KR19980036299A - X-ray mask and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 얼라인먼트 윈도우(alignment window)와 메인 칩 윈도우(main chip window)로 구성된 X-선 마스크에서, X-선 마스크와 웨이퍼를 정렬하기 위한 얼라인먼트 윈도우 부분에 형성되는 얼라인먼트 마크 패턴(alignment mark pattern)을 마스크 앞면 뿐만 아니라 마스크 뒷면에도 형성시켜 정렬 신호를 최적화하는 X-선 마스크 및 그 제조 방법이 기술된다.The present invention relates to an alignment mark pattern formed in an alignment window portion for aligning an X-ray mask and a wafer in an X-ray mask including an alignment window and a main chip window. An X-ray mask and a method of manufacturing the same are described, which are formed on the mask back side as well as the mask front side to optimize the alignment signal.
Description
본 발명은 X-선 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 X-선 마스크와 웨이퍼를 정렬하기 위한 얼라인먼트 윈도우(alignment window)의 얼라인먼트 마크 패턴(alignment mark pattern)을 마스크 앞면 뿐만 아니라 마스크 뒷면에도 형성시켜 정렬 신호를 최적화할 수 있는 X-선 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray mask and a method of manufacturing the same, and in particular, an alignment mark pattern of an alignment window for aligning an X-ray mask with a wafer is formed on the mask back side as well as on the front side of the mask. The present invention relates to an X-ray mask capable of optimizing an alignment signal and a method of manufacturing the same.
웨이퍼 상에 칩 패턴(chip pattern)을 형성하기 위한 일반적인 공정 단계는 웨이퍼와 칩 패턴이 디자인된 마스크가 제공되는 단계와; 노광 장치에 웨이퍼와 마스크를 각각 위치시킨 후, 노광 공정을 통해 마스크의 칩 패턴 이미지를 웨이퍼에 전달시키는 단계와; 현상 공정 및 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 칩 패턴을 형성하는 단계로 이루어진다.General process steps for forming a chip pattern on a wafer include providing a mask on which a wafer and a chip pattern are designed; Positioning the wafer and the mask in the exposure apparatus, respectively, and then transferring the chip pattern image of the mask to the wafer through an exposure process; A chip pattern is formed on a wafer through a developing process and an etching process.
웨이퍼 상에 칩 패턴을 형성하기 위한 공정에서, 웨이퍼 상에 먼저 형성된 패턴과의 정렬도가 소자의 신뢰성을 좌우한다. 만약 층간 정렬도가 나쁠 경우에 전기적인 단락 및 단선 형상으로 소자가 오동작되는 문제가 발생된다. 층간 정렬을 방해하는 요인들 중 하나는 노광 장치에서 웨이퍼와 마스크간에 정렬이 정확히 이루어지지 않았을 경우이다. 웨이퍼와 마스크를 정렬하기 위하여, 마스크에 정렬 마크 패턴을 삽입하고, X-선 리소그래피 공정시 정렬 신호를 감지하여 웨이퍼와 마스크를 정렬시킨다.In the process for forming the chip pattern on the wafer, the degree of alignment with the pattern previously formed on the wafer determines the reliability of the device. If the interlayer alignment is bad, there is a problem that the device malfunctions due to the electrical short circuit and disconnection. One of the factors that prevent the interlayer alignment is when the alignment between the wafer and the mask is not correct in the exposure apparatus. To align the wafer and the mask, an alignment mark pattern is inserted into the mask and the wafer and mask are aligned by sensing an alignment signal during the X-ray lithography process.
