KR19980032781A - 멤브레인 마스크 및 그 제조 방법과 이 마스크를 사용하여 마스크 피처 패턴을 생성하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사선 소스를 사용하는 리소그래피용의 멤브레인 마스크 구조물과 본 발명의 멤브레인 마스크 구조물을 제조 및 사용하는 단계들을 제공한다. 멤브레인 마스크 구조물은 1) 리소그래피의 방사선 소스에 대해 비투과성의 재료로 형성되며 윈도우 영역에 의해 분리되는 지지 부재들을 포함하는 지지 구조물과, 2) 상기 지지 부재들과 윈도우 영역들을 덮는, 상기 방사선 소스에 대해 투과성인 재료로 이루어진 멤브레인층과, 3) 이 멤브레인 층상에 형성되거나 이 층내에 매설된, 방사선 소스에 대해 비투과성인 피처 재료로 된 패턴―상기 피처 패턴은 상기 지지 구조물의 윈도우 영역에 대해 정렬됨―을 포함한다. 마스크 구조물은 상기 멤브레인층내나 이 층상 또는 상기 지지 구조물의 상기 지지 부재상에 형성된 다수의 기준 마커들을 포함한다. 또한, 마스크 구조물은 방사선 투과 재료로 된 방호용 펠리클을 포함할 수 있으며, 이 펠리클은 어떠한 부스러기들도 피처 패턴이 형성되어 있는 멤브레인 영역에 들러붙지 않게끔 상기 멤브레인 층에 연계되어 있지 않은 상기 지지 부재들의 표면상에 장착된다.
Description
본 발명은 반도체 제조에 사용하는 멤브레인 마스크 구조물(membrane mask structure)의 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 x레이 및 이온 빔 리소그래피에 사용하는 신규한 멤브레인 마스크 구조물과 이 신규한 멤브레인 마스크 구조물을 제조하는 프로세스 및 이 신규한 멤브레인 마스크 구조물을 사용하는 방법을 제공한다.
반도체 제조에서는, 마이크로리소그래피(microlithography) 기법을 이용하여 반도체 재료내에 원하는 집적 회로 패턴을 생성한다. 레지스트 재료로 된 방사선 감지층(radiation-sensitive layer)을 반도체 재료상에 침착한 후, 패터닝된 마스크를 통하여 방사선 소스로부터 전달된 에너지에 의해 조사함으로써 레지스트층 영역들을 선택적으로 노출시킨다. 노출된 레지스트 재료층 프로세스를 부가함으로써 레지스트를 선택적으로 제거하여 집적 회로 형성용의 원하는 패턴을 남긴다. 이러한 원하는 패턴을 통한 또 다른 디바이스 프로세싱은 반도체 재료로의 확산 단계와 반도체 재료상에 소정의 재료들을 침착하는 단계를 포함할 수 있으며, 또한 레지스트 침착, 노출, 제거 및 프로세싱을 더 포함할 수 있다.
현재, 선택할 수 있는 방사선 소스로는 전자빔 방사선, 이온빔 방사선 및 싱크로트론 x레이 방사선과 같은 고 에너지 방사선 소스가 있다. 이러한 방사선 소스들을 사용하는 마이크로리소그래피 프로세싱에 있어서는, 방사선이 통과하는 패터닝된 마스크가 매우 중요하다. 마스크는, 이 마스크를 통과하는 방사선 종류에 대해 실질적으로 불활성일 뿐 아니라, 이후의 프로세싱에 요구되는 화학적 노출량, 극단의 온도, 분위기(ambients)를 포함하는 프로세싱 조건들에 대해서도 불활성인 재료로 제조되어야 한다. 또한, 패턴을 반도체 재료로 정확하게 전사할 수 있도록 엄격한 표준에 맞추어 마스크를 제조하여야 한다. 각각의 마이크로리소그래피 공정에 적합한 마스크 재료는 사용하고자 하는 방사선 소스와 부대적인 프로세싱 조건들에 따라 달라지겠지만, 잘 규정되고 정확하게 배치된 마스크 피처들이 필요하다는 것은 마찬가지이다. 또한, 개별적인 반도체 디바이스 피처들의 사이즈가 축소함에 따라 칩상의 초대규모 집적 회로(VLSI)에 요망되는 크기(dimension)들이 증대하고 있어서, 이추세대로라면 칩들에 부과된 요건들이 2000년 경에는 30㎜를 넘는 크기를 갖게 될 것이다. 따라서 리소그래피 마스크들은 대형 패턴 영역(large patterned area)에 걸쳐 정확하게 배치된 고밀도로 형상화된 고해상 피처(densely configured high resolution feature)를 제공하여야 하는데, 이것은 마스크 재료에 대해 실질적으로 상충하는 요구사항을 부과한다. 리소그래피 마스크에서의 현재의 결점들을 상세히 설명하고 또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 이러한 결점들을 개선할 수 있는 토대를 제공하기 위해서, 본 명세서에서는 x레이 리소그래피용 마스크의 구조, 제조 및 사용에 대하여 구체적으로 논의할 것이다. 본 명세서를 읽고 본 발명을 이해할 수 있는 관련 기술분야의 숙련자라면, 본 발명을 변형하여 이온빔용 마스크 및 본 명세서에서 제시된 바에 따른 멤브레인 마스크들을 사용하는 다른 리소그래피에 용이하게 적용할 수 있음은 물론이다.
도 1에서 참조부호(10)로 표시된 유형의 x레이 마스크는 기판(11)과, 크기가 L이고 두께가 tm인 얇은 멤브레인(12)―이 멤브레인은 x레이 방사선에 대해 투과성임―과, 두께가 ta인 흡수체 재료 패턴(pattern of absorber material)(13)―이 흡수체 재료로는 x레이 방사선을 흡수함으로써 이 흡수체 패턴에 대해 정렬되어 있는 레지스트 영역이 x레이 방사선에 노출되지 않도록 하는 재료가 선택됨―을 포함한다. x레이 마스크에 사용될 수 있는 재료를 예시하자면, 기판(11)은 실리콘, 멤브레인(12)은 실리콘, 탄화 규소(silicon carbride), 질화 규소(silicon nitride), 다이아몬드 등, 흡수체 재료(13)는 텅스텐, 탄탈륨(tantalum), 질화 탄탈룸(tantalum nitride), 붕소화 탄탈륨(tantalum boride) 등과 같이 높은 원자 번호를 갖는 내열성 금속이나 금을 들 수 있다.
x레이 마스크를 제조하는데 있어서는, 흡수체 재료 피처(13)들의 패턴 배치가 매우 중요하다. 멤브레인상에 흡수체 패턴을 라이팅(writing)하는 동안 드리프트(drift), 충전(charging), 온도 변화(temperature fluctuation), 떨림(vibration)의 영향 등으로 인한 오차 때문에 패턴 오정렬(displacement)이 발생하여 마스크를 사용할 수 없게 될 수 있다. 마스크 피처들의 평면내 뒤틀림(in-plane distortion)은 주로 멤브레인상에서의 흡수체 응력(stress)에 영향을 받아 발생하는데, 이 응력은 다수의 프로세싱 및 재료 변수들에 비례한다. 흡수체의 응력은, 부분적으로는 멤브레인과 흡수체 재료의 물리적인 특성(physical property)들의 차이에 기인하며, 또 부분적으로는 흡수체를 침착 및 패터닝하는 동안 접하게 되는 조건들(예를 들면, 침착 동안의 스퍼터링 온도)에 기인한다.
