KR19990011457A - 반도체장치 제조용 스텐실 마스크의 제조방법 - Google Patents

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KR19990011457A
KR19990011457A KR1019970034561A KR19970034561A KR19990011457A KR 19990011457 A KR19990011457 A KR 19990011457A KR 1019970034561 A KR1019970034561 A KR 1019970034561A KR 19970034561 A KR19970034561 A KR 19970034561A KR 19990011457 A KR19990011457 A KR 19990011457A
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김동완
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윤종용
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Abstract

본 발명은 이온 프로젝션 리쏘그래피용 또는 전자빔 셀 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법을 개시한다. 본 발명의 제1 실시예에 의한 스텐실 마스크의 제조방법은 (a) 제1 막, 식각방지막, 및 제2 막이 차례로 적층되어 있는 웨이퍼에 있어서, 상기 제1 막의 상부에 제1 크롬막을 형성한 후 이를 패터닝하여, 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계 (b) 상기 제2 막의 상부에 제2 크롬막을 형성하는 단계 (c) 상기 제1 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 막을 식각함으로써 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역의 상기 식각방지막을 노출시키는 단계 (d) 상기 제2 크롬막을 패터닝하여 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계 (e) 상기 제2 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 막을 식각함으로써 스텐실 마스크 패턴을 형성하는 단계 (f) 상기 제1 크롬 패턴, 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계 및 (g) 상기 (c) 단계에서 노출된 식각방지막을 식각함으로써, 상기 제2 막에 형성된 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 스텐실 마스크는 상기 제1 실시예에 의한 방법에서 식각방지막을 형성하지 않는 점만을 제외하면 제1 실시예와 동일하다.

Description

반도체장치 제조용 스텐실 마스크의 제조방법
본 발명은 반도체장치의 제조에 사용되는 마스크의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온 프로젝션 리쏘그래피용 또는 전자빔 셀 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
반도체장치의 디자인 룰이 감소함에 따라 패턴의 사이즈도 매우 미세해지고 있다. 특히, 초고집적(ULSI) 회로의 최소 피쳐 사이즈(minimum feature size)의 감소는 종래의 DUV(Deep UV) 스테퍼(stepper)를 사용하는 광학 리쏘그래피(optical lithography)의 해상도의 한계를 가속화하고 있다. 이에 따라, 현재 0.2 ㎛ 이하의 최소 피쳐 사이즈를 갖는 보다 미세한 패턴형성기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 고해상도를 구현하기 위한 차세대 리쏘그래피 기술로는 전자 빔 프로젝션 리쏘그래피(electron beam projection lithography), X-레이 리쏘그래피(X-ray lithography), 이온 프로젝션 리쏘그래피(ion projection lithography) 등이 거론되고 있다.
기존의 광학 리쏘그래피 기술에서 사용되는 포토마스크가 상부에 크롬 차단층 패턴(Cr absorber pattern)이 형성되어 있는 수 ㎜ 두께의 쿼츠기판(quartz substrate)으로 구성되어 있는 데 비하여, 상기한 차세대 리쏘그래피 기술에서 사용되는 마스크는 상부에 수천 ∼ 수만 Å 두께의 스텐실 패턴(stencil pattern) 또는 메탈 차단층 패턴(metal absorber pattern)이 형성되어 있는 실리콘기판으로 구성되어 있다.
도 1 내지 도 7은 전자 빔 프로젝션 리쏘그래피용 또는 이온 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 종래의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1은 실리콘 온 인슐레이터(Silicon On Insulator; SOI) 기판을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 통상의 방법으로 일면상에 실리콘산화막을 형성한 제1실리콘 웨이퍼와 제2 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 상기 제1 실리콘 웨이퍼 상에 제2 실리콘 웨이퍼를 직접 웨이퍼 본딩(Direct Wafer Bonding; DWB) 방법으로 실리콘산화막 끼리 마주보도록 접착시킴으로써, 제1 실리콘막(handling wafer;100), 실리콘산화막(102), 및 제2 실리콘막(104)으로 이루어진 SOI 웨이퍼를 제작한다. 이어서, 상기 제2 실리콘막(104)의 가장자리(edge)를 소정각도 예를 들면, 약 45°로 갈아내는 1차 그라인딩 공정을 실시한 후, 상기 제2 실리콘막(104)의 배면을 소정두께로 갈아내는 2차 그라인딩 공정을 실시한다. 계속하여, 상기 제2 실리콘막(104)에 대하여 화학기계적 연마(CMP) 공정을 실시함으로써 SOI 웨이퍼(100＋102＋104)의 제작을 완료한다.
