 형성한 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴(22)을 식각 마스크로 사용하여 상기 제2 웨이퍼(14)의 배면에 형성된 실리콘질화막(20b)을 건식식각한다.Next, after the second photoresist pattern 22 is formed on the silicon nitride film 20b formed on the rear surface of the second wafer 14, the second photoresist pattern 22 is used as an etching mask. The silicon nitride film 20b formed on the back surface of the second wafer 14 is dry etched.

도 5를 참조하면, 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용하여 상기 절연층(12)의 표면이 노출될 때까지 상기 제2 웨이퍼(14)의 배면을 식각한다. 이 때, 제1 웨이퍼(10)는 그 표면상에 형성된 실리콘질화막(도 4의 20a)에 의해 마스킹되어 식각되지 않는다. 다음에, 상기 절연층의 노출된 부분을 제거한 후 제1 및 제2 웨이퍼 상에 증착된 실리콘질화막을 제거함으로써 개구를 포함하는 쉐이핑 마스크를 완성한다.Referring to FIG. 5, the back surface of the second wafer 14 is etched using a potassium hydroxide (KOH) solution until the surface of the insulating layer 12 is exposed. At this time, the first wafer 10 is masked by the silicon nitride film (20a of FIG. 4) formed on the surface thereof and is not etched. Next, the shaping mask including the opening is completed by removing the exposed portions of the insulating layer and then removing the silicon nitride films deposited on the first and second wafers.

도 6을 참조하면, 도 5의 공정에서 완성된 각각의 쉐이핑 마스크를 분리한 후, 상기 마스크의 전기전도성을 증가시키기 위해 상기 마스크의 표면에 백금(Pt)(24)을 스퍼터링한 다음, 접착제를 사용하여 상기 쉐이핑 마스크를 금속 홀더(metal holder)(26)에 장착한다.Referring to FIG. 6, after separating each shaping mask completed in the process of FIG. 5, sputtering platinum (Pt) 24 on the surface of the mask to increase the electrical conductivity of the mask, and then applying an adhesive. Is used to mount the shaping mask to a metal holder 26.

한편, 전자는 고체를 통과하면서 그 에너지의 전부를 잃게 되는데, 이 때 전자의 이동거리를 나타내는 전자 범위(electron range)는 원자번호가 큰 원소일수록 작다. 따라서, 실리콘보다는 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)과 같은 중금속은 실리콘에 비해 전자범위가 짧기 때문에 이와 같은 중금속을 전자흡수제로 사용하면 보다 얇은 두께로 쉐이핑 마스크를 제작할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 중금속을 사용할 경우 제작공정상 어려움이 있기 때문에 현재는 주로 단결정실리콘을 사용하고 있다.On the other hand, electrons pass through a solid and lose all of their energy. At this time, the electron range representing the electron moving distance is smaller as the element having a larger atomic number. Therefore, since heavy metals such as molybdenum (Mo) or tungsten (W) have a shorter electron range than silicon, using such heavy metals as an electron absorber has an advantage of manufacturing a shaping mask to a thinner thickness. However, since heavy metals have difficulty in the manufacturing process, single crystal silicon is mainly used.

그러나, 상기한 종래의 방법에서와 같이 실리콘을 전자흡수제로 사용할 경우 전자빔의 가속전압이 50keV일 경우 20㎛ 이상의 두께의 실리콘을 사용하여야 한다. 전자빔의 가속전압이 10keV 이상일 경우 전자범위(R)와 가속전압(E)의 관계는 R ∝ Eⁿ(1.5≤n≤1.8)이 된다. 즉, 전자빔의 가속전압에 비례하여 전자범위가 증가하게 된다. 4기가(Giga) 디램(DRAM)급 이상의 고집적 소자의 경우 0.13㎛ 이상의 해상도가 요구되는데, 통상의 전자빔 셀 투영장비가 1/25로 축소투영하는 방식을 사용하므로 셀 마스크 상에 형성되는 패턴은 3.25㎛이하의 사이즈를 갖도록 요구된다. 따라서, 패턴의 어스펙트 비(aspect ratio)는 6 : 1 이상이 되어야 하고, 패턴측벽의 각도를 90 ± 1° 이하로 조절하여야 한다. 이는, 비록 실리콘 트렌치 형성기술이 계속적으로 개발되고 있다고는 하지만 결코 쉬운 일이 아니다. 더욱이, 고해상도가 요구될수록 전자빔의 가속전압도 증가하여야 하는데, 이 경우 실리콘 식각 깊이도 증가하게 되어 양호한 프로파일(profile)을 갖는 쉐이핑 마스크를 제조하는 것이 매우 힘들게 된다.However, when using silicon as an electron absorber as in the conventional method described above, when the acceleration voltage of the electron beam is 50 keV, silicon having a thickness of 20 μm or more should be used. When the acceleration voltage of the electron beam is 10 keV or more, the relationship between the electron range R and the acceleration voltage E becomes R ∝ E ⁿ (1.5 ≦ ⁿ ≦ 1.8). That is, the electron range increases in proportion to the acceleration voltage of the electron beam. High-density devices of more than 4 Giga DRAM (DRAM) level require a resolution of 0.13 µm or more, and the pattern formed on the cell mask is 3.25 because the conventional electron beam cell projection equipment reduces the projection to 1/25. It is required to have a size of 탆 or less. Therefore, the aspect ratio of the pattern should be 6: 1 or more, and the angle of the pattern side wall should be adjusted to 90 ± 1 ° or less. This is not an easy task, although silicon trench forming techniques are being developed. Moreover, as high resolution is required, the acceleration voltage of the electron beam must also increase, in which case the silicon etching depth also increases, making it difficult to manufacture a shaping mask having a good profile.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 단순한 공정으로 얇은 두께의 쉐이핑 마스크를 제조할 수 있는 구조의 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크의 적합한 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a technical object of the present invention is to provide a mask for electron beam cell projection lithography having a structure capable of producing a shaping mask having a thin thickness in a simpler process. It is another object of the present invention to provide a suitable method for manufacturing the above mask for electron beam cell projection lithography.