현재 사용되고 있는 x레이 마스크 제조 방법에 있어서, 멤브레인(12)은 기판(11)에 도판트를 tm의 두께로 선택적으로 확산시킨 다음 크기가 L로 규정된 멤브레인 영역을 에칭함으로써 형성되며, 멤브레인 형성 후 흡수체 패턴이 생성된다. 다른 방법은 기판(11)상에 멤브레인(12)용 재료층을 침착한 다음 흡수체 패턴을 생성하기 전에 크기 L을 따라 아래에 놓인 기판을 제거하는 단계를 포함한다. 또 다른 마스크 제조 프로세스 절차는 흡수체 패턴 생성 지점까지 마스크를 웨이퍼 프로세싱한 후 기판을 백 에칭(back etching)하여 크기 L을 따라 흡수체 패턴 아래에 멤브레인을 형성하는 단계를 제공한다. 흡수체 재료는 이 멤브레인상에 형성되거나 맴프레인내에 매설될 수 있다. 상기한 모든 프로세스에서는 크기 L을 따라 지지물이 없는 멤브레인상의 흡수체 재료에 의해 생긴 응력으로 인해 마스크 패턴의 뒤틀림이 발생한다. 앞서 지적한 바와 같이, 크기 L을 증대시키는 VLSI 요건들이 패턴 배치에 있어서 더욱 문제점을 일으킬 것이다. 흡수체 응력으로 인한 뒤틀림은 이후의 프로세싱 온도 및 화학적 노출에 의해 더더욱 악화될 수 있다.
30㎜ 칩들에 대해 대형 멤브레인을 프로세싱하는 경우 흡수체 응력 및 결과적인 평면내 뒤틀림에 대한 프로세싱 기여도가 증대될 것이다. 예를 들면, 내열성 금속(refractory metal)의 응력이 스퍼터링 프로세스 동안의 기판 온도에 의존한다는 것이 알려져 있기는 하지만, 스퍼터링 동안 대형의 멤브레인 영역 전체에 걸쳐 일정한 온도를 유지하는 것은 매우 어려운 일이어서, 침착 동안 표면에서의 온도 차이로 인하여 마스크 멤브레인의 영역들간에 응력차가 생기게 된다. 흡수체 응력의 불균일성은, 사실, 멤브레인상에 절대값이 큰 응력이 생기는 것 보다 더 유해한 문제일 수도 있다.
마스크에서의 평면내 뒤틀림은 흡수체 응력에 비례할 뿐 아니라 멤브레인 크기 L과 흡수체 두께 ta에도 비례하며, 멤브레인의 두께 tm에 반비례할 뿐 아니라 멤브레인 재료의 영 계수(Young's modulus)에 반비례한다. 따라서, 뒤틀림 및 흡수체 응력을 최소화할 수 있도록 재료 및 프로세싱 조건들을 선정하며 이와 함께, 멤브레인 두께를 최대로 하고 흡수체 두께를 최소로 함으로써, 다른 식으로 마스크나 그 사용에 역효과를 주지 않으면서(예컨대, 멤브레인 두께가 증가하면 더 긴 노출 시간이 필요하게 됨), x레이 마스크에 생기는 평면내 뒤틀림 정도를 전반적으로 감소시키기 위해 노력해 왔다. 현재 사용되고 있는 크기의 x레이 마스크상에서는 괜찮지만, VLSI 칩 제조에 필요하게 될 대형 마스크상에서는 상기한 노력들이 효과가 없을 것이다.
생각할 수 있는 크기(예컨대 30㎜ 이상의 크기)로 마스크를 스케일링할 때 마주치게 되는 또 다른 문제점은 마스크 피처들을 라이팅하는 동안 계속 정렬되어 있다고 보장할 수 없다는 것이다. 대형 x레이 마스크 패턴에 있어서, e빔 라이터(e-beam writer)는, 충전, 떨림, 열적 효과 등으로 인한 드리프트와 함께, 패턴 배치에 상당한 오차를 야기할 수 있는 마커(marker)들의 위치에 상관없이 실행되어야 한다.
결국, 마스크를 통한 노출 동안의 온도 변화로 인해, 또한 패터닝될 반도체 재료상의 목표 칩 사이트 위의 위치로 멤브레인 마스크를 이동킬 때 발생될 수 있는 떨림으로 인해, 또한 사용 도중 그 위에 침착되는 부스러기(debris)들로 인해, 또한 부주의로 마스크의 흡수체 패턴이 반도체 표면과 접촉하게 됨으로 인해, 리소그래피 마스크를 사용하는 동안 패턴 위치에 있어서 오차가 생길 수 있다. 소정의 제조 프로세스 및 사용 조건들에 대해 패턴 위치에 있어서의 오차를 최소로 할 수 있는 멤브레인 마스크 구조가 요망된다.
따라서, 본 발명의 목적은 VLSI 칩들의 대규모 리소그래피 달성을 위한 마스크를 제공하면서 흡수체 응력 영향과 평면내 뒤틀림을 감소시킬 수 있는 멤브레인 마스크 구조 및 제조 기법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 e빔 라이팅 동안 계속해서 정렬되어 있게끔 다수의 정위치 마킹(registration marking)을 갖는 멤브레인 마스크 구조물을 제공함으로써 패턴 배치를 의도한대로 달성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 리소그래피 멤브레인 마스크 제조 프로세스 및 멤브레인 상의 마스크 패턴이 웨이퍼 레벨에 생성된 결과 구조물을 제공함으로써, 얇은 멤브레인상에 패턴을 형성하거나 지지물이 없는 패터닝된 웨이퍼를 백 에칭하여 멤브레인을 형성하는 현재의 프로세스하에서 발생하는 평면내 뒤틀림이 생기지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 흡수체 패턴이, 사용 도중, 온도 영향, 떨림 영향, 물리적 접촉 또는 부스러기가 들러붙어서 성능 저하가 발생하지 않는 멤브레인 마스크 구조물을 제공하는 것이다.
도 1은 반도체 리소그래피용인 종래의 마스크 구조물에 대한 예시적인 단면도,
도 2는 반도체 웨이퍼로 전사될 원하는 패턴을 갖는 종래의 마스크에 대한 평면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 신규한 마스크 구조물에 대한 평면도 및 단면도,
도 4a 및 도 4b는 신규한 마스크 구조물에 대한 일 실시예를 포함하는 패터닝된 웨이퍼 및 지지 구조물에 대한 평면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 신규한 마스크 구조물에 대한 두 가지 마스크 실시예를 도시하는 평면도,
도 6a 내지 도 6h는 도 3a 및 도 3b의 신규한 마스크 구조물의 사용을 예시하는 도면,
도 7은 본 발명의 마스크 구조물에 마련된 정규 기준 마커들을 예시하는 평면도,
도 8a 내지 도 8d는 신규한 마스크 구조물을 제조하는데 사용될 수 있는 일 프로세스 절차를 예시하는 도면,
도 9a 내지 도 9c는 신규한 마스크 구조물을 제조하는 다른 프로세스 절차를 예시하는 도면,
도 10a 내지 도 10d는 신규한 마스크 구조물의 바람직한 실시예를 제조하는데 사용할 수 있는 또 다른 프로세스 절차를 예시하는 도면,
도 11a 내지 도 11f는 신규한 마스크 구조물의 바람직한 실시예를 제조하는데 사용할 수 있는 다른 프로세스 절차를 예시하는 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : x레이 마스크 32 : 멤브레인
33 : 흡수체 패턴 34-1 ∼ 34-6 : 흡수체의 행 패턴
35 : 지지 부재
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적들은 비투과성인 지지 부재로 인터리브된 비투과성의 패턴 피처를 갖는 방사선 투과 멤브레인(radiation-transparent membrane) 영역을 갖는 2단 마스크(two stage mask)를 제공하는 본 발명에 의해 실현될 수 있다. 방사선 소스를 사용하는 리소그래피용 멤브레인 마스크 구조물은 1) 리소그래피의 방사선 소스에 대해 비투과성 재료로 이루어지며, 윈도우 영역들에 의해 분리된 지지 부재들을 포함하는 지지 구조물과, 2) 상기 지지 부재들과 윈도우 영역들을 덮는 멤브레인층―상기 멤브레인층은 상기 방사선 소스에 대해 투과성 재료로 이루어져 있음―과, 3) 이 멤브레인 층상에 형성되거나 그 내에 매설된 피처 재료로 이루어진 패턴― 상기 피처 재료는 방사선 소스에 대해 비투과성이고 상기 패턴은 상기 지지 구조물의 윈도우 영역에 맞추어 정렬되어 있음―을 포함한다. 이 마스크 구조물은 상기 멤브레인층상에 또는 그 내에 혹은 상기 지지 구조물의 상기 지지 부재상에 형성된 다수의 기준 마커(reference marker)들을 부가적으로 포함할 수 있다. 이에 더하여, 이 마스크 구조물은 방사선 투과 재료로 된 방호용 펠리클(protective pellicle)을 포함할 수도 있는데, 이 펠리클은 피처 패턴이 형성되어 있는 멤브레인 영역에 부스러기들이 들러붙지 않게끔 상기 지지 부재상에 장착된다.
