KR100606459B1 - 전사마스크용기판,그기판을이용한전사마스크의제조방법및전사마스크의사용방법 - Google Patents

Abstract

제조시간이 짧고, 단TAT화를 실현할 수 있는 전사마스크용 기판 및 전사마스크의 제조방법을 제공한다. 전사마스크용기판(10)에는, 사전에 얼라인먼트마크(5), 이면요부(6), 드라이에칭스토퍼층, 절단용 슬릿(7)이 형성되어 있고, 이면요부(6) 및 절단용 슬릿(7)에 매립재(8)를 충전함과 동시에 접착제(9)를 개재하여 기판(11)이 접착되어 있다.

Description

전사마스크용 기판, 그 기판을 이용한 전사마스크의 제조방법 및 전사마스크의 사용방법

본 발명은, 마스크의 투과부를 개구로 한 전사마스크의 제조에 사용되는 전사마스크용 기판 등에 관한 것이다.

최근, 전자선을 이용하여 패턴노광을 실행하는 전자선 리소그래피에 있어서, 부분일괄노광(블럭노광 혹은 셀프로젝션노광이라고 하는 경우도 있다)이라 불리는 묘화방식이 제안되어, 묘화시간이 짧고 양산성이 있으며 초미세패턴의 묘화가 가능하기 때문에, 차세대 LSI기술로서 급부상하여 각광을 받고 있다(일본 특개소 60-81750호 공보 등).

이 부분일괄노광에 있어서는, 수십미크론 두께의 Si박막부에 노광할 패턴형상을 한 개구(관통홀)를 각종 형성한 전사마스크(스텐실마스크 ; Stencil mask)를 이용하여, 이 개구로 전자빔을 성형하여 소정의 구획(블럭 또는 셀)을 부분적으로 일괄하여 노광하고, 개구형상을 선택하면서 노광을 반복하여, 부분적인 패턴을 서로 연결하여 소망하는 패턴의 묘화를 실행한다.

이 부분일괄노광에 의한 묘화방식은, 이미 실용화된 전자선의 가는 빔스폿으로 노광패턴을 주사하여 묘화를 실행하는 직접묘화방식(소위 일필휘지방식)에 있어서 문제였던 묘화시간이 극단적으로 길고 낮은 처리량인 것에 대처하기 위해 제안된 방식이며, 가변 직사각형에 의한 직묘방식에 비해서도 고속묘화가 가능하다.

이러한 부분일괄노광 등에 이용되는 전사마스크는, 종래부터 여러가지 방법으로 제작되었지만, 가공성이나 강도의 점에서 실리콘기판(시판중인 실리콘웨이퍼등)을 가공하여 제작하는 것이 일반적이다.

구체적으로는, 예컨데, 도 2에 도시한 바와 같이, 실리콘기판(31)이면을 에칭가공하여 지지프레임부(32)와 이 지지프레임부(32)에 지지된 박막부(33)를 형성하고, 이 박막부(33)에 개구(34)를 형성하여 전사마스크(30)를 제작한다. 이 경우, 실리콘기판의 이면가공은 무기계 혹은 유기계의 알칼리수용액을 이용한 웨트에칭가공으로 하고, 개구의 형성은 고정밀도가 요구되므로 드라이에칭가공으로 하는것이 일반적이다.

또한, 기판의 표리양면에서 에칭가공을 실행하기 위해, 가공안정성을 고려하여, 기판의 소정 깊이의 위치에 에칭정지층(에칭스토퍼층)을 가지는 기판을 이용하는 것이 일반적이다. 이러한 에칭스토퍼층을 가지는 기판으로서는, 예컨데, 두께가 다른 2장의 실리콘기판을 SiO₂층을 개재하여 부착시킨 구조의 SOI(Silicon on Insulator)기판, 산소이온을 실리콘기판 등에 고농도로 주입하여 열처리로 산화막을 형성한 SIM0X(separation by implanted oxygen)기판, 실리콘기판의 소정 깊이의 위치에 에칭스토퍼층으로서 붕소가 많은 층을 형성한 다층형 기판 등이 알려져 있다.

상술한 전사마스크는, 부분일괄노광용 전자빔묘화장치에 탑재하는 형편상, 그 마스크사이즈는 5㎜∼50㎜정도로, 전사마스크자체의 제조공정에서 사용되는 묘화장치의 묘화가능영역에 비해 작다. 따라서, 최근, 전사마스크자체의 제조공정에 있어서, 큰 사이즈의 기판을 이용하여, 기판상에 복수의 전사마스크를 한 번에 패터닝하여 일괄가공하여, 제조효율의 향상을 도모하고 있다.

이 경우, 하나의 기판에서부터 각 전사마스크를 분리하여 떼어내기 위하여, 다이싱가공이 필요하게 된다.

그러나, 상술한 종래의 전사마스크의 제조방법에는 이하에 나타낸 문제가 있다.

