KR19980041069A - 엑스(x)-선 리소그래피용 마스크 제조방법 - Google Patents
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Abstract
X-선 리소그래피용 마스크 제조방법에 관한 것으로, 기판상에 형성된 멤브레인 및 흡수체의 표면상에 멤브레인 및 흡수체보다 에칭 선택되가 낮은 제 1 및 제 2 포토레지스트를 형성하고 제 1 및 제 2 포토레지스트 표면내에 아르곤 이온을 이온 주입(ion implatation)하여 에칭 선택도를 높여 멤브레인 및 흡수체와 에칭 선택도를 동일하게 하고, 제 1 및 제 2 포토레지스트를 건식에칭하여 멤브레인 및 흡수체의 표면을 평탄화시킴으로써 멤브레인 및 흡수체의 표면 거칠기를 조절 및 개선할 수 있어 멤브레인의 가시광 투과도 향상되어 X-선 리소그래피에 정확하게 패턴을 정렬할 수 있으며, 흡수체의 표면 거칠기를 향상시켜 일렉트론 빔 라이팅(Writing)시 비임의 산란을 줄여 정밀한 패턴을 그릴 수 있다.
Description
본 발명은 X-선 리소그래피용 마스크에 관한 것으로서, 특히 멤브레인 및 흡수체의 표면 거칠기(Surface Roughness)를 개선하기 위한 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 X-선 리소그래피용 마스크의 제조방법은 흡수체를 형성한 후 일렉트론 빔(E-Beam) 레지스트상에 일렉트론 비임 리소그래피 기술을 이용하여 서브트랙티브(Subtrative)방법과 또는 흡수체를 이미 형성되어 있는 포토레지스트상에 선택적으로 도금(Plating)하는 어디티브(Additive)방법이 있다. 여기서 서브트랙티브 방법에 의해 X-선 리소그래피용 마스크를 제작할 경우 멤브레인 및 흡수체의 표면 거칠기가 매우 중요하다. 그러므로 X-선 리소그래피용 마스크의 멤브레인 및 흡수체의 표면 거칠기를 개선하기 위한 연마(polishing) 방법 등이 연구되고 있다.
이하, 서브트랙티브 방법에 의해 종래 기술에 따른 X-선 리소그래피용 마스크를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
X-선 리소그래피용 마스크는 실리콘(silicon) 기판(1)위에 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 나이트 라이드(SiN) 또는 다이아몬드(diamond)와 같은 얇은 재질의 멤브레인(2) 상에 스퍼터링 등의 박막 증착기술을 이용하여 X-선 흡수체(3)가 형성된다. 이때, X-선 흡수체(3)는 X-선 흡수율이 높은 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐 타이타늄(W-Ti) 중 어느 하나로 형성된다.
그리고, 흡수체(3)상에 일렉트론 비임 레지스트(도시되지 않음)을 증착하고 일렉트론 비임 리소그래피(e-beam lithography) 기술을 이용하여 소정의 형태로 패터닝한다. 이렇게 패터닝된 일렉트론 비임 레지스트를 마스크로 흡수체(3)를 건식 에칭하여 마스크를 제작한다.
