KR0134378B1

KR0134378B1 - 채워진 그리드 마스크 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR0134378B1
Application number: KR1019890002268A
Authority: KR
Inventors: 엔. 랜돌 존
Original assignee: 엔. 라이스 머레트; 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-25
Publication date: 1998-04-20
Also published as: EP0330330A3; JPH027510A; DE68928352D1; EP0330330B1; DE68928352T2; EP0330330A2; KR890013717A; US4827138A

Abstract

내용 없음

Description

채워진 그리드 마스크 및 이의 제조 방법

제1도는 본 발명의 제조에 사용된 기판 및 에피택셜층을 개략적으로 도시한 도면.

제2도는 본 발명의 제1도의 구조물에 부가된 부수적인 층을 개략적으로 도시한 도면.

제3도는 제2도에 도시된 본 발명의 구조물 상에 형성된 패턴을 개략적으로 도시한 도면.

제4도는 제2도 및 제3도에 도시된 본 발명의 구조물 상에서 수행된 에칭 단계의 결과를 개략적으로 도시한 도면.

제5도는 제4도에 의해 도시된 본 발명의 구조물에 필러 물질을 부가한 상태를 개략적으로 도시한 도면.

제6도는 제5도에 도시된 본 발명의 구조물 내에 패턴을 형성하는 것을 개략적으로 도시한 도면.

제7도는 이온 비임 리소그래픽 평행 인쇄 공정에서의 본 발명을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기판 12 : 에피텍셜층

14 : 보호층 16 : 레지스트층

18 : 가로선 20 : 세로선

22 : 스크린 24 : 상부 표면

26 : 하부 표면 28 : 메쉬

30 : 메쉬 벽 32 : 마스터 마스크

34 : 필러 물질 38 : 마스크

40 : 불투명 영역 42 : 투과 영역

44 : 구조물 46 : 표면

48 : 방사선 50 : 방사선원

본 발명은 일반적으로 집적 회로(integrated circuit)의 제조에 사용된 리소그래픽 기술(lithographic technique)에 관한 것으로 특히, 집적 회로 상에 패턴의 평행-인쇄에 관련하여 사용되는 마스크에 관한 것이다.

집적 회로의 제조업자들은 고 해상도의 인쇄 패턴을 달성하는 리소그래픽 기술을 요구한다. 종래의 한가지 리소그래픽 기술로서는 포토리소그래픽 기술(photolithographic technique)이 있다. 그러나, 현재까지의 포토리소그래픽 기술에 의해 제조된 인쇄 패턴에서 미크론 단위 이하의 해상도를 얻는 것은 매우 곤란하였는데, 이것은 자연적인 회절 현상에 의해 질이 저하되고 촛점의 심도가 낮아지기 때문이다.

포토리소그래픽 기술에 의해 달성가능한 해상도를 향상시키는 다른 기술들이 개발되어 왔다. 예를 들어, X-선 리소그래픽은 미크론 이하의 해상도를 달성할 수 있다. 그러나, X-선 리소그래픽은 특히 값이 비싸고, 래지스트(resist)를 효율적을 노출시키기 위하여 충분한 취도(brightness)를 갖는 X-선을 발생시키는데 문제점을 지난다.

또한, 연속 기록 모드(serial writing mode)내에서 사용될 때, 전자 비임 리소그래픽 기술은 포토리소그래픽 기술로 달성할 수 있는 해상도를 개량시킨다. 그러나, 이 기술은 대량 제조시에 실제로 사용하기에는 속도가 너무 느리다. 전자 비임 리소그래픽과 함께 평행 인쇄법을 이용하면 고 해상도가 가능하기는 하지만, 이 경우에는 전자 비임 공정에 고유한 근접 효과(proximity effect)로 인하여 입계면적 제어의 난점이 있다. 이 근접 효과는 연속 기록 모드에서의 국부적인 도즈(dose) 변화로써 보정할 수 있으나, 문제는 평행 인쇄시에 제어하는 것이 어렵다는 것이다.

이온 비임 리소그래픽은 또 다른 기술이다. 이온 비임 리소그래픽에서는 포토리소그래픽에서 체험된 것과 같은 회절 효과가 나타나지 않는다. 또한, 이온 비임 리소그래픽에서는 평행 전자 비임 리소그래픽에서 체험된 것과 같은 근접 효과가 나타나지 않는다. 더욱이, 고 에너지 이온 비임을 매우 평행하게 발생시키기 위한 광원은 현재 시판되고 있다. 이러한 공원의 가격은 전형적으로 가장 선명한 X-선 광원보다 싸다. 더욱이, 이러한 공원은 현재 유용한 가장 선명한 X-선 광원보다 더욱 효율적으로 레지스트를 노출시킨다. 그러나, 이온 비임 리소그래픽 기술에서는 평행 인쇄 작업에서 사용되기에 적합한 마스트를 제공하는데 관련된 문제점이 있다. 이온 비임은 용이하게 차단된다. 1 미크론 이상의 두께를 갖는 대부분의 고체 물질은 고 에너지 이온 비임의 투과를 성공적으로 차단시킬 수 있다. 따라서, 이온 비임 리소그래픽 기술에서 사용된 마스크는 공극을 갖거나 마스크의 투과 영역 내에 매우 얇은 물질 부분을 갖고 있다.

이온 비임 리소그래픽 기술에서 사용되는 마스크의 투과 영역 내에 얇은 물질이 이용될 때에는 바람직하지 않은 결과를 발생시킨다. 핵 산란 효과(nuclear scattering effect) 때문에, 이러한 형태의 마스크는 매우 평행한 이온 비임을 발산시키는 경향이 있다, 일반적으로, 마스크는 패턴이 인쇄되는 표면으로부터 소정 거리만큼 떨어져 배치된다. 이 간격은 표면 또는 마스크에 대해 발생하는 피해를 방지한다. 이 간격 및 이러한 마스크에 의해 발생되는 발산 때문에, 매우 정밀한 인쇄 특징을 얻지 못하게 된다.

그러므로, 마스크의 투과 영역 내에 공극을 사용하는 것이 바람직하게 되는데, 왜냐하면 마스크 내의 공극을 통과하는 매우 평행한 이온 비임이 매우 평행한 상태를 그대로 유지하기 때문이다. 그러나, 마스크의 투과 영역에 대하여 단순한 공극을 사용해서는 다수의 패턴들을 얻을 수 없다. 예를 들어, 도우넛 형태(doughnut-shaped)의 투과 영역의 경우에는 비투과성 도우넛 구멍에 대한 기계적 지지가 남겨지지 못한다. 결과적으로, 이러한 형태는 투과 영역에 대해 단순한 공극을 사용하여 인쇄될 수 없다. 더욱이, 공극투과 영역을 사용하여 물리적으로 구성할 수 있는 많은 구조들은 면적에서 매우 불안정하여서 실용성이 없다. 다시 말하면, 마스크의 소정의 고체 부분은 마스크의 다른 고체 부분에 대하여 정확한 위치를 유지할 수 없게 되는 것이다.

이온 비임 마스크 내의 공극 투과 영역의 문제점을 해결하기위해, 2개의 종래의 해결 방법이 공지되어 있다. 하나의 해결 방법은 단일 인쇄 패턴을 달성하기 위한 다중(multiple), 순차, 등록 및 노출 단계에서 사용되는 다중, 상보, 스텐슬형(stencil-type)패턴을 사용한다. 다른 하나의 해결방법은 마스트의 투과 영역에 대하여 망(net), 스크린 등과 같은 그리드를 사용하는 것이다. 이들 2개의 방법을 이온 비임 리소그래픽 기술에 사용하면, 심각한 결점이 발생하는 경향이 있다. 특히, 다중, 상보, 스텐슬형 마스크기술은 마스크의 다중 노출 단계 및 다중 등록에 의해 발생되어 과도하게 복잡하게 된다. 특히, 다중, 상보 스텐슬형 마스크 기술은 마스크의 다중 노출 단계 및 다중 등록에 의해 발생되어 과도하게 복잡하게 된다. 이들 방법은 마스크의 제조를 복잡하게 한다. 더욱이, 이들 방법은 마스크 제조시 및 노출 단계 동안의 마스크 가열의 결과 때문에, 체적 안정성이 감소된다.

마스크를 평탄하고 납작하게 유지하여 왜곡을 최소화시키기 위해서는 마스크를 제조하는 물질 내에서 장력이 요구된다. 공극 또는 그리드가 형성된 모든 곳에서는 응력이 이완된다. 인쇄패턴이 불균일한 경우에는 소정의 영역에서의 응력의 이완이 다른 영역에서 보다 커지게 된다. 결과적으로, 응력의 불균일성을 동등하게 하기 위한 시도에서 패턴이 왜곡된다.

부가적으로, 노출 단계 동안에, 마스크를 통하여 투과되지 않는 이온 비임 방사선은 마스크에 의해 흡수된다. 따라서, 마스크의 온도는 노출 단계 동안에 증가한다. 마스크의 가열은 소정의 마스크의 장력을 이완시켜 마스크의 고체 부분이 확장된다. 결과적으로, 고체 영역과 공극 영역 사이의 경계 부근에서 마스크의 고체 부분이 확장으로 야기되는 온도의 증가를 방지 할 수가 없다. 이와 같은 확장은 이온 비임 방사선을 사용하여 얻을 수도 있었던 정확도를 감소시킨다.

따라서, 제조시 및 사용시에 걸쳐서 면적에서 안정한 마스크가 필요하게 된다. 부가적으로, 이러한 마스크에서는 핵 산란에 의해 야기될 수 있는 이온 비임 발산을 최소화시키도록 공극 투과 영역을 사용할 필요성이 있다. 따라서, 본 발명의 장점은 이온 비임 리소그래픽에 관련하여 사용될 때에 면적 안정성을 유지하는 개량된 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 장점은 핵 산란으로부터 비임 발산이 발생되지 않도록 마스크의 투과 영역에 대하여 공극을 사용하는 개량된 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 제조 방법이 과도하게 복잡하지 않은 개량된 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 상술한 장점 및 다른 장점은 상부 및 하부 표면을 갖는 일반적이 평평한 막으로 형성된 제1물질에 의해 한가지 형태로 수행된다. 이 막은 상부 표면과 하부 표면 사이로 연장되는 다수의 개구부가 포함되어 있다. 각각의 개구부와 제1물질 사이의 벽은 거의 수직이고, 이 벽들이 상당 부분은 방사선이 마스크 상에 충돌하는 방향에 평행하게 연장된다. 제2물질은 소정의 개구부의 내에 배치된다. 제2물질은 방사선의 통로를 거의 차단하기 위해 개구부에 도포된다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 집적 회로 상에 패턴을 평행 인쇄에 유용한 마스크에 관한것이다. 평행 인쇄는 근접 인쇄(proximity printing)및 투사 인쇄(projection printing)를 참조한다. 근접 인쇄에 있어서, 마스크는 패턴이 인쇄되고 있는 표면에 매우 근접하게 존재하고, 마스크 패턴과 인쇄 패턴 사이에는 1:1 대응이 발생된다. 투사 인쇄에 있어서, 패턴이 인쇄되고 있는 표면으로부터 멀리 떨어져 존재하는 마스크에 의해 영상이 투사되고, 마스크와 인쇄 패턴의 사이에는 통상적으로 약간의 감소가 발생한다. 또한, 본 발명의 마스크는 이온 비임 리소그래픽으로 사용하도록 시도되어 있다. 그러나, 이 분야에 숙련된 사람들은 본 발명이 이온 비임 리소그래픽 또는 집적 회로 상의 패턴의 인쇄와 관련하여서만 사용되는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 원리는 전자 비임 리소그래픽 포토리소그래픽, X-선 리소그래픽 등에도 적용될 수 있다. 추가적으로, 이러한 인쇄가 집적 회로 디바이스 상에서 발생하던지 또는 다른 구조 상에서 발생하던 간에, 본 발명의 원리는 어떠한 형태의 인쇄에도 적용될 수 있다.

제1도는 본 발명의 마스크를 구성하는데 사용되는 기판(10)을 도시한 것이다. 본 발명의 양호한 실시예에서는 마스크를 제조하는 물질로서 실리콘 결정 격자(silicon crystalline lattice)를 사용하고 있다. 따라서, 양호한 실시예에서, 기판(10)은 종래의 집적 회로의 제조에 사용된 것과 같은 단결정 실리콘 기판을 나타낸다. 기판(10)의 결정 배향은 본 발명에서 중요한 것은 아니지만, 적용시에 필요한 각종의 조건을 만족시키도록 이 분야에 숙련된 사람들에 의해 선택될 수 있다. 또한, 기판(10)의 두께는 본 발명에서 결정적인 것은 아니나, 가능한 한 얇을수록 바람직하다. 본 발명의 양호한 실시예에서는 마스크의 면적을 대략 1cm²까지로 계획하고 있다. 따라서, 기판(10)의 면적은 1cm2이상이 된다.

제1도는 기판(10)의 표면 상의 에피택셜층(12)의 성장을 도시한다. 양호한 실시예에서, 에피택셜층(12)는 예컨대 5E19원자/cm³과 같은 고 농도의 붕소 내에서 성장된다. 붕소 원자는 에피택셜층(12)의 결정 격자에 일체된다. 붕소 원자는 실리콘 원자보다 작기 때문에, 붕소는 에피택셜층(12)의 격자 내에 내부 장력을 발생시킨다. 또한 붕소 도프된 에피택셜층(12)는 이 에피택셜층(12)로부터 기판(10)을 제거하는 차후에 발생하는 단계에서 에피택셜층(12)를 기판(10)과 구별시키기 위한 에치 스톱(etch stop)을 제공한다. 에피택셜층(12)의 성장은 기판(10)의 상부에 놓여지는 일반적으로 평평한 막을 형성하는 결정 격자를 발생한다.

에피택셜층(12)의 두께는 이온 비임 방사선이 이 층(12)를 투과하는 것을 차단시키기에 충분하다. 본 발명은 대략 200KeV 이하의 에너지에서 이온 비임 방사선의 사용을 계획하고 있다. 그러므로, 에피택셜층(12)의 두께가 최소한 대략 2 미크론 정도이라면, 이러한 방사선을 충분히 차단할 수 있다.

다른 한편으로, 에피택셜층(12)의 최대 두께는 에피택셜층(12)를 통해 수직 개구를 에칭하는 능력에 의해 부과된 제한에 따라 변한다. 차후에 발생하는 에칭 단계에서는 층(12)의 전체 두께를 통해 이러한 구멍을 에칭할 수 있다. 현재의 에칭 기술은 수직 개구가 에칭될수 있는 거리가 제한된다. 그러므로, 이러한 수직 개구가 에피택셜층(12)를 통해 성공적으로 에칭될 수 있도록 이 에피택셜층(12)는 충분히 얇은 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 이 에피택셜층(12)로부터 구성된 최종 마스크가 가능한한 강하고, 이온 비임 리소그래픽 공정에서의 열을 견딜 수 있도록 가능한 한 커다란 용량을 갖도록 하기 위해서는 에피택셜층(12)의 두께가 이 제한 내에서 가능한 한 두껍게 될수록 좋다. 특히, 층(12)는 두께가 2 미크론 이상인 것이 유리하고, 양호하게 4 내지 8 미크론의 두께인 것이 바람직하다.

제2도는 에피택셜층(12)의 상부에 층(14 및16)을 부가시킨 상태를 개략적으로 도시한 것이다. 층(14)는 보호층을 나타낸다. 에피택셜층(12)의 상부에 성장된 산화물, 또는 종래의 화학 진공증착(chemical vapor deposition)기술을 사용하여 증착된 산화물, 금속 또는 질화물층은 보호층(14)로 작용할 수 있다. 층(16)은 층(14) 상부에 도포되는 종래의 레지스트 피막을 나타낸다. 층(14)는 차후 발생하는 에칭 단계에서 에피택셜층(12)이 손상되는 것을 방지한다. 그 다음에, 레지스트층(16)은 방사선에 노출시켜 그리드형 패턴을 얻는다. 제3도는 그리드의 작은 부분을 도시한 것이다. 양호한 실시예에서, 가로선(18)과 세로선(20)에의해 서로 떨어져 있는 작은 정방형 영역을 노출시키면, 그리드가 형성된다. 가로선(18)은 세로선(20)에 수직으로 연장된다.

제3도에 도시된 정방형의 형태는 이러한 그리드형 패턴을 구성하는데 있어서 양호하다. 차후에 발생하는 에칭 단계에서, 이 정방형들은 에피택셜층(12)(제2도 참조)를 통해 연장하는 개구로 형성된다. 이들 개구는 에피택셜층(12)내에 존재하는 내부 장력의 일부를 이완시키는 경향이 있다. 그러나, 그리드 패턴용 정방형을 사용하면 이 응력이 에피택셜층(12)의 전체 표면에 걸쳐 가로 및 세로 면적으로 균일하게 이완된다. 장력이 이와 같이 균일하게 이완되기 때문에, 제조시에 유도되는 면적 왜곡이 최소로 된다. 또한, 인쇄 공정에서 마스크를 사용할 때에 방사선이 개구를 통하여 투과되기 때문에, 제3도에 도시된 정방형 패턴은 바람직하다. 결과적으로, 비대칭 형태가 아닌 정방형을 사용하면, 인쇄되는 패턴의 길이 및 폭면적으로 균등한 해상도가 얻어질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 분야에 숙련된 사람들은 제3도에 도시된 정방형보다 다른 대칭적 형태(예컨대, 원형 또는 육각형)는 일정한 패터 내에서 사용하더라도 아주 미세한 성능의 저하가 나타날 뿐이라는 것을 알 수 있다.

또한, 양호한 실시예에서는 고 해상도의 패턴을 시도하고 있다. 예를 들어, 양호한 실시예에서는 각각의 두께가 대략 800

이고, 대략 3,000

떨어져서 배치된 가로선 및 세로선(18 및 20)을 사용한다. 최종적인 마스크가 대략 1cm²이기 때문에, 상술한 면적에 따르면 층(16)의 전체 표면에 걸쳐 수 백만개의 정방형을 노출시킬 필요가 있다. 제2도에는 단지 몇개의 가로선(18)및 세로선(20)이 도시되어 있다.

전자 비임 리소그래픽을 연속 기록 모드로 사용하면, 양호한 실시예에 의해 계획된 고 해상도를 달성할 수 있다. 전자 비임 리소그래픽을 이용하여 이와 같이 다량의 정방형을 노출시키려면, 많은 시간이 필요하게 된다. 그러나, 일단 제1마스크가 제조되면, 이 제1마스크는 다음의 모든 마스크용 마스터(master)로서의 역할할 수 있다. 이러한 다음의 마스크들은 본 발명과 관련하여 설명된 바와 같은 이온 비임 리소그래픽을 이용하여 노출될 수 있다. 물론, 본 분야에 숙련된 기술자들은 상술한 바와 같은 고 해상 패턴을 표면(16)상에 패턴하기 위한 다른 기술을 유리하게 고안해 낼 수 있다.

층(16)의 전체 표면을 노출시킨후, 현상 단계에서 층(16)의 노출된 부분을 제거한다. 그 다음, 에칭 단계는 층(16)의 일부를 제거함으로써 노출된 층(14)의 부분을 제거한다, 그 다음, 다른 에칭 단계에서는 층(14)의 제거된 부분에 의해 한정된 영역 내의 에피택셜층(2)의 전체 두께를 통하여 수직으로 에칭한다, 양호한 실시예에서는 이러한 수직 에칭 기술을 사용하는것을 계획하고 있다.

층(12)를 통하여 에칭한 후, 제어칭(etch-back)단계를 사용하여 차후의 처리 단계(후술함)후에 마스크로서 역할하는 에피택셜층(12)의 부분 아래의 기판(10)을 에피택셜층(12)로부터 완전히 에칭한다. 결과적으로, 실리콘 프레임(도시하지 않음)은 이 마스크의 주변에 남게 될 수 있다. 상술한 바와 같이, 에피택셜층(12)내의 붕소 도핑은 기판(10)을 에피택셜층(12)와 구별하기 위해 종래의 에칭 기술에서 이용하는 에치 스톱을 제공한다.

제4도는 이러한 재에칭 단계후에 얻어지는 구조의 측면을 도시한 것이다. 이와 같이 얻어진 구조물은 에피택셜층(12) 및 보호층(14)로부터의 물질로 구성된 스크린(22)를 형성한다. 스크린(22)는 하부 표면(26)과 대향하는 상부 표면(24)를 갖는 거의 평평한 막을 나타낸다. 또한, 상술한 바와 같은 제조 단계에 의하면, 상부 표면(24)가 하부 표면(26)에 거의 평행하게 된다. 또한, 스크린(22)는 다수의 개구 또는 메쉬(mesh, 28)을 포함한다. 메쉬(28)은 스크린(22)의 전체 두께를 통해 상부표면(24)에서 하부표면(26)까지 연장된다. 메쉬(28)은 거의 일직선이고, 상부 표면(24) 및 하부 표면(26)에 거의 수직하게 연장되는 메쉬 벽(30)을 갖는 것을 특징으로 한다.

벽(30)이 일직선이기 때문에, 세로선(20)이 스크린(22)의 전체 두께에 걸쳐 가능한 한 길게 될 수 있다. 이와 마찬가지로, 가로선(18)(제3도 참조)은 스크린(22)의 전체 두께에 걸쳐 가능한 한 넓게 된다. 결과적으로, 스크린(22)의 전체적인 강도가 최대로 된다. 또한, 스크린(22)가 마스크 내에 형성되어 평행 인쇄 공정에서 사용될때, 방사선은 개구 또는 메쉬(28)에서 마스크를 통해 투과된다. 이 방사선은 두께가 1 미크론 이하인 물질을 통해 투과될 수 있다. 결과적으로, 개구 벽(30)이 일직선이기 때문에, 방사선은 두께가 1미크론 이하인 스크린(22)의 임의의 부분에 충돌할 수 없다.

제4도에 도시된 최종 구조물은 현재의 제조 단계에서 스크린(22)와 동일한 다른 마스크의 제조에 사용되는 마스터 마스크(32)로서 유리하게 작용한다. 그러나, 본 발명에서는 후술하는 단계를 사용하여 마스클 프로그램될 수 있는 각종의 독특한 패턴과 결합하여 스크린(22)를 사용하는 것을 계획하고 있다.

제5도는 스크린(22)의 메쉬(28)내에 필러(filler) 물질(34)를 부가한 상태를 도시한 것이다. 필러 물질(34)를 부가한 상태를 도시한 것이다. 필러 물질(34)로서 사용된 물질의 종류는 본 발명을 실시하는데 결정적인 것은 아니다. 그러나, 필러 물질(34)는 세로선(20)및 가로선(18)로 된 실리콘 결정 격자 구조(제3도 참조)의 기계적 특성과 비교할 때 양호한 기계적 특성을 갖도록 선택된다. 추가적으로, 필러 물질(34)는 차후의 에칭 단계가 가로선(18)(제3도 참조) 및 세로선(20)에 비해 필러 물질(34)에 높은 선택성을 갖도록 선택된다. 양호한 기계적 특성에 의하면, 필러 물질(34)가 스크린(22)의 전반적인 기계적 특성에 전혀 또는 거의 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 필러(34)는 가로선(18)(제3도참조)및 세로선(20)의 실리콘 결정 격자보다 덜 견고하고, 방사선을 받을 때 스크린(22)의 내부 응력에 실질적으로 영향을 전혀 미치지 않게 된다. 양호한 실시예에서는 필러 물질(34)로서 다양한 유기 중합체를 사용할 것을 계획하고 있다. 특히, 전자 비임 방사선을 받음으로써 노출될 수 있는 레지스트 물질은 이러한 레지스트가 상술한 바와 같은 양호한 기계적 특성을 나타내는 한, 필러 물질로서 사용되기에 특히 유리하다.

본 발명에 의하면, 스크린(22)의 메쉬(28)에 필러 물질(34)를 도포할 경우에 다수의 상이한 방법중의 어느 방법도 가능하다. 필러 물질(34)는 스크린(22)의 전체 두께를 통해 상부 표면(24)로부터 하부 표면(26)까지 메쉬(28)을 완전히 채울 필요는 없다, 상술한 바와 같이, 스크린(22)는 두께가 2미크론 이상인 것이 유리하고, 4내지 8미크론의 두께인 것이 가장 양호하다. 또한, 어떠한 고체물질이더라도 대략 1미크론 정도이면 이온 비임 방사선의 통로를 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서, 적어도 1 미크론 두께의 필러 물질(34)가 메쉬(28)내에서 얻어지도록 충분한 양의 필러 물질(34)를 스크린(22)의 메쉬(28)내에 도포한다.

필러 물질(34)는 종래의 스핀 적용 기술에 의해 회전될 수 있다. 충분히 낮은 점성을 갖는 필러 물질(34)가 선택된 경우, 모세관 작용에 의해 필러 물질(34)는 메쉬(28)내로 흡인된다. 선택적으로, 필러 물질(34)는 화학적 증착 기술을 사용하여 도포될 수 있다. 적용 기술에 관계없이, 필러 물질(34)는 스크린(22)의 전체 표면 상에 도포된다. 결과적으로, 제조 상의 이 시점에 있어서, 스크린(22) 및 필러 물질(34)는 마스크 블랭크(mask blank, 36)의 선택된 부분으로부터 필러 물질(34)를 제거함으로써 특정한 독특한 패턴이 마스크 블랭크(36)로 차후에 프로그램될 수 있도록 대량 생산이 가능한 마스크 블랭크(36)을 형성한다. 특정한 분야에서 사용하기 위해 마스크를 제조하려고 하는 사람은 제5도에 도시된 제조단계로 대량 생산될 수 있는 마스크 블랭크(36)을 얻기만 하면 된다. 그 다음, 후술하는 바와 같은 비교적 복잡하지 않은 단계들을 사용하여, 특정한 독특한 패턴을 포함하도록 마스크 블랭크(36)을 프로그램할 수 있다.

제6도는 독특한 적용에 특히 적합하게 프로그램된 마스크(38)이 형성되도록 스크린(22)의 선택된 부분으로부터 필러 물질(34)를 제거한 상태를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 레지스트 물질은 유리하게도 필러 물질(34)로서 작용할 수 있다. 결과적으로, 이러한 형태의 필러 물질(34)에 있어서, 전자 비임 리소그래픽을 사용하여 마스크 블랭크(36)(제5도 참조)상에 특정한 패턴을 노출시킴으로써 프로그램된 마스크(38)이 생성될 수 있다. 이러한 노출시키기 위한 기술은 종래의 기술이므로, 본 명세서에서는 더 이상 설명하지 않기로 한다. 그 다음에, 필러 물질(34)의 노출된 부분을 단지 현상시킴으로써 필러 물질(34)를 마스크 블랭크(36)의 선택된 부분으로 부터 제거시킨다. 물론, 레지스터를 현상하더라도, 스크린(22)가 구성되는 실리콘에 일반적으로 손상을 입히지 않는다. 필러 물질(34)의 노출된 부분을 현상한 후에, 산화물 또는 질화물과 같은 수백

의 보호 피막을 프로그램된 마스크(38)의 전체 표면에 걸쳐 도포함으로써 나머지 레지스트를 안정화시키는 것이 유리하다.

레지스트가 아닌 물질을 필러 물질(34)용으로 사용한 경우, 얇은 금속층(도시하지 않음)을 마스크 블랭크(36)(제5도참조)의 전체 표면의 상부에 도포할 수 있다. 그 다음에, 레지스트 피막(도시하지 않음)을 이러한 얇은 금속 층의 상부에 도포할수 있고, 이 레지스트 피막은 상술한 바와 같은 전자 비임 리소그래픽을 사용하여 노출될 수 있다. 레지스트의 노출된 부분은 제거될 수 있고, 에칭 단계는 이 패턴을 금속에 투과할 수도 있으며, 차후의 에칭 단계[유기물 중합체를 필러(34)용으로 사용할 경우에는 전형적으로 산소 플라즈마 에칭 단계]를 사용하여 마스크 블랭크(36)의 선택된 부분으로부터 필러 물질(34)를 제거시킨다. 이 단계에서 사용된 에칭제는 스크린(22)가 손상을 입지 않도록 스크린(22)에 대하여 필러 물질(34)에 선택적이다.

이와 같이 얻어진 프로그램된 마스크(38)에는 필러 물질(34)가 스크린(22)내의 메쉬(28)로부터 제거되지 않은 불투명 영역(40)이 포함된다. 또한, 프로그램된 마스크(38)에는 스크린(22)의 선택된 부분에 위치하는 메쉬(28)로 부터 필러 물질(34)가 제거되는 투과성 영역(42)가 포함된다. 물론, 본 분야에 숙련된 기술자들은 다수의 불투명 영역(40) 및 투과성 영역(42)으로부터 복잡한 패턴이 마스크(36)의 전체 영역 상에 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

프로그램된 마스크(38) 내에서, 이 마스크(38)의 장력은 마스크(38)의 전체 영역에 걸쳐서 균일하게 분포되려는 경향이 있다. 이것은 필러 물질(34)가 없는 스크린(22)이 이 스크린(22)의 전체 표면에 걸쳐서 균일한 패턴이 포함되어 있기 때문에 발생한다. 필러 물질(34)의 특성은 필러 물질(34)가 스크린(22)의 응력을 그다지 증가 또는 감소시키지 않도록 선택된다. 결과적으로, 필러 물질(34)의 존재 또는 부재는 전반적인 응력 및 프로그램된 마스크(38) 내의 응력의 분포에 거의 영향을 미치지 않는다. 결과적으로, 제조 및 가열에 의해 발생되는 면적 왜곡이 최소화되는 것이다.

제7도는 프로그램됨 마스크(38)을 이온 비임 리소그래픽, 근접, 평행 인쇄 고정에서 사용하는 것을 도시한 것이다. 제7도 내의 구조물(44)는 집적 회로를 나타낸다. 구조물(44)의 표면(46)에는 필요로 하는 패턴이 인쇄될 수 있다. 프로그램된 마스크(38)은 인쇄 공정에서 표면(46) 또는 마스크(38)의 손상이 최소로 되도록 구조물(44)의 표면(46)으로부터 간격을 두고 있다. 마스크(38)은 이 마스크(38)상에 충돌하는 방사선을 전달한다. 다시 말하면, 마스크(38)의 투과성 영역(42)는 마스크(38)을 통해 방사선의 투과를 허용하지만, 마스크(38)의 불투명 영역(40)은 마스크(38)을 통한 방사선의 투과를 금지시킨다.

방사선(48)은 마스크(38)의 전체 영역에 걸쳐 분포된 바람직하게는 수소 이온의 매우 평행한 이온 비임을 나타낸다. 양호한 실시예에서, 방사선(48)은 대략 200Ke V이하의 에너지로 마스크(38)의 평면에 거의 수직한 방향으로부터 마스크(38)상에 충돌된다. 방사선(48)은 방사선원(50)에 의해 제공된다. 방사선원(50)은 이온 비임 주입 기술에서 사용되는 이온 비임 소스와 유사한데, 이는 본 분야에 숙련된 기술자들에게 널리 공지되어 있으므로 본 명세서 내에서는 더 이상 설명하지 않겠다. 방사선원(50)의 동작은 이 방사선원(50)으로부터 방사선(48)이 발생되므로, 표면(46)의 선택된 부분이 이 방사선에 노출된다.

마스크(38)의 투과성 영역(42)에는 그리드 구조가 포함되어 있기 때문에, 특정한 단계에 의해 그리드 선을 제거하지 않는 한, 이 그리드 구조는 구조물(44)의 표면(46)에 전사될 수 있다, 그리드 선은 양호한 실시예에서 폭이 대략 800

에 불과한 가로선 및 세로선(18및20)(제3도 참조)에 의해 형성된다. 결과적으로, 제거되어야만 하는 표면(46)상의 그리드 패턴은 폭이 대략 800Å인 수직한 선들로 구성된다. 이 그리드는 방사선원(50)에 의해 발생된 방사선(48)을 약간 비평행하게 함으로써 제거될 수 있다. 약간 비평행은 상술한 수직 각과 약간 상이한 각의 변화로 방사선(48)의일부분이 마스크(38)상에 충돌하게 된다. 마스크(38)은 표면(46)으로부터 간격을 두고 있기 때문에, 이러한 각의 변화에 의하여서는 마스크(38)의 투과성 영역(42)를 통해 전송된 방사선이 표면(46)상에 투사된 그리드 선을 노출시키게 된다.

선택적으로 이 투사된 그리드 선은 마스크(38), 구조물(44) 또는 방사선원(50) 중의 어느 하나를 다른 2개에 대하여 약간 요동 (rocking)시킴으로써 제거될 수 있다. 이와 같은 약간의 요동은 마스크(38), 방사선원(50), 또는 구조물(44)중의 어느 것도 다른 것에 대하여 상대적으로 이동하지 않을 때에 구조물(44)의 표면(46)에 충돌하는 이온 비임 방사선이 그 위치로부터 적어도 대략 400

정도 변위되는 경향이 있도록 매우 잘 제어된 기술에 의해 수행될 수 있다, 이와 같이 약간 요동시키는 방법은 약간 비평행하게 해주는 방법보다 바람직한데, 그 이유는 이 방법을 제어하기가 매우 용이하고 또한 본 발명의 원리에 따라 구성된 마스크(38)을사용하여 얻을 수 있는 해상도를 손상시키지 않기 때문이다.

요약하면, 본 발명은 이온 비임 리소그래픽 기술에서 사용하기 위한 면적이 안정하게 프로그램될수 있는 마스크(38)을 제공한다, 마스크(38)에는 제조시에 유도된 면적 왜곡이 나타나지 않는데, 그 이유는 에피택셜층(12)내에 균일한 그리드가 형성되고, 이 균일한 그리드는 마스트(38)의 전체 영역에 걸쳐서 응력을 균일하게 이완시키기 때문이다. 또한, 평행 인쇄 공정에서 나타나는 마스크(38)의 온도 상승에 의하여, 마스크(38)상에 균일한 응력 변화가 발생되는 경향이 있다. 응력의 변화가 균일하기 때문에, 마스크(38)의 불투명 영역(40)은 마스크(38)의 다른 불투명 영역(40)에 대하여 상대적인 위치를 유지하는 경향이 있다. 필러 물질(34)는 스크린(22)보다 훨씬 덜 딱딱하고 제한되지 않기 때문에, 필러 물질(34)가 가열되면 필러 물질(34)가 수직으로 확장될 수 있 마스크(38)의 불투명 영역(40)내에서 마스크(38)에 나타나는 응력에 영향을 미치지 않는다. 또한, 마스크(38)은 이온 비임 리소그래픽 기술에서 사용되는 다른 마스크에 비하여 제조하는데 복잡하지 않다. 불투명 패턴을 마스크 내에 프로그램 시키려고 하는 사람들은 마스크 블랭크(36)을 얻은 다음에 종래의 에칭 기술을 사용하여서 이 마스크 블랭크(36)으로부터 프로그램된 마스크(38)을 제조하게 된다. 또한, 마스크 제조시의 실수는, 예를 들어 종래의 이온 비임 증착 기술 및/또는 에칭 기술을 이용하여 치유될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이것은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변형 또는 수정될 수 있다. 예를 들어, 스크린(22)는 상술한 것보다 앞선 단계의 스크린(22)의 제조 공정에서 에피택셜층(12)로부터 기판(10)을 제거함으로써 제조될 수도 있다. 또한, 양호한 실시예와 관련하여 상술한 바와 같이 마스터 마스크(32)에 불투명 영역(40)을 가하던지 또는 마스터 블랭크(36)으로부터 투과성 영역(42)를 제거하던지 간에, 실질적으로 동일하게 프로그램된 마스크(38)이 얻어진다. 본 분야에 숙련된 기술자들에게 명백한 변형 및 수정은 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims

선정된 방향으로부터 마스크 상에 충돌하는 방사선을 선택적으로 투과시키기 위하여 평행 인쇄시에 사용되는 마스크에 있어서, 상부 표면 및 하부 표면을 갖고 있고, 상기 상부 표면과 하부 표면 사이로 연장되는 균일한 간격으로 된 다수의 개구를 갖고 있는 장력 하에서 평평한 막의형태로 된 제1물질 및 상기 개구들 중 선택된 개구들 내에 배치된 제2물질 을 포함하고, 상기 개구가 상기 상부 표면과 하부 표면 사이에 연장되고, 수직한 벽을 가지고 있으며, 상기 제1및 제2및 물질들이 상기 방사선의 통로를 차단하는 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 방사선이 이온 방사선인 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 제1물질이 결정성 실리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
제3항에 있어서, 상기 제1물질이 상기 격자 내에 장력을 생성시키기 위하여 상기 결정성 실리콘의 격자 내로 일체되는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
제4항에 있어서, 상기 기판이 붕소인 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 제1물질의 평평한 막에 평행한 상기 각 개구의 단면이 정방형의 형태인 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 제2물질의 선정된 에칭제를 사용하여 상기 제1물질에 관련하여 선택적으로 에칭되는 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 제2물질이 상기 제1물질의 상기 막의 기계적 특성에 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 마스크.
제1항에 있어서, 상기 선정된 마스크 패턴이 선정된 마스크 패턴에 대응하는 상기 마스크 상의 선정된 위치에서 상기 개구들의 일부로부터 상기 제2물질을 제거함으로써 형성될 수 있도록 상기 제2물질이 모든 개구 내에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
마스크상에 충돌하는 이온 비임 방사선을 선택적으로 투과시키기 위하여 집적 회로 디바이스상에 패턴을 평행 인쇄하는데 사용되는 마스크에 있어서, 결정성 격자의 선들에 의해 균일한 간격을 갖고, 메쉬의 벽이 상기 스크린의 평면에 일직선으로 되며, 수직으로 연장되고, 상기 스크린의 평면에 평행하게 취해진 상기 메쉬의 단면이 정방형의 형태를 갖도록 구성된 다수의 메쉬를 갖는 평평한 스크린 및 상기 격자보다 덜 딱딱하고, 상기 개구들의 일부에 위치하며, 필러 물질에 의해 점유된 메쉬의 상기 부분을 통과하는 상기 방사선의 통로를 차단시키는 필러 물질을 포함하고, 상기 격자의 상기 선들이 상기 방사선의 통로를 차단하기에 충분히 두껍게 되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
제10항에 있어서, 상기 격자가 실리콘 및 붕소를 포함하고, 상기 붕소가 상기 격자의 장력을 증가시키기 위해 상기 격자 내에 일체되는 것을 특징으로 하는 마스크.
노출되는 방사선을 표면의 선정된 부분에 선택적으로 노출시키는 위한 방법에 있어서, 상기 표면과 상기 노출되는 방사선의 소스 사이의 제1물질로 제조되고 메쉬를 갖고 있는 스크린을 배치하는 단계, 상기 제2물질로 채워지지 않은 메쉬가 상기 표면의 상기 선정된 부분에 대응하도록 상기 메쉬의 일부를 제2물질로 채우는 단계, 및상기 노축 방사선의 소스를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 장력 내에 상기 스크린을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는방법.
제13항에 있어서, 상기 배치 단계가 상기 스크린에 걸쳐 균일하게 장력을 분포시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 노출 방사선이 상기 스크린에 관련하여 선정된 방향으로부터 발생하고, 메쉬 벽이 상기 선정된 방향과 평행으로 존재하도록 상기 스크린을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 형성 단계가 상기 스크린의 상부표면과 하부표면 사이에서 일직선으로 되고, 수직하도록 메쉬 벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 방사 소스가 평행한 방사선의 비임을 발생시키고, 방사선이 채워지지 않은 메쉬 사이에 존재하는 상기 제1물질의 선들 하부의 상기 표면 상에 충돌하도록 상기 방사선소스, 마스크 및 표면 중의 하나를 상기 방사선 소스, 마스크 및 표면중의 다른 2개에 대하여 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 동작 단계가 이온 비임 방사선을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.