우선, 단(短)TAT(턴 어라운드 타임)화를 도모하는 것이 곤란하다. TAT란, 디바이스패턴의 설계, 전사마스크의 시험시작(試作), LSI칩의 시험제작, 설계사양변경, 전사마스크의 제작이라고 하는 일련의 작업을 말한다. 스텐실마스크는 실용화 단계에 이르고 있지만, 최대의 문제는 단TAT화이다. 요컨대, 스텐실마스크는, 초(超)LSI에서의 0.25㎛ 이하의 패턴전사에 사용되며, 다른 패턴전사에는 종래의 포토마스크 등이 사용되는, 소위 하이브리드 리소그래피이지만, 그 때, 포토마스크 등의 제조기간에 비해 스텐실마스크의 제조기간이 길면 스텐실마스크의 공급이 전체의 속도제한(律速)의 요인이 된다. 단TAT화를 도모하는데는 스텐실마스크의 제조기간을 포토마스크 등의 제조기간과 동등하게 하는 것이 불가결하다.

스텐실마스크의 제조는, 박막부 및 개구형성이 필요하기 때문에, 포토마스크 등의 제조에 비해 곤란하며, 제조공정이 많고, 불량 발생의 비율도 높기 때문에, 제조기간의 단축이 어렵다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 상술한 종래의 문제점을 해소하여, 제조시간이 짧고, 단TAT화를 실현할 수 있는 전사마스크용 기판 및 전사마스크의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 전사마스크용기판은, 지지프레임부에 지지된 박막부에 개구를 형성하여 이루어진 전사마스크의 제조에 이용하는 전사 마스크용 기판에 있어서, 기판의 소정 위치에 가공을 실시하기 위하여 사용되는 위치맞춤용 얼라인먼트마크를 사전에 기판상에 적어도 하나 이상 가지는 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명의 전사마스크용 기판은, 지지프레임부에 지지된 박막부에 개구를 형성하여 이루어지는 전사마스크의 제조에 이용하는 전사마스크용 기판으로, 사전에, 기판이면에 요부를 형성함과 동시에, 상기 박막부의 이면측에 드라이에칭스토퍼층을 갖는 구성으로 되어 있다.

더욱이, 본 발명의 전사마스크용 기판은, 상기 본 발명의 전사마스크용 기판에 있어서,

상기 이면요부가 수지재, 접착재, 페이스트재, 저융점금속재료 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료로 충전되어 있는 구성;

상기 전사마스크용 기판의 이면측에, 수지재, 접착재, 페이스트재, 저융점금속재료 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료를 개재하여, 상기 기판의 이면측에 평판을 접착시킨 구성;

상기 평판이 실리콘, 탄소, 금속, 유리 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료로 이루어지는 구성;

상기 전사마스크용 기판의 표면상에, 사전에 개구패턴을 형성하기 위한 드라이에칭마스크층을 설치한 구성;

상기 전사마스크용 기판의 이면측에, 사전에 하나의 기판상에 복수배열형성하는 각 전사마스크를 분리하기 위한 절단용 슬릿을 형성한 구성;

상기 절단용 슬릿이 수지재, 접착재, 페이스트재, 저융점금속재료 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료로 충전되어 있는 구성; 혹은,

상기 기판표면의 소정 위치에 가공을 실시하기 위하여 사용되는 위치맞춤용 얼라인먼트마크를 사전에 기판상에 적어도 하나 이상 설치한 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명의 전사마스크의 제조방법은, 상기 본 발명의 전사마스크용 기판을 이용하여 전사마스크를 제조하는 구성으로 되어 있다.

본 발명에서는, 사전에 이면요부의 가공(백에칭) 등을 종료하여 두는 것으로, 개구패턴디자인 입수 후의 전사마스크의 제작기간을 용이하게 단축할 수 있으며, 단TAT화를 실현할 수 있다.

또한, 사전에 박막부의 형성 등의 어려운 공정을 소화하는 것으로, 이들 공정에 의한 불량 발생을 회피할 수 있다. 불량이 발생된 경우, 개구형성을 실행하지 않는 것으로 저비용화, 효율화를 도모할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 전사마스크용 기판은 구조적으로 안정되어 있기 때문에, 전사마스크의 제작프로세스에서의 파손 등의 불량이 발생하는 일 없이, 높은 수율로 전사마스크를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

우선, 제 1발명에 관하여 설명한다.

제 1발명의 전사마스크용기판은, 기판의 소정 위치에 가공을 실시하기 위하여 사용되는 위치맞춤용 얼라인먼트마크를 사전에 기판상에 적어도 하나 이상 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 사전에 기판상에 얼라인먼트마크를 설치하여 두는 것으로, 얼라인먼트마크 형성공정을 생략할 수 있고, 그 만큼만 단TAT화를 도모할 수 있다.

여기서, 위치맞춤용 얼라인먼트마크는, 전사마스크용 기판의 표리면을 가공하여 전사마스크를 제조할 때에, 기판의 소정 위치에 에칭가공 등을 실시하기 위한 위치맞춤용의 기준점으로서 사용되는 것이다. 구체적으로는, 예컨데, 레지스트층 및 에칭마스크층을 전자선묘화장치나 스테퍼를 이용하여 노광하고, 그것들을 패터닝할 때의 노광위치를 엄밀히 정할 목적으로 사용된다.