도 2 내지 도 6은 종래의 실리콘을 사용하여 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 6 are cross-sectional views for explaining a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography using conventional silicon.

도 7은 실리콘(Si)과 금(Au)의 전자범위(electron rage)를 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph comparing electron rage of silicon (Si) and gold (Au).

도 8 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.8 to 12 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a first embodiment of the present invention.

도 13 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.13 and 14 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a second embodiment of the present invention.

도 15 및 도 16은 본 발명의 제3 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.15 and 16 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a third embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 제4 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도이다.17 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a fourth embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 제5 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도이다.18 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a fifth embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

30.....실리콘기판 32a,32b...실리콘질화막30. Silicon substrate 32a, 32b Silicon nitride film

34,42,48,52,56....포토레지스트 36,38,40..피도금층34,42,48,52,56 .... photoresist 36,38,40..coated layer

44....금(Au)막 50,54.....산화막44 .... Au film 50,54 ... oxide film

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크는, 소자패턴 영역을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 기판; 상기 기판상에, 소자패턴 영역에 개구부를 갖도록 형성된 식각방지막; 및 상기 식각방지막상에, 상기 식각방지막과 동일한 패턴의 개구부를 갖는 제1 금속막을 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a mask for electron beam cell projection lithography comprising: a substrate having an opening having a predetermined size in a region including an element pattern region; An etch stop layer formed on the substrate to have an opening in an element pattern region; And a first metal film on the etch stop layer, the first metal film having an opening having the same pattern as the etch stop layer.

여기서, 상기 제1 금속막은 전기도금 방법에 의해 형성된 금속막으로서, 금(Au) 및 백금(Pt)으로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 제1 금속막과 식각방지막 사이에 피도금층으로 사용되는 제2 금속막으로서 예를 들어 티타늄/ 니켈/ 팔라듐의 3중 구조를 더 구비할 수도 있다. 그리고, 상기 식각방지막은 실리콘질화막으로 이루어진다.Here, the first metal film is a metal film formed by the electroplating method, it is preferably made of any one selected from the group consisting of gold (Au) and platinum (Pt). Preferably, the second metal film used as the layer to be plated between the first metal film and the etch stop layer may further include a triple structure of, for example, titanium / nickel / palladium. The etch stop layer is made of silicon nitride.

상기 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 전자빔 셀 투영용 마스크의 제조방법은, (a) 기판의 전면(前面) 및 배면(背面)에 식각방지막을 형성하는 단계; (b) 상기 기판의 배면에 형성된 식각방지막을 패터닝하여 소자패턴이 형성될 부분을 포함하는 영역의 상기 기판의 배면을 노출시키는 단계; (c) 상기 기판의 전면(前面)에 형성된 상기 식각방지막 상에 피도금층을 형성하는 단계; (d) 상기 피도금층 상에, 소자패턴이 형성된 부분의 상기 피도금층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (e) 상기 피도금층의 노출된 영역에 전기도금 방법을 사용하여 제1 금속막을 형성하는 단계; (f) 상기 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 소자패턴과 대응하는 부분에 개구부를 갖는 제1 금속막 패턴을 형성하는 단계; 및 (g) 상기 기판의 배면으로부터 노출된 기판영역을 식각하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a mask for electron beam cell projection, the method including: (a) forming an etch stop layer on a front surface and a back surface of a substrate; (b) patterning an etch stop layer formed on a rear surface of the substrate to expose a rear surface of the substrate in an area including a portion where a device pattern is to be formed; (c) forming a plated layer on the etch stop layer formed on the front surface of the substrate; (d) forming a photoresist pattern on the plated layer, the photoresist pattern exposing the plated layer of the portion where the device pattern is formed; (e) forming a first metal film in an exposed region of the layer to be plated by using an electroplating method; (f) removing the photoresist pattern to form a first metal film pattern having openings in portions corresponding to the device patterns; And (g) etching the substrate region exposed from the back side of the substrate.

