KR100339186B1 - 기판상에서 패턴을 규정하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섀도우 마스킹 기법을 이용하여 기판상에서 패턴을 규정하는 장치 및 방법을 제공한다. 상기 장치는 이동가능한 부분과 적어도 하나의 개구를 갖는 가요성 부재를 포함한다. 가요성 부재는 기판 위에서 동작하도록 배치되어 섀도우 마스크로서 작동한다. 본 발명의 장치는 기판을 위한 지지부와, 상기 이동가능한 부분 및 상기 기판 사이의 거리를 제어하는 거리 제어 수단과, 가요성 부재와 기판을 기판의 표면에 평행하게 서로에 대해 이동시키는 액츄에이터를 더 포함한다. 본 발명의 장치는 물질, 전자 또는 광을 방출하고 섀도우 마스크를 통해 패턴이 규정되는 기판에 조준하는 방출 소스(emission source)를 더 포함한다. 이러한 패턴은, 예를 들면 마이크로미캐닉(micromechanic), 마이크로옵틱(microoptic) 또는 마이크로일렉트로닉(microelectronic) 디바이스에서 채용될 수 있다. 기술된 장치는 AFM 원리를 이용하여 구현될 수 있다.
Description
본 발명은 섀도우 마스킹 기법을 이용하여 기판상에서 패턴을 규정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
경사 노출 및 증착 뿐만 아니라 섀도우 마스킹 기법은 잘 알려져 있으며, 증착, 포토, 에칭 공정 단계로 이루어지는 통상적인 리소그래피 사이클을 단지 하나의 단일 공정 및 머신으로 대체함으로써 패턴의 효율적인 제조를 가능하게 한다. 통상적인 섀도우 마스킹 기법의 주요한 문제점은 간단한 저밀도의 패턴에 한계가 있다는 것이다. 현재까지 섀도우 마스킹 기법에 의해 링형 패턴과 같은 보다 복잡한 패턴을 규정하거나, 또는 서브 100 ㎚ 치수를 갖는 서로 근점하게 있는 패턴을 생성하는 것이 불가능하였다. 경사 노출 및 증착은 매우 작은 단일 피쳐의 규정을 허용하나, 경사에 의해서는 패턴의 근접성이 성취될 수 없다.
브이. 티. 페트라쇼브(V. T. Petrashov)의 Microelectronic Engineering 35(1997) p. 357-359는 본 기술 분야의 상태를 반영한다. 여기서 제안된 기법은 50 ㎚보다 작은 치수를 갖는 보다 복잡한 패턴 및 구성요소의 제조를 허용한다. 이것은 원자 빔의 자동 협소화 및 기판의 인 시튜(in-situ) 회전을 이용하는 리프트 오프(lift-off) 기법에 의해 성취된다. 리프트 오프 기법은 특수한 형태의 포토 리소그래피이므로 섀도우 마스킹 기법과는 상이하다. 이 리프트 오프 기법은 포토 레지스트 및 잉여 물질을 최종적으로 제거하는 단계와 포토 단계를 포함(소위 "리프트 오프"라 함)하기 때문에 섀도우 마스킹 기법의 간략성을 갖고 있지 않다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 시스템의 문제점을 해결하고 서브 100 ㎚ 치수를 갖는 서로 근점하게 있는 복잡한 형태의 패턴을 규정하는 것이다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 실시예에 따른 단면도 및 평면도,
도 2는 가요성 부재가 수 개의 개구를 갖는 멤브레인과 같은 마이크로스테이지로 이루어지는 제 2 실시예의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 가요성 부재 2 : 집적 팁(tip)
3 : 개구 4 : 기판
5 : 패턴 6 : 소스
7 : 액츄에이터 8 : 탑재 기부
9 : 기판 홀더 10 : 이동가능한 부분
12 : 제어기 13 : 광 액츄에이터
14 : 모터
본 발명은 청구 범위에 기술된 방법 및 장치에 의해 성취된다. 상기 장치는 탑재 기부와, 상기 탑재 기부에 대해 이동할 수 있는 이동가능한 부분, 상기 이동가능한 부분내에 또는 근처에 있는 적어도 하나의 개구를 갖는 가요성 부재를 포함하며, 상기 가요성 부재는 상기 기판 위에 위치하여 동작하게 되어 섀도우 마스크로서 작동한다. 본 발명의 장치는 상기 개구를 통해 상기 기판에 조준하는 방출 소스와, 상기 이동가능한 부분 및 상기 기판 사이의 거리를 제어하는 거리 제어 수단과, 상기 가요성 부재와 상기 기판을 기판의 표면에 평행하게 서로에 대해 이동시키는 액츄에이터를 더 포함한다.