도 1 및 도 2는 반도체 제조시에 이용되는 종래 기술의 리소그래픽 마스크의 단면 및 평면을 각각 도시한다. 명확히 하기 위해, 본 발명은 x선 마스크 재료 및 제조 공정을 특정하여 설명할 것이다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 x선 마스크 뿐만 아니라 이온 빔 마스크 구조 및 제조 공정과, 당 분야에서 통상의 지식을 가지며 본 명세서에 접근할 수 있는 자가 용이하게 접할 수 있는 다른 적절한 멤브레인 마스크 구조 및 제조 공정에 적용됨은 물론이다. 도 2에 제공된 종래 기술의 마스크 구조의 평면도에는 멤브레인(12) 및 흡수체 패턴(13)이 명확히 도시되어 있다. 흡수체 패턴은 (14-1 내지 14-6)으로 표시된 행인, 흡수체 피처의 행 패턴으로 칭해질 수 있다. 종래 기술에 따르면, 흡수체 피처의 행(14-1 내지 14-6)은 크기 L을 따라 멤브레인(12)상에 라이트된다. 전술한 바와 같이, 흡수체 피처는 멤브레인상에 응력을 생성하여, 흡수체의 평면내의 쉬프팅(in-plane shifting)을 야기하고, 흡수체 패턴에 생기는 왜곡에 의해 멤브레인을 휘게 할 것이다.
도 3a 및 3b는 도 1 및 도 2의 행(14-1 내지 14-6)에 의해 멤브레인 크기 L이 분할된 신규한 마스크 구조의 평면 및 단면을 각각 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시된 종래 기술의 마스크에 전사된 것과 동일한 마스크 패턴의 전사를 실행하는데 도 3a, 3b, 4 등에 도시된 본 발명의 마스크 구조가 사용될 수 있음을 나타내기 위해 대응하는 피처를 지정하는데 유사한 참조 부호(예를 들면, 13 및 33; 14-1 내지 14-6 및 34-1 내지 34-6)가 사용되었다. 도 3a는 마스크 구조상에 제공된 흡수체(33)를 갖는 멤브레인(32)의 평면을 도시한다. 흡수체가 형성되는 멤브레인(32)의 영역은 흡수체 피처의 행(14-1 내지 14-6)에 대응하는 마스크 피처의 행(34-1 내지 34-6)을 나타낸다. 따라서, 도 2의 행(14-1)에서의 흡수체 패턴은 행(34-1)에서의 흡수체 피처의 패턴과 동일한 흡수체 피처를 갖고, 행(34-2)은 행(14-2)에 대응하며, 나머지도 이런식으로 대응한다. 멤브레인상에서 흡수체 피처의 짝수 번호의 행이 마스크 구조의 한 영역에 순차적으로 제공된 반면, 홀수 번호의 행은 마스크의 분리 영역에 순차적으로 제공되었다. 도 3b를 참조하여 더 기술되는 바와 같이, 모든 행은, 이들 영역에서 멤브레인을 기본으로 하는 연관된 지지 부재를 갖는 멤브레인의 인터리브된(interleaved) 영역에 의해 분리되었다. 주목할 점은 멤브레인(32) 및 흡수체(33)가 제조되는 재료는 이전에 x레이 마스크에 사용된 것과 동일한 재료라는 점이다. 지지 부재는 고체 부재로서 도시되어 있으나, 지지 구조가 방사선에 대해 비투과성이고 필수적인 물리적 지지를 제공한다면, 임의의 비고체 구성(예를 들면, I-빔(I-beam), 하니콤(honeycomb) 등)으로도 충분할 것이다.
도 3b에는, 각각의 행(34-1 내지 34-6) 사이의 영역에 멤브레인(32)을 기본으로 하여, x레이 방사선에 대해 비투과성의 재료로 구성된 지지 부재(35)가 단면도로 도시되어 있다. 지지 부재는 복사에 대해 차폐제(shields)로서 동작하고 x레이 투과성의 멤브레인 재료로 구성된 행(34-1 내지 34-6) 사이의 지지 구조로서 동작하며, 통상적으로 각각의 행과 동일한 폭으로 되어 있다. 예시된 마스크의 설명을 위해, 크기 L은 6개의 동등한 수평 세그먼트로 분할되고, L=6l로 가정하면, l은 각 행의 크기이다. 마스크 사용중에 피처 영역이 비투과성 영역과 오버랩하지 않도록 각각의 지지 부재의 크기는 또한 l이다. 예시를 위해 도 6의 신규한 마스크 구조의 사용을 참조하여 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 행(34-5 및 34-2) 사이에 2개의 스테이지의 패터닝된 행으로 분리하는 2l 크기의 지지 부재의 영역이 있으며, 마스크 구조는 12l 또는 2L의 전체 크기를 갖는다.
전술한 크기 관계는 본 발명을 설명하기에 최적이기는 하나, 본 발명으로부터 벗어나지 않고 가변될 수 있다. 예를 들면, 흡수체 패턴이 동일한 크기의 원도우로 분리되는 경우, 지지 부재는 크기가 균일하지 않은(예를 들면, 하나는 크기가 l이고 다른 하나는 크기가 l+0.25 mm인) 개구부에 의해 분리될 수도 있다. 지지 부재는 선택된 방사선에 대해 비투과성인 실리콘, 또는 다른 적절한 재료로 제조된다. 실리콘 지지 부재는 흡수체(33)와 함께, 멤브레인(32)의 패턴 행(34-1 내지 34-6)을 수용하도록 적절한 구성으로 머시닝되거나 에칭되었다. 따라서, 신규한 마스크 구조는 교번적인 멤브레인의 행 및 비투과성의 지지 부재로 인터리브된 흡수체를 갖는 다중 스테이지 마스크이다. 예시된 실시예가 2개의 스테이지를 제공하는 반면, 마스크 패턴은 3개 이상의 스테이지로 분할될 수 있으며, 필요한 노출부의 수는 마스크 스테이지의 수와 직접적인 상관 관계에 의해 증가된다.