상기 (a) 단계에서 상기 식각방지막은 실리콘질화막, 산화막 및 실리콘막으로 구성되는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성하고, 상기 제1 금속막은 금(Au) 및 백금(Pt)으로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성하며, 상기 피도금층은 티타늄/ 니켈/ 팔라듐의 3중 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 (g) 단계는 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용한 습식식각으로 진행되고, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 전에 상기 피도금층 상에 절연막을 형성하는 단계를 더 구비하고, 상기 포토레지스트 패턴 형성하는 단계 후 제1 금속막을 형성하는 단계 전에 상기 절연막을 패터닝하는 단계를 더 구비할 수 있다. 그리고, 상기 (d) 단계는 다층 레지스트(Multi-Layer Resist; MLR) 공정을 사용하여 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 피도금층은 상기 식각방지막을 식각하는 단계후에 상기 기판의 배면으로부터 습식식각하여 제거한다.In the step (a), the etch stop layer is formed of any one selected from the group consisting of a silicon nitride film, an oxide film, and a silicon film, and the first metal film is formed of any one selected from the group consisting of gold (Au) and platinum (Pt). In addition, the plated layer is preferably formed of a triple structure of titanium / nickel / palladium. In addition, the step (g) is performed by wet etching using a potassium hydroxide (KOH) solution, and further comprising the step of forming an insulating film on the plated layer before the step of forming the photoresist pattern, the photoresist pattern The method may further include patterning the insulating layer after the forming and before the forming of the first metal layer. In addition, the step (d) is preferably performed using a multi-layer resist (MLR) process. In addition, the plated layer is removed by wet etching from the back surface of the substrate after the etching of the etch stop layer.

상기 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크의 다른 제조방법은, (a') 기판의 전면(前面) 및 배면(背面)에 식각방지막을 형성하는 단계; (b') 상기 기판의 배면에 형성된 식각방지막을 패터닝하여 소자패턴이 형성될 부분을 포함하는 영역의 상기 기판의 배면을 노출시키는 단계; (c') 상기 기판의 전면에 피도금층을 형성하는 단계; (d') 상기 피도금층 상에, 소자패턴이 형성된 부분의 상기 피도금층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (e') 상기 피도금층의 노출된 영역에 전기도금 방법을 사용하여 제1 금속막을 형성하는 단계; (f') 상기 포토레지스트 패턴을 제거함으로써, 소자패턴과 대응하는 부분에 개구부를 갖는 제1 금속막을 형성하는 단계; (g') 상기 기판의 배면으로부터 노출된 기판영역을 식각하는 단계; (h') 상기 제1 금속막을 마스크로 사용하여 상기 피도금층을 식각하는 단계; 및 (i') 상기 제1 금속막을 마스크로 사용하여 상기 식각방지막의 노출된 부분을 식각하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a mask for electron beam cell projection lithography, comprising: (a ') forming an etch stop layer on a front surface and a back surface of a substrate; (b ') patterning an etch stop layer formed on a rear surface of the substrate to expose a rear surface of the substrate in an area including a portion where a device pattern is to be formed; (c ') forming a plated layer on the entire surface of the substrate; (d ') forming a photoresist pattern on the plated layer, the photoresist pattern exposing the plated layer of the portion where the device pattern is formed; (e ') forming a first metal film on the exposed region of the plated layer by using an electroplating method; (f ') forming a first metal film having an opening in a portion corresponding to the device pattern by removing the photoresist pattern; (g ') etching the substrate region exposed from the back side of the substrate; (h ') etching the plated layer using the first metal film as a mask; And (i ') etching the exposed portion of the etch stop layer using the first metal layer as a mask.

상기 식각방지막은 실리콘질화막, 산화막 및 실리콘막으로 구성되는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성하고, 상기 제1 금속막은 금(Au) 및 백금(Pt)으로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성하며, 상기 피도금층은 티타늄/ 니켈/ 팔라듐의 3중 구조로 형성하는 것이 바람직하다.The etch stop layer is formed of any one selected from the group consisting of a silicon nitride film, an oxide film and a silicon film, the first metal film is formed of any one selected from the group consisting of gold (Au) and platinum (Pt), the plated layer is It is preferable to form a triple structure of titanium / nickel / palladium.

상기 (g') 단계는 수산화칼륨(KOH) 용액을 사용한 습식식각으로 진행되고, 상기 (h') 단계는 건식식각 방법으로 진행된다. 그리고, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 전에 상기 피도금층 상에 절연막을 형성하는 단계를 더 구비하고, 상기 포토레지스트 패턴 형성하는 단계 후 제1 금속막을 형성하는 단계 전에 상기 절연막을 패터닝하는 단계를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 피도금층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 다층 레지스트(Multi-Layer Resist; MLR) 공정을 사용하여 이루어지는 것이 바람직하다.The step (g ') is performed by wet etching using a potassium hydroxide (KOH) solution, and the step (h') is performed by a dry etching method. And forming an insulating film on the plated layer before forming the photoresist pattern, and patterning the insulating film before forming the first metal film after forming the photoresist pattern. It can be provided. In addition, the forming of the photoresist pattern exposing the plated layer is preferably performed using a multi-layer resist (MLR) process.