한편, 상기 SOI 웨이퍼(100＋102＋104)의 다른 제조방법으로는, 실리콘 웨이퍼의 소정 깊이에 산소를 주입한 후 열처리하여 매몰산화막을 형성함으로써 제1 실리콘막(100), 실리콘산화막(102), 및 제2 실리콘막(104)으로 이루어진 SOI 웨이퍼(100＋102＋104)를 형성하는 방법도 있다.
도 2는 제1 실리콘질화막(106)과 제2 실리콘질화막(110) 및 상기 제1 실리콘막(100)을 이방성식각할 영역을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴(108)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 통상의 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 사용하여 상기 제1 실리콘막(100)상에는 제1 실리콘질화막(106)을, 상기 제2 실리콘막(104)상에는 제2 실리콘질화막(110)을 동시에 형성한다. 이때, 상기 제1 실리콘질화막(106)과 상기 제2 실리콘질화막(110) 대신에 실리콘산화막을 형성할 수도 있다. 한편, 상기 제2 실리콘질화막(110)은, 후속공정에서 상기 제1 실리콘막(100)을 이방성식각할 때 상기 제2 실리콘막(104)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이어서, 상기 제1 실리콘질화막(106)의 상부에 상기 제1 실리콘막(100)을 이방성식각할 영역을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴(108)을 형성한다. 이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴(108)은 전자 빔 또는 자외선으로 패터닝한다.
도 3은 상기 제1 포토레지스트 패턴(108)을 식각마스크로 상기 제1 실리콘질화막(도 2의 106)을 식각하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 먼저 상기 제1 포토레지스트 패턴(108)을 식각마스크로하여 상기 제1 실리콘질화막(도 2의 104)을 식각하여 제1 실리콘질화막 패턴(106a)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(108)을 제거한다.
도 4는 상기 제2 실리콘막(110)에 형성될 스텐실 마스크 패턴(도 5의 a)을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부(b)를 구비한 제1 실리콘막(100a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1 실리콘질화막 패턴(106a)을 식각마스크로 하여 상기 실리콘산화막(102)이 노출될 때까지 상기 제1 실리콘막(100)을 이방성식각함으로써 후속 공정에서 상기 제2 실리콘막에 형성될 스텐실 마스크 패턴(도 5의 a)을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부(b)를 갖는 제1 실리콘막(100a)을 형성한다. 상기 이방성식각은 수산화칼륨(KOH) 수용액 또는 에틸렌디아민과 파이로캐티콜(pyrocatechol)의 혼합수용액을 사용하여 진행될 수 있다. 이때, 상기 제2 실리콘막(104)은 상기 제2 실리콘질화막(110)에 의하여 마스킹되어 있으므로 식각되지 않는다.
도 5는 상기 제2 실리콘막(104)에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴(a)을 정의하는 제2 실리콘질화막 패턴(110a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 먼저 상기 제2 실리콘질화막(도 4의 110)의 상부에, 상기 제2 실리콘막(104)에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴(a)을 정의하는 제2 포토레지스트 패턴(112)을 형성한다. 이때, 상기 제2 포토레지스트 패턴(112)은 전자 빔 또는 자외선으로 패터닝한다. 이어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(112)을 식각마스크로 하여 상기 제2 실리콘질화막(110)을 건식식각함으로써 상기 제2 실리콘막(104)에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴(a)을 정의하는 제2 실리콘질화막 패턴(110a)을 형성한다.
도 6은 스텐실 마스크 패턴(a)을 구비한 제2 실리콘막(104a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 상기 제2 실리콘질화막 패턴(110a)을 식각마스크로 하여 상기 제2 실리콘막(도 5의 104)을 건식식각함으로써 원하는 스텐실 마스크 패턴(a)을 구비한 제2 실리콘막(104a)을 형성한다.
도 7은 스텐실 마스크( 100a＋102a＋104a)을 완성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 먼저 상기 제2 포토레지스트 패턴(도 6의 112), 상기 제1 실리콘질화막 패턴(도 6의 106a), 및 상기 제2 실리콘질화막 패턴(도 6의 110a)을 제거한다. 이어서, 상기 소정 크기의 개구부(b)를 구비한 제1 실리콘막(100a)을 식각마스크로 하여 상기 실리콘산화막(도 6의 102)을 식각함으로써, 상기 소정 크기의 개구부를 구비한 제1 실리콘막(100a)에 의하여 노출된 실리콘산화막(102)을 제거한다. 이로써, 스텐실 마스크( 100a＋102a＋104a)가 완성된다.