이와 같이 정렬 마크 패턴을 이용하여 웨이퍼와 마스크를 정렬시키기 위한 마스크의 구성 및 그에 따른 문제점을 도 1 및 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.As described above, the configuration of the mask for aligning the wafer and the mask using the alignment mark pattern and the problems thereof will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 일반적인 X-선 마스크의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절취한 단면도이다. X-선 투과체(1)의 일 측부에 실리콘층(2) 및 실리콘 나이트라이드층(3)이 적층된 구조에서, 실리콘 나이트라이드층(3)과 실리콘층(2)의 선택된 부분을 식각하여 1개의 메인 칩 윈도우(main chip window;7A)와 이 메인 칩 윈도우(7A)의 주변에 3개의 얼라인먼트 윈도우(alignment;6A)가 형성된다. 얼라인먼트 윈도우(6A)와 메인 칩 윈도우(7A) 부분을 제외한 X-선 투과체(1), 실리콘층(2) 및 실리콘 나이트라이드층(3)이 적층된 부분은 X-선 비투과 영역(9A)이다. X-선 투과체(1)의 다른 측부에 점착층(adhesion layer;4) 및 시드층(seed layer;5)이 순차적으로 형성되어 X-선 투과체(1), 점착층(4) 및 시드층(5)으로 멤브레인(membrane;10)을 이룬다. 멤브레인(10)은 전체 두께가 2μm 정도로서, X-선을 잘 투과시키는 실리콘 나이트라이드로 형성된 X-선 투과체(1)가 대부분의 두께를 차지하며, 점착층(4)은 약 0.01μm이고, 시드층(5)은 약 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 멤브레인(10)의 X-선 투과율은 50% 이상이어야 하고, 멤브레인(10)의 광학적 특성은 웨이퍼의 층간 정렬도에 막대한 영향을 주므로 정렬광인 가시광 영역에서의 투과도가 70% 이상으로 유지되어야 하며, 또한 X-선 노광으로 인한 물질의 변형도 없어야 한다. 얼라인먼트 윈도우(6A) 부분의 시드층(5)에 얼라인먼트 마크 패턴(6)이 다수개 형성되고, 메인 칩 윈도우(7A) 부분의 시드층(5)에 메인 칩 패턴(7)이 형성된다. 점착층(4)은 시드층(5)이 X-선 투과체(1)에 잘 붙도록 하기 위하여 크롬(Cr)으로 형성된다. 시드층(5)은 얼라인먼트 마크 패턴(6)과 메인 칩 패턴(7)을 이루는 물질과 동일한 것이며, 얼라인먼트 마크 패턴(6)과 메인 칩 패턴(7)은 X-선을 잘 흡수하는 금(Au)으로 형성된다. 이후, 실리콘 나이트라이드층(3)상에 파이렉스 링(pyrex ring;8)을 형성하여 일반적인 X-선 마스크(100)의 제조가 완료된다.1 is a plan view of a general X-ray mask, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. In the structure in which the silicon layer 2 and the silicon nitride layer 3 are stacked on one side of the X-ray transmissive body 1, selected portions of the silicon nitride layer 3 and the silicon layer 2 are etched. One main chip window 7A and three alignment windows 6A are formed around the main chip window 7A. Except for the alignment window 6A and the main chip window 7A, the portion where the X-ray transmissive body 1, the silicon layer 2 and the silicon nitride layer 3 are stacked is an X-ray non-transmissive region 9A. to be. An adhesive layer 4 and a seed layer 5 are sequentially formed on the other side of the X-ray transparent body 1 so that the X-ray transparent body 1, the adhesive layer 4 and the seed are formed. The layer 5 forms a membrane 10. The membrane 10 has a total thickness of about 2 μm, and the X-ray penetrating member 1 formed of silicon nitride that transmits X-rays well occupies most of the thickness, and the adhesive layer 4 is about 0.01 μm, The seed layer 5 is extremely thin, about 0.02 μm. The X-ray transmittance of the membrane 10 should be at least 50%, and the optical properties of the membrane 10 have a great influence on the interlayer alignment of the wafer, so the transmittance in the visible light region, which is alignment light, should be maintained at 70% or more. There should also be no deformation of the material due to X-ray exposure. A plurality of alignment mark patterns 6 are formed in the seed layer 5 of the alignment window 6A, and a main chip pattern 7 is formed in the seed layer 5 of the main chip window 7A. The adhesive layer 4 is formed of chromium (Cr) so that the seed layer 5 adheres well to the X-ray transmitting body 1. The seed layer 5 is the same as the material forming the alignment mark pattern 6 and the main chip pattern 7, and the alignment mark pattern 6 and the main chip pattern 7 absorb gold well (Au). Is formed. Thereafter, a pyrex ring 8 is formed on the silicon nitride layer 3 to complete the manufacture of the general X-ray mask 100.