본 발명에 따르면, 전자 흡수제로 종래의 실리콘(Si) 대신에 금(Au) 또는 백금(Pt)을 사용함으로써 종래의 실리콘을 사용한 마스크에 비해 1/10정도의 두께로 마스크를 제조할 수 있다. 또한, 금 또는 백금은 그 자체가 매우 좋은 전기 전도성을 가지므로 실리콘 쉐이핑 마스크의 경우와 같이 백금(Pt)을 추가로 코팅할 필요가 없는 장점이 있다. 또한, 금 또는 백금 패턴형성에 전기도금 방법을 이용함으로써 식각에 따른 프로파일의 불량, 식각의 불균일성 등의 문제점들을 해소할 수 있다.According to the present invention, by using gold (Au) or platinum (Pt) instead of the conventional silicon (Si) as the electron absorber, the mask can be manufactured to a thickness of about 1/10 of the mask using the conventional silicon. In addition, since gold or platinum itself has very good electrical conductivity, there is an advantage that it is not necessary to further coat platinum (Pt) as in the case of a silicon shaping mask. In addition, by using the electroplating method for gold or platinum pattern formation, it is possible to solve problems such as poor profile due to etching, nonuniformity of etching.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 전자 흡수제로 금(gold; Au) 또는 백금(Platinum; Pt)을 사용한다. 금(Au)은 텅스텐(W)보다 원자번호가 큰 금속원소로서, 실리콘의 1/10의 두께로도 충분한 전자 차단막의 기능을 발휘하며, 그 자체가 매우 좋은 전기전도성을 가지므로 실리콘 쉐이핑 마스크의 경우와 같이 마스크의 전기전도성을 증가시키기 위하여 백금(Pt)을 추가로 코팅할 필요가 없는 장점이 있다.In the present invention, gold (Au) or platinum (Platinum; Pt) is used as the electron absorber. Gold (Au) is a metal element with a larger atomic number than tungsten (W), and exhibits a function of sufficient electron blocking film even with a thickness of 1/10 of silicon, and itself has very good electrical conductivity. As in the case, there is an advantage in that it is not necessary to further coat platinum (Pt) in order to increase the electrical conductivity of the mask.

도 7은 실리콘(Si)과 금(Au)의 전자범위를 비교하여 도시한 그래프로서, 전자빔의 가속에너지가 50keV일 경우 금(Bethe)의 경우 1.1㎛정도이고, 금(Kanaya-Okayama)의 경우 1.3㎛정도이며, 실리콘(Si)의 경우 10.8㎛ 정도로 나타나 있다. 따라서, 금을 사용할 경우 동일한 가속전압일 때 실리콘(Si)에 비해 1/10 정도로 훨씬 얇은 두께를 사용할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 7 is a graph comparing the electron range of silicon (Si) and gold (Au). When the acceleration energy of the electron beam is 50 keV, about 1.1 μm is used for gold and about gold (Kanaya-Okayama). It is about 1.3 μm, and about 10.8 μm for silicon (Si). Therefore, it can be seen that when using gold, a thickness much thinner than 1/10 of silicon (Si) can be used at the same acceleration voltage.

그리고, 금(Au)은 텅스텐(W)과는 달리 전기도금법(electroplating)을 사용하여 패턴을 형성할 수 있는 장점이 있다. 전기도금법이 아닌 건식식각 방법으로 금(Au)막을 패터닝할 경우 양호한 식각율과 식각선택비 및 프로파일을 확보하기 힘들다. 그러나, 전기도금법을 사용할 경우 도금속도와 균일도(uniformity), 막질 조절등이 쉽고 양호한 패턴 프로파일을 얻을 수 있다. 한편, 전기도금법을 사용할 경우 금(Au) 패턴의 프로파일은 도금시 마스크로 사용되는 포토레지스트 패턴의 프로파일과 직접 관련이 있으며, 이는 이미 잘 개발되어 있는 기존의 리소그래피 기술을 사용하여 쉽게 조절할 수 있다.In addition, unlike tungsten (W), gold (Au) has an advantage of forming a pattern by using electroplating. If the Au film is patterned by dry etching rather than electroplating, it is difficult to secure good etching rate, etching selectivity, and profile. However, when the electroplating method is used, plating speed, uniformity, and film quality can be easily adjusted and a good pattern profile can be obtained. Meanwhile, when electroplating is used, the gold (Au) pattern profile is directly related to the profile of the photoresist pattern used as a mask during plating, which can be easily adjusted using existing lithography techniques that are well developed.

제1 실시예First embodiment

도 8을 참조하면, 먼저 실리콘기판(30)의 전면 및 배면에 저압 화학기상증착(LPCVD) 방법을 사용하여 실리콘질화막(32a, 32b)을 증착한다. 이어서, 상기 실리콘기판(30)의 배면에 증착된 실리콘질화막(32b) 위에, 마스크 패턴이 형성될 부위를 포함하는 기판영역을 오픈(open)하는 제1 포토레지스트 패턴(34)을 형성한다. 다음에, 상기 제1 포토레지스트 패턴(34)을 마스크로 사용하여 상기 실리콘기판의 배면에 형성된 실리콘질화막(32b)의 노출된 부위를 건식식각함으로써, 마스크 패턴이 형성될 부위의 실리콘기판(30)의 배면을 노출시킨다. 상기 기판의 노출된 부위는 이후에 습식식각으로 제거될 부분이다.Referring to FIG. 8, first, silicon nitride films 32a and 32b are deposited on the front and rear surfaces of the silicon substrate 30 using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). Subsequently, a first photoresist pattern 34 is formed on the silicon nitride film 32b deposited on the back surface of the silicon substrate 30 to open a substrate region including a portion where a mask pattern is to be formed. Next, using the first photoresist pattern 34 as a mask, by dry etching the exposed portion of the silicon nitride film 32b formed on the back surface of the silicon substrate, the silicon substrate 30 of the portion where the mask pattern is to be formed. Expose the back of The exposed portion of the substrate is the portion to be subsequently removed by wet etching.