기술된 장치의 고유한 특징은 링형 및 다른 복잡한 유형의 패턴이 섀도우 마스킹 기법에 의해 규정될 수 있다는 것이다. 표준 섀도우 마스킹 기법과 비교하여 본 발명의 다른 고유한 특징은 100 ㎚보다 작은 간격을 갖는 고밀도의 패턴이 성취될 수 있다는 것이다. 이전에 제조된 패턴에 대한 정확한 위치 지정과 함께 섀도우 마스크를 이동시키는 능력은 기판상에서 고밀도의 패턴을 허용한다. 섀도우 마스크상에서, 개구의 간격이 훨씬 커질 수 있다. 원리적으로, 하나의 개구(예를 들면, 환형 홀)를 갖는 섀도우 마스크는 기판상에서 임의의 패턴을 규정하고 이를 필요한 만큼 반복하는데 충분하다.
종속항들에는 상기 장치의 각종 변형 및 개선이 포함되어 있다. 즉,
기술된 장치를 구현하는 원자간력 현미경(Atomic Force Microscopy : AFM) 원리를 이용하면 부가적인 장점을 갖게 된다. AFM은 서브 ㎚ 스케일상의 규정 거리에서 나노 스케일의 피쳐를 식별하는데 큰 효력이 있다. 본 발명은 캔틸레버가 하나 이상의 개구를 포함하고 섀도우 마스크로서 기능하는 특수한 형태의 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에서 집적 팁(tip)을 갖는 캔틸레버와, 기판의 표면 사이에 상호작용하는 힘은 기판에 대해 일정한 높이에서 캔틸레버(즉, 섀도우 마스크)를 유지하고, 이전에 제조된 또는 현존하는 패턴에 대한 평면에서 섀도우 마스크의 정확한 위치 지정을 허용하며, 제조 동안/후에 규정된 패턴을 유효하하는데 사용될 수 있다. 캔틸레버는 통상적인 AFM 캔틸레버와 유사할 필요는 없으나 큰 가요성 부재일 수 있다는 것이 중요하다. 패터닝 동안 섀도우 마스크가 이동될 수 있어 임의의 패턴이 규정될 수 있다. 다수의 섀도우 마스크가 독립적으로 또는 병렬로 동작될 수도 있다.
가요성 부재내에 집적 팁을 이용하면 표면을 스캐닝할 때 팁이 매우 근접하게 기판의 표면을 추종할 수 있기 때문에 유용한 것으로 증명되었다. 특정의 애플리케이션의 경우 팁은 또한 범프 또는 보다 큰 구성요소에 의해 회전되거나 교체될 수 있다. 도전성 팁은 전기적 특성의 인 시튜 검사 또는 인 시튜 기능 테스팅을 위해 사용될 수도 있다. 가요성 부재상에서 둘 이상의 팁을 갖는 것이 또한 가능하다. 팁은 다음과 같이 사용될 수 있다. 즉,
- 청구항 3에 따른 거리 제어 수단에서 스캐닝 부분으로서 사용될 수 있다. 따라서 섀도우 마스크가 기판의 표면에 이미 규정된 거리만큼 근접하게 위치지정하는 것을 허용한다.