위치맞춤용 얼라인먼트마크는, 전사마스크용 기판상에 형성되어 있으면 되며, 그 형성위치, 형상, 형태, 개수 등은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 기판상에 복수의 전사마스크를 일괄하여 제조하는 경우에는, 그에 적합한 형성위치, 형상, 형태, 개수로 하는 것이 바람직하다.

위치맞춤용 얼라인먼트마크는, 예컨데, 전사마스크용 기판인 실리콘기판 등의 표면에 에칭(식각)에 의해 직접 형성해도 좋으며, 혹은 전사마스크용 기판을 가공하기 위하여 기판의 표리면에 형성되는 에칭마스크층에 에칭에 의해 형성하거나, 에칭마스크층상에 퇴적(디포지션)에 의해 형성해도 좋으며, 혹은, 레이저가공 등을 이용하여 형성해도 좋다.

얼라인먼트마크의 형성위치는, 특별히 제한되지 않지만, 통상, 박막부(개구형성영역에 해당한다)를 피하여, 박막부 이외의 전사마스크 위, 혹은, 하나의 기판 위에 복수의 전사마스크를 일괄하여 제조하는 경우에는, 각 전사마스크의 형성영역 이외에 형성하면 된다.

이 경우, 얼라인먼트마크는, 배치설계(레이아웃)적으로 박막부형성영역 및 이면요부형성영역과의 위치관계가 명확해지는 위치에 형성한다. 그 위치는, 예컨데, 기판주변부나 사방 인접한 전사마스크부의 교점부이다.

얼라인먼트마크는, 통상의 미러에 의한 양면얼라인먼트가 가능하기 때문에, 기판의 표리면의 어느 것에 형성해도 좋으며, 표리면의 양쪽에 형성해도 좋다. 보통은, 기판의 표면측(개구패턴형성면)에 형성한다.

다음에, 제 2발명에 관하여 설명한다.

제 2발명의 전사마스크용 기판은, 사전에, 기판이면에 이면요부(윈드부)가 형성되어 있음과 동시에, 박막부의 이면측에 드라이에칭스토퍼층을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 사전에 이면요부를 형성하여 두는(이면요부의 가공을 사전에 종료하여 두는) 것으로, 전사마스크자체의 제작기간을 단축할 수 있다. 또한, 이 전사마스크자체의 제작기간을 단축할 수 있으므로, 디바이스패턴의 설계에서부터, 전사마스크의 시험제작, LSI칩의 시험제작, 설계사양변경, 전사마스크의 제작에 이르기까지의 일련의 작업(TAT : turnaround time)에 소비되는 기간을 대폭으로 단축할 수 있다. 더욱이, 이면요부의 가공공정에서는, 강도적으로 매우 약하며 섬세한 박막부가 형성되기 때문에, 개구가공공정의 전후에 상관없이, 이 이면요부의 가공공정에 의한 파손 등의 불량 발생이 많지만, 이면요부의 가공을 사전에 종료하여 두는 것으로, 이면요부의 가공공정에 동반하는 불량 발생을 회피할 수 있다.

더욱이 제 2발명에서는, 박막부의 이면측에 드라이에칭스토퍼층을 가지고 있는 것으로, 전사마스크제작프로세스의 안정화를 도모할 수 있다. 즉, 개구가공공정 및 이면요부의 가공공정에 있어서, 드라이에칭스토퍼층에 의해 에칭제어가 용이하게 된다. 또한, 후술하는 이면요부의 매립재 제거공정에서의 개구의 보호가 된다.

드라이에칭스토퍼층은 기판의 중층(中層)부에 사전에 형성되어 있어도 좋으며(SOI 기판이나 SIMOX기판 등), 이면요부의 가공 후에 박막부의 이면측에 나중에 형성해도 좋다. 나중에 형성하는 경우, 후술하는 이면요부의 매립재로 드라이에칭 스토퍼층을 겸해도 좋다. 드라이에칭스토퍼층으로서는, 예컨데, SiO₂, SOG, SiN 등을 들 수 있다.

기판이면의 에칭액으로서는, 예컨데, 실리콘기판의 경우, KOH, NaOH 등의 알칼리수용액이나, 알콜 등을 포함하는 알칼리수용액, 유기알칼리 등의 알칼리계용액을 들 수 있다.

에칭의 온도는, 재료 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 더욱 바람직하다.

에칭방법으로서는, 침지(디핑)법 등을 들 수 있다.

이면측가공 시에 피에칭부분 이외의 부분(예컨데 기판표면측이나 기판이면의 지지프레임부 등)을 보호하기 위한 웨트에칭마스크층으로서는, SiO₂, SiC, Si₃N₄, 사이앨론(Si와 Al의 복합혼합물), SiON 등의 무기층을 이용할 수 있다. 또한, 웨트에칭마스크층으로서는, 텅스텐, 지르코늄, 니켈, 크롬, 티타늄 등의 금속단체, 또는 이들 금속을 한 종류 이상 포함하는 합금, 혹은 이들 금속 또는 합금과 산소, 질소, 탄소 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속화합물을 이용할 수도 있다.