상기 LPCVD 실리콘질화막 대신에 플라즈마 CVD 방법에 의해 증착된 실리콘질화막, 산화막 또는 실리콘막을 사용할 수 있다.Instead of the LPCVD silicon nitride film, a silicon nitride film, an oxide film, or a silicon film deposited by a plasma CVD method may be used.

도 9를 참조하면, 상기 실리콘기판(30)의 전면에 증착된 실리콘질화막(32a) 위에, 전기도금을 위한 피도금층(electroplating base layer)(36+38+40)을 형성한다. 상기 피도금층은 도금물질이 피착될 층으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기 피도금층은 티타늄(Ti; 36)/ 니켈(Ni; 38)/ 팔라듐(Pd; 40)을 차례로 증착하여 형성할 수 있으며, 이 외에도 여러 가지 막질을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 9, an electroplating base layer 36 + 38 + 40 is formed on the silicon nitride film 32 a deposited on the entire surface of the silicon substrate 30. The plated layer is a layer on which a plating material is to be deposited. According to a preferred embodiment of the present invention, the plated layer may be formed by sequentially depositing titanium (Ti; 36) / nickel (Ni; 38) / palladium (Pd; 40). In addition, various membrane properties are available.

다음에, 상기 피도금층(36+38+40) 위에 제2 포토레지스트 패턴(42)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(42)은 형성하고자 하는 마스크 패턴 부위를 오픈시키는 모양, 즉 마스크 패턴의 역상(reverse image)으로 형성하며, 도금될 금막의 두께보다 두껍게 형성한다.Next, a second photoresist pattern 42 is formed on the plated layer 36 + 38 + 40. The second photoresist pattern 42 is formed in a shape of opening a mask pattern portion to be formed, that is, a reverse image of the mask pattern, and is formed thicker than the thickness of the gold film to be plated.

도 10을 참조하면, 제2 포토레지스트 패턴(42)이 형성된 결과물 상에 통상의 전기도금 방법을 사용하여 금(Au)막(44)을 형성한다. 이 때, 도금되는 금막의 두께는 3㎛ 정도가 바람직한데, 이는 전술한 바와 같이 동일한 가속전압을 사용할 경우 실리콘을 사용한 마스크에 비해 1/10 정도이다.Referring to FIG. 10, a gold (Au) film 44 may be formed on a resultant on which the second photoresist pattern 42 is formed using a conventional electroplating method. At this time, the thickness of the gold film to be plated is preferably about 3㎛, which is about 1/10 of the mask using silicon when using the same acceleration voltage as described above.

도 11을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 기판의 배면에 형성된 실리콘질화막(도 10의 32b)을 마스크로 사용하여 수산화칼륨(KOH) 용액으로 상기 실리콘기판(30)의 배면으로부터 노출된 부분을 식각한다. 다음에, 상기 금막 패턴(44)을 마스크로 사용하여 상기 실리콘기판(30)의 전면에 형성된 실리콘질화막(32a)의 노출된 부분과, 상기 피도금층(36+38+40)의 노출된 부분을 차례로 등방성식각한 후 마스크를 완성한다.Referring to FIG. 11, after removing the second photoresist pattern, the back surface of the silicon substrate 30 with potassium hydroxide (KOH) solution using a silicon nitride film (32b of FIG. 10) formed on the back surface of the substrate as a mask. Etch the exposed part from Next, the exposed portion of the silicon nitride film 32a formed on the entire surface of the silicon substrate 30 using the gold film pattern 44 as a mask and the exposed portion of the plated layer 36 + 38 + 40 are used. Isotropically etch one after another to complete the mask.

도 12를 참조하면, 상기 마스크를 분리한 후 접착제(46)를 사용하여 금속 홀더(48)에 장착한다. 상기 전기도금된 금(Au)막은 그 자체가 매우 좋은 전기전도성을 가지고 있기 때문에, 종래의 실리콘을 사용한 마스크의 경우와 같이 백금(Pt)을 별도로 스퍼터링할 필요가 없다.Referring to FIG. 12, the mask is removed and then mounted on the metal holder 48 using the adhesive 46. Since the electroplated gold (Au) film itself has very good electrical conductivity, it is not necessary to sputter platinum (Pt) separately as in the case of a mask using a conventional silicon.

제2 실시예Second embodiment

도 13 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도들로서, 도 8 내지 도 12와 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.13 and 14 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a second embodiment of the present invention, wherein the same reference numerals as in FIGS. 8 to 12 denote the same parts.

도 13을 참조하면, 실리콘기판(30)의 전면 및 배면에 LPCVD 방법을 사용하여 실리콘질화막(32a, 32b)을 각각 증착한 후 상기 실리콘기판의 배면에 형성된 실리콘질화막(32b)을 패터닝하여 마스크 패턴이 형성될 영역의 상기 실리콘기판(30)의 배면을 노출시킨다. 이어서, 실리콘기판의 전면에 형성된 실리콘질화막(32a) 위에 피도금층(36+38+40)을 제1 실시예(도 9 참조)와 동일한 방법으로 형성하고, 상기 피도금층 위에 플라즈마 화학기상증착 (Plasma Enhanced CVD; PECVD) 방법을 사용하여 산화막(50)을 형성한 다음 이 산화막 위에 포토레지스트(42)를 도포한다.Referring to FIG. 13, after the silicon nitride films 32a and 32b are deposited on the front and back surfaces of the silicon substrate 30 using the LPCVD method, the silicon nitride film 32b formed on the back surface of the silicon substrate is patterned to form a mask pattern. The back surface of the silicon substrate 30 in the region to be formed is exposed. Subsequently, a plated layer 36 + 38 + 40 is formed on the silicon nitride film 32a formed on the entire surface of the silicon substrate in the same manner as in the first embodiment (see FIG. 9), and plasma chemical vapor deposition (Plasma) is formed on the plated layer. An oxide film 50 is formed using the Enhanced CVD (PECVD) method, and then the photoresist 42 is applied on the oxide film.