상기한 바와 같이, 종래의 전자 빔 프로젝션 리쏘그래피용 또는 이온 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법의 경우에는, 제1 실리콘막(100) 또는 제2 실리콘막(104)을 식각할 때의 식각마스크로서 실리콘산화막(SiOX) 또는 실리콘질화막(SiNX)을, 그중에서도 저압화학기상증착(LPCVD)방법을 이용하여 증착한 실리콘질화막(SiNX)을 주로 사용한다. 그러나, 상기 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용한 실리콘질화막(SiNX)을 증착하기 위하여는 고가의 화학기상증착(CVD)장비를 필요로 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기한 문제점이 없는 스텐실 마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1 내지 도 7은 종래의 이온 프로젝션 리쏘그래피용 또는 전자빔 셀 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 8 내지 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 의한 이온 프로젝션 리쏘그래피용 또는 전자빔 셀 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 의한 이온 프로젝션 리쏘그래피용 또는 전자빔 셀 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200: 제1 실리콘막 200a : 개구부를 구비한 제1 실리콘막
202 : 식각방지막 202a : 개구부를 구비한 식각방지막
204 : 제2 실리콘막
204a : 스텐실 마스크 패턴을 구비한 제2 실리콘막
206 : 제1 크롬막 206a : 제1 크롬 패턴
208 : 제1 포토레지스트 패턴 210 : 제2 크롬막
210a : 제2 크롬 패턴 212 : 제2 포토레지스트 패턴
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, (a) 제1 막, 식각방지막, 및 제2 막이 차례로 적층되어 있는 웨이퍼에 있어서, 상기 제1 막의 상부에 제1 크롬막을 형성한 후 이를 패터닝하여, 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴 영역을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제2 막의 상부에 제2 크롬막을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 막을 이방성식각함으로써 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역의 상기 식각방지막을 노출시키는 단계; (d) 상기 제2 크롬막을 패터닝하여 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계; (e) 상기 제2 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 막을 식각함으로써 스텐실 마스크 패턴을 형성하는 단계; (f) 상기 제1 크롬 패턴, 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계; 및 (g) 상기 (c) 단계에서 노출된 식각방지막을 식각함으로써, 상기 제2 막에 형성된 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제1 크롬막의 상부에 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계로 이루어진다.
본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계의 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 2 포토레지스트 패턴을 상기 제2 크롬막의 상부에 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계로 이루어진다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 막은, 단결정 실리콘막으로 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 제2 막은, 실리콘막, 실리콘질화막, 및 실리콘탄화막으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느하나로 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 식각방지막은, 실리콘산화막 또는 크롬막으로 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (f) 단계의 제1 크롬 패턴 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계는, 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각함으로써 진행될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 또한 (a)제1 막, 및 제2 막이 차례로 적층되어 있는 웨이퍼에 있어서, 상기 제1 막의 상부에 제1 크롬막을 형성한 후 이를 패터닝하여, 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 제2 막의 상부에 제2 크롬막을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 막을 이방성식각함으로써 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 개구부를 형성하는 단계; (d) 상기 제2 크롬막을 패터닝하여 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계; (e) 상기 제2 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 막을 식각함으로써 스텐실 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 제1 크롬 패턴, 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제1 크롬막의 상부에 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴 영역을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계의 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 2 포토레지스트 패턴을 상기 제2 크롬막의 상부에 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 막은, 단결정 실리콘막으로 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 제2 막은, 실리콘질화막, 및 실리콘탄화막으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느하나로 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (f) 단계의 제1 크롬 패턴 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계는, 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각함으로써 진행될 수 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 스텐실 마스크의 제조방법은 실리콘막을 식각할 때의 식각마스크로서 주로 저압화학기상증착(LPCVD)방법을 이용하여 증착한 실리콘질화막(SiNX)을 주로 사용한다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제조방법은 실리콘막을 식각할 때의 식각마스크로서 크롬(Cr)을 사용한다. 따라서, 본 발명에 의한 스텐실 마스크의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 크롬(Cr)은 스퍼터링(sputtering)방식으로 증착되므로 저압화학기상증착(LPCVD) 방식으로 증착된 실리콘질화막(SiNX)을 이용하는 종래의 방법에 비하여 본 발명은 부피가 작고 저가인 스퍼터링 장비를 사용할 수 있다. 또한, 크롬은 저압화학기상증착에 의한 실리콘질화막에 비하여 쉽게 증착된다.