- 청구항 4에 따른 패턴 검사를 위해 사용될 수 있다. 따라서 패턴에 대한 팁의 위치는 1 ㎚내에서 규정될 수 있다. 팁에 대한 개구의 위치도 또한 1 ㎚내에서 규정될 수 있다. 동일한 이동가능한 구성요소(가요성 부재)상에서 팁(tip)로서의 개구의 존재는 정확한 자동 정렬을 보장한다. 가요성 부재의 올바른 위치는 광학적 피드백을 이용하여 제어될 수 있다. 이것은, 예를 들어 인 시튜 품질 모니터링, 현존하는 패턴의 식별, 개구와 나노미터 정확도를 갖는 대응하는 패턴과의 계속적인 상대 위치 지정, 마스터 패텅을 스캐닝하여 현존하는 패턴의 복사 및 복제를 허용한다.
- 청구항 4에 따른 국소 표면의 변형을 위해 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어 금속선의 인 시튜 차단을 필요로 할 수 있는 보수 작업에 특히 유용하다.
- 청구항 5에 따른 전기적 특성의 검사를 위해 사용될 수 있다. 이 경우 다이아몬드 팁과 같은 도전성 팁이 사용될 수 있다. 전기적 특성의 인 시튜 조사는 디바이스가 제조되는 바와 같이 디바이스의 전기적 저항, 캐패시턴스, 트랜스콘덕턴스 등을 규정하여, 나노미터 전자 장치의 사양을 구체화한다. 이것은 특히 단일 전자 트랜지스터의 제조시에 결정적인 문제가 된다.
- 청구항 6에 따른 디바이스의 인 시튜 기능 테스팅을 위해 사용될 수 있다. 테스트 결과는 공정 제어, 수율 향상, 보수를 위해, 또는 나머지 구성요소를 활성화하는 보다 큰 디바이스의 경우 입력으로서 사용될 수 있다.
청구항 7에 따른 물리적 또는 화학적 특성의 인 시튜 모니터링은 상호작용적인 공정 제어에 유용하도록 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어 생성된 패턴의 두께를 검사하기 위해 팁을 프로그램하고, 증착율 또는 시간, 또는 개구가 이동하는 스캐닝 속도를 변형시키기 위해 이러한 정보를 피드백할 수 있다.
팁내에 또는 그 근처에 개구를 위치 지정하는 것은 기판의 표면에 대한 거리가 팁에서 대부분 정확하기 때문에 유용한 것으로 증명되었다.
방출 소스의 방향, 및/또는 마스크내의 개구 벽이 기울어져 있는 경사 노출, 또는 증착은 청구항 1에 따른 장치에 유용하도록 조합될 수 있다. 따라서 생성된 스폿 및 라인이 보다 작아질 것이고 마스크 피쳐(즉, 가요성 부재내의 개구)의 치수는 성취된 패턴보다 훨씬 클 수 있다.
청구항 13에 따르면, 방출 소스는 전자, 광 또는 물질 소스일 수 있다. 전자 소스가 필요한 경우, 새로운 형태의 리소그래피가 가능하다. 청구항 13에 따른 장치는 고해상도 e 빔 리소그래피와 또한 호환가능하다. 통상적인 e 빔 리소그래피를 이용하는 마스터 마스크의 생성은 이러한 기법의 저속 기록 속도를 보상한다. 기술된 장치에서, 마스터의 복사는 큰 빔 전자 소스를 이용하여 신속하게 생성될 수 있다. 이는 강하게 포커싱된 고가의 전자 광학 장치에 대한 필요성을 제거한다.
물질 소스가 사용되는 경우, 개구내의 그리고 개구 근처의 물질 증착은 개구의 협소화(홀 충진)를 초래할 것이다. 홀 충진 효과는 단일 원자 배선이 기록되는데 유용하도록 이용될 수 있다. 그러나 대부분의 경우 청구항 14에 따른 물질 증착 감소 수단에 의해 개구에 증착된 물질의 양을 제어하거나 감소시킬 필요가 있을 것이다. 이것은, 예를 들어 다음과 같이 행해질 수 있다. 즉,
- 세정된 개구를 유지하고 홀 충진 효과를 제거하기 위해 소정의 비스듬한 각으로 스퍼터링 이온 빔을 도입하고,
- 가요성 부재의 공명 주파수를 모니터링한다. 따라서 가요성 부재상의 국소 증착율이 모니터링될 수 있고 세정 공정을 제어하는데 사용될 수 있다.