마스크 처리(이하 더 기술된다) 및 사용중에 지지 부재가 마스크 구조의 구조적인 무결성(integrity)을 강화할 것이나, 이는 주로 흡수체 패턴의 각각의 행에 대해 지지되지 않은 멤브레인의 영역을 감소시키고(즉, 멤브레인 및 흡수체의 각 섹션에 대해 크기 L을 감소시키고) 해당 영역내의 멤브레인상에서 흡수체 응력의 효과를 감소시키게 되어, 패턴 왜곡의 가능성을 감소시킨다. 따라서, 본 발명을 구현하기 위한 바람직한 모드는 구획화 및 지지를 제공하는 것이나, 도 3a에 도시된 바와 같이 마스크 패턴의 구획화에 의해 마스크 멤브레인상에서 패턴 배치에 대한 흡수체 응력의 효과를 감소시키는 방법을 생각할 수 있다. 흡수체 응력의 효과를 감소시키는 것외에도, 마스크 패턴의 구획화에 의해 멤브레인 마스크는 사용 동안 온도 변화 및 떨림의 부정적인 효과에 대해 덜 영향을 받게 될 것이다.
마스크 패턴이 분할되어야 할 세그먼트의 바람직한 최소 및 최대의 크기 및 멤브레인 영역 및 지지 부재의 크기는, 최소치쪽에서는 기계적인 안정도를 제공하고(즉,지지 부재는 바람직하게 마스크 패턴의 분리를 제공하고 지지를 제공한다) 지지 재료내의 작은 크기 슬릿을 제공할 능력(예를 들면, 현재 가능한 기술을 이용하면 1mm)에 의해 제한되고, 최대치쪽에서는 흡수체 응력의 효과 및 사용시의 온도 및 변동을 감소시키고자 하는 목표(예를 들면, 현재의 기술에 의한 피처 밀도를 갖는 x레이 멤브레인 마스크에 대해서 약 5mm)에 의해 제한된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 마스크 구조의 일 실시예를 형성하는 2개의 구성요소인 마스크 웨이퍼(40)와, 지지 웨이퍼(45)의 평면을 도시한다. 도 4a에서, 마스크 웨이퍼(40)는 기판을 포함하며, 기판 위에는 흡수체(43)로 된 행(44-1 내지 44-6)을 갖는 멤브레인 영역(42)이 침착된다(혹은 그 내부로 확산된다). 도 4b의 지지 웨이퍼인 실리콘 웨이퍼(45)는 행(44-1 내지 44-6)과 동일한 크기의 개구부(46-1 내지 46-6)를 갖도록 머시닝되거나 에칭되었다. 지지 웨이퍼(45)는 마스크 웨이퍼(40)에 고정되고, 개구부(46-1 내지 46-6)는 행(44-1 내지 44-6)에 따라 정렬되어 있다. 개구부(46-1 내지 46-6) 사이에 위치되는 지지 웨이퍼(45)의 영역은 도 3b의 (35)로 도시된 지지 부재를 포함한다. 마스크 웨이퍼(40)의 행들 사이에 배치될 다수의 개별적인 지지 부재를 배치시켜 제조할 수 있으나, 지지 웨이퍼내에 형성된 다수의 개구부를 갖는 전체 지지 웨이퍼(45)를 제공하는 것이 명백히 가장 실용적인 방법이다. 지지 웨이퍼를 사용하면 흡수체 패턴을 갖는 마스크 웨이퍼(40)에 대해 용이하게 정렬이 이루어질 것이다. 이 시점에서 실리콘 지지 웨이퍼(45)의 머시닝(machining)은 정확도 및 경제성의 관점에서, 가장 유용한 제조 공정(예를 들면, 밀링(milling), 샌드블라스팅(sandblsting), 전자 방출 머시닝)인 것으로 간주된다. 그러나, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 웨이퍼(45)내의 개구부 패턴은 동일한 지지 구조를 성취하도록 화학적 처리에 의해 형성될 수 있음을 알게 될 것이다. 마찬가지로, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 실리콘은 부분적으로 또는 웨이퍼 형태로든 지지 구조에 사용될 수 있는 유일한 재료가 아니며, 실리콘은 바람직한 멤브레인 마스크 재료라는 사실과, 의도된 용도의 조건으로부터, 실리콘 웨이퍼는 바람직한 소정의 실리콘의 물리적 특성체라는 것을 알게 될 것이다.
지지 웨이퍼의 두께는 최소한 행 및 개구부의 크기가 주어졌을 때 충분한 구조적인 무결성이 유지되는 두께이어야 한다. 최대 두께는 순수하게 비용, 기계적인 허용 오차 등과 같은 실제적인 조건에 의해 결정될 수 있다. 또한 주목해야 할 점은 멤브레인(42)이 침착될 수 있고(또는 멤브레인 재료로 된 층을 형성하는 적절한 도펀트(dopant)가 확산될 수 있고) 이어서 개구부를 형성하도록 기판 재료가 에칭 백(etching back)될 수 있는 지지 구조로서 기판(41)이 동작할 수 있도록 비교적 두껍게 만들어 질 수 있다는 점이다.
지지 웨이퍼(45)는 마스크 웨이퍼에 맞추어서 단순히 배치되지 않고 마스크 웨이퍼(40)에 고정된다. 마스크 구조가 리소그래피에 사용되는 경우 2개의 웨이퍼를 고정하면 지지 구조 및 마스크 패턴이 연속적으로 정렬되는데, 그 이유는 특히 마스크 구조의 움직임은, 도 6을 참조하여 기술되는 바와 같은 본 발명에서 이용되는 최상의 모드에 따르는 것으로 생각되기 때문이다. 실리콘을 이용하는 경우, 고정은, 예를 들면 애노드 본딩(anodic bonding)에 의해 성취될 수 있으며, 여기서 붕규산염 글래스(borosilicate glagg)로 된 층이 지지 웨이퍼상에 침착되고, 고전압 및 고온 조건 하에서 물리-화학적 본드를 구현하도록 지지 웨이퍼 및 마스크 웨이퍼가 함께 놓이게 된다. 다른 고정 방법은 흡수체 및 지지 구조 피처를 절충시키지 않고 x-y 평면내에서 서로 쉬프팅하는 것을 방지하기 위해 2개의 웨이퍼를 로킹(locking)할 수 있는 직접적인 실리콘 본딩, 스크류잉(screwing) 및 다른 방법을 포함한다.
도 5a 및 도 5b는 도 3 및 도 4의 2개의 스테이지의 마스크 구조가 2개의 개별적인 패터닝된 마스크 구조로 분할될 수 있으며, 도 6을 참조하여 2개의 스테이지 마스크 구조에 대해 상세히 기술되는 바와 같이, 패터닝된 마스크 구조는 반도체 웨이퍼의 영역을 순차적으로 노출시키도록 사용될 수 있거나, 또는 필요하다면 2개의 개별적인 노출 공정으로 사용될 수 있다. 도 5a의 마스크 구조(20)는 흡수체(23)와 함께, 행(24-1, 24-3, 및 24-5)에 배치된 멤브레인(22)을 가지며, 이는 도 2 및 도 3a, 4a의 마스크의 홀수 번호의 행에 대응한다. 지지 부재(25)는 행(24-1, 24-3, 및 24-5)과 인터리브된다. 도 5b의 마스크 구조는 행(54-2, 54-4, 및 54-6)과 인터리브된 지지 부재(55)를 포함하며, 이 행(54-2, 54-4, 및 54-6)은 흡수체(53)와, 멤브레인(52)의 섹션을 포함한다. 2개의 마스크 구조는 상술한 마스크에 포함되고 반도체 공정에 필요한 모든 마스크 피처를 포함한다. 사용할 때에, 전술한 본 발명의 마스크 구조에 의해, 패터닝될 반도체 재료는 모든 원하는 마스크 피처를 전사하도록 양 마스크를 통해 노출되어야 한다.