얼라인먼트 마크 패턴(6)과 메인 칩 패턴(7)이 형성된 부분이 마스크 앞면(11)이고, 얼라인먼트 윈도우(6A)와 메인 칩 윈도우(7A)가 형성된 부분이 마스크 뒷면(12)이다. 파이렉스 링(8)은 역학적으로 튼튼한 지지대 역할을 한다.The portion where the alignment mark pattern 6 and the main chip pattern 7 are formed is the mask front face 11, and the portion where the alignment window 6A and the main chip window 7A are formed is the mask back surface 12. The Pyrex ring 8 serves as a mechanically strong support.
상술한 바와 같이 메인 칩 윈도우(7A)와 이 메인 칩 윈도우(7A)의 주변에 형성된 얼라인먼트 윈도우(6A)로 이루어진 일반적인 X-선 마스크(100)는 얼라인먼트 마크 패턴(6)이 마스크 앞면(11)에만 형성되어 있다. 그런데, X-선 리소그래피(lithography) 공정시 정렬 신호를 감지하여 웨이퍼와 마스크를 정렬시킴에 있어, 정렬 신호가 잘 감지되어야 우수한 층간 정렬도를 얻을 수 있는데, 도 10C에 도시된 바와 같이 정렬광이 멤브레인(10) 앞, 뒷면을 투과하는 사이에 간섭이 일어나고 광강도가 약해져 정렬 신호가 우수하지 못한 단점이 있다.As described above, in the general X-ray mask 100 including the main chip window 7A and the alignment window 6A formed around the main chip window 7A, the alignment mark pattern 6 has the front face 11 of the mask. Only formed. However, in aligning the wafer and the mask by sensing the alignment signal during the X-ray lithography process, an excellent interlayer alignment degree can be obtained only when the alignment signal is well detected, as shown in FIG. 10C. Interference occurs between the front and rear surfaces of the membrane 10, and the light intensity is weak, so that alignment signals are not excellent.
본 발명은, 상기한 단점을 해결하기 위하여, X-선 마스크와 웨이퍼를 정렬하기 위한 얼라인먼트 윈도우의 얼라인먼트 마크 패턴을 마스크 앞면 뿐만 아니라 마스크 뒷면에도 형성시켜 정렬 신호를 최적화할 수 있는 X-선 마스크 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention, in order to solve the above disadvantages, the alignment mark pattern of the alignment window for aligning the X-ray mask and the wafer is formed not only on the front of the mask but also on the back of the mask to optimize the alignment signal and The purpose is to provide a method for producing the same.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 X-선 마스크는 멤브레인과; 상기 멤브레인의 일 측부에 적층된 실리콘층 및 실리콘 나이트라이드층의 선택된 부분을 식각하여 각각 형성된 메인 칩 윈도우 및 다수의 얼라인먼트 윈도우와; 상기 얼라인먼트 윈도우와 상기 메인 칩 윈도우 부분을 제외한 상기 멤브레인, 실리콘층 및 실리콘 나이트라이드층이 정층된 X-선 비투과 영역과; 상기 얼라인먼트 윈도우 부분에서 상기 멤브레인의 양 측부에 형성된 제 1 및 2 얼라인먼트 마크 패턴과; 상기 X-선 비투과 영역의 가장자리 부분에 형성된 파이렉스 링으로 구성된다.The X-ray mask of the present invention for achieving this object is a membrane; A main chip window and a plurality of alignment windows respectively formed by etching selected portions of the silicon layer and the silicon nitride layer stacked on one side of the membrane; An X-ray non-transmissive region in which the membrane, the silicon layer, and the silicon nitride layer are excepted the alignment window and the main chip window portion; First and second alignment mark patterns formed at both sides of the membrane at the alignment window portion; It consists of a Pyrex ring formed at the edge of the X-ray non-transmissive region.
