KR100403807B1 - 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 테라 비트(tera-bit)급 반도체 제작 공정에서 사용되는 리소그래피(lithography) 공정에 이용하기 위한 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터(Field Emitter) 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터 제조 방법은, 평판 필드 에미터 상에 절옅체를 도포한 다음, 전자빔 리소그래피법과 같은 미세 선폭 리소그래피법으로 절연체를 일정한 모양으로 식각하여 절연체 패턴을 형성함으로써, 이러한 절연체 패턴이 형선된 평판 필드 에미터를 사용하면 일정한 모양의 전자빔 밴드를 조사할 수 있어, 동일한 무늬의 박막을 무수하게 만들 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 테라 비트(tera-bit)급 반도체 제작 공정에서 사용되는 리소그래피(lithography) 공정에 이용하기 위한 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터(Field Emitter) 제조 방법에 관한 것이다.
주사형 전자 장치의 전자빔은 패턴을 직접 생성하는데에 사용될 수 있다. 도 1은 종래의 필드 에미터를 이용한 식각 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 도시된 바와 같이, 종래에 필드 에미터를 이용하여 기판(1)에 도포된 전자 레지스트(2)를 패터닝하기 위해서는, 평판 필드 에미터(3)에서 방출된 전자빔(4)이 넓은 선폭의 홀 패턴을 갖는 마스크(5)를 통과하도록 한 다음, 마스크 홀을 통과한 전자빔(6)을 전자기 렌즈(electro-magnetic lens)(7)로 미세 선폭의 전자빔으로 집속시킨다. 전자 레지스트(2) 내의 고분자 사슬들의 화학 결합은 집속된 전자빔을 쏘임으로써 끊을 수 있다. 따라서, 포지티브 레지스트에서는 사슬 결합이 잘리게 되고, 네거티브 레지스트에서는 크로스-링킹(cross-linking)에 의하여 고분자화된다.
이와 같이 평판 필드 에미터에서 방출된 전자빔을 이용하여투사(projection) 방법에 의해 테라 비트(tera-bit)급 반도체 제작 과정에서 사용되는 리소그래피(lithography) 작업을 수행하기 위해서는 방출된 전자가 기판에 도포된 레지스트의 원하는 부위만을 활성화시킬 수 있도록 해야 한다. 이를 위해서는 새도우 마스크(shadow mask)나, 유사 방법으로 전자를 걸러 주어야 한다. 그러나 선폭 0.1 ㎛ 미만의 패턴(pattern)을 만들기 위해서는 전자가 통과할 수 있는 극히 얇은 마스크(mask)를 제작하거나, 선폭이 큰 마스크를 통과한 전자가 전자기 렌즈를 통과해 집속될 수 있도록 해야하므로 현재의 기술로는 거의 불가능하다. 즉, 저렴하고 손쉬운 방법으로 전자 빔(beam)을 이용한 프러젝션(projection) 방법의 상용화된 리소그래피(lithography) 방법이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 미세한 패턴의 절연체 패턴을 평판 필드 에미터에 직접 형성하여 테리 비트급 이상의 박막 패턴을 제조할 수 있는 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 필드 에미터를 이용한 식각 방법을 나타내는 설명도이고,
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 투사(projection) 전자빔 리소그래피(lithography)에 사용되는 절연체 채용 평판 필드 에미터 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 순서도이며,
그리고 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터에 의한 기판 식각 과정을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 기판 2. 전자 레지스트
3. 평판 필드 에미터 4. 전자빔
5. 마스크 6. 마스크 홀 통과 전자빔
7. 전자기 렌즈 8. 전자기 렌즈에 의해 집속된 전자빔
11. 평판 필드 에미터(field emitter)
12. 절연체(insulator 또는 전극이 입혀진 insulator)
13. 전자 레지스트(resistor)
14. 전자에 감응 영역
15. 전자총(electron gun)에서 발생된 전자빔(e-beam)
16. 절연체 패턴이 형성된 평판 필드 에미터(field emitter)로부터 나온 전자 밴드(electron band)
17. 기판 18. 박막
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터의 제조 방법은,
(가) 평판 필드 에미터 상에 절연체를 증착하여 절연체층을 형성하는 단계; 및 (나) 상기 절연체층을 전자빔 리소그래피법을 이용하여 0.3μm 미만의 선폭으로 패터닝하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전자빔 리소그래피법 대신에 X-ray 혹은 STM 리소그래피법을 이용하는 것도 바람직하며, 상기 (나) 단계는, 상기 절연체층 상에 전자 레지스트를 도포하는 단계; 상기 전자 레지스트에 소망하는 모양으로 전자빔을 쏘여 현상하는 단계; 상기 현상된 전자 레지스트를 식각하여 상기 모양의 패턴 마스크를 형성하는 단계; 및 상기 패턴 마스크를 이용하여 상기 절연체층을 전자빔으로 식각하여 절연체 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 전자 레지스트를 유기 용제로 제거하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터의 제조 방법을 설명한다.