예시된 실시예는 멤브레인 및 흡수체의 수평 행을 인터리브된 지지 부재로 대체하였으나, 마스크 패턴의 모든 피처가 설명되도록 흡수체 패턴은 수직 성분 또는 임의의 다른 구성으로 분할될 수 있고 멤브레인의 임의의 지지되지 않은 영역은 멤브레인상에서 흡수체 응력의 부정적인 패턴 배치 효과를 완화시키기에 충분한 정도로 그 영역이 감소될 수 있다는 것은 명백하다. 명백히, 어떠한 멤브레인 및 흡수체 구성이 선택되든지 간에 이 구성은 지지 구조의 개구부내에 복제되고 마스크 구조의 조립체와 함께 정렬되어야 한다. 또한, 본 발명에서는 마스크 구조의 2개의 스테이지 또는 그 일부, 또는 2개의 개별적인 마스크 구조상에서의 마스크 피처의 분할에 대해 설명하고 있으나, 일단 스테이지들중 적어도 한 스테이지상에서 모든 마스크 피처가 구비되면, 3개 이상의 스테이지가 제공될 수 있음이 명백해질 것이다.
도 6a 내지 6h는 반도체 웨이퍼(66)상에서 3개의 칩 사이트(67-69)를 노출시키도록 2개의 스테이지 마스크 구조를 사용하는 예를 나타낸다. 종래 기술에서 x레이 리소그래피 동안, 도 1 및 도 2의 마스크(10)는 멤브레인(12)상에서 x레이 빔을 스캐닝함으로써 조사(irridate)될 수 있다. 이러한 스캐닝은 노출될 마스크 및 반도체 웨이퍼를 고정적으로 유지하면서 x레이 빔을 소사(sweeping)함으로써 또는 고정적인 x레이 빔이 지나간 후, 서로에 대해 고정된 마스크 및 반도체 웨이퍼의 조립체를 스캐닝함으로써 성취될 수 있다. 몇몇 종래 기술의 자료에 의해 고려되는 바와 같이, 본 발명을 적용하는 경우에 전체 흐름 노출(full flood exposure)이 또한 이용될 수 있다. 종래 기술에서 스캔이 완료된 후, 전체 칩 영역은 모든 피처 영역에 노출되었다. 웨이퍼는 다른 웨이퍼 영역상에서 노출되도록 마스크에 대해 움직일 수 있다.
그러나, 본 발명의 마스크 구조를 이용하여, 하나의 완전한 칩을 노출시키는 것은 하나의 원래 칩 사이트 크기 L의 크기만큼 웨이퍼상의 칩 사이트에 대한 마스크의 중간 배치(또는 마스크에 대한 웨이퍼의 중간 스테핑(stepping))에 의해, 전체적인 2개의 스테이지 마스크 구조를 2회 스캐닝할 것이 요구된다. 그 자체로, 완료 마스크가 먼저 스캐닝되어, 스테핑이 행해지고, 그 다음에 완료 마스크가 두번째로 스캐닝된다. 마스크 패턴이 3개 이상의 스테이지로 분할되는 경우, 모든 피처를 노출시키도록 동등한 횟수의 스캔이 필요할 수 있다.
도 6a, 6c, 6e, 및 6g는 x레이 리소그래피의 연속적인 스텝에서 웨이퍼상의 칩 사이트를 통해 본 마스크 구조의 위치의 투시도를 제공한다. 도 6b, 6d, 6f, 6h는 각각의 연속적인 노출 스텝 후 웨이퍼상의 각 칩 사이트에서의 노출 패턴을 도시하며, 실제 현실적인 면과는 다소 거리가 있지만 설명을 위해 각 처리 스텝 후 칩 사이트를 직접 볼 수 있다고 가정한다. 예시를 위해, 마스크 피처의 3개의 행은 마스크(60)로 표시되고, 2개의 마스크 스테이지에 대신 제공되는 행(64-1, 64-2, 64-3)을 포함한다.
특히 도 6a 내지 6h를 참조하면, 마스크 구조(60)에는 제 1 칩 사이트(67)상에서 행(64-1 및 64-3)을 포함하는 제 1 마스크 스테이지가 먼저 배치된다. 마스크 구조(60)를 통해 조사된 후, 칩 사이트(67)는 도 6b에 도시된 바와 같이, 행(64-1 및 64-3)으로부터의 멤브레인 및 흡수체 패턴의 이미지를 포함할 것이다. 마스크 구조의 흡수체 및 지지 부재가 x레이 복사에 비투과성이므로, 칩 사이트(67)의 노출된 영역은 행(64-1 및 64-3)의 투과성 멤브레인과 함께 정렬되는 영역이 될 것이다. 마스크 구조(60)는 다음에 칩 사이트(67 및 68)상에서 1칩 사이트 크기를 따르는 위치로 스테핑되어, 도 6c에 도시된 바와 같이, 칩 사이트(68)상에는 행(64-1 및 64-3)을 포함하는 제 1 마스크 스테이지가 배치되는 반면, 칩 사이트(67)상에는 행(64-2)을 포함하는 제 2 마스크 스테이지가 배치된다. 칩 사이트(67 및 68)의 조사시에, 마스크 구조(60)를 통해, 도 6d에 도시된 노출 패턴이 생기게 된다. 이제 칩 사이트(67)에 의도된 모든 마스크 피처가 전사되고, 여기서 이미지 시퀀스(64-1, 64-2, 64-3)는 블랭크 영역에 의해 방해를 받지 않은 반면, 칩 사이트(68)는 행(64-1 및 64-3)을 포함하는 제 1 마스크 스테이지의 노출 패턴을 간직하게 되었다. 도 6e에 도시된 위치로 마스크(60)를 스테핑하고 나면, 칩 사이트(68)의 패터닝은 행(64-2)을 포함하도록 완료되는 반면, 칩 사이트(69)는 도 6f에 도시된 바와 같이, 행(64-1 및 64-3)의 패턴으로 전사될 것이다. 마지막으로, 마스크 구조(60)는 도 6g에 표시된 위치로 이동되어, 행(64-2)을 포함하는 마스크 구조의 제 2 스테이지는 칩 사이트(69)상의 위치에 있는 반면, 마스크 구조의 제 1 스테이지는 칩 사이트(69)의 에지 밖에 있다. 도 6g에 대해 도시된 위치에서 마스크 구조를 조사한 후, 도 6h에 도시된 바와 같이, 모든 칩 사이트가 완전히 패터닝되었다. 마스크 구조는 다른 일련의 칩 사이트를 패터닝하도록 웨이퍼의 인접 영역을 따라 스테핑될 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 마스크가 노출부간의 칩 사이트의 전체 크기(즉, 6l, 또는 L)로 스테핑된다고 가정하면, 2개의 마스크 스테이지들간의 지지되지 않은 멤브레인 영역의 폭은 2l이다. 노출부간에 스테핑된 거리가 반도체상에서 각각의 마스크 스테이지를 정렬하도록 정확하게 교정되어 모든 원하는 피처를 확실히 노출하는 경우, 2개의 스테이지 마스크의 2개의 마스크 스테이지들간의 지지된 멤브레인 영역은 그 폭이 가변될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 노출/스테핑 처리 흐름의 다중 완료 반복과정에 의해, 마스크 구조의 다중 스테이지는 개별적인 마스크에 제공될 수 있다. 후자의 방법은 웨이퍼 처리 시스템의 처리 능력에 커다란 영향을 주는 반면, 하나의 2개의 스테이지 마스크를 사용하면 2칩 사이트가 하나의 사이클에 조사되므로, 단지 하나의 부가적인 노출 사이클을 필요로 할 수 있다.