둘째, 크롬은 종래의 포토마스크의 차단층 패턴(absorber pattern)으로 사용되는 물질이므로 본 발명은 종래의 포토마스크 제작기술의 노우하우를 그대로 이용할 수 있다.
셋째, 기존의 포토마스크 제작기술에서 사용되는 크롬식각액(Cr etchant)을 사용하여 크롬 패턴의 형성 및 크롬 패턴의 제거를 용이하게 진행할 수 있다.
제1 실시예
도 8 내지 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 의한 이온 프로젝션 리쏘그래피 용 또는 전자빔 셀 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 실리콘 온 인슐레이터(Silicon On Insulator; SOI) 기판(200＋202＋204)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 통상의 방법으로 일면상에 실리콘산화막을 형성한 제1실리콘 웨이퍼와 제2 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 상기 제1 실리콘 웨이퍼와 상기 제2 실리콘 웨이퍼의 실리콘산화막 끼리 서로 마주보도록 직접 웨이퍼 본딩(Direct Wafer Bonding; DWB) 방법으로 접착시킴으로써, 제1 실리콘막(handling wafer;200), 실리콘산화막(202), 및 제2 실리콘막(204)으로 이루어진 SOI 웨이퍼(200＋202＋204)를 제작한다.
한편, 상기 SOI 웨이퍼(200＋202＋204)의 다른 제조방법으로는, 실리콘 웨이퍼의 소정 깊이에 산소를 주입한 후 열처리하여 매몰산화막을 형성함으로써 제1 실리콘막(200), 실리콘산화막(202), 및 제2 실리콘막(204)로 이루어진 SOI 웨이퍼(200＋202＋204)를 형성하는 방법도 있다.
이때, 상기 제1 실리콘막(200), 상기 실리콘산화막(202), 및 상기 제2 실리콘막(204)의 두께는 각각 약 600㎛. 1㎛, 2㎛ 정도이다.
도 9는 상기 제1 실리콘막(200)의 상부에 제1 크롬막(206) 및 제1 포토레지스트 패턴(208)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1 실리콘막(200)의 상부에 스퍼터링 방법에 의하여 제1 크롬막(206)을 약 800Å 정도의 두께로 형성한다. 이때, 상기 제1 크롬막(206)을 증착하기 위한 스퍼터링공정은, 유속 약 90 sccm 정도의 아르곤(Ar)가스와 크롬(Cr) 타겟을 사용하는 데, 약 200 와트(Watt) 정도의 전력, 및 약 10 mmHg 정도의 압력에서 약 400 Å/min 정도의 크롬막 증착속도를 나타내는 조건에서 진행된다. 상기한 스퍼터링 조건은 하나의 예에 불과하며, 실제로 스퍼터링 장비에 따라 최적공정조건은 조금씩 차이를 나타낸다.
이어서, 상기 제1 크롬막(206)의 상부에, 후속 공정에서 상기 제2 실리콘막(204)에 형성될 스텐실 마스크 패턴(도 12의 a)을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부(도 11의 b)를 갖는 제1 포토레지스트 패턴(208)을 형성한다. 이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴(208)은 전자 빔 또는 자외선으로 패터닝될 수 있다.
도 10은 제1 크롬 패턴(206a) 및 제2 크롬막(210)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 먼저 상기 제1 포토레지스트 패턴(208)을 식각마스크로 하여 상기 제1 크롬막(도 9의 206)을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 습식식각함으로써 제1 크롬 패턴(206a)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(도 9의 208)을 제거한다. 계속하여, 상기 제2 실리콘막(204)의 상부에 제2 크롬막(210)을 스퍼터링 방법으로 증착한다. 이때, 상기 제2 크롬막(210)은, 후속공정에서 상기 제1 실리콘막(200)을 이방성식각할 때 상기 제2 실리콘막(204)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 11은 상기 제2 실리콘막(204)에 형성될 스텐실 마스크 패턴(도 12의 a)을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부(b)를 구비한 제1 실리콘막(200a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1 크롬 패턴(206a)을 식각마스크로 하여 상기 제1 실리콘막(도 10의 200)을 10 ∼ 50 wt%의 수산화칼륨(KOH) 수용액으로 이방성식각함으로써 후속 공정에서 상기 제2 실리콘막(204)에 형성될 스텐실 마스크 패턴 (도 12의 a)을 포함하는 영역의 상기 실리콘산화막(202)을 노출시킨다.