- 친화성이 없는 개구 벽을 생성하기 위한 화학 처리를 행한다. 중합된 탄화불소 입자의 박막 코팅은, 예를 들어 증착된 원자가 개구 벽상에서 형성되지 않음을 보장한다.
기술된 장치의 변형예에서, 가요성 부재에는 전자 및 이온을 위한 필드 방출기, 예를 들면 미세한 레이저 다이오드 등의 광 방출기와 같은 국소적인 방출 소스, 저온 또는 고온 액체 금속 또는 필드 탈착 소스 등이 또한 설치될 수 있다.
기술된 장치의 또다른 변형예에서, 청구항 16 내지 청구항 18에 따른 셔터가 사용된다. 이 셔터는 기판을 향해 부분적으로 또는 전적으로 소스의 방출을 차단하는데 적합한 임의의 디바이스일 수 있다. 셔터는, 예를 들어 이동가능한 마스크, 또는 제 1 가요성 부재와 매우 근접하게 있는 제 2 가요성 부재일 수 있으며, 압전기, 자기 또는 정전기 활성 장치에 의해 동작될 수 있다. 동일한 장치에서 다수의 셔터가 채용될 수도 있다. 셔터는,
- 방출 소스를 스위칭 오프시키지 않고 방출을 차단하고,
- 섀도우 마스크 또는 다른 셔텨에 대해 부분적으로 셔터를 폐쇄시킴으로써 최소 피쳐 크기를 감소시키며,
- 상이한 물질 소스와 함께, 다층화된 서브 100 ㎚ 디바이스를 제조할 수 있다. 이러한 방법의 경제적인 특징은 다수의 부속 단계를 각각 갖는 통상적인 증착 패터닝 에칭 사이클이 하나의 공정 및 머신으로 축소된다는 것이다.
다른 실시예에서, 기술된 장치는 가요성 부재에 의해 피복되지 않는 기판의 이러한 영역을 셰이딩(shading)하는 청구항 19에 따른 셰이딩 수단을 포함할 수도 있다.
기술된 장치는 하나의 가요성 부재 및/또는 수 개의 가요성 부재상에서 일련의 개구를 포함하므로, 장치의 성능 및 처리량을 확대시킬 수 있다. 가요성 부재는 1 차원 또는 2 차원 어레이로 배치될 수 있다. 스택내의 부가적인 부재는 셔터로서 사용될 수 있다. 가요성 부재에는 독립적인 규정 거리 및 개별적인 팁이 설치될 수 있고 스캐너에 의해 동작될 수 있다. 이러한 방식으로 다수의 동일하게 이격되어 정렬된 패턴을 동시에 규정하는 것이 가능하다. 개구의 좌표, 방출 소스의 강도, 기록 속도, 물질 선택을 제어하는 컴퓨터를 사용함으로써, 신규한 디바이스에 대한 설계가 대량의 병렬 방식으로 내장될 수 있다.
기술된 장치가, 예를 들어 AFM 모듈을 사용하여 구현되는 경우, 기판을 갖는 전체 AFM 모듈은 정렬을 손상시키지 않고 다수의 접속 챔버를 통해, 또는 다른 위치에 트랜스토핑될 수 있다. 각 스테이지에서 이 모듈은 전기적으로 접속되어 동작될 수 있다. 이러한 방식으로 이온 에칭 또는 이온 주입과 같은 또다른 공정이 정렬을 방해하지 않고 수행될 수 있다. 이러한 일련의 AFM 모듈은 각 처리 챔버가 일정한 용도를 갖도록 상이한 처리 챔버로 이루어지는 생산 라인에서 설정될 수 있다. 이것은 특히 AFM 모듈이 상대적으로 저가이기 때문에 경제적이다.