도 7은 마스크상에 마스크 패턴이 라이트되는 경우 연속적인 패턴 정렬을 제공하기 위해 마스크 구조에 기준 마커(reference marker)를 사용한 것을 도시한다. 이미 언급한 바와 같이, e빔(e-beam) 라이트 공정 동안의 드리프트(drift)에 의해 마스크는 그 의도된 목적으로 사용할 수 없게 하는 패턴 배치가 생길 수 있다. 도 7에서 (70)으로 도시된 바와 같이, 소정의 신규한 마스크 구조는 지지되지 않은 멤브레인(72), 및 흡수체(73)의 행과 인터리브된 기본 지지 부재(75)를 갖는 영역을 포함하여, 규칙적으로 이격된 기준 마커를 내포하는 것이 용이하게 된다. 기준 마커(71)는 지지 부재와 정렬되는 멤브레인의 x레이 비투과성 영역에 제공될 수 있거나, 또는 지지 부재내에 제공될 수 있는데, 그 이유는 이들 규칙적으로 이격된 영역은 방사선에 대해 비투과성이고 마스크 구조상에 배치된 임의의 마커는 후속의 포토리소그래피에 어떤 영향도 주지 않을 것이기 때문이다. 기준 마커 배치의 선택은 마스크 제조 동안 공정 순서에 의해 결정될 것이고, 흡수체 피처의 라이팅 동안 기준 마커는 e빔 라이터(writer)를 확실히 이용할 수 있다. 광학적 리소그래피를 이용하여 실리콘상에 마커를 프린트함으로써 또는 레이저 간섭계(interferometery)에 의해 실리콘에 고정밀도 조정자(ruler)를 생성함으로써 마스크 웨이퍼에 기준 마커를 사용하는 것이 가장 바람직한 구성으로 간주된다.
흡수체 마스크 패턴의 e빔 라이팅 이전에 마스크 웨이퍼의 x레이 비투과성 영역에 사용된 기준 마커에 의해, e빔은 라이팅 공정 동안 기준 마커상에 주기적으로 로크되어 마스크 멤브레인 영역의 훨씬 바깥쪽에 위치된 기준 마커로 재정렬하도록 라이팅 공정을 방해하지 않고 방출, 떨림 등으로 인해 생기는 드리프트 오차에 대해 즉시 정정한다. 도 7은 동적 정정을 위한, 기준 마커(71)의 조밀한 구성을 도시하는데, 라이팅 공정을 정지시키지 않고 임의의 기준 마커를 다시 참조할 필요없이 방해되지 않은 e빔 라이팅 공정을 진행시키는 것이 가장 바람직할 것이다. 고정밀도 x, y, 그리드 및 초점 정정 패턴(77)은 동적 정정이 가능하도록 하고, 라이팅 동안 최대 및 최소의 편향 필드간의 필드내 정합(infield matching)을 교정하는데 이용되는 x레이 비투과성 영역에 또한 내재될 수 있다.
나머지 도면은 마스크 구조 자체의 공정을 언급한다. 도 8a 내지 8d는 종래 기술의 마스크 처리에 따라 멤브레인이 형성되는 마스크 공정 흐름을 나타낸다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(81)으로의 확산에 의해, 또는 기판상에서의 얇은 층의 침착에 의해, 이어서 크기 l을 따라 기판(81)의 에칭에 의해 멤브레인(82)이 형성되어, 도 8b의 구조를 생성하도록 확산된 또는 침착된 멤브레인층(82)의 윈도우를 노출시킨다. 그 다음에 기판에 지지 부재(85)(또는 지지 부재 및 윈도우의 패턴을 포함하는 웨이퍼)가 본드되어, 지지 부재(85)간의 개구부가 기판(81)내의 크기 l의 윈도우에 정렬된다. 지지 부재가 기판에 본드된 후, 기판내의 윈도우로 정의된 영역내의 멤브레인(82)상에 흡수체(83)가 형성된다.
도 9a 내지 도 9c는 상기한 바와 동일한 마스크 구조에 도달하는 대안적인 공정 흐름을 도시한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 알려진 처리 기법에 따라, 기판(91)상에 멤브레인 재료(92)가 형성되고, 그 후 멤브레인상에 흡수체(93)가 제공된다. 도 9b의 구조를 생성하기 위해 크기 l의 개구부에 의해 분리된 지지 부재(95)가 기판에 본드된다. 마지막으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 기판(91)은 지지 부재들간의 개구부를 통해 에칭되어, 흡수체가 위치되는 이들 영역에 멤브레인(92)을 노출시킨다.
도 10a 내지 10d에는 본 발명의 마스크 구조의 바람직한 실시예들중 하나를 제조하는 방법이 도시되어 있다. 도 10a의 구조를 제공하기 위해, 멤브레인 재료(102) 및 흡수체(103)를 가지며, 알려진 기법에 따라, 기판(101)의 제조가 행해진다. 도 10a의 구조는 플립-마운트(flip-mount)되고 도 10b에 도시된 바와 같이 지지 부재(105)에 본드되어, 지지 부재(105)간에 크기 l의 개구부내에 흡수체(103)가 위치된다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 기판층(101)은 마스크 멤브레인에 어떤 구조적인 무결성도 제공할 필요가 없으므로, 이 기판층(101)은 제거될 수 있다. 멤브레인 및 흡수체 구성을 플립 마운트함으로써, 흡수체 패턴은 사용 중에 물리적인 장애(예를 들면, 반도체 웨이퍼에 대한 그레이징(grazing))에 영향을 받지 않을 것이다. 따라서, 마스크의 수명이 연장될 것이다.
리소그래피 동안 모든 마스크를 사용할 때의 단점은 타겟 반도체 웨이퍼에 조사된 저항성 재료로부터의 먼지 입자, 이물질(foreign matter) 및 그 나머지를 포함하는 부스러기가 마스크상에 놓일 수 있고, 마스크의 적절한 프린팅 및 검사(inspection)를 간섭할 수 있다는 점이다. 고해상도 피처를 갖는 마스크의 세정(cleaning)은, 특히 흡수체 패턴에 의해 형성된 작은 갭 사이에 부스러기가 모이는 경우 매우 어려울 수 있다. 모인 부스러기는 마스크로부터 반도체로 왜곡된 피처를 전사시킬 수 있다. 도 10d는 지지 부재(105)상에서, 방호용 펠리클(protective pellicle)(108)을 더 포함하는 도 10c의 마스크 구조를 도시한다. 펠리클은 조사 소스(irradating source)에 대해 투과성이고 부스러기가 수집될 수 있는 평면을 제공하는 재료로 제조된다. 부스러기는 펠리클, 또는 주기적으로 대체된 펠리클로부터 제거될 수 있다. 탄화 규소는 방호용 펠리클로서 이용되는데 적합할 수 있는 하나의 재료이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 바람직한 실시예를 제조하는 다른 공정 흐름을 도시한다. 도 11a에서, 기판(111)은 알려진 기법에 따라 확산 또는 침착에 의해 그위에 제공된 멤브레인 재료(112)를 갖는다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 멤브레인이 에칭되어 흡수체 금속이 침착될 간격을 제공한다. 도 11c에 도시된 바와 같이, 멤브레인층에 흡수체 재료(113)가 도입되고(예를 들면, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 바와 같이 내화성 금속을 채우는 대머신(damascene) 처리를 하고 이어서 화학 기계적 폴리싱 또는 등등한 기법에 의해), 이어서 흡수체 재료를 패터닝하여(예를 들면, 포토레지스트의 침착, 레지스트의 선택적 패터닝, 패턴을 흡수체로 전사하는 반응성 이온 에칭, 및 레지스트 제거에 의해)를 도 11d의 구조를 생성한다. 도 11d의 구조는 플립-마운트되고, 도 11e에 도시된 바와 같이, 지지 구조(115)에 본드되어, 주변 지지 구조에 의해 물리적인 장애로부터 흡수체 패턴이 보호된다. 마지막으로, 기판(111)이 제거되고, 펠리클(118)이 지지 구조에 본드되어 도 11f에 도시된 마스크 구조의 공정을 완료한다. 앞의 도면으로부터 명백해지는 바와 같이, 마스크 패턴의 일부가 아닌 두꺼운 흡수체 섹션 및 지지 부재의 절단 섹션이 구조에 내장되어 패터닝된 마스크 웨이퍼 및지지 웨이퍼의 정렬을 용이하게 할 수 있다.