이때, 상기 제2 실리콘막(204)은 상기 제2 크롬막(210)에 의하여 마스킹되어 있으므로 식각되지 않는다. 한편, 상기 제1 실리콘막(200)의 결정방향이 (100)면으로 형성된 경우에는 도 11에 도시된 바와 같이 약 54.7°정도의 각도를 가지고 식각되지만, 상기 제1 실리콘막(200)의 결정방향이 (110)면으로 형성된 경우에는 90°의 각도를 가지고 식각된다.
도 12는 상기 제2 실리콘막(도 11의 204)에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴(a)을 정의하는 제2 크롬 패턴(210a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 먼저 상기 제2 크롬막(210)의 상부에, 상기 제2 실리콘막(204)에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 제2 포토레지스트 패턴(212)을 형성한다. 이때, 상기 제2 포토레지스트 패턴(212)은 전자 빔 또는 자외선으로 패터닝한다. 이어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(212)을 식각마스크로 하여 상기 제2 크롬막(210)을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 습식식각함으로써 제2 크롬 패턴(210a)을 형성한다.
도 13은 스텐실 마스크 패턴(a)을 구비한 제2 실리콘막(204a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 상기 제2 크롬 패턴(210a)을 식각마스크로 하여 상기 제2 실리콘막을 건식식각함으로써 스텐실 마스크 패턴(a)을 구비한 제2 실리콘막(204a)을 형성한다.
도 14는 스텐실 마스크(200a＋202a＋204a)를 완성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 먼저 상기 제2 포토레지스트 패턴(212), 상기 제1 크롬 패턴(206a), 및 상기 제2 크롬 패턴(210a)을 제거한다. 이어서, 상기 소정 크기의 개구부(b)를 구비한 제1 실리콘막(200a)을 식각마스크로 하여 상기 실리콘산화막(도 13의 202)을 불산(HF)을 사용하여 식각함으로써, 상기 소정 크기의 개구부(b)를 구비한 제1 실리콘막(200a)에 의하여 노출된 실리콘산화막(202)을 제거한다. 이로써, 스텐실 마스크(200a＋202a＋204a)가 완성된다.
이어서, 도시하지는 않았지만 접착제를 사용하여 상기 스텐실 마스크(200a＋202a＋204a)를 금속 홀더(metal holder)에 장착한다.
제2 실시예
도 15 및 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 의한 이온 프로젝션 리쏘그래피용 또는 전자빔 셀 프로젝션 리쏘그래피용 스텐실 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15는 실리콘기판(300)의 상부에 실리콘질화막(302)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로 설명하면, 통상의 CVD 방법으로 상기 실리콘기판(300)의 상부에 실리콘질화막(302)을 형성한다. 이때, 상기 실리콘질화막(302) 대신에 실리콘탄화막을 형성할 수도 있다. 상기한 제1 실시예의 경우에는 제1 실리콘막과 제2 실리콘막이 모두 단결정실리콘막이므로 식각속도의 차이가 없어 그 사이에 식각방지막이 필요하였으나 본 제2 실시예의 경우에는 상기 실리콘막과 실리콘질화막(또는 실리콘탄화막)과의 사이에 충분한 식각속도의 차이가 있으므로 그 사이에 식각방지막을 개재시킬 필요가 없다. 이후의 제조공정은 제1 실시예의 경우와 동일하다.
도 16는 최종적으로 완성된 형태의 스텐실 마스크(300a＋302a)를 나타 낸다. 도시된 바와 같이 제2 실시예에 따른 스텐실 마스크(300a＋302a)는 스텐실 마스크 패턴(a)을 구비한 실리콘질화막(또는 실리콘탄화막;302a) 및 상기 실리콘질화막(302a)에 형성된 스텐실 마스크 패턴(a)을 포함하는 영역에 개구부(b)를 구비한 실리콘막(300a)으로 구성된다.
이어서, 도시하지는 않았지만 접착제를 사용하여 상기 스텐실 마스크(300a＋302a)를 금속 홀더(metal holder)에 장착한다.