SiO₂층 등의 무기계의 웨트에칭마스크층의 형성방법으로서는, 스패터법, 증착법, 열산화법, CVD법이나, SOG(Spin On Glass), 감광성유리, 감광성SOG 등을 이용하는 방법 등의 박막형성방법을 들 수 있다. 금속계의 웨트에칭마스크층의 형성방법으로서는, 스퍼터법, 증착법, CVD법 등의 박막형성방법을 들 수 있다.

제 2발명의 전사마스크용 기판으로서는, 이면요부(윈드부)가, 수지재, 접착재, 페이스트재, 저융점금속재료로 충전되어 있으면 된다.

이와 같이, 매립재를 이면요부에 매립하는 것으로, 이면요부의 가공 후에 실행되는 공정 중의 파손 등을 구조적으로 방지함과 동시에, 기판표면측의 레지스트가공공정 등에서의 진공처킹이나 드라이에칭법에 의해 박막부에 개구패턴을 형성할 때에 기판의 표리에 생기는 압력차에 따른 박막부의 굴곡(휨)을 방지할 수 있다. 또한, 기판이면의 요부의 진공단열을 막고 열전도성을 높일 수 있으며, 실리콘박막부에 직선적이며 깨끗한 개구를 형성할 수 있으며, 실용성이 높은 전사마스크를 제작할 수 있다.

매립재로서는, 박막부에 스트레스의 영향을 주기 어렵고(수축율이나 선팽창계수 등이 작고), 매립(충전) 및 제거가 용이하며, 열전도성, 도전성제거성(세정성)이 우수한 등의 특성을 가지는 재료가 바람직하다. 이러한 재료로서는, 예컨데, 아크릴수지, 비닐수지 등의 수지재료, 광경화타입이나 실온경화타입의 접착재, 열가소성페이스트나 은페이스트 등의 페이스트재료, 땜납 등의 저융점금속재료 등을 들 수 있다. 열전도성이 좋은 재료로서는, Sn, In, Zn, Sb, Pb, Bi, Ag에서 선택되는 금속, 혹은 이들 금속을 함유하는 합금 등의 저융점금속이나, 열전도성이 좋은 고분자재료 등을 들 수 있다.

또, 이들 매립재는, 전자선노광시 가스발생을 방지하기 때문에 패킹 등에 의한 탈가스처리를 실행할 수 있다. 또한, 매립재에는, 열전도성이나 도전성을 부여하기 위해서 금속필러 등을 첨가할 수 있다.

매립된 매립재의 특성으로서는, 진공중(감압하)에서 가스를 발생하지 않는 것, 및 200℃정도의 온도상승하에서 동일하게 가스를 발생하지 않는 것이 필요하다. 가령, 가스가 발생하면, 개구패턴형성시(레지스트형성, 드라이에칭)에 악영향을 주거나, 장치오염의 원인이 되며, 가공안정성을 저하시켜 버린다.

충전방법으로서는, 수지재나 접착재를 기판이면요부에 충전하는(매립하는) 방법, 저융점금속을 용융상태로 기판이면요부에 흘려 넣어 기판이면요부에 저융점금속을 충전하는 방법, 유기금속상태(콜로이드나 겔의 상태)로 기판이면요부에 흘려 넣어 열처리하여 충전하는 방법, 혹은, 금속초미립자를 바인더 중에 분산시킨 것(은페이스트 등)을 기판이면요부에 흘려 넣어 탈바인더처리하여 충전하는 방법 등을 들 수 있다.

또, 매립재는, 기판이면과 동일 평면(평미레질한 상태)이 되도록 이면요부에 매립하는 것이 바람직하다.

또한, 매립한 저융점금속의 제거방법은, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 뜨거운 진한 황산(熱濃硫酸)이나 알칼리수용액 등의 실리콘기판을 부식하지 않는 액을 이용하여 용이하게 제거가능하다.

제 2발명의 전사마스크용 기판으로서는, 전사마스크용 기판의 이면측에, 수지재, 페이스트재, 접착재 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료를 개재하여, 평면을 접착시키면 된다.

이것은, 매립재를 이면요부에 평평한 상태가 되도록 매립해도, 수축이나 장력 등에 의해 매립재표면에 요철이 발생하기 쉽고, 이 요철에 의해, 박막부 가공을 위하여 노광이나 드라이에칭을 행할 때에, 이들 장치의 홀더(스테이지, 척)상에서, 기판이 기울거나, 기판의 이(裏)평면의 틈으로 인해 흡착에 의한 고정이 불가능한 등의 사태를 피하기 위해서이다. 또한, 전사마스크용 기판의 이면측에 평판을 접착시켜 전사마스크용 기판을 평판상에 고정함으로써, 이후의 공정 중 및 핸들링 시에 생기는 파손 등을 보다 완전하게 방지가능하다.

평판의 접착에는, 상술한 매립재와 동일 재료를 사용할 수 있다. 이 경우, 매립재와 평판의 접착제와는 동일 재료로 겸용해도 좋고, 다른 재료로서도 좋다. 평판 접착제는 동일 또는 다른 종류의 재료로 이루어지는 적층구조로 할 수도 있다.