본 발명은 이하 첨부하는 도면을 참조하여 상세하게 기술될 것이다. 모든 도면은 명확성을 위해 실제의 치수대로 도시된 것이 아니며, 치수들간의 관계도 실제 배율로 도시되어 있는 것은 아니다.
본 개시 내용에서는 다음과 같은 정의들이 적용된다. 즉,
-기판은 패턴 및 디바이스가 내장되는 기본 하층을 지칭한다. 일예로서, 폴리싱된 실리콘 슬라이스, 글래스 플레이트, 플라스틱, 유기 물질, 포토레지스트 등과 같은 반도체가 있다.
-패턴은 기판상에 또는 기판내에 소정의 형상을 임의로 국소적으로 변형시킨 것을 지칭한다. 일예로서, 기판상에 증착된 금속 배선이나, 색, 반사도, 전하, 여기 상태 또는 자기화와 같은 화학적 또는 물리적 특성을 국소적으로 변형시킨 것, 포토레지스트내의 노출 영역, 상이한 물질을 국소적으로 변형시킨 것 등이 있다.
-가요성 부재는 부하 아래에서 편향시키고 부하가 인가되지 않을 때는 완화시키는 이동가능한 부분을 갖는 기계 부분을 지칭한다. 가요성 부재는, 예를 들어저가의 Si 또는 SiNx로 제조될 수 있다. 일예로서, 캔틸레버(예를 들면, 원자력 현미경 캔틸레버), 동일한 방식으로 사용된 큰 패들과 같은 구조물, 양 단부에서 지지된 빔 또는 브리지, 가요성 동작을 나타내는 방식으로 지지된 멤브레인 등이 있다.
-개구는 물질, 이온, 전자 또는 광을 통과시키는 홀을 지칭한다. 이러한 홀은 등방성 습식 에칭과 같은 에칭을 위한 광학적 또는 e 빔 리소그래피 및 표준 마이크로미캐니컬(micromechanical) 제조 기법을 이용하여 생성될 수 었다. 수직 및 경사 개구 벽을 생성하기 위해서는 이방성 이온 에칭이 사용될 수도 있다. 마이크로컨택트(microcontact) 처리와 같은 새로운 형태의 리소그래피가 또한 채용될 수도 있다. 개구는 또한 포커싱된 이온 빔(Focussed Ion Beam : FIB) 기술을 이용하여 용이하게 생성될 수 있다. 일예로서, 환형 홀, 경사 벽을 갖는 슬릿 등이 있다.
-방출 소스는 전자기 복사선, 기본 입자 또는 물질을 방출하는 임의의 소스를 지칭한다. 반도체 레이저와 같은 특정의 방출 소스는 가요성 부재상에 수직하게 배치될 수도 있다. 통상적인 광 소스, 광 소스 및 하나 이상의 유리 섬유로 이루어지는 광학 시스템, 스캐닝 니어 필드 광학 현미경(Scanning Near-field Optical Microscope : SNOM) 소스, 전자 소스, 이온 소스, 증기 소스 등이 있다.
-거리 제어 수단은 가요성 부재(즉, 섀도우 마스크)의 이동가능한 부분 및 기판의 표면 또는 그 일부분 사이의 거리를 제어한다. 거리 제어 수단은 가요성 부재에 부착될 수도 있고, 또는 기판의 표면을 스캐닝하는 가요성 부재의 일체화된 부분일 수도 있다. 거리 제어 수단은 가요성 부재의 임의의 편향을 검출하는 광 센서 또는 용량성 센서와 같은 센서, 제어기, 거리를 조정하는 모터 또는 액츄에이터를 더 포함할 수도 있다. 일예로서, 원자력 현미경 또는 스캐닝 터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscope)이 있으며, 여기서 집적 팁을 갖는 캔틸레버는 그 캔틸레버의 거리가 표면 또는 그 일부분에 대해 일정하게 유지되도록 표면상에서 스캐닝한다.
-액츄에이터 수단은 가요성 부재(즉, 섀도우 마스크) 및/또는 기판을 기판의 표면에 평행하게 서로에 대해 이동시킨다. 일예로서, 압전기, 자기, 또는 정전기 액츄에이터 등이 있다.