또한 본 발명의 X-선 마스크의 제조 방법은 X-선 투과체의 일 측부에 실리콘층 및 실리콘 나이트라이드층이 적층된 구조가 제공되는 단계; 상기 실리콘 나이트라이드층과 상기 실리콘층의 선택된 부분을 식각하여 메인 칩 윈도우와 다수의 얼라인먼트 윈도우를 형성하며, 상기 메인 칩 윈도우와 상기 다수의 얼라인먼트 윈도우 부분을 제외한 부분이 X-선 비투과 영역이 되는 단계; 상기 X-선 투과체의 다른 측부에 제 1 점착층 및 제 1 시드층을 순차적으로 형성하고, 그로 인하여 상기 X-선 투과체, 상기 제 1 점착층 및 상기 제 1 시드층으로 된 멤브레인이 형성되는 단계; 상기 얼라인먼트 윈도우 부분에서 노출된 상기 X-선 투과체 상에 제 2 점착층 및 제 2 시드층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 멤브레인 양면에 레지스트를 도포한 후, 전자빔을 사용하여 상기 레지스트를 선택적으로 노광시키는 단계; 상기 선택적으로 노광된 상기 레지스트의 선택된 부분을 제거하는 단계; 상기 레지스트가 제거된 부분으로 노출되는 상기 제 1 및 2 시드층에 제 1 및 2 얼라인먼트 마크 패턴과 메인 칩 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트를 제거한 후, 상기 X-선 비투과 영역의 상기 실리콘 나이트라이드층상에 파이렉스 링을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing an X-ray mask of the present invention comprises the steps of providing a structure in which a silicon layer and a silicon nitride layer laminated on one side of the X-ray transmissive body; Etching the silicon nitride layer and the selected portion of the silicon layer to form a main chip window and a plurality of alignment windows, and a portion except the main chip window and the plurality of alignment window portions is an X-ray non-transmissive region ; A first adhesive layer and a first seed layer are sequentially formed on the other side of the X-ray transmissive body, thereby forming a membrane of the X-ray transmissive body, the first adhesive layer and the first seed layer. Becoming; Sequentially forming a second adhesive layer and a second seed layer on the X-ray transmissive body exposed at the alignment window portion; After applying the resist on both sides of the membrane, selectively exposing the resist using an electron beam; Removing the selected portion of the selectively exposed resist; Forming a first and a second alignment mark pattern and a main chip pattern on the first and second seed layers exposed to the portions from which the resist is removed; And after removing the resist, forming a Pyrex ring on the silicon nitride layer in the X-ray non-transmissive region.