상기 산화막(50)은 상기 피도금층(36+38+40)과 상기 포토레지스트(42)의 접착력을 좋게 하기 위한 것으로, 공정 조건에 따라 수 백Å 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 상기 포토레지스트(42)는 도금될 금막의 두께보다 두껍게 형성한다.The oxide film 50 is to improve the adhesion between the plated layer 36 + 38 + 40 and the photoresist 42, and is formed to a thickness of about several hundred micrometers depending on process conditions. The photoresist 42 is formed thicker than the thickness of the gold film to be plated.

도 14를 참조하면, 상기 포토레지스트를 노광 및 현상하여 형성하고자 하는 마스크 패턴 부위를 오픈시키는 모양, 즉 마스크 패턴의 역상(reverse image)으로 포토레지스트 패턴(42)을 형성한다. 다음에, 상기 포토레지스트 패턴(42)을 마스크로 사용하여 상기 산화막(50)을 이방성식각한 후, 제1 실시예(도 10 참조)와 같은 방법으로 금(Au)을 전기도금하여 금막(44)을 형성한다.Referring to FIG. 14, the photoresist pattern 42 is formed in a shape of opening a mask pattern portion to be formed by exposing and developing the photoresist, that is, a reverse image of the mask pattern. Next, after the anisotropic etching of the oxide film 50 using the photoresist pattern 42 as a mask, gold (Au) is electroplated by the same method as in the first embodiment (see FIG. 10). ).

이후의 공정은 제1 실시예와 동일하게 진행되고, 상기 산화막(50)은 포토레지스트 패턴(42)을 제거하는 단계에서 제거된다.Subsequent processes are performed in the same manner as in the first embodiment, and the oxide film 50 is removed in the step of removing the photoresist pattern 42.

상기한 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 포토레지스트와 피도금층 사이의 접착력을 향상시켜 도금되는 금막의 프로파일을 양호하게 함으로써 결과적으로 양호한 프로파일의 마스크 패턴을 형성할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention described above, by improving the adhesion between the photoresist and the plated layer to improve the profile of the gold film to be plated, it is possible to form a mask pattern with a good profile as a result.

제3 실시예Third embodiment

도 15 및 도 16은 본 발명의 제3 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도들로서, 도 8 내지 도 12와 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.15 and 16 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a third embodiment of the present invention, wherein the same reference numerals as in FIGS. 8 to 12 denote the same parts.

도 15를 참조하면, 실리콘기판(30)의 전면 및 배면에 LPCVD 방법을 사용하여 실리콘질화막(32a, 32b)을 각각 증착한 후 상기 실리콘기판의 배면에 형성된 실리콘질화막(32b)을 패터닝하여 마스크 패턴이 형성될 영역의 상기 실리콘기판(30)의 배면을 노출시킨다. 이어서, 실리콘기판의 전면에 형성된 실리콘질화막(32a) 위에 피도금층(36+38+40)으로, 예를 들어 티타늄/ 니켈/ 팔라듐막을 제1 실시예(도 9 참조)와 동일한 방법으로 형성하고, 상기 피도금층 위에 하부 포토레지스트막(52), 산화막(54) 및 상부 포토레지스트막(56)을 차례로 형성한다. 다음에, 상기 상부 포토레지스트막(56)을 패터닝하는데, 이 때 상기 상부 포토레지스트막은 마스크에 형성될 패턴의 역상(reverse image)으로 패터닝된다.Referring to FIG. 15, after the silicon nitride films 32a and 32b are deposited on the front and back surfaces of the silicon substrate 30 using the LPCVD method, the silicon nitride film 32b formed on the back surface of the silicon substrate is patterned to form a mask pattern. The back surface of the silicon substrate 30 in the region to be formed is exposed. Subsequently, a titanium / nickel / palladium film is formed on the silicon nitride film 32a formed on the entire surface of the silicon substrate, for example, a titanium / nickel / palladium film in the same manner as in the first embodiment (see FIG. 9), A lower photoresist film 52, an oxide film 54, and an upper photoresist film 56 are sequentially formed on the plated layer. Next, the upper photoresist film 56 is patterned, at which time the upper photoresist film is patterned into a reverse image of the pattern to be formed on the mask.

도 16을 참조하면, 패터닝된 상부 포토레지스트막(도 15의 56)을 마스크로 사용하여 상기 산화막(54)을 식각한 후 상부 포토레지스트를 제거하고, 패터닝된 산화막을 마스크로 사용하여 상기 하부 포토레지스트막(52)을 건식식각한다. 다음에, 제1 및 제2 실시예와 동일한 방법으로 전기도금된 금막(44)을 형성하고, 이후의 공정을 진행한다.Referring to FIG. 16, the oxide layer 54 is etched using the patterned upper photoresist film (56 in FIG. 15) as a mask, the upper photoresist is removed, and the lower photo using the patterned oxide film as a mask. The resist film 52 is dry etched. Next, an electroplated gold film 44 is formed in the same manner as in the first and second embodiments, and the subsequent steps are performed.