섀도우 마스킹시스템에서는 기판상에서 패턴을 규정하기 위해 개구를 포함하는 마스크가 사용된다. 방출 소스로부터의 물질, 전자, 또는 광은 개구를 통과하고 패턴은 개구의 형상 및 배치에 의해 규정된 바와 같이 기판에 전달된다. 또한, 본 개시 내용에 기술된 장치는 섀도우 마스크를 기판의 표면에 평행하게 이동시킴으로써 패턴을 규정한다. 마스크가 기판의 표면에 근접하게(㎛ 거리) 유지되고, 방출 소스가 멀리 떨어져서 탑재되는 경우, 개구를 통과하는 빔은 평행한 것으로 간주될 수 있다. 이것은 기판상에서의 개구의 형상 및 배치를 신뢰성있게 재생한다.
섀도우 마스킹 기법의 개선된 형태는경사 노출 및 증착을 이용하며, 여기서 방출 소스의 방향 및/또는 마스크내의 개구 벽은, 예를 들면 30도 정도로 기울어진다. 본 개시 내용에서 기술된 장치에서, 기울어진 개구 벽은 가요성 부재를 구부림으로써 또한 성취될 수 있다. 그 결과 기판상의 패턴은 기판의 표면상에서 개구를 기하학적으로 투사시키는 것이다. 이러한 방식으로 10 ㎚보다 작은 선폭과 10-100 ㎚의 길이를 갖는 패턴이 성취될 수 있다.
비접촉 모드 및 접촉 모드에서 있어서의원자간력 현미경(AFM)또는스캐닝 터널링 현미경(STM)과 같은 스캐닝 프로브 시스템은 캔틸레버의 거리가 표면 또는 그 일부분에 대해 일정하게 유지되도록 기판의 표면상에서 스캐닝하는 집적 팁(tip)를 갖는 캔틸레버를 이용한다. 이 시스템은 캔틸레버가 기판의 표면상에서 임의의 경로를 추종하는 방식으로 프로그래밍되어, 국소 표면 구조물을 스캐닝하고, 시스템이 마이크로일렉트로닉 피쳐와 같은 마이크로 및 나노 스케일 피쳐를 위치 지정할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예는 증기 챔버에 위치하고 증기 소스(6) 아레에서 정렬된 AFM 모듈를 포함하는 장치이다. 현재의 경우에서 AFM 모듈 및 증기 소스(6) 사이의 거리는 20 및 30 ㎝ 사이의 범위에 있을 수 있다. AFM 모듈에 사용된 가요성 부재(1)의 단면 및 평면이 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 이것은 집적 팁(tip)(2), 탑재 기부(8), 경사 개구(3)를 갖는 이동가능한 부분(10)을 구비한다. 개구(3)와 분리되어 있는 가요성 부재(1)는 AFM에 사용된 표준 캔틸레버 설계에 대응한다. 경사 개구(3)는, 예를 들면 포커싱된 이온 빔(FIB), 또는 e 빔 리소그래피 및 이방성 이온 에칭을 이용하여 생성될 수 있다. 증착을 개시하기 이전에, 기판(4), 예를 들어 실리콘 슬라이스는 AFM 모듈의 기판 홀더(9)상에 위치한다. 증착 동안 가요성 부재(1)는 섀도우 마스크로서 작용한다. 기판(4)의 표면에 대한 거리는 거리 제어 수단에 의해 제어되며, 본 명세서에서 스캐닝 디바이스로서 팁(tip)(2)를 갖는 가요성 부재(1)와, 방출기 및 센서를 포함하는 광 센서(13)와, 제어기(12)와, 가요성 부재(1)의 높이를 조정하는 모터(14)로 이루어지는 제어 루프로 표시된다. 제어 루프는 가요성 부재(1)의 이동가능한 부분(10)의 편향(즉, 기판의 표면에 대한 섀도우 마스크의 거리)을 일정하게 유지한다. 본 실시예에서 제어 루프는 AFM 모듈의 일부분이다. 가요성 부재(1)와 기판(4) 사이의 거리는 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛이며, 전형적으로 약 1 ㎛이다. 증착 동안 소스(6)는 개구(3)를 통해 기판(4)에 조준하고 따라서 패턴(5)을 생성한다. 액츄에이터(7)의 컴퓨터 제어를 이용하여 보다 복잡한 형상의 도트 및 라인을 증착하게 한다. 이러한 방식으로 10 ㎚보다 작은 실리콘상의 금속의 폭과 10 내지 100 ㎚의 길이가 성취될 수 있다.