평판으로서는, 열전도성, 평탄성, 가공정밀도, 평판을 용해에 의해 제거하는 경우에는 그 제거성 등이 우수한 것이 바람직하다. 이러한 평판재료로서는, 실리콘, 탄소, 금속, 유리 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료 등을 들 수 있다.

제 1발명 및 제 2발명의 전사마스크용 기판에서는, 전사마스크용 기판의 표면상에, 사전에 개구패턴을 형성하기 위한 드라이에칭마스크층을 설치해도 좋다.

이것은, 개구패턴의 형성 전에 가능한 모든 공정을 사전에 끝내어 놓는 것으로, TAT의 단축을 도모하기 위해서이다. 즉, 개구패턴디자인을 입수한 다음, 이들 공정을 실행하는 경우에 비하여, 개구패턴을 형성하고 불필요 층 등을 제거하는 것만으로 전사마스크를 제작할 수 있기 때문에, 전사마스크의 제작기간을 단축할 수 있으며, 나아가서는 TAT의 단축을 도모할 수 있다.

같은 관점에서, 필요에 따라, 드라이에칭마스크층상에 레지스트층을 사전에 설치해 놓아도 좋다.

드라이에칭마스크층으로서는, 산화실리콘(SiO₂), SiC, Si₃N₄, 사이앨론(Si와 Al의 복합혼합물), SiON 등의 무기층이나, 티타늄, 크롬, 텅스텐, 지르코늄, 니켈 등의 금속, 이들 금속을 포함하는 합금, 혹은 이들 금속 또는 합금과 산소, 질소, 탄소 등과의 금속화합물 등의 금속층이나, 레지스트, 감광성필름 등의 유기층을 들 수 있다.

SiO₂층 등의 무기계의 드라이에칭마스크층의 형성방법으로서는, 스퍼터법, 증착법, 열산화법, CVD법이나, SOG(spin on glass), 감광성유리, 감광성SOG 등을 이용하는 방법 등의 박막형성방법을 들 수 있다. 금속계의 드라이에칭마스크층의 형성방법으로서는, 스퍼터법, 증착법, CVD법 등의 박막형성방법을 들 수 있다.

제 1발명 및 제 2발명의 전사마스크용 기판으로서는, 필요에 따라, 전사마스크용 기판의 이면측 및/또는 표면측에, 사전에, 하나의 기판상에 복수배열형성된 각 전사마스크를 분리하기 위한 절단용 슬릿을 형성해 두는 것이 바람직하다.

이것은, 하나의 기판상에 복수배열형성된 각 전사마스크를 분리하기 위한 절단용 슬릿을 형성할 필요가 있는 경우에, 이 공정을 사전에 끝내어 놓는 것으로, TAT의 단축을 도모하기 위해서이다.

절단용의 슬릿은, 전사마스크용 기판의 이면측에 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, 이면요부의 가공과 동시에 절단용 슬릿을 형성할 수가 있으며, 또한, 절단을 용이하면서 안정적으로 행할 수 있기 때문이다. 즉, 한 방향에서만 각 전사마스크를 분리하기 위한 홈가공을 행하기 때문에, 표리양면에서 홈가공을 행하는 경우에 발생하는 위치변화의 문제가 전혀 생기지 않는다. 또한, 전사마스크전체에 있어서 위치변화에 의해 생기는 구조적으로 약한 부분이 형성되지 않는다. 더욱이, 간이한 프로세스로 고정밀도인 외경치수 및 외주측벽을 가지는 전사마스크를 제조가능하다.

절단용 슬릿의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 얕은 깊이의 V자형 홈으로 함으로써, 슬릿형성 후의 프로세스에서의 파단 등을 회피가능하다.

본 발명에서는, 기판이면에 절단용 슬릿을 웨트에칭에 의해 형성하는 공정과, 웨트에칭에 의해 전사마스크의 이면에 요부를 형성하여 지지프레임부 및 박막부를 형성하는 공정을, 동일한 에칭액으로 동시에 실행할 수 있다. 이에 따라, 제조공정의 증가를 회피할 수 있다. 이들 프로세스는 각각 실행할 수도 있지만, 기판이면에 웨트에칭마스크층을 형성하여, 이를 패터닝할 때에, 절단용 슬릿 및 이면요부의 가공용 패턴을 동시에 형성하고, 동일한 에칭액으로 동시가공을 실행하는 편이 제조효율이 좋다.

전사마스크용 기판의 이면측에 형성한 절단용슬릿에 의해 각 전사마스크로 분단될 때에, 전사마스크의 이산이나 그것에 의한 파손 등을 막기 위해서, 전사마스크용 기판의 표면측에 구속막을 설치할 수 있다. 이러한 구속막의 재료로서는, 불소계, 에틸렌계, 프로필렌계, 부탄계, 실리콘계 또는 스틸렌계 중 적어도 한 종류 이상의 수지를 포함하는 수지, 혹은 이들 수지를 경화시킨 고무, 감광성수지, 또는 무기막형성재료(예컨데, SOG, SiN등) 등이 예시된다. 구속막의 제거는, 유기용제 등에 의해 용이하게 실행할 수 있다.