종래 기술에 따른 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법은 실리콘 기판위에 멤브레인 및 X-선 흡수체를 형성한 후 일렉트론 비임 리소그래피를 진행하는데 실리콘 카바이드(SiC)를 이용한 멤브레인은 결정성 조직을 갖기 때문에 표면 거칠기가 50~100Å으로 매우 커서 가시광을 이용한 패턴정렬 과정에서 빛의 산란 등에 의해 가시광의 투과도를 저하시키므로 정확한 패턴 정렬이 어려운 문제점이 있고 멤브레인 위에 성막되는 흡수체의 표면 거칠기를 악화시킨다. 또한, 흡수체의 표면 거칠기(50~100Å)가 크면 일렉트론 비임 라이팅(E-Beam writing) 과정에서 일렉트론 산란(scattering)으로 인해 의도한 흡수체의 패턴을 얻을 수 없는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명은 기판상에 형성된 멤브레인 및 흡수체의 표면을 평탄화시킴으로써 표면 거칠기를 개선하기 위한 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 X-선 리소그래피용 마스크의 제조공정을 보여주는 공정단면도,
도 2a 내지 도 2h는 본 발명에 따른 X-선 리소그래피용 마스크의 제조공정을 보여주는 공정단면도,
도 3은 제 1 포토레지스트의 이온 주입조건에 따른 제 1 포토레지스트와 실리콘 카바이드 멤브레인과의 선택도를 보여주는 그래프,
도 4는 제 2 포토레지스트의 이온 주입조건에 따른 제 2 포토레지스트와 텅스텐 흡수체와의 선택도를 보여주는 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 실리콘 기판11 : 멤브레인
12 : 제 1 포토레지스트13 : 흡수체
14 : 제 2 포토레지스트
본 발명에 따른 X-선 마스크 제조방법은 기판상에 형성된 멤브레인 및 흡수체의 표면상에 멤브레인 및 흡수체보다 에칭 선택되가 낮은 제 1 및 제 2 포토레지스트를 형성하고 제 1 및 제 2 포토레지스트 표면내에 아르곤 이온을 이온 주입(ion implatation)하여 에칭 선택도를 높여 멤브레인 및 흡수체와 에칭 선택도를 동일하게 하고, 제 1 및 제 2 포토레지스트를 건식 에칭하여 멤브레인 및 흡수체의 표면을 평탄화시킴에 그 특징이 있다.
이하, 본 발명에 따른 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 X-선 리소그래피용 마스크 제조공정을 보여주는 공정단면도이다.
도 2a에서와 같이 실리콘 기판(10)위에 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 얇은 재질의 멤브레인(11)을 형성하는데, 이때, 멤브레인(11)의 표면 거칠기는 50~100Å이다. 이어, 도 2b에서와 같이 멤브레인(11)상에 제 1 포토레지스트(12)를 형성한다. 여기서, 제 1 포토레지스트(12)는 실리콘 카바이드 멤브레인(11)과의 에칭 선택도(selectivity)가 1 이하의 물질이고 스핀 코팅(spin coating) 방법에 의해 표면을 균일하게 형성한다.
그리고, 도 2c에서와 같이 제 1 포토레지스트(12) 표면내에 아르곤(Ar) 이온을 주입시킨다. 이때, 아르곤 이온주입은 제 1 포토레지스트(12)의 에칭 선택도를 높여 실리콘 카바이드의 멤브레인(11)과 에칭 선택도가 동일하게 되는 조건으로 한다. 즉, 첨부도면 도 3을 참조하여 설명하면, 도 3은 제 1 포토레지스트의 이온 주입조건에 따른 제 1 포토레지스트와 실리콘 카바이드 멤브레인과의 선택도를 보여주는 그래프로써, 이온 주입전(no implatation)에는 에칭 선택도가 1 이하인 제 1 포토레지스트(12)에 에너지량 100keV, 도즈량(Dose) 5×1015(ion/㎠)의 조건으로 이온주입하는 것이 가장 적합하다.
이어 도 2d에서와 같이 제 1 포토레지스트(12) 및 멤브레인(11)의 일부가 제거될 때까지 건식 에칭하여 표면이 평탄화되어 10Å 이하의 양호한 표면 거칠기를 얻을 수 있는 멤브레인(11)이 형성된다. 이때, 건식에칭은 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여 에칭 가스(gas)로 90%의 불화 탄소(CF4)와 10%의 아르곤(Ar)의 혼합가스를 사용한다.
그리고, 도 2e에서와 같이 멤브레인(11)상에 스퍼터링(Sputtering) 등의 박막 증착기술을 이용하여 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 텅스텐 타이타늄(W-Ti) 중 어느 하나를 증착하여 X-선 흡수체(13)를 형성한다. 이때, X-선 흡수체(13)는 낮은 잔류 응력을 갖는 조건에서 형성하면 주상정(Columnar Strcture)을 갖기 때문에 형성된 X-선 흡수체(13)의 표면 거칠기는 50~100Å로 매우 크다.