상기한 바와 같이, 종래의 스텐실 마스크의 제조방법은 실리콘막을 식각할 때의 식각마스크로서 저압화학기상증착(LPCVD)방법을 이용하여 증착한 실리콘질화막을 주로 사용한다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 스텐실 마스크의 제조방법은 단결정 실리콘막을 식각할 때의 식각마스크로서 크롬을 사용한다. 따라서, 본 발명에 의한 스텐실 마스크의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 크롬은 스퍼터링방식으로 증착되므로 저압화학기상증착(LPCVD) 방식으로 증착된 실리콘질화막을 이용하는 종래의 방법에 비하여 본 발명은 부피가 작고 저가의 증착장비를 사용할 수 있다. 또한, 크롬은 저압화학기상증착에 의한 실리콘질화막에 비하여 쉽게 증착된다.
둘째, 크롬은 종래의 포토마스크의 차단층 패턴(absorber pattern)으로 사용되는 물질이므로 본 발명은 종래의 포토마스크 제작기술의 노우하우를 그대로 이용할 수 있다.
셋째, 기존의 포토마스크 제작기술에서 사용되는 크롬식각액(Cr etchant)을 사용하여 크롬 패턴의 형성 및 크롬 패턴의 제거를 용이하게 진행할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들면, 본 발명의 제1 실시예에서와 같이 SOI 기판을 사용하지 않고 실리콘기판에 적절히 n 도핑 또는 p 도핑한 후, 도핑농도에 따른 단결정실리콘의 식각속도의 변화를 이용한 전기화학적 방법의 식각방법을 사용할 수도 있다.

Claims (13)

  1. (a) 제1 막, 식각방지막, 및 제2 막이 차례로 적층되어 있는 웨이퍼에 있어서, 상기 제1 막의 상부에 제1 크롬막을 형성한 후 이를 패터닝하여, 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 제2 막의 상부에 제2 크롬막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 제1 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 막을 식각함으로써 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역의 상기 식각방지막을 노출시키는 단계;
    (d) 상기 제2 크롬막을 패터닝하여 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계;
    (e) 상기 제2 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 막을 식각함으로써 스텐실 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    (f) 상기 제1 크롬 패턴, 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계; 및
    (g) 상기 (c) 단계에서 노출된 식각방지막을 식각함으로써, 상기 제2 막에 형성된 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴을 상기 제1 크롬막의 상부에 형성하는 단계; 및
    상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제2 크롬막의 상부에 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 막은,
    단결정 실리콘막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상기 (a) 단계의 제2 막은,
    실리콘막, 실리콘질화막, 및 실리콘탄화막으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 식각방지막은,
    실리콘산화막 또는 크롬막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 스텐실 마스크 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (f) 단계의 제1 크롬 패턴 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계는,
    세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)과 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각함으로써 진행되는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  8. (a)제1 막, 및 제2 막이 차례로 적층되어 있는 웨이퍼에 있어서, 상기 제1 막의 상부에 제1 크롬막을 형성한 후 이를 패터닝하여, 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계;
    (b)상기 제2 막의 상부에 제2 크롬막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 제1 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 막을 식각함으로써 하기 (e) 단계에서 상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴 영역을 포함하는 영역에 개구부를 형성하는 단계;
    (d) 상기 제2 크롬막을 패터닝하여 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계;
    (e) 상기 제2 크롬 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 막을 식각함으로써 스텐실 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 제1 크롬 패턴, 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 크롬 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제2 막에 형성될 스텐실 마스크 패턴을 포함하는 영역에 소정 크기의 개구부를 갖는 제1 포토레지스트 패턴을 상기 제1 크롬막의 상부에 형성하는 단계; 및
    상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제1 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)과 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 (d) 단계의 제2 크롬 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제2 크롬막의 상부에 상기 제2 막에 형성하고자 하는 스텐실 마스크 패턴을 정의하는 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 크롬막을 세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 막은,
    단결정 실리콘막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제2 막은,
    실리콘질화막, 및 실리콘탄화막으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 (f) 단계의 제1 크롬 패턴 및 상기 제2 크롬 패턴을 제거하는 단계는,
    세릭 암모늄 나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6)와 퍼클로릭 애시드(HClO4)의 혼합수용액으로 습식식각함으로써 진행되는 것을 특징으로 하는 스텐실 마스크의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100379290B1 (ko) * 1999-05-28 2003-04-10 엔이씨 일렉트로닉스 코포레이션 전자빔 노광용 마스크와 이를 이용한 반도체 장치 제조 방법
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