또, 본 발명에서는 이면요부에 매립재를 매립한 상태로 절단을 할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 이면매립이나 평판고정에 의해 전사마스크의 파손을 회피할 수 있기 때문에, 절단용 슬릿을 형성하지 않고, 다이싱톱(dicing saw)이나 레이저빔 등에 의한 기계적 절단분리방법을 이용할 수도 있다.

다음에, 본 발명의 전사마스크의 제조방법에 관해서 설명한다.

본 발명의 전사마스크의 제조방법에서는, 상술한 본 발명의 전사마스크용 기판을 이용하여 전사마스크를 제조한다.

상술한 본 발명의 전사마스크용 기판에서의 드라이에칭마스크층을 소망하는 개구형상과 동일 형상으로 패터닝하는 데는, 예컨대, 에칭마스크층상에 레지스트를 도포하여, 노광, 현상에 의해 레지스트패턴을 형성하여, 이 레지스트패턴을 마스크로서 에칭마스크층의 에칭을 실행하면 된다.

또, 실리콘기판상에 감광성유리를 도포하여 이 감광성유리를 그대로 에칭마스크재료로 이용함으로써, 레지스트프로세스의 생략을 도모할 수 있다.

기판표면측의 개구가공에 관해서는, 개구의 가공정밀도를 고려하면 개구패턴부분을 드라이에칭에 의해 고정밀도로 가공하는 것이 바람직하지만, 개구패턴부분을 방전가공에 의해 형성하는 방법(일본 특개평5-217876호) 등을 이용할 수도 있다.

드라이에칭에 이용하는 에칭가스는 특별히 제한되지 않지만, 예컨데, 드라이에칭마스크층(SiO₂ 등)의 에칭가스로서는, 플로로카본계 가스(CF₄, C₂F₆, CHF₃ 등) 등을 들 수 있으며, 실리콘기판의 에칭가스로서는, HBr가스, Cl₂/O₂혼합가스, SiC1₄/N₂혼합가스 등을 들 수 있다.

역할을 끝낸 불필요층은, 제조공정 중 적당한 단계에서 제거한다.

본 발명 방법에서는, 상기에서 제조한 전사마스크의 표면 등에 금속층을 형성할 수가 있다.

이것은, 실리콘단체로 이루어지는 전사마스크는, 그대로는 개구를 형성한 실리콘박막부가, 전자선에 대한 내구성이 부족하기 때문에, 실리콘박막부 위에, 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이리듐(Ir) 팔라듐(Pd) 등의 금속층을 형성하여, 전자선조사 시 마스크의 내구성을 향상시키기 위해서이다. 또한, 이들 금속은, 양호한 도체이며, 전자전도성이나 열전도성이 우수하기 때문에, 대전(차지업)에 따른 빔이탈의 방지나, 발열에 따른 마스크의 열왜곡방지효과에 기여하고 있다. 더욱이, 이들 금속은, 전자선에 대한 차폐성이 우수하여, 에너지흡수체로서 작용하기 때문에, 실리콘박막부를 얇게 구성할 수 있고, 따라서, 개구정밀도의 향상이나, 개구측벽에 의한 전자선으로의 영향을 저감할 수 있다.

금속층의 형성방법으로서는, 스패터법, 진공증착법, 이온빔증착법, CVD법, 이온도금법, 전착(電着)법, 도금법 등의 박막형성방법을 들 수 있다.

더욱이, 본 발명 방법에서는, 상술한 본 발명의 전사마스크용 기판상에 먼저 금속층을 형성하여 두고, 금속층 및 실리콘박막부를 연속적으로 드라이에칭하여 개구를 형성할 수도 있다.

이와 같이 금속층 및 실리콘박막부를 연속적으로 드라이에칭하여 개구를 형성하면, 금속층을 포함한 개구부의 형성을 연속드라이에칭에 의해 하나의 공정으로 게다가 단시간에 행할 수 있음과 동시에, 고정밀도의 개구부를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 복수의 전사마스크상에 금속층을 한번에 형성할 수 있다.

금속도전층의 드라이에칭가스로서는, 플로로카본계 가스(SF₆/O₂혼합가스, SF₆/Cl₂혼합가스, CF₄/O₂혼합가스, CBrF₃가스 등)를 들 수 있다. 또한, SF₆가스 등을 이용하여 금속도전층과 실리콘기판을 동일 에칭가스로 연속적으로 에칭할 수도 있다.

기판재료로서는, Si, Mo, Al, Au, Cu 등이 사용가능하지만, 내약품성, 가공조건, 치수정밀도 등의 관점에서, 실리콘기판, SOI기판, 산소이온을 실리콘기판 등에 고농도로 주입하여 열처리로 산화막을 형성한 SIM0X(separation by implanted oxygen)기판 등을 이용하는 것이 바람직하다. 인이나 붕소를 도핑한 실리콘기판을 사용하면, 실리콘기판의 전자전도성 등을 개량할 수 있다.