도 1은 일반적인 X-선 마스크의 평면도,1 is a plan view of a typical X-ray mask,
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절취한 단면도,FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1;
도 3은 본 발명에 따른 X-선 마스크의 평면도,3 is a plan view of an X-ray mask according to the present invention,
도 4는 도 3의 A-A'선을 따라 절취한 단면도,4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 3;
도 5A 내지 5D는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도,5A to 5D are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the first embodiment of the present invention;
도 6A 내지 6H는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도,6A to 6H are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the second embodiment of the present invention;
도 7A 내지 7C는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도,7A to 7C are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the third embodiment of the present invention;
도 8A 내지 도 8C는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도,8A to 8C are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the fourth embodiment of the present invention;
도 9는 X-선 리소그래피 노광 장치에 웨이퍼와 X-선 마스크를 배치한 도면,9 shows a wafer and an X-ray mask placed in an X-ray lithography exposure apparatus,
도 10A 및 10B는 본 발명에 의한 X-선 마스크의 구조별 정렬과 행로,10A and 10B show the alignment and the rows of structures of the X-ray mask according to the present invention;
도 10C는 일반적인 X-선 마스크의 정렬과 행로,10C shows the alignment and rows of a typical X-ray mask,
도 11은 일반적인 X-선 마스크의 정렬 신호와 본 발명의 X-선 마스크의 정렬 신호를 비교한 그래프.11 is a graph comparing the alignment signal of the general X-ray mask with the alignment signal of the X-ray mask of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 및 21 : X-선 투과체2 및 22 : 실리콘층1 and 21: X-ray transmission body 2 and 22: silicon layer
3 및 23 : 실리콘 나이트라이드층4, 24 및 124 : 점착층3 and 23: silicon nitride layer 4, 24 and 124: adhesive layer
5, 25 및 125 : 시드층6 및 26 : 얼라인먼트 마크 패턴5, 25 and 125: seed layers 6 and 26: alignment mark pattern
6A 및 26A : 얼라인먼트 윈도우7 및 27 : 메인 칩 패턴6A and 26A: Alignment Windows 7 and 27: Main Chip Pattern
7A 및 27A : 메인 칩 윈도우8 및 28 : 파이렉스 링7A and 27A: main chip Windows 8 and 28: Pyrex ring
9A 및 29A : X-선 비투과 영역10 및 20 : 멤브레인9A and 29A: X-ray non-transmissive zones 10 and 20: membrane
11 및 31 : 마스크 앞면12 및 32 : 마스크 뒷면11 and 31: mask front 12 and 32: mask back
126 : 보조 얼라인먼트 마크 패턴100 및 200 : X-선 마스크126: Secondary alignment mark pattern 100 and 200: X-ray mask
110 및 120 : 포지티브 또는 네거티브 레지스트110 and 120: positive or negative resist
130 : 네거티브 레지스트140 및 150 : 포지티브 레지스트130: negative resist 140 and 150: positive resist
300 : 정렬 현미경400 : 웨이퍼300: alignment microscope 400: wafer
500 : 일반적인 X-선 마스크의 광 강도500: light intensity of a typical X-ray mask
600 : 본 발명의 X-선 마스크의 제 1 광 강도600: first light intensity of the X-ray mask of the present invention
700 : 본 발명의 X-선 마스크의 제 2 광 강도700: second light intensity of the X-ray mask of the present invention
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 X-선 마스크의 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'선을 따라 절취한 단면도이다. 본 발명의 X-선 마스크(200)는 X-선을 투과시키는 멤브레인(20)과; 멤브레인(20)의 일 측부에 적층된 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)의 선택된 부분을 식각하여 각각 형성된 메인 칩 윈도우(27A) 및 다수의 얼라인먼트 윈도우(26A)와; 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A) 부분을 제외한 멤브레인(20), 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 X-선 비투과 영역(29A)과; 메인 칩 윈도우(27A) 부분에 형성된 메인 칩 패턴(27)과; 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에서 멤브레인(20)의 양 측부에 형성된 제 1 및 2 얼라인먼트 마크 패턴(26 및 126)과; X-선 비투과 영역(29A)의 가장자리 부분에 형성된 파이렉스 링(20)으로 이루어진다.3 is a plan view of the X-ray mask according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. The X-ray mask 200 of the present invention comprises a membrane 20 for transmitting X-rays; A main chip window 27A and a plurality of alignment windows 26A respectively formed by etching selected portions of the silicon layer 22 and the silicon nitride layer 23 stacked on one side of the membrane 20; An X-ray non-transmissive region 29A in which the membrane 20, the silicon layer 22, and the silicon nitride layer 23 are laminated except for the alignment window 26A and the main chip window 27A portion; A main chip pattern 27 formed at a part of the main chip window 27A; First and second alignment mark patterns 26 and 126 formed at both sides of the membrane 20 at the portion of the alignment window 26A; It consists of a Pyrex ring 20 formed at the edge portion of the X-ray non-transmissive region 29A.