도 2에 도시한 제 2 실시예에서, 장치는 증착 챔버내에 위치하는 AFM 모듈을 또한 포함한다. 본 실시예에서 증착 챔버에는 기판(24)의 표면에 대한 방향이, 예를 들어 30도 만큼 기울어지게 하는 방식으로 탑재된 두 개의 물질 소스(26, 36)가 설치된다. AFM 모듈에 사용된 가요성 부재(21)는 마이크로스테이지(30)에 가요성 동작을 제공하는 협소한 빔(31)에 의해 유보된 멤브레인과 같은 마이크로스테이지(30)로 이루어진다. 마이크로스테이지(30)는 도 1a 및 도 1b의 캔틸레버(1)의 이동가능한 부분(10)에 대응한다. 이것은 두 개의 집적 팁(22, 32) 및 도 2의 단면에 도시하지 않은 제 3 팁을 구비하여, 이 제 3 팁을 기판(24)의 표면과 평행하게 유지시킨다. 마이크로스테이지(30)는 수직 벽을 갖는 일련의 개구(23)를 포함하며 증착 동안 섀도우 마스크로서 작용한다. 기판(24)의 표면에 대한 섀도우 마스크(즉, 마이크로스테이지(30))의 거리는 제 1 실시예에서 기술된 제어 루프와 유사한 제어 루프에 의해 제어된다. 섀도우 마스크는 컴퓨터 제어형 콤브 액츄에이터에 의해 기판(24)의 표면에 평행하게 이동된다. 이 장치는 두 개의 셔터(27, 37)를 더 포함한다. 셔터(27)는 개구(23)의 개방 및 폐쇄를 선택하는데 사용되어 기판(24)상에서 상이한 패턴이 규정되게 한다. 셔터(37)는 물질 소스(36)의 방출을 차단하는데 사용된다. 증착 동안 물질 소스(26)는 오버래핑 개구를 통해 셔터(27)에 조준하며, 따라서 마이크로스테이지(30)는 기판(24)에서 패턴(25)을 생성한다. 이러한 방식으로, 두 개의 상이한 물질로 제조된 상이한 패턴이 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 장치 및 방법은,
- 서브 100 ㎚ 영역에서 금속 배선, MBE 다중층, Si, 다른 관련 물질을 평행하게 증착시키고,
- 국소화된 에칭 절차를 수행하며,
- 다수의 나노구조물을 처리하고,
- 통상적인 포토 리소그래피 사이클에 대한 필요성을 제거하는 마이크로미캐니컬, 마이크로옵티컬, 마이크로일렉트로닉 디바이스의 제조를 완료시키며,
- 인 시튜 모니터링, 전기 및 광학적 특성화, 디바이스 동작의 검증, 보수 가능성을 갖는 하나의 머신으로 디바이스 제조를 완료시키고,
- 10 ㎛보다 작은 크기의 피쳐를 갖는 작은 치수로 제조하며,
- 비평형 구조물상에서 제조하고,
- 프로토타입과 같은 임의의 설계를 고속으로 제조할 수 있게 한다.
전형적으로 애플리케이션은,
- 양자 비트를 이용하여 자기 저장 구성요소와 같은 ㎚ 크기의 구조물에 의한 데이터 저장,
- 고해상도 TFT 및 다른 평패널 디스플레이,
- 로직 및 메모리 디바이스의 제조,
- (표준 기술을 위한) 예를 들어, 점선으로 완성되는 마스크 또는 회로 검사 및 보수.