이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1

전사마스크용 기판의 제작

도 1은 본 발명의 전사마스크용 기판의 제작순서의 일예를 도시하는 부분단면도이다.

이 도면에 도시한 바와 같이, Si(20㎛)(1)/SiO₂(2㎛)(2)/Si(500㎛)(3)의 다층구조의 SOI기판(10)(도 1a)을 이용하여, 기판전면(표면, 이면 및 측면)에 1㎛두께의 SiO₂층(4)을 CVD법으로 형성한 후, 표면측의 SiO₂층의 소정위치 2개소에 에칭에 의해 얼라인먼트마크(5)를 형성하였다(도 1b). 또, 기판이면측의 SiO₂층은 프로세스중에서의 흠 등의 발생방지 역할을 갖도록 하기 위해 기판표면측의 SiO₂층의 형성과 동시에 형성하였다.

이어서, SOI기판전면에 CVD법에 의해 Si₃N₄층(미도시)을 형성한 후, 표면측의 얼라인먼트마크(5)와 위치 결정된 기판이면측의 소정 위치의 Si3N4층 및 SiO₂층에 소정의 패터닝을 실시하여 이 패터닝된 Si₃N₄층을 마스크로 하여, KOH를 이용한 웨트에칭에 의해 기판이면의 소정 위치에 이면요부(6) 및 절단용 슬릿(7)을 형성하였다(도 1c). 또, 이면요부(6) 및 절단용 슬릿(7)은 복수의 전사마스크를 동시에 얻기 위해 그에 겸해서 복수형성하였다.

계속해서, 상기에서 얻어진 기판을 세정하여 건조한 후, 매립재(8)로서 Ag계의 저온경화형 페이스트를 기포가 들어가지 않도록 이면요부(6) 및 절단용 슬릿(7)에 충전하여, 실온에서 건조한 후, 최대 200℃에서 경화처리를 실시하였다(도 1d).

마직막으로, 상기에서 얻어진 기판의 이면측에, 광경화형 접착제(9)를 개재하여, 석영기판(11)을 부착시켰다(도 1e). 이 때, 광경화형 접착제(9)의 경화에는 수은램프를 사용하여, 탈가스처리로서 200℃의 진공 중에서 베이킹을 실시하였다.

이상의 공정을 거쳐 일부가공완료된 전사마스크용 기판(20)을 얻었다.

전사마스크의 제작

상기에서 얻어진 전사마스크용 기판의 상면측에 레지스트층을 형성하고, 이것을 전자선노광법 및 드라이에칭법으로 패터닝하였다.

이어서, 패터닝된 레지스트층을 마스크로 하여, 드라이에칭마스크층(4)(SiO₂층)을 드라이에칭법으로 패터닝하여 레지스트를 제거한 뒤, 이 패터닝된 드라이에칭마스크층을 마스크로 하여, 드라이에칭법으로 전사마스크용 기판의 박막부에 개구패턴을 형성하였다.

게속해서, 불필요해진 SiO₂층, 매립재, 석영기판을 제거한 후, 전사마스크용 기판의 양면에 금속층을 형성하였다.

마직막으로, 절단용 슬릿을 기점으로 하여 각 전사마스크로 분단분리하여 전사마스크를 얻었다.

본 발명의 전사마스크용 기판은, 구조적으로 안정되어 있기 때문에, 전사마스크의 제작프로세스에서의 파손 등의 불량은 발생하지 않았다. 또한, 전사마스크의 전 제조프로세스의 안정성이 현격히 향상되었다.

또한, 상기와 같이 본 발명의 전사마스크용 기판을 이용하는 것으로, 개구패턴디자인 입수 후의 전사마스크의 제작기간을 용이하게 단축할 수 있었다. 특히, 종래, 개구패턴디자인을 입수한 다음, 모든 공정을 실행하여 전사마스크를 제작하기 위해서는 3주간정도를 필요로 하였지만, 본 발명의 전사마스크용 기판을 이용하는 것으로, 3일정도의 시간으로 전사마스크를 제작할 수 있으며, TAT의 단축을 실현할 수 있었다.

더욱이, 개구패턴디자인이 상이한 복수의 전사마스크를 일괄하여 제조할 수 있으므로, 더욱 TAT의 단축을 도모할 수 있었다.

실시예 2

절단용 슬릿을 형성하지 않고, 전사마스크용 기판으로부터 하나의 전사마스크를 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 전사마스크를 얻었다.

실시예 3

SOI기판을 사용하지 않고, 실리콘기판의 이면에 이면요부를 형성한 후, 박막부의 이면측에 SOG를 도포하여 드라이에칭스토퍼층을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 전사마스크를 얻었다.

이 경우 페어실리콘을 사용하고 있기 때문에 SOI기판을 사용하는 경우에 비하여 제조비용이 저렴해진다.

실시예 4

실시예 1∼3에서 기판표면상에 금속층을 형성하여 두고, 금속층을 포함한 개구부의 형성을 연속드라이에칭에 의해 형성한 것 이외에는, 실시예 1∼3과 동일하게 하여 전사마스크를 제조하였다.