상기한 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 금막 패턴을 형성하기 위하여 다층 레지스트(Multi-Layer Resist; MLR) 공정을 사용함으로써 단일 포토레지스트막을 사용하는 공정에 비해 공정은 다소 복잡하지만 포토레지스트를 제거하기 위한 습식 현상공정 대신에 하부 포토레지스트를 건식식각으로 제거할 수 있으므로, 비교적 두꺼운 포토레지스트를 사용하더라도 측벽이 거의 90°에 가까운 양호한 프로파일을 갖는 패턴을 형성할 수 있다.According to the third embodiment of the present invention, a multi-layer resist (MLR) process is used to form a gold film pattern, but the process is more complicated than a process using a single photoresist film, but the photoresist is removed. Since the lower photoresist can be removed by dry etching instead of the wet development process, the sidewall can form a pattern having a good profile of almost 90 ° even when using a relatively thick photoresist.

제4 실시예Fourth embodiment

도 17은 본 발명의 제4 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도들로서, 도 8 내지 도 12와 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.17 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, wherein the same reference numerals as in FIGS. 8 to 12 denote the same parts.

도 17을 참조하면, 제1 실시예와 동일한 방법으로 실리콘기판(30) 상에 실리콘질화막(32a), 피도금층(36+38+40) 및 금막(44)을 차례로 형성하고, 상기 실리콘기판(30) 배면의 노출된 부분을 식각한다. 다음에, 상기 실리콘질화막(32a)을 기판의 배면으로부터 식각하지 않고 상기 마스크 패턴의 모양대로 형성된 금막(44)을 마스크로 사용하여 상기 피도금층(36+38+40)을 먼저 건식식각한 다음 노출된 부분의 실리콘질화막(32a)을 건식식각한다. 따라서, 금막(44) 패턴의 하부에 피도금층(36+38+40)과 실리콘질화막(32a)이 남게 되는데, 이렇게 하면 제1 실시예에 의해 제조된 마스크보다 기계적 안정도가 향상된 마스를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 17, the silicon nitride film 32a, the plated layer 36 + 38 + 40, and the gold film 44 are sequentially formed on the silicon substrate 30 in the same manner as in the first embodiment, and the silicon substrate ( 30) Etch the exposed part of the back. Next, using the gold film 44 formed in the shape of the mask pattern as a mask without etching the silicon nitride film 32a from the back surface of the substrate, dry etching of the plated layer 36 + 38 + 40 first followed by exposure The silicon nitride film 32a of the portion is dry etched. Accordingly, the plated layer 36 + 38 + 40 and the silicon nitride layer 32a remain at the bottom of the gold layer 44 pattern. This makes it possible to manufacture a mask having improved mechanical stability than the mask manufactured by the first embodiment. have.

제5 실시예Fifth Embodiment

도 18은 본 발명의 제5 실시예에 의한 전자빔 셀 투영 리소그래피용 마스크를 제조하는 과정을 도시한 단면도들로서, 도 8 내지 도 12와 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.18 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography according to a fifth embodiment of the present invention, wherein the same reference numerals as in FIGS. 8 to 12 denote the same parts.

도 18을 참조하면, 상기한 제4 실시예와 동일한 방법으로 실리콘기판(30) 상에 실리콘질화막(32a), 피도금층(36+38+40) 및 금막(44)을 차례로 형성하고, 상기 실리콘기판(30) 배면의 노출된 부분을 식각한다. 다음에, 상기 실리콘질화막(32a)을 기판의 배면으로부터 식각하지 않고, 마스크 패턴의 모양대로 형성된 상기 금막(44)을 마스크로 사용하여 상기 피도금층(36+38+40)을 건식식각한 다음에, 상기 실리콘질화막(32a)은 식각하지 않고 남겨둠으로써 SCALPEL이라고 알려진 구조의 마스크를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 18, the silicon nitride film 32a, the plated layer 36 + 38 + 40, and the gold film 44 are sequentially formed on the silicon substrate 30 in the same manner as in the fourth embodiment, and the silicon The exposed portion of the back surface of the substrate 30 is etched. Next, the etched layer 36 + 38 + 40 is dry etched using the gold film 44 formed in the shape of a mask pattern as a mask without etching the silicon nitride film 32a from the back surface of the substrate. The silicon nitride layer 32a may be left without being etched to form a mask having a structure known as a SCALPEL.

상기한 제1 내지 제5 실시예에서는 전자 흡수제로서 금(Au)을 사용하는 경우에 대해서 설명하였으나, 금 외에도 백금(Pt)을 사용할 수 있으며 전기도금시 마스크층으로 포토레지스트 대신에 사진공정에 의해 패터닝된 산화막을 마스크층으로 사용할 수 있다.In the above first to fifth embodiments, gold (Au) is used as the electron absorber. However, platinum (Pt) may be used in addition to gold. The patterned oxide film can be used as a mask layer.