전술한 모든 공정 흐름에서, 기판 또는 멤브레인에 지지 부재가 본딩되기 전에 지지 부재내에 또는 지지 부재상에 기준 마커가 먼저 형성될 수 있다. 그에 따라 마스크 구조 및 제조 공정에 의해 흡수체 응력에 의해 이전에 야기된 평면내의 왜곡이 현저하게 감소되고, 패터닝된 마스크가 작은 멤브레인 윈도우 영역을 갖고 다수의 처리 및 사전처리 단계 동안 지지 구조에 의해 강화됨으로 인해 최소의 사후처리 왜곡을 갖는 웨이퍼가 처리되며, 작은 윈도우 영역으로 인한 방사선 손상으로부터 왜곡이 감소되고, 사용중에 작은 윈도우 영역으로 인한 열적 효과로부터 왜곡이 감소되며, 반도체 웨이퍼에 대한 패턴의 우발적인 그레이징과 부스러기의 축적을 방지하도록 흡수체 패턴을 보호하고, 마스크 구조의 투과성 펠리클 성분에 의해 흡수체 패턴을 보호하며, 지지 구조내의 기준 마커 어레이를 내장함으로 인해 정확한 마스크 흡수체가 패터닝된다. 본 발명은 특정한 재료 및 공정을 참조하여 기술되었으나, 당 분야에서 청구되는 같이 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어나지 않고 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같은 방식으로 본 발명을 수정할 수 있다.
본 발명은 VLSI 칩들의 대규모 리소그래피 달성을 위한 마스크를 제공하면서 흡수체 응력 영향과 평면내 뒤틀림을 감소시킬 수 있는 멤브레인 마스크 구조 및 제조 기법을 제공하고, e빔 라이팅 동안 계속해서 정렬되어 있게끔 다수의 정위치 마킹(registration marking)을 갖는 멤브레인 마스크 구조물을 제공함으로써 패턴 배치를 의도한대로 달성하며, 리소그래피 멤브레인 마스크 제조 프로세스 및 멤브레인 상의 마스크 패턴이 웨이퍼 레벨에 생성된 결과 구조물을 제공함으로써 얇은 멤브레인상에 패턴을 형성하거나 지지물이 없는 패터닝된 웨이퍼를 백 에칭하여 멤브레인을 형성하는 현재의 프로세스하에서 발생하는 평면내 뒤틀림이 생기지 않고, 또한, 흡수체 패턴이 사용 도중 온도 영향, 떨림 영향, 물리적 접촉 또는 부스러기가 들러붙어서 성능 저하가 발생하지 않는 멤브레인 마스크 구조물을 제공한다.
Claims (35)
- 방사선 소스(radiation source)로부터 인접한 재료를 조사(irradiating)함으로써, 멤브레인(membrane)상에 배치된 마스크 피처(mask feature)들의 패턴을 상기 인접한 재료에 대해 생성하는데 사용하는 멤브레인 마스크(membrane mask)에 있어서,다수의 패턴 섹션(pattern section)들과 이에 인터리브(interleave)된 다수의 지지 섹션(support section)들을 포함하는 다수의 마스크 멤브레인 섹션(mask membrane section)들을 포함하되,상기 다수의 패턴 섹션들은 상기 조사에 대해 투과성인 재료로 이루어진 멤브레인 영역(membrane area)들을 포함하고, 각각은 상기 조사에 대해 비투과성의 피처 재료로 된 상기 마스크 피처들의 전체 패턴보다 작으며,상기 다수의 지지 섹션들 각각은 그의 하부에 상기 조사선에 대해 비투과성의 재료로 된 지지 부재가 놓인 멤브레인 섹션들을 포함하는멤브레인 마스크.
- 제 1 항에 있어서,제 1 마스크 피처들을 갖는 제 1 패턴 섹션들 및 제 1 지지 섹션들을 포함하는 제 1 마스크 멤브레인 섹션 어레이와,부가적인 마스크 피처들을 갖는 부가적인 패턴 섹션들 및 부가적인 지지 섹션들을 포함하는 적어도 하나의 부가적인 마스크 멤브레인 섹션들의 어레이를 포함하며,상기 제 1 마스크 피처들과 상기 부가적인 마스크 피처들이 상기 마스크 피처들의 전체 패턴을 이루는멤브레인 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 마스크 멤브레인 섹션들은 상기 마스크 멤브레인 섹션들에 제공된 다수의 기준 마커(reference maker)들을 더 포함하는 멤브레인 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 마스크 피처들은 상기 패턴 섹션들내에서 상기 멤브레인의 위쪽 표면에 제공되는 멤브레인 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 마스크 피처들은 상기 패턴 섹션들내에서 상기 멤브레인의 아래쪽 표면의, 상기 지지 섹션들 사이에 제공되는 멤브레인 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 멤브레인 섹션들과 연계되어 있지 않은 상기 지지 부재들의 표면에 제공된 상기 방사선 소스에 대해 투과성인 재료로 된 층을 더 포함하는 멤브레인 마스크.
- 제 2 항에 있어서,상기 다수의 마스크 멤브레인 섹션들은 상기 마스크 멤브레인 섹션들에 제공된 다수의 기준 마커들을 더 포함하는 멤브레인 마스크.
- 제 2 항에 있어서,상기 마스크 피처들은 상기 패턴 섹션들내에서 상기 멤브레인의 위쪽 표면에 제공되는 멤브레인 마스크.
- 제 2 항에 있어서,상기 마스크 피처들은 상기 패턴 섹션들내에서 상기 멤브레인의 아래쪽 표면의, 상기 지지 섹션들 사이에 제공되는 멤브레인 마스크.
- 제 9 항에 있어서,상기 멤브레인 섹션들과 연계되어 있지 않은 상기 지지 부재들의 표면에 제공된, 상기 방사선 소스에 대해 투과성인 재료 층을 더 포함하는 멤브레인 마스크.
- 조사에 의해, 인접한 재료내에 마스크 피처들의 패턴을 생성하는 다단 멤브레인 마스크(multiple stage membrane mask)―상기 다단 마스크는 상기 마스크 피처들 전부보다 작게 갖는 제 1 마스크단과 상기 마스크 피처들의 나머지 부분을 갖는 적어도 하나의 부가적인 마스크단을 포함함―를 사용하는 방법에 있어서,(a) 상기 인접한 재료상에 상기 제 1 마스크단을 배치하는 단계와,(b) 상기 제 1 마스크단을 통해 상기 인접한 재료를 조사하는 단계와,(c) 상기 조사된 인접한 재료상에 적어도 하나의 부가적인 마스크단 중 하나를 배치하는 단계와,(d) 상기 적어도 하나의 부가적인 마스크단 중 하나를 통해 상기 인접한 재료를 조사하는 단계와,(e) 모든 부가적인 마스크단들이 조사될 때까지 상기 단계 (c) 및 단계 (d)를 반복하는 단계를 포함하는 다단 멤브레인 마스크를 사용한 마스크 피처 패턴 생성 방법.
- 멤브레인 마스크를 통해 소스로부터 재료로 조사함으로써, 상기 재료내에 마스크 피처들의 패턴을 생성하는데 사용하는 멤브레인 마스크를 제조하는 방법에 있어서,① 상기 조사에 대해 비투과성의 마스크 기판 재료로 된 웨이퍼를 제공하는 단계와,② 상기 마스크 기판 재료의 한쪽 표면에 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료 층을 제공하는 단계와,③ 상기 마스크 멤브레인 재료 표면에 상기 조사에 대해 비투과성인 피처 재료를 포함하는 패턴 피처들을 제공하는 단계와,④ 상기 마스크 기판 재료층의 상기 마스크 멤브레인 재료층 반대쪽 표면에 지지 구조물―상기 지지 구조물은 윈도우들로 인터리브된 지지 부재들을 가짐―을 고정시킴으로써, 상기 윈도우들이 상기 패턴 피처들에 대해 정렬되는 단계와,⑤ 상기 윈도우들을 통해 상기 마스크 구조물 재료를 에칭하여 패턴 피처들을 갖는 상기 마스크 멤브레인 재료층을 노출시키는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 기판 재료의 상기 한쪽 표면상에 멤브레인 재료층을 침착하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 도판트들을 상기 마스크 기판 재료층의 한쪽 표면내로 확산시켜 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료층을 형성하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 기준 마커들을 마련(incoporating)하는 단계를 포함하며,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는,피처 재료층을 제공하는 단계와,상기 기준 마커들을 기준으로 하여 전자빔을 위치설정하는 단계와,상기 전자빔으로 상기 피처 재료를 패터닝하는 단계를 포함하는멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 상기 피처 재료를 매설하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료와 연계되어 있지 않은 상기 지지 부재들의 표면에 상기 조사에 대해 투과성인 재료층을 도포하는 단계를 더 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 멤브레인 마스크를 통해 소스로부터 재료로 조사함으로써, 상기 재료내에 마스크 피처들의 패턴을 생성하는데 사용하는 멤브레인 마스크를 제조하는 방법에 있어서,① 상기 조사에 대해 비투과성인 마스크 기판 재료로 된 웨이퍼를 제공하는 단계와,② 상기 마스크 기판 재료의 한쪽 표면에 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계와,③ 상기 마스크 기판 재료의 상기 마스크 멤브레인 재료층 반대쪽 표면에 지지 구조물―상기 지지 구조물은 윈도우로 인터리브된 지지 부재들을 구비함―을 고정시키는 단계와,④ 상기 윈도우들에 대해 정렬되어 있는 상기 마스크 멤브레인 재료 영역내의 상기 마스크 멤브레인 재료 표면에 상기 조사에 대해 비투과성인 피처 재료들을 포함하는 패턴 피처들을 제공하는 단계와,⑤ 상기 윈도우들을 통해 상기 마스크 기판 재료를 에칭함으로써 패턴 피처들을 갖는 상기 마스크 멤브레인 재료층을 노출시키는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 기판 재료의 상기 한쪽 표면상에 멤브레인 재료층을 침착하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 도판트를 상기 마스크 기판 재료의 상기 한쪽 표면내로 확산시켜 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료층을 형성하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 기준 마커들을 마련하는 단계를 부가적으로 포함하며,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는,피처 재료층을 제공하는 단계와,상기 기준 마커들을 기준으로 하여 전자빔을 위치설정하는 단계와,상기 전자빔으로 상기 피처 재료를 패터닝하는 단계를 포함하는멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 상기 피처 재료를 매설하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료와 연계되어 있지 않은 상기 지지 부재들의 표면에 상기 조사에 대해 투과성인 재료층을 도포하는 단계를 더 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 멤브레인 마스크를 통해 소스로부터 인접한 재료로 조사함으로써, 상기 인접한 재료내에 마스크 피처들의 패턴을 생성하는데 사용하는 멤브레인 마스크를 제조하는 방법에 있어서,① 상기 조사에 대해 비투과성인 마스크 기판 재료로 된 웨이퍼를 제공하는 단계와,② 상기 마스크 기판 재료의 한쪽 표면에 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계와,③ 상기 마스크 기판 재료의 상기 마스크 멤브레인 재료층 반대쪽 표면에 지지 구조물―상기 지지 구조물은 윈도우로 인터리브된 지지 부재를 구비함―을 고정시키는 단계와,④ 상기 윈도우들을 통해 상기 마스크 기판 재료를 에칭하여 상기 윈도우들에 대해 정렬되어 있는 상기 마스크 멤브레인 재료층을 노출시키는 단계와,⑤ 상기 윈도우들에 대해 정렬되어 있는 상기 마스크 멤브레인 재료 영역내의 상기 마스크 멤브레인 재료 표면에 상기 조사에 대해 비투과성인 피처 재료를 포함하는 패턴 피처들을 제공하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 기판 재료의 상기 한쪽 표면상에 멤브레인 재료층을 침착하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 도판트를 상기 마스크 기판 재료의 상기 한쪽 표면내로 확산시켜 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료층을 형성하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 기준 마커들을 마련하는 단계를 포함하며,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는,피처 재료층을 제공하는 단계와,상기 기준 마커들을 기준으로 하여 전자빔을 위치설정하는 단계와,상기 전자빔으로 상기 피처 재료를 패터닝하는 단계를 포함하는멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 상기 피처 재료를 매설하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료와 연계되어 있지 않은 상기 지지 부재들의 표면에 상기 조사에 대해 투과성인 재료층을 도포하는 단계를 더 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 멤브레인 마스크를 통해 소스로부터 인접한 재료로 조사함으로써, 상기 인접한 재료내에 마스크 피처들의 패턴을 생성하는데 사용하는 멤브레인 마스크를 제조하는 방법에 있어서,① 상기 조사에 대해 비투과성인 마스크 기판 재료로 된 웨이퍼를 제공하는 단계와,② 상기 마스크 기판 재료의 한쪽 표면에 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계와,③ 상기 마스크 멤브레인 재료층의 표면에 상기 조사에 대해 비투과성인 피처 재료를 포함하는 패턴 피처들을 제공하는 단계와,④ 상기 마스크 멤브레인 재료층의 상기 패터닝된 표면에 지지 구조물―상기 지지 구조물은 윈도우들로 인터리브된 지지 부재들을 가짐―을 고정시킴으로써 상기 마스크 멤브레인 재료상의 상기 패턴 피처들이 상기 윈도우들에 대해 정렬되는 단계와,⑤ 상기 마스크 멤브레인 재료층에서 상기 마스크 기판 재료를 제거하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 30 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 기판 재료의 상기 한쪽 표면상에 멤브레인 재료층을 침착하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 30 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 도판트를 상기 마스크 기판 재료의 상기 한쪽 표면내로 확산시켜 상기 조사에 대해 투과성인 마스크 멤브레인 재료층을 형성하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 30 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료층을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 기준 마커들을 마련하는 단계를 부가적으로 포함하며,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는,상기 마스크 멤브레인 재료상에 피처 재료층을 제공하는 단계와,상기 기준 마커들을 기준으로 하여 전자빔을 위치설정하는 단계와,상기 전자빔으로 상기 피처 재료층을 패터닝하는 단계를 포함하는멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 30 항에 있어서,상기 패턴 피처들을 제공하는 단계는 상기 마스크 멤브레인 재료내에 상기 피처 재료를 매설하는 단계를 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
- 제 30 항에 있어서,상기 마스크 멤브레인 재료와 연계되어 있지 않은 상기 지지 부재의 표면에 상기 조사에 대해 투과성의 재료층을 도포하는 단계를 더 포함하는 멤브레인 마스크 제조 방법.
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