이어, 도 2f와 같이 X-선 흡수체(13)상에 제 2 포토레지스트(14)를 형성한다. 이때, 제 2 포토레지스트(14)는 X-선 흡수체(13)와의 에칭 선택비가 1 이하인 물질로 스핀 코팅(spin coating) 방법에 의해 표면을 균일하게 형성한다. 그리고, 도 2g에서와 같이 제 2 포토레지스트(14) 표면내의 아르곤(Ar) 이온을 주입시킨다. 이때, 아르곤 이온주입은 제 2 포토레지스트(14)의 에칭 선택도를 높여 텅스텐 박막을 이용한 X-선 흡수체(13)와의 건식에칭 선택비가 동일하게 되는 조건으로 한다. 즉, 첨부도면 도 4를 참조하여 설명하면, 도 4는 제 2 포토레지스트의 이온 주입조건에 따른 제 2 포토레지스트와 텅스텐 흡수체와의 선택도를 보여주는 그래프로써, 이온 주입전(no implatation)에는 에칭 선택도가 1 이하인 제 2 포토레지스트(14)에 에너지량 100keV, 도즈량(Dose) 1×1015(ion/㎠)의 조건으로 이온주입하는 것이 가장 적합하다.
이어, 도 2h에서와 같이 제 2 포토레지스트(14) 및 X-선 흡수체(13)의 일부가 제거되도록 건식에칭하여 표면이 평탄화되어 10Å 이하인 양호한 표면 거칠기를 갖는 흡수체(13)가 형성된다. 이때, 건식 에칭방법은 반응성 이온 에칭법(RIE)을 이용하여, 에칭가스로 80%의 불화황(SF6)가 20%의 아르곤(Ar) 혼합가스를 사용한다.
그리고, 평탄화된 X-선 흡수체(13)를 소정의 형태로 패터닝하여 X-선 리소그래피용 마스크의 제작을 완료한다.
본 발명에 따른 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법은 멤브레인 및 흡수체와 제 1 및 제 2 포토레지스트의 건식에칭 선택비가 동일해지도록 이온주입하여 건식에칭을 함으로써 멤브레인 및 흡수체의 표면 거칠기가 개선되어 가시광에 의한 X-선 리소그래피 공정에서 패턴을 정확하게 정렬시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 흡수체의 비임 라이팅과정에서 산란(scattering) 현상을 줄여 의도한대로 흡수체의 패턴을 얻을 수 있는 효과도 있다.
Claims (9)
- 기판상에 형성된 멤브레인을 형성하는 단계;상기 멤브레인 상에 제 1 포토레지스트를 형성하는 단계;상기 제 1 포토레지스트 전면에 상기 멤브레인과 동일한 에칭 선택도를 갖도록 이온 주입하는 단계;상기 제 1 포토레지스트 및 멤브레인 일부를 제거하여 평탄화시키는 단계;상기 평탄화된 멤브레인 상에 흡수체를 형성하고 상기 흡수체 상에 제 2 포토레지스트를 형성하는 단계;상기 제 2 포토레지스트 전면에 상기 흡수체와 동일한 에칭 선택도를 갖도록 이온주입하는 단계;상기 제 2 포토레지스트 및 흡수체 일부를 제거하여 평탄화하는 단계;상기 평탄화된 흡수체를 소정형태로 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 이온 주입전의 제 1 포토레지스트와 제 2 포토레지스트는 상기 멤브레인 및 흡수체와의 에칭 선택비가 1 이하임을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 포토레지스트는 스핀코팅하여 형성함을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제 1 포토레지스트 및 제 2 포토레지스트에 주입되는 이온은 아르곤 이온임을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제 1 포토레지스트의 이온 주입조건은 100keV, 도즈 5×1015(ion/㎠)임을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제 2 포토레지스트의 이온 주입조건은 100keV, 도즈 1×1015(ion/㎠)임을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 포토레지스트의 제거는 건식에칭함을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 제 1 포토레지스트의 건식에칭가스는 90%의 CF4와 10%의 Ar 혼합가스를 사용함을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 제 2 포토레지스트의 건식에칭가스는 80%의 SF6와 20%의 Ar 혼합가스를 사용함을 특징으로 하는 X-선 리소그래피용 마스크 제조방법.
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