전자빔은 빛의 파장 보다 수십-수백배 더 작은 점내에 초점을 맞출 수 있기 때문에 대단히 미세한 구조도 형상화할 수 있다. 이러한 점을 이용하여 본 발명은 구멍이 뚫린 새도우 마스크(shadow mask)나 기타 유사한 방법을 사용하는 대신 평판 전자 빔 소스(electron beam source) 자체를 원하는 패턴(pattern)으로 만들어 전자들이 패턴(pattern)의 형태대로 방출되도록 조절하는데 특징이 있다. 이를 실제로 구현하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단계별 순서도로서, 특히 절연체 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a는 평판 필드 에미터(field emitter) 상의 절연체에 전자빔 리소그래피(e-beam lithography)를 이용해 식각 무늬를 새기는 과정을 보여준다.즉, 도시된 바와 같이, 전자빔 발생 장치의 전자빔 소스인 평판 필드 에미터(평판 field emitter; 다이아몬드, DLC, GaN 등)(11) 상에 절연체(또는 전극이 입혀진 절연체; 12)를 증착한 다음, 전자 레지스트(resistor; 13)를 도포하여, 이를 전자총(electron gun)에서 발생된 전자빔(e-beam; 15)으로 현상한다. 여기서 부재번호 14는 전자 레지스트에서 전자빔에 의해 감응된 전자 감응 영역이다. 감응된 영역은 활성화된다. 도 2b는 도 2a에서 조사된 전자빔에 의한 감응 영역의 일예로서, 별모양의 식각 무늬를 형성하는 경우이다.
다음에 현상된 전자 레지스트(13)를 식각하여, 도 2c에 도시된 바와 같이, 전자 레지스트 패턴(13')을 형성한다. 즉, 전자빔에 의해 선택적으로 활성화된 전자 감응 영역은 유기 용제로 선택적으로 제거된다.
다음에, 전자 레지스트 패턴(13')을 이용하여 전자빔으로 절연체(12)를 식각하여 절연체 패턴(12')을 형성한 다음 전자레지스트 패턴(13')을 제거하여, 도 2d에 도시된 바와 같이, 절연체 패턴(12')을 형성한다.
다음에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 에칭(etching)에 의해 절연체에 식각 무늬가 새겨진 평판 필드 에미터(field emitter; 11)을 전자빔 발생장치에 장착하고 기판(17) 상에 증착된 박막(18)을 향하여 전자빔을 조사하면 절연체 패턴(12')에 의해 평판 필드 에미터(field emitter)로부터 나온 전자 밴드(electron band)는 도 3b에 도시된 바와 같이 별모양을 가지게 된다. 따라서, 박막(18)은 별모양으로 식각된 패턴을 형성하게 된다. 이와 같이, 절연체 패턴이 형성된 평판 필드 에미터를 사용하게 되면, 동일 무뉘의 패턴을 수없이 반복하여만들 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미터 제조 방법은, 평판 필드 에미터 상에 절옅체를 도포한 다음, 전자빔 리소그래피법과 같은 미세 선폭 리소그래피법으로 절연체를 일정한 모양으로 식각하여 절연체 패턴을 형성함으로써, 이러한 절연체 패턴이 형선된 평판 필드 에미터를 사용하면 일정한 모양의 전자빔 밴드를 조사할 수 있어, 동일한 무늬의 박막을 무수하게 만들 수 있는 장점이 있다.
Claims (4)
- (가) 평판 필드 에미터 상에 절연체를 증착하여 절연체층을 형성하는 단계; 및(나) 상기 절연체층을 전자빔 리소그래피법을 이용하여 0.3μm 미만의 선폭으로 패터닝하는 단계;를포함하는 것을 특징으로 하는 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미트 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전자빔 리소그래피법 대신에 X-ray 혹은 STM 리소그래피법을 이용하는 것을 특징으로 하는 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미트 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 (나) 단계는,상기 절연체층 상에 전자 레지스트를 도포하는 단계;상기 전자 레지스트에 소망하는 모양으로 전자빔을 쏘여 현상하는 단계;상기 현상된 전자 레지스트를 식각하여 상기 모양의 패턴 마스크를 형성하는 단계; 및상기 패턴 마스크를 이용하여 상기 절연체층을 전자빔으로 식각하여 절연체 패턴을 형성하는 단계; 및상기 전자 레지스트를 유기 용제로 제거하는 단계;를포함하는 것을 특징으로 하는 절연체 피턴 채용 평판 필드 에미터를 이용한 식각 방법.
- 제3항에 있어서,상기 절연체 상에는,전극; 및상기 전극 상에 도포된 절연체;를더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연체 패턴 채용 평판 필드 에미트 제조 방법.
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| JPH09153455A (ja) * | 1995-09-25 | 1997-06-10 | Jeol Ltd | 電子ビーム描画装置 |
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