- 이동가능하고 정확하게 위치 지정가능한 개구를 통과하는 광이 디바이스를 조사하고, 테스트하거나 동작시키도록 사용되는 마이크로일렉트로닉, 옵투일렉트로닉(optoelectronic) 또는 마그네토옵틱(magnetooptic) 디바이스(광 소스는 가요성 챔버상에 또한 위치할 수도 있다. 특정 애플리케이션에서 광 소스 대신에 전자 소스가 사용될 수도 있다),
- 이동가능하고 정확하게 위치 지정가능한 개구를 통해 조준하는 전자 소스 또는 광 소스를 이용하는 부가적인 리소그래픽 단계(방출 소스는 가요성 부재상에 위치할 수도 있다)
를 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 서브 100 ㎚ 치수를 갖는 서로 근점하게 있는 복잡한 형태의 패턴을 생성할 수 있게 된다.
Claims (15)
- 기판상에서 패턴을 규정하기 위한 장치에서,탑재 기부와, 상기 탑재 기부에 대해 이동할 수 있는 이동가능한 부분과, 상기 기판위에서 위치 지정가능한 적어도 하나의 개구를 갖는 가요성 부재와,방사(an emission)를 상기 개구를 통해 상기 기판으로 향하게 하는 방출 소스와,상기 가요성 부재의 상기 이동가능한 부분과 상기 기판 사이의 거리를 제어하는 거리 제어 수단과,기판의 표면에 평행하게 상기 가요성 부재와 상기 기판을 서로에 대해 이동시키는 액츄에이터 수단을 포함하는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 1 항에서,상기 가요성 부재와 상기 기판 사이의 거리는 원자간력 현미경(AFM) 원리를 이용하여 제어할 수 있는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 1 항에서,상기 거리 제어 수단은 상기 가요성 부재에 부착되어, 상기 기판과 접촉하는 적어도 하나의 팁(at least one tip)을 포함하는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 3 항에서,상기 팁은 기판상에서의 패턴 검사를 위한 것인 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 3 항에서,상기 팁은 도전성이며, 검사를 위한 것인 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 5 항에서,상기 팁은 기능 테스트를 위한 것인 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 3 항에서,상기 개구는 상기 적어도 하나의 팁 중 하나에 있는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 1 항에서,상기 개구의 적어도 한 측면은 상기 가요성 부재의 표면에 대해 기울어져 있는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 1 항에서,상기 방출 소스는 전자 소스, 광 소스, 물질 소스를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 13 항에서,상기 방출 소스는 물질 소스를 포함하고, 상기 장치는 상기 가요성 부재 상에 증착된 물질의 양을 감소시키는 물질 증착 감소 수단을 포함하는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 1 항에서,적어도 하나의 셔터가 상기 개구(3, 23)를 적어도 부분적으로 덥도록 배치되는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 16 항에서,상기 셔터는 이동가능한 마스크, 적어도 하나의 개구를 갖는 제2 가요성 부재를 포함하는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 제 1 항에서,상기 방출 소스로부터 상기 기판 상의 영역을 셰이딩(shading)하는 셰이딩 수단을 포함하는 기판상에서 패턴을 규정하는 장치.
- 기판상에 패턴을 규정하는 방법에서,상기 기판 위에 가요성 부재를 위치 지정하는 단계━상기 가요성 부재는 탑재 기부와, 상기 탑재 기부에 대해 이동할 수 있는 이동가능한 부분과, 적어도 하나의 개구를 구비함━와,방출 소스로부터의 방사를 상기 개구를 통해 상기 기판을 향해 방출하는 단계와,상기 이동가능한 부분과 상기 기판 사이의 거리를 제어하는 단계를 포함하는 기판상에서 패턴을 규정하는 방법.
- 제 22 항에서,상기 가요성 부재와 상기 기판은, 상기 기판의 표면에 평행하게 서로에 대해 이동되는 기판상에서 패턴을 규정하는 방법.
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