얻어진 전사마스크는, 개구형성 후 금속층을 코팅하는 경우에 비하여 고정밀도의 개구를 갖는 것이었다.

이상 바람직한 실시예들을 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 매립재와 접착재를 동일 재료로 하여 연속일체화해도 좋다.

또한, 에칭마스크층의 재료 및 형성방법은 특별히 제한되지 않으며, 표면측과 이면측의 에칭마스크층을 별도로 형성해도 좋다.

더욱이, 표면측에서 박막부를 형성한 후, 위치 지정한 표면측에 얼라인먼트마크를 형성해도 좋다.

또, 본 발명의 전사마스크는, 전자선노광마스크 이외에, 이온빔노광용 마스크나 X선노광용 마스크 등으로서도 이용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 전사마스크용 기판 및 전사마스크의 제조방법에 의하면, 개구패턴디자인을 입수후의 전사마스크의 제작기간을 용이하게 단축할 수 있으며, 단TAT화를 실현할 수 있다.

또한, 프로세스의 안정성이 높으며, 높은 효율성으로, 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 전사마스크용 기판의 제작순서의 일예를 도시하는 부분단면도이며,

도 2는, 전사마스크를 설명하기 위한 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : Si 2 : SiO₂층

3 : Si 4 : SiO₂층

5 : 얼라인먼트마크 6 : 이면요부

7 : 절단용 슬릿 8 : 매립재

9 : 접착제 1O : SOI기판

11 : 석영기판 20 : 전사마스크용 기판

30 : 전사마스크 3l : 실리콘기판

32 : 지지프레임부 33 : 박막부

34 : 개구패턴

Claims (11)

1. 지지프레임에 지지된 박막에 개구패턴을 가지는 전사마스크의 제조방법에 있어서,

   상기 전사마스크의 제조공정은, 반도체디바이스의 제조프로세스, 즉 디바이스패턴을 설계하는 공정, 그 디바이스패턴에 기초하여 상기 전사마스크를 포함하는 마스크를 제조하는 공정, 및 상기 마스크를 이용하여 피전사기판에 패턴전사를 실시하는 공정을 포함하는 프로세스의 일부이고,

   상기 전사마스크의 제조공정 중 디바이스패턴의 설계정보 입수 전에 지지기판의 지지프레임부에 얼라인먼트마크를 형성하는 공정과, 지지기판 이면측의 상기 얼라인먼트마크와 위치결정된 위치를 제거해서 이면요부를 형성하고, 지지프레임에 박막이 지지되는 구조를 형성하는 공정을 행하고,

   디바이스패턴 입수 후, 상기 얼라인먼트마크와 위치결정된 위치에 상기 디바이스패턴에 기초하여 개구패턴의 가공을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 박막의 이면측에 드라이에칭스토퍼층을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 디바이스패턴의 설계정보 입수 전에 이면요부를 수지재, 접착재, 페이스트재, 저융점금속재료 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료를 충전하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 디바이스패턴의 설계정보 입수 전에 이면요부를 수지재, 접착재, 페이스트재, 저융점금속재료 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료를 충전한 후, 평판을 접합시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 평판이 실리콘, 탄소, 금속, 유리 중에서 선택되는 한 종류 이상의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 디바이스패턴의 설계정보 입수 전에 지지기판의 표면에 드라이에칭마스크층을 성막하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 디바이스패턴의 설계정보 입수 전에 지지기판의 이면측에 다수의 전사마스크로 분리하기 위한 절단용 슬릿을 형성하는 공정을 포함하고, 개구패턴의 형성 후 다수의 전사마스크로 분리하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
8. 지지프레임에 지지된 박막에 개구패턴을 가지는 전사마스크의 제조방법에 있어서,

   상기 전사마스크의 제조방법은 반도체디바이스의 제조공정, 즉 디바이스패턴을 설계하는 공정, 디바이스패턴에 기초하여 상기 전사마스크를 포함하는 마스크를 제조하는 공정, 및 상기 마스크를 이용하여 피전사기판에 패턴전사를 실시하는 공정을 포함하는 공정의 일부이고,

   디바이스패턴의 설계정보 입수 전에 지지기판의 지지프레임부에 형성된 얼라 인먼트마크와, 지지기판 이면측의 상기 얼라인먼트마크와 위치결정된 위치를 제거하여 형성된 이면요부를 가지고, 지지프레임에 박막이 지지되는 구조를 가지는 전사마스크용 기판을 준비하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 전사마스크의 제조방법.
9. 제8항의 제조방법에 이용하는 전사용 기판에 있어서,

   지지기판의 지지프레임부에 형성된 얼라인먼트마크와, 지지기판 이면측의 상기 얼라인먼트마크와 위치결정된 위치를 제거하여 형성된 이면요부를 가지고, 지지프레임에 박막이 지지되는 구조를 가지는 전사마스크용 기판.
10. 제1항에 따른 제조방법을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 전사마스크.
11. 제10항에 따른 전사마스크를 이용하여 패턴전사를 행하는 것을 포함하는 반도체디바이스의 제조방법.