이상 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술적 사상내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형 및 개량이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited thereto, and many modifications and improvements can be made by those skilled in the art within the technical idea to which the present invention pertains.

상술한 본 발명에 따르면, 전자 흡수제로 실리콘(Si)을 사용하던 종래의 방법과는 실리콘에 비해 전자범위가 1/10정도인 금 또는 백금을 사용한다. 따라서, 동일한 가속전압을 사용할 때 종래의 실리콘 마스크(20㎛ 정도)에 비해 1/10 정도의 두께(3㎛ 정도)로 형성할 수 있다. 또한, 금 또는 백금은 그 자체가 매우 좋은 전기 전도성을 가지므로 실리콘 쉐이핑 마스크의 경우와 같이 백금(Pt)을 추가로 코팅할 필요가 없는 장점이 있다. 또한, 금 또는 백금 패턴을 전기도금 방법으로 형성함으로써 식각에 따른 프로파일의 불량, 식각의 불균일성 등의 문제점들을 해소할 수 있다.According to the present invention described above, the conventional method using silicon (Si) as the electron absorber uses gold or platinum having an electron range of about 1/10 compared to silicon. Therefore, when using the same acceleration voltage, it can be formed with a thickness (about 3 micrometers) about 1/10 of the conventional silicon mask (about 20 micrometers). In addition, since gold or platinum itself has very good electrical conductivity, there is an advantage that it is not necessary to further coat platinum (Pt) as in the case of a silicon shaping mask. In addition, by forming the gold or platinum pattern by the electroplating method, it is possible to solve problems such as poor profile due to etching, non-uniformity of etching.

Claims

A substrate having an opening having a predetermined size in an area including an element pattern region;

An etch stop layer formed on the substrate to have an opening in an element pattern region;

A first metal layer formed on the etch stop layer in a triple structure of titanium / nickel / palladium and having an opening having the same pattern as the etch stop layer and used as a plated layer; And

And a second metal film formed on said first metal film.

The method of claim 1, wherein the etch stop layer,

A mask for electron beam cell projection lithography, comprising any one selected from the group consisting of a silicon nitride film, an oxide film, and a silicon film.

The mask for electron beam cell projection lithography according to claim 1, wherein the second metal film is made of one selected from the group consisting of gold (Au) and platinum.

(a) forming an etch stop layer on a front surface and a back surface of the substrate;

(b) patterning an etch stop layer formed on a rear surface of the substrate to expose a rear surface of the substrate in an area including a portion where a device pattern is to be formed;

(c) forming a first metal film having a triple structure of titanium / nickel / palladium, which is used as a plating layer, on the etch stop layer formed on the front surface of the substrate;

(d) forming a photoresist pattern on the first metal film, the photoresist pattern exposing the first metal film at a portion where the device pattern is formed;

(e) forming a second metal film in an exposed region of the first metal film by using an electroplating method;

(f) forming a second metal film pattern having openings in portions corresponding to the device patterns by removing the photoresist pattern; And

(g) etching the substrate region exposed from the back side of the substrate.

The method of claim 4, wherein in the step (a), the etch stop layer,

A method for manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography, characterized in that it is formed of any one selected from the group consisting of a silicon nitride film, an oxide film, and a silicon film.

The method of claim 4, wherein in step (e),

And the second metal film is formed of any one selected from the group consisting of gold (Au) and platinum (Pt).

The method of claim 4, wherein step (g)

A method of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography, characterized in that it proceeds by wet etching using potassium hydroxide (KOH) solution.

The method of claim 4, further comprising forming an insulating film on the first metal film before forming the photoresist pattern.

And patterning the insulating film after forming the photoresist pattern and before forming the second metal film.

The method of claim 4, wherein step (d)

A method of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography, comprising using a multi-layer resist (MLR) process.

The method of claim 4, wherein the first metal film,

And etching away the backside of the substrate after the etching of the etch stop layer.

(a ') forming an etch stop layer on a front surface and a back surface of the substrate;

(b ') patterning an etch stop layer formed on a rear surface of the substrate to expose a rear surface of the substrate in an area including a portion where a device pattern is to be formed;

(c ') forming a first metal film to be used as a layer to be plated on the entire surface of the substrate;

(d ') forming a photoresist pattern on the first metal film, the photoresist pattern exposing the first metal film at a portion where the device pattern is formed;

(e ') forming a second metal film in an exposed region of the first metal film by using an electroplating method;

(f ') forming a second metal film having an opening in a portion corresponding to the device pattern by removing the photoresist pattern;

(g ') etching the substrate region exposed from the back side of the substrate;

(h ') etching the first metal film using the second metal film as a mask; And

and (i ') etching the exposed portion of the etch stop layer using the second metal film as a mask.

The method of claim 11, wherein in the step (a ') the etch stop layer,

The method of claim 11, wherein in the step (e '),

The method of claim 11, wherein the step (g '),

The method of claim 11, wherein the (h ') step,

A method of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography, which is performed by a dry etching method.

The method of claim 11, wherein the first metal film,

A method of manufacturing a mask for electron beam cell projection lithography, characterized by forming a triple structure of titanium / nickel / palladium.

The method of claim 11, further comprising forming an insulating film on the first metal film before forming the photoresist pattern.

The method of claim 11, wherein forming the photoresist pattern exposing the first metal layer comprises: