KR100299503B1

KR100299503B1 - 리소그라픽공정을포함하는장치제조방법

Info

Publication number: KR100299503B1
Application number: KR1019930012895A
Authority: KR
Inventors: 스티븐데이빗베르거; 존머레이깁슨
Original assignee: 죤 제이.키세인; 에이 티 앤드 티 코포레이션
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 2001-11-30
Also published as: JPH06216011A; US5258246A; KR940002934A; TW225608B; EP0587276A1; CA2094656A1; CA2094656C

Abstract

미크론과 서브 미크론의 최소 형태 크기의 장치 형성은 후방 촛점면 필터를 포함하는 리소그라픽 공정에 의하여 성취될 수 있다. 특히 중요한 형성의 접근은 산란 및 비산란된 방사 사이에서 가속된 전자에 의한 구별을 기초로하는 형상을 생산하는 마스크 패턴에 의존한다. 상기 마스크의 사용은 스캐닝, 정보-함유비임과 일치하는 광축을 유지하기 위하여 대물렌즈의 필드 형태 또는 물리적인 운동에 의한 탈선의 동적인 수정을 제공하는 스캐닝 시스템에 적용하는 값이다.

Description

리소그라픽 공정을 포함하는 장치 제조 방법

제1도는 비산란된 에너지(unscattered energy)를 선택적으로 통과하도록 설계된 후방 초점면 필터의 작동 원리를 도시하는 개략적인 도면.

제2도는 제1도의 작동원리와 비슷하지만, 후방 초점면 필터가 산란된 에너지를 선택적으로 통과하도록 된 시스템의 작동원리를 도시하는 사시도.

제3도는 "투명한" 마스크 영역을 통하여 전달된 에너지를 선택적으로 통과하도록 설계된 후방 초점면 필터의 수용각에 대한 대조와 전달의 세로 양에 관한것으로, 대조와 전달의 세로 좌표와 각도의 가로 좌표에 관한 그래프.

제4도는 본 발명에 적절하게 사용되는 투사 시스템의 사시도.

제5도는 차단 마스크 영역내에서 발생되는 산란의 어떤 형태를 도시하는 도면으로써, 상기 영역의 하측면으로부터 방출되도록 산란되거나 "모서리가 산란된" 에너지를 발생시키는 비탄성 산란은 물론 탄성의 효과를 도시하는 사시도.

제6도는 제1도 및 제2도에 도시된 시스템내에서 전달 마스크를 대체하는 반사 마스크의 영역을 도시하는 사시도.

제7도는 전자 이미징(electron imaging)이 단계화된 표면위에서 실행되는 제조하에서 장치의 단면을 도시하는 사시도.

제8도는 제7도와 비슷한 도면이지만 평면화된 표면위에서 실행되는 이미징을 도시하는 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이 2 : 마스크

4 : 투명한 영역 5 : 렌즈

6 : 후방 초점면 필터 7 : 필터 개구

9 : 형상 10 : 조명화된 영역

11 : 비조명화된 영역 12 : 개구

40 : 장치 41 : 에너지원

[발명의 배경]

[기술분야]

본 밭명은 리소그라픽 윤곽묘사(lithographic delineation)를 포함하는 방법에 의한 장치 제조에 관한 것이다. 상기 장치는 분리되거나 일체된 것으로 될 수 있지만, 마이크로미터 또는 더 작은 정도의 작은 형태의 크기 또는 간격에 의존하는 공통적인 특징을 가진다. 반도체 집적회로는 소형크기에 결정적으로 의존하고, 앞으로는 본 발명에 의하여 이익을 받을 수 있는 것으로 기대된다. 또한, 상기 집적회로는 광학 장치를 포함하는 것이 증가될 것이고, 이 또한 본 발명의 기술에 의하여 향상될 것이다.

[전문용어]

본 기술분야의 기술용어는 과학으로는 물론 상용적으로 일정하게 적용되지 않는 다양한 용어를 사용한다. 따라서 본 명세서에 사용되는 용어를 한정하는 것이 편리하다. 후술되는 설명은 정의의 가장 큰 요구의 중요성은 물론 중요성의 관점인 전자 리소그라픽의 용어이다. X-레이 또는 다른 전자석 방사에 적용되는 용어는 동일한 것이다.

[전자비임 투사 리소그라피]

리소그라피 시스템은 영역의 투사 이미징을 발생하는 전자비임을 가진 마스

크의 한개 이상 중요 부분의 동시적인 조명을 필요로 한다. 상기 시스템은 가속된 전자에 의하여 조명되는 마스크에 의한 이미징에 의존한다. 상기 설명의 대부분은 전달 마스크를 관점으로 되어있지만, 패터닝(patterning)은 반사 마스킹의 결과가 될 수 있다. 이러한 용어들은 포토 음극의 포토 조명을 직접 생산할 때 가속화되지 않은 낮은 에너지 전자에 의한 이미징을 포함하지 않는다.

이러한 시스템은 모서리 거칠기를 패턴화하는 것과 같은 결점의 영향을 감소시키거나 필요한 소형화를 위하여 간단히 공급하도록 마스크-대-이미지 감소를 허용한다. 이러한 많은 목적을 위하여, 10 배 또는 그 이상으로 감소될 수 있다. 확대는 물론 하나-대-하나의 이미징 또한 허용된다.

[마스크]

패턴화되지 않은 전자 방사에 의하여 조명될 때, 상기 방사를 패턴화하는 제조 공구는 이미지 평면위에서(일반적으로 제조될 장치의 표면에서) 매우 낮고, 높은 전자 강도에 의하여 한정되는 이미지를 궁극적으로 발생한다. 일반적으로 마스크가 사용시 정교하게 제조될 동안에, 결정성 격자의 이미지-생산 패턴이 고안될 수 있도록 자연적으로 발생하는 이미지-생산 패턴을 포함하거나 구성할 수 있는 가능성이 있다.

편의상 상기 "마스크"라는 용어는 전달보다는 반사를 필요로 하는 본 발명의 형태에 사용되는 패턴 소스를 설명하는 데에 사용된다. 대부분의 설명이 바뀌지 않을 동안에, 지금 가시화된 바와같이, 본 발명의 기술은 반사 마스크의 사용을 고안한다. 일반적인 기술과 일치하는 바와 같이, 선명도의 우수함은 산란각의 기초위에서 이미지-형성 에너지를 다르게 하는 후방 초점면 필터(하기에 설명한 바와 같이)에 의존한다. 직접적으로 말하면, 상기 반사 마스크 모드는 "비-거울성(non-specular)" 및 "거울성(specular)" 반사영역("불투명한" 및 "투명한"것 보다)에 의존한다. 즉 지시된 바와 같이, 반사 마스크는 전달 마스크와 똑같은 형태로써 작용할 동안에는, 상기 요구는 완화된다. 상기 반사 마스크가 광축과 일직선이 아니기 때문에, 비-거울성 반사는 흡수 또는 어느 정도의 전달에 의하여 대체될 수 있는 입사 방사선의 큰 조각을 필요로 하지 않는다. 그러므로, 극도의 경우에서 반사 마스크는 거울적으로 반사되는 반사 영역을 기능적으로 구성할 수 있다.

[차단]

마스크 영역은 장치 제조를 발생시키는 이미지 즉, 다른 이미징 물질 또는 저항에 대한 전자감쇠 정도를 발생한다.

[투명]

마스크 영역은 장치 형성의 관점에서 비교적 작은 차단 영역와 이미지 즉, 다른 이미징 물질 또는 저항에 대한 전자 감쇠의 정도를 발생한다.

[흡수]

차단 영역에 대하여 일반적으로 논의한 바와같은 특성은 조명 에너지에 대한 전달 에너지의 감소 정도를 필요로 한다.

[산란]

각도 변화는 재료를 통한 전달시 전자, 일반적으로는 마스크를 통하는 비임 전자에 의해 발생된다. 산란은 탄성적이거나 비탄성적으로 되고 많은 조건하에서 상기 둘다는 명백하게된다. 비탄성 분산에서는, 관련된 전자 에너지에서 흡수되는 대부분의 재료에서 나타나는 바와같이, 초점거리 및 이미지 특정상에서 암시를 가진 파장의 변화 즉 "색면수차(chromatic aberration)"를 발생한다.

설명을 쉽게하기 위하여, 참고로 "산란된" 에너지와 "비산란된" 에너지로 분류된다. 원리상으로, 전달 에너지는 어떠한 실질적인 재료를 통과할 때에 작지만 어느 정도의 산란을 겪게되고, 전달 에너지로부터 멀어지는 산란 특성의 존재는 방향을 어느 정도 변화시킨다. 용어는 리소그라피적으로 중요한 효과로써 정의된다. 즉 "비산란"은 어느 정도의 연속적인 개구를 통하여 선택적으로 통과하는 최대 산란 각도까지 범위가 상승된다는 것을 말한다.

[모서리 산란]

이 용어는 참고로 매카니즘에 관계없이 차단과 비차단의 마스크 영역사이의 간극을 통하여 전달되는 전자를 의미한다. 상기 일반적인 위치를 위하여, 전자가 비임한계 밖의 방향에서 움직일 수 있도록 간극은 명목상 수직적으로(마스크 평면에 수직적으로)된다. 탄성적이거나 비탄성적으로 되는 산란은 단일 종류의 결과가 되거나 2 개이상의 산란 종류가 된다. 모서리 산란에 대하여 고안된 공헌자로써, 일반적으로 간주되는 모서리 회절은 통상 작은 것이 되고 리소그라피적인 중요성이거의 없게 된다(고안된 e-비임 리소그라피 파장은 형태 크기를 최소화시키는데 작은 것이 된다).

[후방 초점면 필터]

필터는 동일한 속력의 전자에 대하여 전달성이 다른 2 개이상 영역을 가진다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 영역의 선택은 산란에 의존한다. 상기 실시예에서, 필터는 "비산란"(낮은-각도로 산란된 것을 포함하는) 전자의 선택적인 전달을 제공하고, 바람직한 산란 각도 한계에 의하여 결정되는 개구 크기를 구비하는 흡수 부재 형태를 가진다. 또한, 상기 필터는 바람직한 산란 각도 범위내의 값으로 측정되는 산란된 전자를 선택적으로 전달하기 위하여 설계될 수 있다. 이러한 필터의 배치는 어떠한 물체나 대물렌즈의 후방 초점면 근처나 이미징 시스템내의 결합면 근처에 있다. 본원에서 사용되는 "후방 초점면 필터"라는 용어는 어떤 필터배치를 둘러싸는 것이다. 개구크기(둥근-축 개구의 최소한 크기)는 흡입 방사를 수용하는 최대 각으로 기재된다. (수학적으로는 상기 각도의 탄젠트(tangent)는 결합 렌즈의 초점 길이에 의하여 분리되는 개구의 반경과 동일하다.)

[이미징 재료]

투사 이미지가 만들어지는 물질이다. 일반적으로, 일시적인 물질, 예를 들어 "레지스트"는, 상기 물질이 제조된 장치내에서 얻어질지라도-이미지 노출에 의해 수정되거나 수정되지 않는 것으로 간주된다.

[최소 형태의 크기]

본원에서 사용되는 바와 같이, 상기 최소 형태 크기는 장치에서 측정된 바와

같이 제조되는 형태사이의 가장 작은 형태 또는 간극의 치수이다. 설명한 바와 같이, 상기 크기는 일반적으로 장치 설명에서 사용된다. 즉 참고로, 현재 기술의 상태에서 반도체 칩인 "1 메가 비트 칩"을 포함한 필드 효과 트랜지스터의 게이트 크기인 1㎛의 최소 형태 크기를 나타낸다.

많은 다른 용어는 문학적으로 사용된다 복잡하고 때로는 표현이 변화하게 되는 동안, 상기 용어는 일반적으로 최소 크기 형태로써 축소된다. 많은 것에 대한 "설계 법칙(design rule)"도 유사한 용어이다. 어느 정도 다른 용어로 정의되는 "최소 선폭(minimum line width)"도 거의 유사한 용어이다. 모든 이러한 용어와 문학적으로 설명한 것과 같이 다른 치수적인 용어는 매우 주의깊게 해석되어야한다.

[전달]

이미지 영역내의 방사되는 전자 강도는 마스크 위에서 입사되는 상기 강도에 대하여 표준적으로 되는 투명한 마스크 영역과 대응된다.

[이미지 대조]

이미지 영역사이에서 방사 전자의 강도 차이는 투명한 마스크 영역에 대응되는 이미지 영역내의 강도를 표준화하는 불투명한 마스크와 투명한 마스크에 대응된다.

[모서리의 날카로움]

이미지 영역 사이의 경계에서 측정되는 1/2 이미지 대조에 대한 대조상의 거리는 차단 및 투명한 마스크 영역과 대응된다.

[반사모드 용어]

본 기술의 기술자는 전달보다는 반사의 마스크를 사용하기 위하여 본 발명의 기술을 적용하는 데에 아무런 문제점이 없다. 전달에서처럼, 용어의 단순화는 급속한 것이다. 예를 들면, 실질적인 표면은 진정한 거울성의 반사를 발생하지 못한다. 전달 모드의 "투명한" 영역과 "차단" 영역의 기능에 대응하는 영역사이에서처럼 차이는 완전한 거울성 반사로부터 각도의 빗나간 정도에 관한 것이다. 후방 초점면 필터는 산란 각도의 빗나감이 거울성 반사에 대하여 허용하는 것내 또는(반전 톤(reverse tone)용으로)그 위에서 이미지-형성정보를 선택적으로 통과하는 기능으로써 작용한다.

설명을 복잡하게 하는 것보다, 전달에 대하여 많은 설명을 하더라도 일반적인 상식(전달뿐만 아니라 반사에 의존하면서)의 기술을 독자들에게 설명하는 것이 더 신뢰성이 있는 것이다.

[종래기술의 설명]

본 기술은 한개 이상의 리소그라픽 윤곽묘사 방법을 포함하는 장치제조에 관한 것이다. 설명한 범위내에서의 대부분의 중요한 장치는 상기 방법이 다른 것에 적용되고, 다른 형태의 장치가 장래성이 있는 것일지라도 반도체 장치에 관한 것이다. 현재 기술인 반도체 집적회로는 현재 1㎛의 최소 형태로써 형성된다. 다양한 리소그라픽 방법을 사용하는 상기 장치는 선택성 공정, 즉 에칭, 주입, 확산, 침착등을 초래하는 포지티브 또는 네거티브 이미지를 생산하도록 설계되어 있다. 다음 세대 장치에 취해지는 방향 제시는 물론 설계 및 공정의 진행은 1988년, 뉴욕 플레넘 출판사(Plenum Press)의 더블유. 엠. 모로우(W.M. Moreau) 저서인 반도체 리소그라피 원리, 실행 및 재료(Semiconductor Lithography Principles, Practices and Materials)의 420-431 페이지에 설명되어 있다.

1㎛의 최소 형태 크기로 만드는 백만 장치도 상승 저장하여 1cm 가로질러 ICs 을 생산하는 전형적인 공정은 자외선 방사 근처의 조명에 의하여 즉 흡수형 마스크에 의해 저항층을 발전시키고 노출시키는 것에 의존한다. 근접 프린팅과 투사프린팅 둘다 사용된다. 상당한 연구와 넓은 실험은 장래의 ICs 생성으로 방향 지워진다. 가까운 장래의 최소 형태크기 감소(0.5㎛ 의 형태크기로 감소시키기 위하여)는 자외선 스펙트럼 근처에 있는 더 짧은 파장조명에 의존하는 비슷한 시스템에 의존하는 것으로 예상된다. 광학적인 설계와 저항 형성과 같은 것도 향상된 단계에서는 필요 불가결한 것이 된다.

약 0.35㎛ 의 최소 형태 크기로 낮추는 다음의 생성은 잘 발달된 것이 아니다. 어떤 사람들은 리소그라픽 윤곽묘사는 깊은 자외선 스펙트럼에서 보다 짧은 파장의 방사에 의존할 것이다.

상기 건 이후의 생성에서, 상기 장치는 0.35㎛ 보다 더 작은 최소 형태 크기로 제조되고, 0.2㎛ 이하 또는 0.2㎛ 에서의 최소 형태크기의 장치는 벌써 실질적인 연구 단계에 있다. 마스크 제조에 관한 접근은 벌써 발전의 단계에 있다. 상기 설명에 따라 제조된 장치의 작동은 직접적인 전자비임 기록을 필요로하는 형성의 기초상에서 제조된다. ("직접적인 기록"인 이러한 기술은 매우 낮은 통과 출력에 의하여 특징지어지고, 큰양의 생산 즉 기억장치에 대한 요구를 만족시키지 못하는 것으로 예상된다).

상기 범주내에서의 중요한 상업적인 장치 실현은 장치의 마스크 제조에 부가의 향상에 의존한다는 것이 인식된다. 지금 사용되고 있는 자외선 방사의 파장 한계는 이미징에 대하여 부적절하다는 것이 명백하다. 마스크-대-이디지 감소의 사용이 마스크를 통한 이러한 방사의 통로를 허용할 동안에, 이것의 파장보다 더 작은 최소 형태를 한정하는 데에는 사용될 수 없다. 이치에 맞는 생산율을 가진 신뢰성 있는 생산은 파장내의 또다른 감소와 최소 형태 크기의 어떤 부분을 요구하게된다. 0.2㎛ 의 최소 형태를 위하여, 500Å(0.05㎛) 또는 더 작은 파장의 방사가 요구된다. 상기 마지막 범위내에서의 장래 마스크 제조는 일반적으로 X-레이스펙트럼내의 전자석 방사의 사용을 가진다.

적절한 X-레이 윤곽묘사의 근접에 대한 발전은 어려운점이 있다. 그럼에도 불구하고, 많은 장애물을 인식할 동안에 집중된 활동들이 발전성을 보였다. 주 문제점은 한정된 밝음원, X-레이 광학의 비이용성 및 낮은 흡수성을 포함한다. 많은 향상된 시스템은 싱크로트론(synchroton) 소스에 의존한다.

X-레이 광학 발전성의 현 상태는 근접 프린팅의 형태를 취하는 연류된 많은 노력을 발생시킨다. (이것은 교대로 마스크와 노출 매체 사이에서 매우 근접한 간격에 대한 요구를 하게 된다). 예를 들면, 약 10Å 의 X-레이 파장의 사용은 0.2㎛ 형태의 선명도를 위하여 약 10㎛ 의 마스크-대-기판 간격을 요구한다. 마스크 깨어짐의 위험성은 상기 간격에서 중요한 것이다. 이러한 작용이 증명될 동안에, 이것은 소스, 마스킹 근접 및 상업적인 실행에 쉽게 적용되지 않는 다른 조건을 사용한다. 예를 들어, 상기 증명의 노출시간은 한 시간의 주기보다 더 긴시간을 가진다.

한때 전자석 방사 대신에 가속된 전자의 사용으로 방향지워진 상당한 노력이 있다. 상기 노력은 e-비임의 직접적인 기록을 가진 공간으로 계속되고 어느 정도는 전자 광학과 저항 화학에 대한 향상에 공헌하였다. 특별한 노력이 미국, 독일 및 일본에서 추구되었다. (1975년 11월 12일, 12월 6일자 제이. 박. 사이언스. 테크놀(J. Vac. Sci. Technol.)에 실린 "전자-투사 미세제조 시스템(Electron-projection Microfabrication Sysyem)"과, 1979년 11월 16일, 12월 6일자 제이. 박. 사이언스. 테크놀에 실린 "전자 미세돌출부에 의한 정렬된 다중층 구조 생성(Aligned Multilayer Structure Generation by Electron Microprojection)"과 1979년 도오꾜도, 고체 상태의 장치에 관한 11차 국제회의(1979)의 서문과, 1980년 적용된 물리학의 일본일지의 보정서 19-1 19권, 47-50 페이지에 있는 "전자적인 돌출 시스템의 축소(Demagnifying Electron Projection System)"를 참조하기 바란다. 1970년대 말에 가장 실질적으로 추구되었던 것으로 나타난 이러한 노력들은 일반적인 형성 공정에 의하여 제공되는 사상에 축소화로 결정지워진다. 이러한 리포트들은 약 l㎛ 에서 약 0.5㎛ 레벨에 있는 최소 형태 크기를 축소하기 위하여 방향지워졌다. 사용된 장치는 상당한 정도의 발전을 나타냈고, 전자광학, 인쇄 및 적절한 강도를 생산하는 소스는 물론 배열을 사용하는 계획을 증명하고, 그래서 정당한 노출시간을 증명한다.

대부분에 있어서, 상기 노력은 마스크를 흡수하는데 사용한다(그래서 지금은 가시성 있는 UV 리소그라픽 제조에 사용된다). 작업이 X-레이 형성에 사용되는 형태의 박막-지지 구조가 대체될 수 있다는 것을 후에 제안하였지만 상기 작업은 자체, 지지 개구 마스크를 이용한다. (IBM 기술의 설명서(IBM Tech. Disclosure Bull.)(미국) 1977년 12월자 20권 제 7 번째 "E-비임 돌출부의 제조와 지지 프레임위의 X-레이 마스크(Fabrication of E-beam Projection and x-ray Masks on Suppont Frame) "

전자 마스크 접근의 주목적인 UV 스펙트럼 근처내에 있는 전자석 방사의 파장을 기초로하는 리소그라픽 묘사에 의하여 만족스럽게 충족될 수 있다는 것을 히스토리는 증명한다. 보다 작은 최소 형태크기로 만들기 위한 노력은 또한 전자석 방사루트에 집중된다는 것을 문헌적인 연구는 보여주고 있다(첫번째는 깊은 UV와 마지막에는 X-레이).

최근에는 e-비임 투사 형성에 대하여 문헌적인 연구가 조금 행하여지고 있다. 흡수 마스크의 사용에서 은연중에 내포된 색면수차(어느정도 더 작은 탄성적인 분산)는 X-레이위에 강조를 설명한다. 제4도에서 설명된 바와 같이, 흡수 현상 그 자체의 (완전하지 않는) 본성과 결합하기 위하여 요구된 두꺼운 흡수영역은 흡수영역의 모서리로부터 전자를 탈출하도록 한다. 결합된 선명도 한계는 2개의 매카니즘중 어느 하나로 인한 부적절한 전달/차단이 될 수 있는 전자의 결과이다. 감소된 에너지로 인하여 초기에 분산 또는 잘못된 방향으로 된 전자는 불적절하게 잡히거나 배제된다.

종래의 전달 전자 현미경 검사의 히스토리는 상기 설명과 관계 있다. 보다 좋은 형태의 결정으로 향한 일정한 요구 사항은 설계 변경에 의하여 실행된다. 결과는 상기 작은 형태의 명백한 결정 둘다에 고가속화된 전압은 물론 매우 얇은 견본이 되는 결과가 된다. 상기 둘다 낮게된 흡수, 형태를 부적절하게 결정하는 흡수정도 및 "차단" 영역내에서 상세히 결정하기 위하여 요구되는 회색 스케일을 재배치하기 위하여 부적절한 것으로 들어간다. 상기 문제점에 대한 가장 친숙한 해답은 "전자 전달 현미경 검사의 대조 분산(Scattaring Contrast Transmission Electron Mioroscopy)"으로서 알려진 전자 현미경 모드인 것이다. 이러한 모드는 전자가 견본을 통한 전달위에서 분산을 경험하는 정도에 기초를 둔 형상에 의존한다 상기 이미징은 개구화된 후방초점 평면 필터에 의존한다. 이러한 작동의 원리는 잘 알려져 있다. 즉, 비분산된 전자는 개구의 배치에 의존하면서 선택적으로 전달되거나 차단된다. 적절한 회색 스케일의 재배치는 분산 각도위에서 전달에 의존하는 것이 된다.

SCTEM은 분명히 중요한 것이지만 교대로 흡수에 기초를 둔 종래의 형상에 의하여 분리되지 않은 어떠한 문제를 제시한다. 주 문제점은 개구 크기에 있다. 상반된 설계는 회절 한계에 의하여 결정될 수 있는 형태 크기를 교대로 한정하는 작은 개구 크기에 은연중에 의존하는 형상 대조로부터의 결과를 요구한다. 이러한 점은 감소된 분산 대조를 일으키는 개구의 확대를 이끌어낸다. 곁과적으로, 예를들면 상 대조에 기초를 둔 새로운 이미징 방법이 나타났다.

전자 현미경의 히스토리는 즉 대조와 크기가 논의된 바와 같이, 10,000 배 이상의 요구되는 확대(100x 내지 10⁵x 의 범위내에서)를 함께 가진 피할 수 없는 견본 특성을 사용하여 이해될 수 있다.

[발명의 요약]

장치 형정과 그 결과 만들어지는 장치는 1㎛ 및 그 이하인 최소 치수를 가진 최소 크기 형태 능력을 가진 한개 이상의 리소그라픽 투사 방법에 의존한다. 본 발명의 특징은 0.5㎛ 이하 또는 그 크기에서 최소 형태 크기 이하를 요구한다. 문헌에 설명되고 분명한 장치는 다양한 최소 형태 크기 즉, 0.35㎛, 0.25㎛, 0.2㎛ 이하를 요구하게 된다. 본 발명은 이러한 장치의 제조에 적절하게 적용된다. 상기 제조 방법은 마스크를 통하여 전달시 분산에 의존하는 리소그래픽하게 한정된 에너지의 선택적인 통로에 의하여 어느 정도의 범위까지 영향을 받는 이미지 제조를 필요로 한다.

(상술된 바와같이, 설명은 전달 마스크의 사용에 의하여 넓게 설명된다. 반사 마스크의 고안된 사용은 사용된 언어의 어느 정도의 재사용을 요구한다. 예를들면 상기 모드에서, "선택적인 통로"는 동일한 "거울성 반사"을 포위하는 것으로 간주된다. (후방 초점 평면 필터에 의하여 허용되는 각도 이탈내에서) 등).

상기 리소그래픽 방법의 중요한 분류는 이미지 평면위에서 패턴 재배치를 허용할 수 있도록 각각 크고 작은 범위로 조명 에너지를 전달하는 것을 산란하는 "차단" 영역과 "투명한" 영역에 의하여 형성되는 패턴을 함유하는 마스크의 비임 조명에 의존한다. 산란-의존성 전달은 필터에 의하여-일반적으로 개구화된 필터-마스크의 목적 평면에 대하여 렌즈 시스템의 "후방 초점면"(동일하게 결합되는 평면을 포함하는 것을 한정되는)위에 있다. 상기와 같이 한정되지 않더라도, 상기 후방 초점면 필터는 항상 흡수한다. (상기 설명에 사용되는 다른 용어와 같이, "흡수"라는 용어는 리소그라픽적으로 중요한 레벨을 의미하고-즉, 더 작은 퍼센트가 고안된 공정에 충분하다면 100%의 흡수는 요구되지 않는다). 렌즈 시스템의 광학축에 있는 필터 개구의 공급은 비산란 에너지의 선택성 통로-분명한 마스크 영역을 통하여 통과하는 에너지의 선택성 통로를 발생시킨다. 산란된 에너지 불투명의 선택성 통로를 제공하기 위한 보완적인 시스템은 필터의 축영역을 통과하여 지나간다. 산란된 에너지를 선택적으로 통과하는 필터는 하나 이상의 개구 또는 투명 재료에 의하여 둘러싸인 중앙 흡수 영역 형태를 취할 수 있다. 또한, 둘중의 하나의 필터는 산란의 범위에 의존하는 에너지의 통로 또는 비-통로용으로 제공된다.

적절하게 리소그라픽적으로 한정된 에너지는 편리하게 제조 및 사용되는(즉 구조적인 재료 및 두께를 사용하여) 마스크의 "차단" 영역과 "투명한" 영역에 의해 상기 용어내로 산란 또는 전달될 수 있는 본성을 가져야 한다. 다양한 에너지 형태는 이러한 견지에서 보아서 적절한 것이다. 발명적인 중요성은 미크론과 서브 미크론의 형태 크기에 근본적으로 적합한 에너지 성질이다. 양호한 시스템은 적절하게 우수한 형태의 해상도를 위하여 충분하게 가속된 전자에 의존한다. 50 내지 200kv 범위내에 가속 형태에 대하여 특별하게 논의하였다. 최대 가속도는 장치의 결과적인 재료 손상에 의하여 한정되는 것 같다. 일반적으로, 한층 더 커진 가속도는 향상을 나타내고, 즉 초점 깊이와 침투 깊이에 의하여 요구되는 장치 설계에 의존하면서 지시될 것이다. 본 발명의 제조 시스템은 전자석 방사에너지 즉 x-레이 스펙트럼내에서 사용되는 생산 장점을 가진다. 상기 전자 비임 투사가 이미-가속된 전자에 의하여 마스크의 초기 조명을 필요로 하는 발명에 의하여 일반적으로 고안된 것과 같이 접근할 동안에, 본 발명은 다른 가치를 가진다. 예를 들면, 비 가속된 전자에 의하여 마스크 조명 내에서 발생하는 포토 음극의 포토 조명은 본 발명의 기술에 의하여 이익을 받을 수 있다. 본 발명의 이러한 관점은 이미 패턴화된 방사의 가속을 포함한다. 후방 초점면 필터에 의하여 허용된 가속화된 전자는 초점 깊이와 침투 깊이에 대하여 상술된 장점을 가진다. 또한, 상기 후방 초점면 필터는 산란 각도에 기초를 둔 차이에 의하여 모서리 날카로움을 증가시킨다.

본 발명의 가장 중요한 용어 사용은 저항물질의 패턴닝을 포함한다. 높은 해상도 또는 낮은 손상용으로 선택된 묘사 에너지는 공정화되는 일반적인 재료의 장치-작동용 성질에 거의 직접적인 영향을 미치지는 못한다. 이러한 점은 50 내지 200kv 범위 또는 더 높은 범위내에서 가속되는 전자에 의존하는 공정의 중요한 범위의 진정한 것이 된다. 상기 에너지화된 전자는 얇은 표면 영역내에서 국부적으로 흡수되지 않지만 중요한 깊이로 침투하고, 때때로 제조되는 항목을 통하여 완전히 흡수된다. 손상으로부터 생긴 결함의 매우 작은 집중은 장치의 중요한 특성의 변형을 최소화시키는 것이 본 발명의 특징이다.

그럼에도 불구하고, 본 발명의 종류는 패턴화된 조명에서 기초를 둔 장치 성질의 직접적이거나 비직접적인 변화에 의존한다. 이러한 종류는 동시성의 조명을 포함하고, 공정은 공정비내의 조명-의존성 변화 즉, 분해의 결과로써의 선택성 침착 또는 조명에 의하여 선택적으로 발생하는 반응을 발생시킨다. 또한 에치비는 조명에 의하여 양극 또는 음극적으로 영향을 받는다.

본 발명의 접근은 근접성 및 투사 프린팅 둘다에 의하여 X-레이 형성에 대하여 상용되는 장점을 가진다. 일반적인 X-레이 시스템에서, 이미징은 흡수 및 투명한 마스크 영역을 관통하는 에너지 사이의 차이에 의존한다. 일반적으로 찾게 되는 최소 형태 크기에 적절한 X-레이 파장은 모서리 산란의 해상도 손실을 발생시키는 충분한 두께의 마스크내 불투명 영역을 요구하게 된다. 후방 초점면 평면 필터의 사용은 모서리 산란으로 인하여 해상도 한계를 경감시킨다. 이러한 장점은 다른 산란-비산란 마스킹 시스템 뿐만아니라 전자석 방사의 다른 형태를 사용하는 흡수-전달 마스킹 시스템에 중요한 것이 된다. 이와 관련하여서 본 발명의 방법은 다른 리소그라픽 기술의 파장 한계에 의하여 방해되지 않는 최소 형태 치수를 기초로 하는 장치 제조의 가치가 된다. 예를 들면, 1㎛ 을 초과하는 크기에서도, 비산란된 에너지를 선택적으로 통과하는 본 발명의 견지에서의 모서리 날카로움의 향상은 연속적으로 즉, 추진성있는 결과가 된다. 0.2㎛ 과 0.1㎛ 의 모서리 날카로움의 값은 실험적으로 증명되었다.

서브 미크론의 최소 크기에 적합하도록 하기 위하여 본 발명의 접근이 명백한 원상태의 공정이 될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 양호한 형태에 따른 전자 이미징은 진공의 대기압 내에서 바람직하게 실행된다. 이러한 점은 앞선 공정 또는 다음 이미징의 다른 공정과 일치하는 것이다. 예를 들면 분자성 비임 에피택시(Epitaxy) 및 화학적인 증착과 같은 침착 방법이다. 장치 변경 또는 진공 브레이킹에 대한 요구없이 상기 성질은 장치 형성을 선호하게 되고, 오염을 줄이게 된다.

본 발명 기술의 중요한 부분은 장치 제조와 그 결과 발생되는 생산물이다. 주로, 이러한 설명은 양호하게 가속된 전자 접근을 사용하는 적어도 하나의 이미징 레벨에서 고안되고, 주로 산란-비산란 마스킹을 고안한다. 논의된 바와 같이, 양호하게는 100kv 와 같거나 더 높은 가속 전압이다.

전자 이미징을 사용하는 제조 공정은 전자적으로 이루어 질수 있는 결과/배열 및 조사 능력으로부터 장점을 얻을 수 있다. (이것은 전자석 방사 패터닝을 일반적으로 사용하는 기계적인 스테이지 운동을 요구하지 않는다). 주 장점은 특별히 침투 깊이에 의하여 강화되는 초점 깊이이다. 이러한 조합은 이미징이 계단진표면(에치-제거에 의하여 생산되는)에서 실행되는 레벨을 포함하는 명백한 장치 형성을 발생한다. 100kv의 전자를 허용하는 초점의 깊이는 1㎛ 또는 일반적으로 사용되는 보다 큰 단계를 쉽게 수용하고, 균열성의 ㎛ 설계 법칙을 고안한다.

1㎛ 또는 더큰 거리를 수용하기에 충분한 침투 깊이는 공정을 촉진시킨다. 즉 벗겨진 수직표면의 저항 커버를 촉진시킨다. 상기 장점은 재료(즉, 저항) 두께에 대한 전자 노출에 관계없는 것이다.

본 발명의 접근이 평면화의 요구를 피할 수 있을때, 요구되는 평면화를 촉진할 수 있다. 이러한 평면화는 0.4㎛ 설계 법칙에서 장치 제조내의 금속커버를 보장하는데 유용하다.

투사된 이미지가 연속적인 마스크 영역에 대응하는 결합된 영역으로 구성되는 시스템에서 이미징을 유지하기 위하여 전자 투사 시스템내의 동적인 수정 형태를 작업자들은 사용하여 왔다. 이러한 하나의 시스템은 다양한 반경의 환형 형상의 서브-이미지 즉, 중앙의 둥근 영역을 시작하는 영역, 교대로 중앙으로부터 반경분리를 증가하는 환형 영역을 생산하는 것을 필요로 하는 이미지를 수용하는 초점길이의 변화에 의존한다. 다른 시스템은 렌즈의 광학축과 이미지 형성 스캐닝 비임 사이에서 일치를 유지하기 위하여 대물렌즈의 필드 형상을 제공한다. VAL과, 더 최근에는 상기 VAL 을 기초로한 VAIL 시스템은 다음 문헌에 설명되어 있다("이미징 장치"하에 언급된 참고자료를 참조). 모든 상기 시스템은 초기 작업의 흡수마스크-차단 영역에 대한 현재 산란의 대체에 의하여 이익을 얻을 수 있다.

가속된 전자 이미징과 관련되는 "근접 영향"에 주의가 집중되고 있다. 산란된 전자에 의한 원치 않는 노출에 의한 영향은 해상도에 한 문제점을 일으키고, 또는 작고 큰 패턴 영역 사이에서 노출차이의 문제점을 발생시킨다. 스캐닝 비임 기록에서, 이러한 영향의 결과는 스캔비 또는 비임 강도를 변화시킴으로써 감소될 수 있다. 본 발명의 투사 리소그라피는 마스크의 다른 영역내의 패턴 밀도의 변화 형태를 가진다. 이러한 영향은 가속된 전압의 적절한 선택에 의하여 감소된다.

제조상의 경제적인 면은 물론 생산의 향상은, 마스크 및/또는 기판의 약간의 뒤틀림 또는 잘못 배치에 대한 조금 더 큰 허용으로부터 얻어진다.

[상세한 설명]

[도면]

[제1도]

도시된 단일 렌즈 시스템은 차단 영역(3)과 투명 영역(4)을 포함하는 마스크(2)에 레이(17)로써 정의되는 비임 전자 또는, 다른 묘사 에너지를 사용하도록 한다. 투명한 영역(4)을 통하여 전달되는 레이는 레이la로 정의되는 반면에, 차단영역(3)에 의하여 전달되는 레이는 레이 1b로 정의된다. 상기 레이는 후방 초점면 필터(6)에서 일어나는 방출 레이를 가진 렌즈(5)에 의하여 굴절된다. 도시된 레이(la)가 필터 개구(7)를 통하여 통과함으로써, 복제된 조명 영역(10)과, 비조명영역(11)으로 구성된 이미지(9)를 발생시킨다.

임계 산란각도에서 분산된 레이(1b)는 개구(7)를 통과하치 않지만, 그대신 필터(6)의 비-개구화된 영역(8)에 의하여 차단되거나 흡수된다.

[제2도]

산란된 에너지가 사용되는 고안 시스템은 제2도에서 이미지를 형성하기 위하여 선택적으로 사용된다 여기에서 산란된 레이(1b)는 전달된 레이(la)가 필터영역(18)에 의하여 정지될 동안에 개구(17)를 통과한다. 네거티브 이미지(9)인 이미지(19)는 영역(21)의 선택적인 조명으로부터 발생된다. 영역(20)은 비조명된다.

이러한 장치에서, 후방 초점면 필터는 흡수한다(다른 장치가 브라그(Bragg) 산란등과 같은 산란 형태를 사용할 수 있을지라도).

레이(1c)는 완전하게 전달하기 이전에 탈출할 수 있도록 차단 영역(3)내에서 산란된 에너지로써 도시된다. 이러한 현상은 주 논의된 본 발명의 산란되지 않은 마스킹의 변경예에 대하여 매우 작은 폭이며, 즉 주로 산란되는 것을 기초로 하는 이미징에 의존하는 변경예이다. 위하여-즉 주로 산란-비산란 마스킹을 기초로한 형상에 의존하도록 매우 작은 진폭이다. 제5도의 설명에서 논의된 바와 같이, 흡수-전달 마스킹용으로 사용되는 좀더 두꺼운 차단 영역이 보다 더 만족스러운 것이 된다.

도시된 바와같이, 충분한 각도의 모서리 산란은 레이(1b)의 똑같은 방법으로 후방 초점면 필터(6)에 의한 차단을 발생시킨다. 이후에 설명되는 바와 같이, 레이(1c)는 단순한 탄성 산란으로 인하여 발생될 수 있거나, 하나 이상의 에너지 결과 즉, 비탄성 산란을 발생시키는 경우에 흡수할 수 있다. 본질적인 에너지 감소를 갖는 비탄성 산란은 개구(7)에 의하여 범위가 정해진 각도내에서 캡쳐(capture)의 가능성을 거의 줄이는 또다른 영향을 부가하기 위하여, 렌즈 산란 (에너지 손실로 인한 후방 초점면의 변화)으로 인한 색면 수차를 발생시킨다.

이와 관련된 것은 분명하게 된다. 이미징 시스템과 결합하는 후방 초점 평면의 사용은 본 발명의 기술에 의하여 이롭게 되지만 흡수에 의존한다. 전자 방사를 위하여 흡수 이미징 투사 시스템을 제한하는 모서리 해상도의 악화는 감소된다.

[제3도]

대조 곡선(30)과 전달 곡선(31) 형태로써 여기에 제시된 데이터는 e-비임 시스템용의 계산된 값을 기초로 한다. 이러한 시스템에서, 175,000 전자 볼트의 레벨로 가속된 전자는 650Å 두께 형태의 구성요소 골드(gold)를 지지하는 0.5㎛ 두께의 실리콘 질소산화물 박막을 구성하는 마스크위에서 형성된다. 상기 골드의 차단 영역이 리소그라픽 작용의 완전함을 작용시킬 동안에, 기재된 100Å 의 두꺼운 대응 크롬 층은 접착성을 제공한다. 선택된 방사의 상기 형태에 대한 정보는 저항특성을 이용한 적절한 작동성질을 선택하기 위하여 사용된다. 실리콘 질소 산화물을 설명하기 위하여, 본 분야의 많은 기술자에게 친숙한 자료로써, 1978년 아카데믹 출판사의 제이. 엘. 보센(J. L, Vossen)파 더블유 케른(W. Kern)가 저술한 "얇은 막 공정(Thin Film Processes)"의 299-300page 을 참고하기 바란다).

[제4도]

제4도에서 도시된 장치(40)는 전자 또는 다른 에너지 소스(41)와, 콘덴서렌즈 시스템(42)과, 차단 영역(44)과 투명한 영역(45)으로 구성된 마스크(43)와, 대물렌즈(46)와, 축축 개구(48)를 구비하는 것으로 도시된 후방 초점면 필터(47)및, 등록과 배열 시스템(53)을 함께 구성하는 요소(51,52)에 의하여 둘러싸인 것으로 도시된 노출매체(50)로써 구성되어 있다. 이러한 장치(40)는 진공 챔버(54)와 공기 록크(55)에 의하여 구성되어 있고, 공기 록크는 견본 변화용으로 제공한다.

도시된 상기 장치는 적절한 광학을 설명하기 위한 기초로서 작용한다. 상기도면은 포함된 기본적인 원리의 토론을 기초로써 작용을 도시하는 제1도와 비교된다. 제4도의 장치는 분리된 콘덴서와 투사 렌즈 시스템을 가진다. 이러한 점은 최소의 기계적인 조정을 초점 맞추는 것을 용이하게 하는 것이 양호하다. 가요성이 장치의 간격을 증가시키고 또한 시간 위반을 발생시킬 동안에, 공정내의 마스크 또는 장치의 물리적인 운동을 발생시킨다. 또한, 투사 시스템내의 다중 렌즈를 사용하면 양호하다. 예를 들면, 2개 이상의 렌즈의 사용은 이미지 변형과 다른 변형에 대한 수정을 허용하고, 또한 이미지 회전을 제어하는 것에 유용하다. (엠. 비. 허리테이지(M. B. Heritage)가 1975년 11월/12월 저술한 제이. 박. 사이언스. 테크놀.(J. Vac. Sci. Technol.) 제12권. 6번째. 1135∼1139page 의 "전자-돌출의 미세제조 시스템(Electron-projection Microfabriation System)"을 참조하기 바란다).

1.0㎛ 이하의 최소 형태 크기에서 리소그라픽 제조에 관심을 가진 많은 작업자들은 감소 시스템을 고려하였다. 마스크의 질은 향상되고, 이미지 악화에 대한 공헌은 감소되었다. 이러한 장점들은 발생된 단점에 대하여 균형을 이루어야한다. 예를 들던, 밀도의 반경방향 감소의 영향, 특히 전자 조명에 대한 것은 보다 큰 마스크를 사용함으로써 악화된다. 이러한 발전을 위하여서는 단계화되고 반복되는 것이 요구된다.

장비 설계는 감소와 1 : 1 은 물론 이미지 확대를 허용한다. 상술된 이유의 일반적인 단점으로써, 다른 조건들은 근을 제안할 수 있다. 자연적으로 발생하는 패턴을 기초로 한 마스크-원자치수-는 확대를 요구한다.

마스크(43)는 전자소스에 대한 박막의 하측부 위의 패턴을 구성하는 차단한 영역(44)으로써 도시된다. 이러한 점은 "상부-하부" 영향에 의해 양호하게 된다. (1984년 스프링거-벨라그(Springer-Verlag)에 의하여 출간된 엘. 라이머(L. Reimer)의 "전자전달의 현미경 검사법: 형상 형성 및 미분석의 물리학(Transmission Electron Microscopy: Physics of Image Formation and Microanalysis)"의 172-176page 을 참고하기 바람).

참고로 상술된 엠. 비. 헤리테이지는 전자광학의 발전된 상태를 도시한다. 일반적으로, 렌즈와 다른 장비의 요소들은 꽤 발전되었다. 설계의 어떠한 변화도 본 발명의 양호한 형태와 일치하는 분산된 형태의 마스크의 대체로써 제안된다.

[제5도]

제5도는 차단 영역(61)을 지지하는 박막(60)을 포함하는 마스크 영역의 횡단면도이다. 상기 도면의 목적은 차단 영역내에서 리소그라픽으로 한정하는 에너지에 의하여 얻을 수 있는 다양한 현상에 관한 논의에 관한 기초를 제공한다.

참고로, 차단 영역(61)내로 전달되는 박막(60)에서 4 개의 에너지 레이가 발생된다. 레이 62는 차단 영역(61)을 탈출하는 것으로 도시된 모서리 산란 레이(67)를 발생시키기 위하여 단일의 산란(66)을 겪게 된다. 단지 단일 산란 이벤트(68)를 발생시키는 레이(63)는 불투명한 영역(61)의 전체 두께를 지나서 통과된 후 방출되는 레이(69)를 발생한다. 도면부호 61 과 같이 68의 경우 및 상기 도면에서 도시된 다른 경우는 탄성적이거나 비탄성적이 될 수 있다. 3 개의 산란의 경우(70,71,72)를 발생시키는 레이(64)는 차단 영역(61)의 하측면위에서 존재하는 69와 같은 레이(73)를 발생시킨다. 또한 다중성 산란 종류(74,75,76)를 발생시키는 레이(65)는 모서리 산란 레이(77)를 발생시킨다.

상기 레이(69,73)는 본 발명의 다양한 형태 역할로써 작용하는 산란된 에너지로써 도시되어 있다. 레이(63)의 경우는 본 발명의 산란-비산란 형상이 의존하는 현상으로 도시되어 있다. 본 발명의 이러한 형태에서, 차단 영역(61)의 재료 및 두께는 작은 숫자의 탄성적인 붕괴에 맞추어서 선택된다. 중요한 정도로써 형상 산란의 통계상의 보장은 레이(64)로써 도시된 3개의 붕괴를 제공한다. 상기 통계상의 보장은 흡수 마스킹에 대한 요구에 대하여 얇게 되어있는 차단 영역과 일치한다. 형성과 온도 안정성등의 견지로부터 바람직하게된 얇은 불투명 영역은 레이(62,65)로써 도시된 모서리 산란과 같은 것을 근본적으로 감소시킨다.

제1도의 레이(1c)와 연결하여 논의한 바와 같이, 흡수에 의존하는 차단 영역내에서 발생하는 모서리 산란은 비탄성 붕괴 때문인 것 같다. 부분적인 흡수를 발생시키는 에너지 손실은 색면수차를 발생시키는 방사(예를 들면 속도를 감소시키는 전자 방사의 경우)의 에너지 레벨을 발생시킨다. 상술된 바와같이, 렌즈의 진동수 산란 특성은 상기 방사가 이미지면위에서 이동할 수 있도록 방향 변화를 나타내는 광학 시스템으로 구성된다. 일반적으로, 색면수차는 영향을 받은 에너지가 축위의 필터 개구에 의하여 대응된 각도내에서 포착되지 않도록 하는 현상을 증가시킨다.

[제6도]

제6도는 반사 모드내에서 작동하는 마스크를 도시한다. 전달모드와 비교를 쉽게하기 위하여, 배열의 전달 마스크를 위하여 제1도 및 제2도의 부수적인 숫자에 대응하는 주된 숫자를 사용한다. 상기 도면에서, 마스크(2')는 패턴화된 영역(3')을 지지하는 기판(4')으로써 구성된다. 조명은 레이(1')로 도시된 집적된 전자이다. 도시된 특정의 장치를 위하여 영역(3')이 비-거울성 반사 레이(1b')(거울적으로 반사된 레이(la')에 대한 구별하기에 충분한 통계학적인 각도 벗어남을 명백히 나타낸다)를 발생시킬 동안에, 기판(4')의 자유표면은 반사된 레이(la')를 생산하기 위하여 레이(1')의 거울성 분자를 발생시킨다. 도시되지 않은 상기 장치의 나머지는 제1도 및 제2도에 도시된 필터의 방법으로 거울성 또는 그대신 비-거울성 방사를 선택적으로 통과하기 위하여 후방 초점면 필터에 의존한다.

가속된 전자조명 시스템내의 반사모드 마스크에 대한 설계는 잘 알려져 있다. 예를 들면 1984년 엘. 리머(L. Reimer)가 지었고 스프링거-벨라그(Springer-Verlag)에 의하여 출판된 "전달 전자 현미경 검사: 형상 형성 및 미세분석의 물리학의 402page 를 참고하기 바란다. 양호하게 최소화된 침투에 적합한 거울성 반사는 브라그(Brag) 작동에 의존한다. 결정성 표면층과 결합하는 매우 작은 섬광 각도(100)는 기판(4')의 표면내에서 도시되지 않은 조금의 격자평면(예를 들면 10Å 두께의)으로 구성된다. 거울성으로부터의 레이(1b')의 벗어남은 영역(3')내에서 산란의 결과이다. 반사 모드 마스크와 사용하기 위한 장치 배열은 마스크(2)의 각도적으로 보완된 기판위치에 의존한다(모든 패턴의 중요한 레이의 전체 전달 경로와 동일하기 위하여). 후방-대-후방 마스크와 기판을 사용하는 다른 기판은 부가의 요소를 사용한다.

[제7도]

제7도는 양호한 실시예에 따른 제조에서의 장치 영역을 도시한다. 상기단계에서의 장치는 단계 표면(81)에 의하여 서로 연결된 수평표면(83,84)으로 구성된 단계로써 몸체(80)내의 단계화된 영역을 포함한다. 도시된 상기 단계에서, 상기 표면은 보호성 물질, 즉 저항물질(82)으로써 피복되어 있다. 100kv 또는 더 높은 레벨로 가속된 일직선의 전자 레이를 나타내기 위하여 레이(85a,85b,85c)에 의한 조명을 필요로 한다. 상술한 바와 같이, 상기 에너지화된 전자는 동시에 표면(83,84)위에 고안된 설계 법칙을 만족시키기 위하여 충분한 초점 깊이를 나타내도록 초점화 되어야 한다. (고안된 장치가 작은 ㎛, 즉 0.4㎛ 에서 0.1㎛ 아래까지의 설계 법칙에서 형성될 수 있도록 1 또는 2㎛ 의 전형적인 단계높이(81)를 위하여).

저항층(82)의 형태는 스피닝(spinning)에 의하여 편리하게 생산되고 두께 균일성의 희생에서 모든 표면(81,83,54)을 확실하게 보호하기 위하여 재료 및 조건의 양을 사용한다. 본 발명의 접근에 의한 중요한 장점은 횡단된 재료(82)의 두께에 대하여 레이(85a,85b,86c)의 노출 깊이에 근본적으로 독립적이다.

제8도는 제7도에 도시된 것과 같은 똑같은 형성 단계에서 장치는 평면화를 포함하는 다른 접근을 겪는 것으로써 도시되어 있다. 많은 작업자들이 이때0.6㎛ 및 그 이하의 설계 법칙에서 사용될 수 있는 바람직하지 못한 방법이 평면화가 되도록 고려하였지만, 다른 사람들은 이것은 바람직하다고 믿는다. 도시된 상기 단계에서, 장치는 단계화된 표면(93-91-94)을 포함하는 몸체(90)를 포함한다. 상기 평면화는 재료(92)를 사용함으로써 성취될 수 있다. 초점의 깊이와 침투 깊이에 의한 높이/재료 두께의 고안된 단계에 면역되었고, 100kv 의 전자에 의한 평면(93,94)위에 동시에 적용되는 0.2㎛ 설계를 만족시키는 레이(95a.95b,95c)에 의한 것이다.

[일반적인 것]

이미지 정의를 위한 가속된 전자의 사용에 의존하는 본 발명의 주 목적은 공정과 생산 양쪽을 사용한 특별한 값에 공헌한다. 등록과 정력은 보다 더 작은 것이 되는 설계 법칙으로써 주요한 방해술이 될 수 있는 많은 것에 의해 고려될 수 있다. 전자의 충전된 입자의 사용은 이미지 요소의 기계적인 위치보다 전자적인 위치를 허용한다. 전기적인 분야는 물론 전자적인 위치를 사용하는 상기 위치는 잘 알려진 공헌이다. 유용한 위치 매카니즘은 상술된 엠.비헤리테이즈에 실린 전자-투사 미세형성 시스템에 설명되어 있다. 충전된 입자와 위치 분야사이의 상호 작용은 다양한 형태 가진다. 즉, 전류 피드백 최소화 접근을 발생시키는 차이신호에 기초로 한다.

본 발명의 중요한 장점은 가속된 전자의 동일한 단파장으로부터 발생한 매우 큰 초점 깊이에 의존한다

상기 초점의 깊이는 얻을 수 있는 전자 침투 깊이와 다 함께 얻을 수 있을 때 특별한 값이 될 수 있다. 상술된 양호한 전압 범위, 특히 충분한 침투 깊이를 나타낼 수 있는 100kv와 더 큰 전압을 통하여 가속된 전자는 상기 돌출 시스템내에서 얻을 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 깊이에서 윤곽묘사-수정 재료를 발생시킨다.

초점 깊이와 침투 깊이의 2개의 특성은 형상 평면과 기판 표면의 의도하지 않은 불일치에 관한 생산 장점을 발생시킨다. (부적절함에 의한, 즉 비평행한, 마스크와 기판의 배치 , 또는 와프된 마스크 또는 기판에 의한) 생산 장점 또는 시간물질의 절감은 명백하다.

동일한 특성은 0.5㎛ 또는 더 작은 설계 법칙을 기초로한 장치형성 내에서 불필요한 것으로 생각되는 공정접근을 발생시킨다. 깊은 UV 의 사용에 의한 상기장치의 제조는 "평탄화"를 사용할 것으로 기대된다. 이러한 평면화는 많은 형태를 가지지만 초점깊이와 광자 에너지를 일직선으로 하는 침투깊이 한계를 고려하여 균일하게 설계된다. 그리고 다양한 평면화 기술은 사용중에 있다. (1988년 뉴욕의 플레넘 출판사의 더블유. 엠. 모라우가 지은 반도체 리소그라피 원리, 실행 및 재료의 6 장을 참고하기 바란다).

본 발명의 접근은 평면화 없이 제조를 허용한다. 종래 공정내에서 생산되는 것처럼 신중하게 단계화된 표면위의 묘사를 포함하는 공정 시이퀀스를 취한다는 것이 중요하다. 허용된 조건은 상기 표면을 수용할 수 있는 가요성의 정도를 제공한다. 가속된 전압의 선택에 독립적인 전자속력 값의 범위는 바람직한 침투깊이(바람직한 전자의 상호작용의 통계 즉 주어진 깊이에서의 노출에 의한)를 제공하기 위하여 조건의 선택을 허용한다. 예를 들면, 100kv 또는 더 큰 가속된 전압값의 선택은 항상 단계 높이와 똑같은 저항깊이를 통하여 저항 노출을 제공한다. 상기 초점깊이와 함께 영향의 보층적인 것은 장치 제조를 단순화하는 것이다. 단계화된 표면 공정중의 인식된 문제점은 수직적인 모서리위의 저항에 대한 두께 균일성을 유지한다. 상기 문제점은 적절하게 선택된 전자 가속 전압을 위하여 피하여야 한다. 초과적인 저항 물질의 사용은 깊이를 가진 두께를 증가시키는 결과를 발생하지만 수직적인 모서리에서의 아무런 문제점이 없는 신뢰성 있는 코팅을 보장한다.

본 발명의 이러한 특징의 평면화의 요구를 피할 수 있는 반면에, 평면화 그 자체는 추진된다는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 공정의 함축성을 가진 다중 작용성의 코팅(즉, 이중 레벨 또는 3 중 레벨 저항)에 의지할 필요가 없다.

단계화된 표면의 수용성은 다른 평면에서 또 다른 공정 목적의 동시성 가진 패턴 묘사를 수용한다.

파장에 대한 초점 깊이의 관계는 잘 알려져 있고 특별한 사고는 물론 다른 상세를 위하여 주제상의 표준적인 책을 참고 바란다. 상기 한권의 책은 로르그만(1967 노리지)에 의하여 출판된, 알. 에스. 롱허르스트(R. S. Longhurst)가 지은 "기하학적이고 물리적인 광학(Geometrical and Physical Optics)"의 14 장이다.

회절의 한정된 결정을 가진 일정한 굴절율의 인덱스를 매체로 하여 작동하는 관련 광학 시스템에 대한 초점 깊이의 사용가능한 방정식은

이다.

여기에서, D 는 어떤값에 의한 결정을 감소시키는 초점 면으로 부터의 거리에 의한 초점거리(여기에서는 50% 로 설명되어 있다).

r 는 전자도즈가 어떤 값으로 감소되는 모서리의 날카로움-거리에 의한 결정값(여기에서는 50% 로써 설명되어 있다).

λ 는 가속된 전자의 동일파장.

c 는 모든 대응 유닛에 있는 D 와 r의 간단한 정의에 의하여 결정되는 상수값이다.

상기 척도가 광학 용어를 설정하지만, 이용가능한 전자 침투 깊이는 고안된 거리의 의도된 반작용의 충분한 균일성을 보장하기에 충분하다.

본 발명의 기술은 파장 한계를 기초로한 단독으로 지시된 파장보다 더 큰 범위를 포함하는 설계 법칙을 사용한다. 상술된 장점은 언급된 범위내의 더 큰 설계법칙에서 광학 요사를 선호하는 사용을 발생한다. 예를 들면, 단계 적용범위 또는 명백한 평면화 공정의 작용은 초음파 방사 즉, 0.4 ㎛ 설계 법칙에 대한 선호를 지시한다.

[근접효과]

상기 "근접 효과"라는 용어는 가속된 전자 패턴 묘사를 포함하는 공정내의 중요한 현상 분류에 대하여 도시하였다. 이러한 현상은 산란된 전자, 특히 후방의 산란된 전자에 의하여 노출된 것이다. 산란은 저항 또는 패턴화되는 다른 물질내 또는 기판 물질내에 있다.

가속된 전자의 후방 산란으로 인한 "근접효과"는 묘사에 의한 2개의 해로운 결과를 가지는 것으로 알려져 있다. 마스크화된 영역(즉 저항의)내의 후방 산란된 전자의 제 1 흡수는 결정 손실을 발생시킨다. 이러한 점은 모서리 날카로움에 의하여 측정되고 허용된 선 간격의 한계를 위치시킨다.

밑에 깔린 기판내로부터의 후방 산란 때문에 발생하는 대부분의 환경하의 다른 결과는 영역내의 전자 밀도내의 변화를 발생시킨다. 상기 노출의 변화는 더 큰 영역에 대한 결과에 의존하는 영역이다.

영역-의존성의 노출은 전자 밀도내의 변화에 대한 프로그래밍, 예를 들면 스캔비를 변화시킴으로 전자비임 노출 시스템을 스캐닝하는 것이 제어될 수 있다. 마스크 투사 시스템에서, 보상은 두께 변화를 시킴으로서 발생되는 산란을 변화시키거나 마스크내의 밀도를 변화시킴으로써 될 수 있다. 다른 접근은 마스크 레벨을 형태 크기를 기초로한 2 개 이상의 분리레벨로써 분리한다. 다른 접근에 의한 영역-의존성에 대한 보상은 더 큰 영역에 대한 노출을 감소시킴으로써 이루어진다. 예를 들면, 교차점은 10㎛ 이하 및 이상의 형태 크기가 된다. 유용한 교차값은 실험적으로 결정된다. 본 분야의 기술자는 상기 효과를 가속된 전자 마스크 리소그라피에 역행하는 것으로 생각한다. 사실, PMMA(폴리메틸 메탈아크리레이트 양극톤 저항)과 실리콘 기판-발생될 조건의 이유성 있는 대표를 크게 사용하여 기록된 실험결과는 작은 결과가 되는 영향을 도시한다. 그래서 실험적인 조건하의 수용가능한 결과는 근접효과를 보상하기 위한 아무런 조정도 요구하지 않는다. 공정 조건 또는 재료 특성이 더 큰 요구를 발생시킬 경우, 여기에서 공정은 상기 효과를 보상하기 위하여 수정된다.

상기 문제에 대한 다른 논의는 정의되지 않는다. 본 기술자는 다양한 방법내의 영향을 설명한다. 예를 들면, 경제학적인 것은 연속적인 레벨사이에서 공정내의 변화를 지시할 것이다. 예를 들면, 영역의 기초에서 분리가 전자노출 밀도를 상이하게 하기 위하여 유순성을 사용하여 논의될 동안에, 전자석 방사가 더 큰 형태크기(UV 또는 가시성 방사가 충분하다)에 구속된 마스크 레벨을 지시할 것이다.

[고안된 생산물]

복합 회로는 물론 광자가 언급되었지만 고밀도 전자에 대하여 설명한다. 본발명의 공정은 마스크 형성에 또한 적용될 것으로 기대된다. 또한 동시에, 해상도요구에 맞는 마스크는 전자 비임 기록에 의하여 이루어진다. 본 발명의 접근은 실질적인 장치 제조에서 사용되는 마스크의 재생산에 대한 저렴한 루트를 제공한다. 특별한 값은 감소에 대한 능력으로부터 얻는다. 모서리 날카로움의 요구에 관한 관점으로 선택된 스케일로써 마스터 마스크는 더 작은 크기 즉, 1: 1 형성을 제공하기 위하여 뒤로 접히게 된다. 상기 마스크는 전자 투사는 물론-UV 또는 X-레이-의 패턴닝 에너지의 다른 형태로써 사용될 것이다.

본 발명의 향상은 처리량, 생산량등을 기본으로 하는 이들의 단가는 물론 작은 최소의 형태크기 및 고패킹 밀도를 기본으로 하는 작동 특성에 대한 장치-장치의 형성에 대하여 적절하게 논의된다. 많은 제조 방법은 발전의 향상된 상태에 있다. 전자 비임의 직접적인 기록 제조 방법은 본 발명의 e-비임 돌출 시스템내에서 직접 사용하기 위하여 전달되는 저항, 등록 기술 및 다른 방법을 사용한다. 상기 똑같은 방법은 리소그라피적으로 한정된 에너지의 다른 형태를 사용하는 것이다. 근접 프린팅을 사용하여 가장 향상된 X-레이는 투사 시스템내에서 사용되기 위한 넓은 분야이다. 다시말하면, X-레이 저항, 등록 저항등은 잘 알려져 있다. UV근처와 진공 UV 스펙트럼 둘다에 있는 자외선 투사 시스템은 사용중이거나 발전하고 있다.

본 발명의 모든 측면에 공통적인 단일 특징은 마스크에 의하여 도입되는 산란 각도에 의존하는 리소그라픽 에너지를 전달하는 선택적인 통로이다. 상기 후방초점면 필터는 전달된 에너지의 형태에 관계없이 상기 작용을 하고, 지시한 바와같이, 비산란 에너지(1) 또는 산란 에너지를 선택적으로 통과하고 또한 산란의 정도에 기초를 둔다. 대부분의 목적을 위하여, 비산란 에너지의 선택적 통로가 양호하게 접근되는데. 왜냐하면 이것은 모서리-산란된 에너지 전달을 근본적으로 차단하기 때문이다.

기능적인 견지에서 보면, 만약 비산란 에너지를 선택적으로 통과하도록 설계된다면, 후방초점면 필터는 렌즈 시스템의 광축에 위치된 개구를 제공한다. 일반적으로, 필터 요소가 재료를 흡수하도록 제조되었고 차단의 특성에 의존한다. (예를 들면, 산란 에너지를 차단하기 위하여). 가열 특히 불규칙한 가열은 개구의 이동 또는 변형의 심각한 결과를 발생시키고, 상기 단부에서, 냉각 및/또는 가열 하강이 제공된다. 이러한 문제점은 필터의 수평적인 배치 및 개구에 대하여 균일한 온도를 유지하는 다른 주위에 의하여 경감된다. 필터의 설계 원리는 잘 알려져 있다. (그리고 대조전달 전자 현미경 조사를 산란하는데 규칙적으로 사용된다). 개구직경을 크게 사용하는 설계는 산란각도를 기초로한 에너지의 선택적인 통로를 목적으로 그러나, 본 발명의 목적을 간단히 한다.

본 발명의 비산란 견지 즉, 마스크내의 열분산에 대한 감소된 요구는 필터의 의무를 배치한다. 5와트 이상의 열분산은 축면 개구에 제공된 필터내에서 쉽게 분산된다. 마스크와는 틀리게, 고열 전도성의 매우 두꺼운 물질의 필터를 제조하는것이 실질적인 것이다(즉, 동 또는 다른 금속).

[톤 반전]

동잃나 마스크의 톤 반전은 후방 초점면 필터의 적절한 설계에 의하여 실현될 수 있다. 상기 능력은 비패턴화된(평행한) 조명방사에 분리된 산란 정도에서 서로 틀린 마스크 영역의 2 개의 기본 형태로 구성된 마스크에 의하여 도입되는 패턴닝에 의존하는 본 발명의 양호한 면에 따라 실현될 수 있다. 상기 영향은 전자방사로써 가장 잘 알려져 있고, 따라서 톤 반전은 상기 발명의 종류와 결합하여 가장 바람직하게 사용된다. 본 발명의 양호한 면에 따른 산란-비산란 마스킹의 사용은 톤 반전을 작동시키는 것으로 알려져 있다. 전자 현미경 검사의 전달내에서 음각 형상 생산, 즉 "어두운 필드 형상"은 축 바깥쪽의 후방 초점면 필터 개구를 제거하거나 전자 방사의 조명을 경사지게 항으로써 성취될 수 있다. 그리고 상술한 전달 전자 현미경 검사: 이미지 형성 및 미세 분석의 물리학을 참고하기 바란다. 리소그라피 공정에 전달된 바와같이: 상기 능력은 몇몇의 공정 암시를 가진다. 예를 들면, 톤 반전은 양극이 반전을 필요로 하는 연속적인 형성 단계를 위하여 사용될 수 있도록 음극 저항상의 양극을 위한 양호한 장점을 가진다. 공정 단순화 즉, 단일 톤 저항의 사용은 그 자체가 바람직한 것이다.

따라서 상기 톤 반전은 필터 수정(적절하게 설계된 필터의 대체 또는 조정)또는 조명각의 수정의 형태를 취한다. 공정 요구의 견지에서 본 필터 수정은 가장 바람직한 것이 음극 이미지의 중앙개구를 배치하는 단순한 형태를 취하지 않는 것이다. 모서리 날카로움은 물론 이미지의 밝음은 축상 영역을 차단하는 둘러싸인 적절한 환형 개구를 가진 양극 필터의 중앙 원형 개구를 대체함으로써 향상된다. 상기 환형의 반경 너비는 통과된 조명의 산란 각 범위를 결정하기 때문에 해상도를 결정한다. 상기 환형의 내반경은 이미지 대조의 결정에 중요한 요소이다. 일반적으로, 이것은 양극 필터의 중앙개구 반경보다 더 큰 내부 환형 반경을 제공한다. 상기 환형 영역은 음극 이미지의 선명도를 결정한다. 다른 설계는 렌즈 시스템의 근본적인 수차를 가져야만 한다

본 발명의 기술에 따른 일반적인 모드는 필터를 차단하는 것(항상 흡수하는것)내의 작은 축상 원형 개구로써 구성된 후방 초점면 필터를 사용한다. 상기 개구의 크기는 통과되는 최대 산란각(즉, 가속된 전자)를 결정하고. 이것은 회절이 한정될때까지 선명도를 증가하는 크기를 감소시킨다.

단순화를 위하여, "개구"를 사용하여 설명하였고, 사실은 실질적인 개구에 의존할 수 있다. 음극 필터내에서의 지지 웨브와 같은 고려는 투명한 "윈도우"에 의존하는 다른 구조를 가진다. 설계상의 고려는 다른 구조물에 적용되도록 논의된다.

양극 및 음극 필터 둘다에 적절한 디자인은 많은 고려를 필요로 한다. 상기 다수의 요소는 중요한 역할을 한다. 상기 두 이미지 사이에서 동일성을 가지고, 상술한 비를 가지며, 특별한 이미지 공정에 대한 특별한 노출 요구를 가진 바람직한 이미지 밝음은 제어된다. 렌즈의 미완성은 이들의 분포에 의존 역할을 하고, 더 작거나 더 큰 개구에 대한 선호를 이끈다.

조명각도의 수정에 의한 톤 반전은 "음극" 필터가 사용되지만 축상의 후방 초점면 필터의 특별한 사용에 대하여 논의한다. 현미경 검사에 종종 사용되는 단순한 경사는 중공 콘 조명에 대하여 생산한다. 음극 이미지의 주 작동은 비산란된 방사가 필터를 통하여 통과하지 않도록 하는 조명각도와 통로를 발생시키는 차단영역내의 통계적인 산란에 의존한다. 중공 콘 조명은 조명 시스템내의 환형 필터를 배치함으로써 성취된다. 제이. 엔. 깁슨(J. M. Gibsen)과 에이. 호위(A. Howie)가 1978 및 1979년에 화학 조사(Chemica Scripta)의 제 14 권 109-116page 를 참고하기 바란다. 필터의 설계 특히, 환형의 반경 너비는 차단 영역내에 도입되는 산란의 통계적인 결과에 바람직하게 근접할 수 있도록 되어있다(조명각은 후방 초점면 필터에서 바라본 비산란 조명의 경로에 대한 벗어나고, 차단 영역내에서 산란에 의하여 생산될 수 있도록 사용 가능하게 된다). 상기 산란이 톤 사이에서 근본적으로 변하지 않기 때문에, 후술되는 중공 콘 조명은 적절하게 된다.

수직 방향에 대하여 언급한 각도퍼짐은 중공 콘 조명내에서 암시된 방위 퍼짐을 포함하고. 반전의 모드에 대한 다른 장점을 가진다. 다결정질의 마스크 물질에서, 서로 다른 결정질과 결합하는 산란 각도내에서 변화를 평균으로 하고, 그래서 거의 균일한 형성 밝음의 결과를 발생시킨다. 필터 변화에 대한 요구의 피함은 일반적인 장점을 가진 공정 단순화를 발생시킨다.

[마스크]

본 발명에 변함없이 사용 적절한 마스크는 선택적인 통로 또는 후방 초점면 필터에 의한 차단을 허용하기 위한 산란의 충분히 작은 각도를 나누어주는 영역에 의존한다. 마스크에 대한 중요한 설계 고려는 필요한 결정을 위하여 적절한 개구 크기가 일반적인 전자 현미경 조사의 전달의 보다 큰 요구를 필요로 하는 것과 비교하여 큰 것이 되는 관찰에 의존한다. 전달 마스크에서, 상기 관찰은 이용가능하고 예상되는 저항을 위한 명백하게 짧은 노출시간과 화합할 수 있는 자체-지지되고 대부분의 요구 환경을 위한 충분하게 안정된 치수의 마스크의 충분하고 명백한 두께 영역에 대한 많은 환경하에 있다. 실험적으로, 0.3㎛ 과 0.7㎛ 의 박막 두께는 650Å 두께의 골드 차단 영역상에 의존하는 산란-비산란에 대한 70% 내지 95% 의대조를 발생시키는 100kv 전자와 175kv 전자 각각에 충분히 명백하게 도시되어 있다.

일반적으로, 본 발명의 공정은 1㎛ 두께(일반적으로 이것은 상기 두께의 지지박막내로 변화된다)인 투명한 영역을 가지는 의도된 마스크인 "얇은 마스크"에 의존한다. 간단한 두께는 많은 요소, 주로 박막재료 및 방사 에너지 성질에 의존한다. Si₃N₄내의 10kv 전자에 대한 자유 경로의 평균은 약 600Å 이다. 구조적인 안정성에 대한 요구는 10(10 산란 이벤트를 허용하는 두께) 정도의 박막두께에 대한 선호와 30 의 최대 허용 두께로 도입한다. (상술된 전자 전달 현미경 조사의 8-11page, 138page 를 참고하기 바란다) 여기에서는 상당히 높은 산란 각도 차단물질을 지지할때 매우 낮은 산란 각도의 박막 물질에 대하여 설명한다. 일반적으로, 상기 척도는 이용가능한 저항물질에 대한 필요한 정도의 대조를 보장한다. 실험적으로 사용되는 실리콘 질소 산화물은 상기 척도를 충족시키는 물질을 도시한다.

다른 형태의 마스크는 기술 문헌에 설명되어 있다. 1975년 발간된 제 12권, 6번째의 제이. 박. 사이언스. 테크놀.의 1135page 등에 실린 작업은 자체-지지된 포일(foil) 마스크에 놓인 전자비임 돌출 시스템을 설명한다.

흡수 마스크를 요구하는 것과 비교하여 열분산의 감소된 요구는 산란-비산란접근을 사용함으로써 실현될 수 있다. 예를 들면 1 × 10^-5Amp/㎠ 의 전류 밀도에서, 마스크내의 흡수된 동력은 0.001 와트/㎠ 정도이다. (또는 대조에 의하여, 똑같은 저항 노출 요구를 확신시키면서, 흡수 마스크는 1 와트/㎠의 분산을 요구한다).

전기적인 충전은 산란-비산란 마스크에 대하여 심각한 문제점이 될 수 있다. 가능하게는, 상기 마스크는 리소그라피 성질에 거의 영향을 미치지 않는 무결정질 탄소와 같은 낮은 원자수의 전기 전도체로써 코팅되는 것이다.

마스크의 장점 즉, 이미지 감소 모드를 얻으면, 마스크 형성내의 직접적인 기록을 피하는 것이 가능하다. 10 : 1 감소는 형상 평면내의 0.2㎛ 의 최소 형태를 얻기 위하여 종래의 전기자석(UV) 마스크 형성의 사용을 허용한다.

[리소그라픽 한정 에너지]

제3도는 175kv 전자를 기초로 하고 있다. 다른 실험은 0.2 내지 0.35㎛ 형성(최소 형태크기)에 사용 적합한 최소 200kv 이상범위의 전자 에너지를 제안한다. 때로는 적합한 근본적으로 낮은 에너지(50kv 이하)는 상기 최소 형태 크기에 대한 결정 한계가 된다. 근본적으로 높은 에너지는 증가된 비용이 결정되지 않도록 상기 고안된 형태 크기 범위에서는 일반적으로 필요없는 것이 된다.

이용가능한 전자원 이미 많이 고안된 공정요구를 충족시키고 있다. 현재의 칩 형성에서는 전체칩의 동시성의 조명을 보장하고, 상기 전자원은 20cm x 2cm의 칩을 조명하기 위하여 강도와 균일성에서 능력을 가진다. 예를 들면, 전형적인100kv 전달 전자 현미경 검사건내의 헤어핀 텅스텐 필라멘트 방출기는 약 100μÅ의 전체 방출 전류를 운반할 수 있고, 2 × 2cm 의 형상 영역의 2.5 × 10^-5Acm^-2의 전류 밀도를 암시한다. 100kv 의 가속 전압에서 PMMA 저항을 가지기 위해서는, 노출은 100 초 이하의 상기 전류 밀도에서 성취되어야만 한다. 후술되는 참고 문헌은 결정 특성뿐만 아니라 감수성으로 알려진 e-비임 저항에 대하여 설명한다.

보다 높은 강도원은 이용가능한 것이다. 넓은 영역의 열이온 방출기는 0.5Amp 및 그 이상의 방출 전류를 원하는 전자 비임 용접에서 사용된다. 보다 감각적인 레지스트와 결합하기 때문에 고안된 시스템은 노출 시간에 의하여 한정된다. 시간당 40 웨이퍼의 처리량이 허용된다. 보다 큰 처리량은 다른 고려-즉 견본교환 및 등록에 의하여 한정된다.

현재 이용가능한 저항은 전자원에 의하여 제공되는 특성을 수용하는 범위와 대조값을 제공한다. 100% 의 시간-의존과 위치-의존에 의한 밝음의 변화는 전형적인 시스템/저항 요구를 충족시킬 것으로 기대된다. 효과적인 위치에서의 비균일성은 노출시 비임을 진동시킴으로써 감소된다. 전기 자기적 또는 전기 안정성의 반사 시스템은 상기 목적을 적합한 것이다.

전자 조명은 한계 결정을 위하여 충분히 평행하여야만 하고 수직(충분하게 중심으로 벗어나게 된)이 되어야만 한다. 상기점은 1mrad 의 허용가능한 각도 벗어남으로 되고 이것은 성취가능하다.

[이미징 장치]

이러한 특징은 제1도 및 제4도와 결합하여 일반적으로 설명되어 있다. 산란 각도를 기초로 한 선택적인 전달에 관한 척도를 제외한 요구는 잘 알려져 있다. 돌출 e-비임 시스템에 관한 기술적인 자료는, 1975년 11월과 12월에 출간된 제이. 박. 사이언스. 테크놀 제 12권, 6번째의 6page, 1135page 등과, 상술된 1979 년 11월과 12월에 출간된 제이. 박. 사이언스. 테크놀 16(6)과 상술한 1979년 도오꾜도 고체상태 장치에 대한 11차 국제회의(1979년)의 서문을 포함한다. 상기 시스템이 마스크를 흡수할 동안, 이들은 제4도에서 도시된 요소 설계에 대하여 상세한 설명을 한다. UV(UV 근처와 진공 UV 둘다)를 사용하는 시스템은 상업적으로 사용되거나 발전의 향상된 상태에 있다. (1988년 출간된 뉴욕의 프레넘 출판사의 더블유. 엠. 모레우에 의해 지은 "반도체 리소그라피 원리, 일반적인 실행 및 물질을 참고하기 바란다).

1979 년 도오꾜도에서 열린 고체 상태의 장치에 대한 11차 국제회의의 서문중에서 서문구절내의 제 2 의 참고는 전자 비임 리소그라피 시스템의 영향 및 결과경향의 예이다. 스캔닝 시스템에 대하여 언급하면은, 본 기술의 주목적인 단일 노출 시스템내에서 이동될 수 있는 픽셀(pixel)의 수를 증가시키는 것이다. 상기 목적을 충족시키는 라운드-비임의 직접적인-기록 시스템으로부터 전자비임 리소그라피 시스템의 발전으로 도시되어 있다. (형성화된-비임의 직접적인 기록(전술한 참고문헌 참조)와 셀 돌출부(1990년 11월과 12월에 출간된 제이. 박. 사이언스 테크놀. 비의 제 8(6)권. 1836-1840 페이지 참고)와 크게-필드화된 마스크 형상 시스템에 대한 1988년, 뉴욕에 있는 플레넘 출판사에서 더블유. 엠. 모레우에 의하여 저술된 반도체 리소그라피 원리, 실행 및 재료를 참조). 상기 발전을 설명하는 작업상의 리포트에서, 상기 제 2 참조 문헌은 상기 스캔닝 시스템내에서 불명확한 문제점 즉, 형상화된 비임을 기초로한 문제점에 대한 해결책을 제시한다. 이러한 문제점은 스캐닝시 적절한 결정으로 부터의 벗어남을 발생시키는 스캐닝 모드로 인한 결정 손실이다. 상기 해결책은 잘 알려진 다양한 동적인 수정 접근중 어느 것이다. 돌출 장비의 부분인 기계적인 운동을 사용한 제 1 고안은 그 자체가 발전을 하고있다. 참고문헌은 스캐닝 비임과 일치하도록 유지하는 렌즈의 광축의 실질적인 시간의 재 위치를 제공하는 가변축 렌즈의 사용에 관한 것은 물론 가능 대물렌즈를 설명하는 1978년 5월과 6월에 출간된 제이. 박. 사이언스 테크놀 15(3)의 849 페이지 처음을 포함한다. 가변성 축 렌즈(Variable Axis Lens)과 가변성 축 침투 렌즈(Variable Axis Immersion Lens)를 포함하는 1988년 11월과 12월에 출간된 제이. 박. 사이언스 테크놀.의 마이크로 회로 엔지니어링(Microcircuit Engineering)83ISBN 0.120 44980.3 B6(6)와, 1981년 출간된 제이. 박. 사이언스 테크놀. 19(4)를 포함한다.

전자 광학에서 인식되는 결점은 중요한 형상의 변형과 탈선을 발생시킨다. 렌즈 탈선은 리소그라피 적으로 중요하지만 적절한 설계에 의하여 피할 수 있다. 다중 렌즈 시스템내에서의 상기 변형과 탈선은 보상 렌즈를 사용함으로서 줄일 수 있지만, 초미립자적인 리소그라피에 대한 문제점이 남아있다. 렌즈에서 렌즈로 중요한 탈선 변형의 범위에서, 추천되는 접근 방법은 비록 데이-바이-데이(day-by-day) 공정의 실현이 실질적인 것이 아니지만, 각 장치의 모든 일직선-의존성 공정을 위하여 단일 돌출 장치를 사용하는 것이다. 마스크의 모든 부재를 단일 장치(특히 1 : 1 마스크 세트의 형성에 있어서)에 세트시켜서 프린트 하는 것이 사용가능하다. 상기 방법에서, 패턴이 전체 변형되지만 레지스터 칩 형태에 충분한 정확성을 국부적 부여하는것이 가능하다.

ACS 심포지엄 시리즈의 "미세리소그라피에 대한 도입(Introduction to Microlithography)" ISSN 0097-6156; 219(1983)라는 책은 저항 합성물 및 리소그라픽 공정의 훌륭한 조사가 실려있다. 1985년, 오크랜드의 스웨즈 맥그로우 힐(Sze, McGraw Hill)에 의하여 결핍된 "VLSI 기술"이라는 책을 장치형성에 대한 기술적인 물질을 설명하고 있다.

[이미징 물질]

상술된 바와같이, 본 발명의 중요한 형태는 가속된 전자 또는 전기 자기적인 에너지에 민감한 저항 형상에 의존한다. 다음의 설명은 크게는 가속된 전자 방사에 관한 것이지만 일반적으로 다른 레지스트 및 직접적인 공정에 적용되는 것이다.

제조업자는 특별한 도즈(dose)를 요구하는 레지스트를 설명한다. 전자 레지스트를 위해서는 상기 도즈는 마이크로 쿨롬/㎠ 의 유닛이다. 상기 값은 일반적 "큰" 노출영역, 즉 10㎛ × 10㎛를 요구한다. 상기 설명은 영향을 받은 영역의 두께를 결정하기 위하여 요구되는 측정의 형태에 관한 것이다. 일반적으로, 측정 장비는 상기 영역을 요구한다. 경험은 본 발명의 미크론 또는 서브미크론 형태가 약 2 배의 특별한 도즈(감소된 근접 영향 때문에)를 요구한다는데 기초를 둔 제조를 지적한다.

양극 레지스트를 위하여, 일반적으로 세분화된 최소 도즈는 비노출 영역내에서 두께의 아무런 손실을 가지지 않는 노출 영역에서의 깨끗함을 발생시키는 것을 요구한다. 상기 대부분의 목적을 위하여, 비노출된 두께의 70%-80% 가 충분하고 제조업자의 범위내에 있다.

양극 레지스트에서는, 일반적으로 세분화된 최소 도즈는 노출 영역에서 50%의 필름 두께를 제공한다.

상용적인 레지스트의 대조 특성은 때때로 대조 퍼센트와 도즈의 좌표에서 그래픽적으로 세분화되어 있다. 상기 곡선의 형태는 낮은 로즈에 대하여서는 거의 수평에 가까운 작은 슬로프이고, 일반적인 노출 조건의 영역상에서는 급격하게 증가하는 슬로프이며 포화 레벨인 마지막에는 거의 수평에 가까운 상태이다.

두개의 기술 서적은 저항 합성물-특히 e-비임 사용의 상태를 설명하는 적절한 참고문헌이다. (1981년 6월, 엠. 제이. 보우딘(M. J. Bowden)이 저술한 고체 상태의 기술학(Solid Sate Techonology)에 실린 "레지스트 조사에 대한 서문(Forefront of Research on Resists)"의 73-87page)와 1987년, 앤. 리뷰. 매터. 사이언스(Ann. Rev. Mater. Sci)에 실린 "마이크로 리소그라피의 중합체 물질(Polymer Materials for Micro lithography"의 237-269page를 참조). 본 발명 공정내에서 사용적합한 다양한 음극 및 양극 톤 레지스트는 이용가능하고 발전을 하고 있다. 최소 0.25㎛의 결정을 가진 상용되는 레지스트는 음극 톤 크로트 메틸스티렌(Chloro Methyl Styrene)과 양극 톤 노바락 파지티브 저항(Novalac Positive Resist)을 포함한다.

[실험적인 결과]

상기 설명에 암시된 특징이 알려진 설명을 기초로 하거나 물리적인 원리를 기초로 하여 계산가능 하지만, 실험은 확증을 위하여 행해진다. 많이 설명을 한 바와같이, 알려진 작업은 본 발명의 목적을 위하여 요구되는 특성을 적절하게 세우기에 충분하다. 가속된 전자를 필요로하는 양호한 발명의 접근은 잘 설립되어 있지 않다. 실험은 크게 전자 리소그라피에 적용되는 상기 특성을 설립하기 위한 관점에서 실행되었다.

일반적인 반도체 물질의 손상에 대한 개시를 만들기 위하여 요구되는 가속된 전압의 값은 상기 문헌내에 설정되어있다. 2개의 매카니즘은 즉 중요성 즉, 이온화 손상 및 모멘트 이송 손상(손상의 노크)을 가진다. 제 1 매카니즘은 감소된 장치-결과와 같은 매우 높은 가속전압의 사용이다. 이온화 손상은 장치 결과의 레벨 아래에서, 손상 밀도가 감소할 수 있도록 보다 큰 침투 깊이가 분포된다. 어느 정도까지는, 상기 손상은 장치-형성 물질아래의 깊이에서 발생되는 것으로 예상된다.

제 2 손상 매카니즘은 에너지내의 쓰레솔드(threshold)에 의하여(가속된 전압내의 쓰레솔드에 의해) 특징 되어진다. 쓰레솔드 값은 알려져 있다. 실리콘에 대반하여 알려진 값은 반도체, III-V, II-VI 및 더 높은 물질로 인하여 더 높은 것이 일반적이다. 따라서, 실험은 특징지워지고, 중요한 쓰레솔드 값 아래 또는 그 값에서 가속된 전압의 유연성을 보여준다. 상기 작업을 알리는데 있어서, 상기 용어내의 본 발명을 한정하려는 것이 아니고, 즉 손상의 초기는 일반적으로 장치 결정 아무런 것이 되지 못한다. 알려진 바와같이, 쓰레솔드 값에서 가속된 전압의 값은 손상과 결합되는 장점을 얻기 위하여 설계된다.

실험은 이용가능한 저항 물질에서 요구되는 방사 도즈를 사용하여 유연성을 설립하기 위하여 취해진다. 다시 말하면, 전자 방사의 예에서, 상기 값은 직접적인 전자 비임 다이팅(일반적으로 20-30kv 의 가속된 전압을 사용하는)을 사용하는 것으로 잘 알려져 있다. 결정의 향상에 의한 본 발명의 돌출 리소그라픽 접근은 더 높은 가속도를 사용함으로써 발생된다. 실험의 한세트는 폴리메틸 메타 크릴에트(Poly methyl Methacrylate)를 다루고, 양극의 톤 e-비인 저항은 일반적으로 대부분의 요구되는 직접적인 라이트 형성에서 사용된다. 25kv 에서 200kv 로 가속된 전압은 약 10 배의 증가되고 요구되는 도즈를 발생시킨다. 상술한 참고책과 기술적인 문헌은 방출 레지스트는 물론 이용가능한 배열의 가능성과 PMMA 의 감수성 보다 큰 감수성을 가진다. 마스크 유연성은 설립되었다.

즉 0.25-0.7㎛ 범위에 있는 박막 두께는 적절한 경정과 대조의 형상을 생산하는 100kv 와 175kv 에 의하여 가속되는 일시적인 전자 방사에 노출되는 0.1㎛ 두께 아래에서 지지된 요소적인 골드 차단 영역에 의존한다. 제3도에 제시된 데이타 형태는 상기 이론을 기초로하여 계산된다. 실험적인 데이타는 일정하다. 실험적으로 결정된 80%-10% / 60%-90% 의 전달/대조 값은 80mrad 으로 상승된 범위내에서의 개구 각도에 대응된다.

15mrad 의 각도에 있는 후방 초점 필터 개구를 사용하여 175kv 에서 실행된 실험은 100A 의 모서리 날카로움을 가진 형상을 결정하는데 사용된다. 상기 형상은 4000A 두께의 저항을 통하여 0.l㎛ 선을 포함한다. 상기 형상내의 톤 반전은 축상으로부터 축하로 20mrad 후방 초점면 개구를 이동시킴으로써 성취된다. 상기 형상의 대조는 축상에서 약 90% 이다. 측정되었는지는 않지만, 보완전인 형상은 똑같은 대조에 대하여 나타난다.

Claims

리소그라픽 윤곽묘사 단계를 가지는 적어도 하나의 제조 단계를 포함하고, 상기 윤곽묘사 단계는 필드-형성된 렌즈를 포함하는 렌즈 시스템을 사용하고, 마스크가 패턴화된 방사의 전달을 발생하기 위하여 전자에 의하여 조명되는 상기 제조 단계시, 패턴 이미지를 선택적으로 처리하기 위한 제조 장치를 포함하는 몸체의 패턴을 이미지를 발생하도록 패턴화된 전자 방사의 투사를 포함하며, 상기 패턴화된 방사의 전달 경로는 후방 초점면 또는 상기 렌즈 시스템의 어느정도 동일한 결합면에 위치한 것으로 형성된 "후방 초점면 필터"를 포함하며, 상기 필터는 2가지 형태의 필터 영역을 포함하며, 여기서 제1영역은 제1필터 영역(들)이 상기 필터의 통과 부분을 형성할 수 있도록 제2영역보다 상기 패턴화된 방사에 보다 더 투명하며, 상기 필터는 마스크에 의하여 부가된 산란의 정도에 의존하여 패턴화된 방사의 한 부분의 전달을 차단하는 작용을 하며, 상기 리소그라픽 윤곽묘사 단계 그 자체는 몸체위의 패턴 이미지가 다수의 서브-이미지로서 구성될 수 있도록 다수의 윤곽묘사 방법으로서 구성되는 장치 제조방법에 있어서, 상기 필드 형성된 렌즈의 형상은 서로 다른 서브-이미지에 대한 광축의 위치를 수정하기 위하여 변화되는 것을 특징으로 하는 장치 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 렌즈의 형상은 자기장에 의하여 결정되고, 형상의 변화는 상기 자기장내의 변화에 의해 유도되는 장치 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 렌즈의 형상은 정전기장에 의하여 결정되고, 형상 변화는 상기 정전기장을 변화시킴으로써 이루어지는 장치 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 시스템 광축은 서로 다른 서브-이미지로 변하고, 렌즈 형상내의 변화는 렌즈광축을 시스템의 광축과 일치시키게 하는 장치 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 형상은 스티칭(stitching)의 정확도를 실현하기 위하여 서브-이미지의 위치를 보장하도록 변화하는 장치 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 리소그라픽 윤곽묘사 단계는 마스크와 장치의 상대적 재배치를 포함하는 장치 제조방법.
제1항에 있어서, 리소그라픽 인쇄 묘사는 0.2㎛ 이하의 설계 법칙인 장치 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 패턴 이미지는 전자 감각성 레지스트로 제조되는 장치 제조방법.