상기 구조의 X-선 마스크(200)를 제조하는 방법을 도 5A 내지 5D, 도 6A 내지 6H, 도 7A 내지 7C 및 도 8A 내지 8C를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing the X-ray mask 200 having the above structure will be described with reference to FIGS. 5A to 5D, 6A to 6H, 7A to 7C, and 8A to 8C.
[제 1 실시예][First Embodiment]
도 5A 내지 5D는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.5A to 5D are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the first embodiment of the present invention.
도 5A를 참조하면, X-선 투과체(21)의 일 측부에 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 구조에서, 실리콘 나이트라이드층(23)과 실리콘층(22)의 선택된 부분을 식각하여 메인 칩 윈도우(27A)와 다수의 얼라인먼트 윈도우(26A)가 형성된다. X-선 투과체(21)의 다른 측부에 제 1 점착층(24) 및 제 1 시드층(25)이 순차적으로 형성되어 X-선 투과체(21), 제 1 점착층(24) 및 제 1 시드층(25)으로 된 멤브레인(20)이 형성된다. 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 노출된 X-선 투과체(21)상에 제 2 점착층(124) 및 제 2 시드층(125)이 순차적으로 형성된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A) 부분을 제외한 X-선 투과체(21), 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 부분은 X-선 비투과 영역(29A)이다. 제 1 시드층(25)이 형성된 부분이 X-선 마스크 앞면(31)이 되고, 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A)가 형성된 부분이 X-선 마스크 뒷면(32)이 된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)는 메인 칩 윈도우(27A) 주변에 적어도 3개 이상 형성된다.Referring to FIG. 5A, in the structure in which the silicon layer 22 and the silicon nitride layer 23 are stacked on one side of the X-ray transmissive body 21, the silicon nitride layer 23 and the silicon layer 22 are formed. The selected portion of is etched to form a main chip window 27A and a plurality of alignment windows 26A. The first adhesive layer 24 and the first seed layer 25 are sequentially formed on the other side of the X-ray transmissive body 21 so that the X-ray transmissive body 21, the first adhesive layer 24 and the first adhesive layer 24 are sequentially formed. A membrane 20 of one seed layer 25 is formed. The second adhesive layer 124 and the second seed layer 125 are sequentially formed on the X-ray transmissive body 21 exposed to the alignment window 26A. Except for the alignment window 26A and the main chip window 27A, the portion where the X-ray transmissive body 21, the silicon layer 22, and the silicon nitride layer 23 are stacked is an X-ray non-transmissive region 29A. to be. The portion where the first seed layer 25 is formed becomes the X-ray mask front surface 31, and the portion where the alignment window 26A and the main chip window 27A are formed becomes the X-ray mask rear surface 32. At least three alignment windows 26A are formed around the main chip window 27A.
상기에서, 멤브레인(20)은 전체 두께가 2μm 정도로서, X-선을 잘 투과시키는 원자번호가 낮고 강도가 좋은 물질 예를 들어, 실리콘 나이트라이드(SiN), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘(Si), 다이아몬드 중 어느 하나로 형성된 X-선 투과체(21)가 대부분의 두께를 차지하며, 제 1 점착층(24)은 0.005 내지 0.01μm이고, 제 1 시드층(25)은 0.01 내지 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 멤브레인(20)의 X-선 투과율은 50% 이상이어야 하고, 멤브레인(20)의 광학적 특성은 웨이퍼의 층간 정렬도에 막대한 영향을 주므로 정렬광인 가시광 영역에서의 투과도가 70% 이상으로 유지되어야 하며, 또한 X-선 노광으로 인한 물질의 변형도 없어야 한다. 한편, 제 2 점착층(124)은 제 1 점착층(24)과 마찬가지로 0.005 내지 0.01μm 두께이고, 제 2 시드층(125)은 제 1 시드층(25)과 마찬가지로 0.01 내지 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 제 1 및 2 점착층(24 및 124)은 제 1 및 2 시드층(25 및 125) 각각이 X-선 투과체(21)에 잘 붙도록 하기 위하여 크롬으로 형성된다. 제 1 및 2 시드층(25 및 125)은 후에 형성될 제 1 및 2 얼라인먼트 마크 패턴과 메인 칩 패턴의 물질과 동일한 물질로 형성된다.In the above, the membrane 20 has a total thickness of about 2 μm, and has a low atomic number and good strength for transmitting X-rays, for example, silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), and silicon (Si). , The X-ray transparent body 21 formed of any one of diamonds occupies most of the thickness, the first adhesive layer 24 is 0.005 to 0.01 μm, and the first seed layer 25 is 0.01 to 0.02 μm. It is thin thickness. The X-ray transmittance of the membrane 20 should be 50% or more, and the optical properties of the membrane 20 have a great influence on the interlayer alignment of the wafer, so the transmittance in the visible light region, which is alignment light, should be maintained at 70% or more. There should also be no deformation of the material due to X-ray exposure. Meanwhile, like the first adhesive layer 24, the second adhesive layer 124 is 0.005 to 0.01 μm thick, and the second seed layer 125 is extremely thin, 0.01 to 0.02 μm, similarly to the first seed layer 25. Thickness. The first and second adhesive layers 24 and 124 are formed of chromium so that each of the first and second seed layers 25 and 125 adheres well to the X-ray transmissive body 21. The first and second seed layers 25 and 125 are formed of the same material as the material of the first and second alignment mark patterns and the main chip pattern to be formed later.
도 5B는 멤브레인(20) 양면에 레지스트(resist;110)를 도포한 후, 마스크 앞면(31)에 전자빔을 노광하는 것이 도시된다. 전자빔은 마스크 앞면(31)의 레지스트(110)를 선택적으로 노광시키는데, 이때 전자는 얼라인먼트 윈도우(26A) 및 메인 칩 윈도우(27A)의 멤브레인(20)의 뒷면까지 뚫고 들어가 마스크 뒷면(32)에 도포된 레지스트(110) 역시 선택적으로 노광되게 한다.5B shows the application of a resist 110 on both sides of the membrane 20, followed by exposure of the electron beam to the mask front side 31. The electron beam selectively exposes the resist 110 of the mask front side 31, with electrons penetrating to the back side of the membrane 20 of the alignment window 26A and the main chip window 27A and applied to the mask back side 32. Resist 110 may also be selectively exposed.
상기에서, 레지스트(110)는 포지티브(positive) 또는 네거티브(negative)이다.In the above, the resist 110 is positive or negative.
도 5C는 선택적으로 노광된 레지스트(110)를 현상 공정을 통해 선택된 부분을 제거한 것이 도시된다.5C shows that the selectively exposed resist 110 is removed from the selected portion through a development process.
도 5D는 레지스트(110)가 제거된 부분으로 노출되는 제 1 및 2 시드층(25 및 125)에 증착 공정을 통해 제 1 및 2 얼라인먼트 마크 패턴(26 및 126)과 메인 칩 패턴(27)이 형성된 것이 도시된다.5D shows that the first and second alignment mark patterns 26 and 126 and the main chip pattern 27 are deposited through the deposition process on the first and second seed layers 25 and 125 exposed to the portions where the resist 110 is removed. What is formed is shown.
제 1 및 2 얼라인먼트 마크 패턴(26 및 126)과 메인 칩 패턴(27)은 X-선을 잘 흡수하는 원자번호가 큰 물질이면서 증착, 패턴 형성 및 스트레스 조절이 용이한 물질 예를 들어, 금(Au), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta)중 어느 하나이며, 전술한 바와 같이 이들 패턴(26, 126 및 27)과 동일 물질로 형성되는 제 1 및 2 시드층(25 및 125)에 선택적으로 증착되어 형성된다. 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)은 마스크 앞면(31)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 형성되고, 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)은 마스크 뒷면(32)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 형성된다. 제 1 및 2 얼라인먼트 마크 패턴(26 및 126)은 동일 선상에 위치된다. 메인 칩 패턴(27)은 마스크 앞면(31)의 메인 칩 윈도우(27A) 부분에 형성되며, 마스크 뒷면(32)의 메인 칩 윈도우(27A) 부분에는 시드층이 없으므로 어떠한 패턴도 형성되지 않는다.The first and second alignment mark patterns 26 and 126 and the main chip pattern 27 are materials having a large atomic number that absorbs X-rays well and are easy to deposit, pattern, and control stress, for example, gold ( Au), tungsten (W), and tantalum (Ta), optionally as described above, for the first and second seed layers 25 and 125 formed of the same material as these patterns 26, 126, and 27. Is deposited and formed. The first alignment mark pattern 26 is formed in the alignment window 26A portion of the mask front surface 31, and the second alignment mark pattern 126 is formed in the alignment window 26A portion of the mask rear surface 32. The first and second alignment mark patterns 26 and 126 are located on the same line. The main chip pattern 27 is formed in the main chip window 27A portion of the mask front surface 31, and there is no seed layer in the main chip window 27A portion of the mask rear surface 32 so that no pattern is formed.
이후, 마스크 앞 및 뒷면(31 및 32)의 레지스트(110)를 제거하고, 실리콘 나이트라이드층(23)상에 파이렉스 링(28)을 형성하여 도 4에 도시된 본 발명의 X-선 마스크(200) 제조가 완료된다. 파이렉스 링(28)은 X-선 마스크 뒷면(32) 가장자리 부분을 따라 형성되며, 이 파이렉스 링(28)은 역학적으로 튼튼한 지지대 역할을 한다.Then, the resist 110 in front of and behind the masks 31 and 32 is removed, and a Pyrex ring 28 is formed on the silicon nitride layer 23 to form the X-ray mask of the present invention shown in FIG. 200) Manufacturing is complete. The Pyrex ring 28 is formed along the edge of the X-ray mask backside 32, which serves as a mechanically strong support.
[제 2 실시예]Second Embodiment
도 6A 내지 6H는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.6A to 6H are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the second embodiment of the present invention.
도 6A를 참조하면, X-선 투과체(21)의 일 측부에 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 구조에서, 실리콘 나이트라이드층(23)과 실리콘층(22)의 선택된 부분을 식각하여 메인 칩 윈도우(27A)와 다수의 얼라인먼트 윈도우(26A)가 형성된다. X-선 투과체(21)의 다른 측부에 제 1 점착층(24) 및 제 1 시드층(25)이 순차적으로 형성되어 X-선 투과체(21), 제 1 점착층(24) 및 제 1 시드층(25)으로 된 멤브레인(20)이 형성된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A) 부분을 제외한 X-선 투과체(21), 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 부분은 X-선 비투과 영역(29A)이다. 제 1 시드층(25)이 형성된 부분이 X-선 마스크 앞면(31)이 되고, 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A)가 형성된 부분이 X-선 마스크 뒷면(32)이 된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)는 메인 칩 윈도우(27A) 주변에 적어도 3개 이상 형성된다.Referring to FIG. 6A, in the structure in which the silicon layer 22 and the silicon nitride layer 23 are stacked on one side of the X-ray transmissive body 21, the silicon nitride layer 23 and the silicon layer 22 are formed. The selected portion of is etched to form a main chip window 27A and a plurality of alignment windows 26A. The first adhesive layer 24 and the first seed layer 25 are sequentially formed on the other side of the X-ray transmissive body 21 so that the X-ray transmissive body 21, the first adhesive layer 24 and the first adhesive layer 24 are sequentially formed. A membrane 20 of one seed layer 25 is formed. Except for the alignment window 26A and the main chip window 27A, the portion where the X-ray transmissive body 21, the silicon layer 22, and the silicon nitride layer 23 are stacked is an X-ray non-transmissive region 29A. to be. The portion where the first seed layer 25 is formed becomes the X-ray mask front surface 31, and the portion where the alignment window 26A and the main chip window 27A are formed becomes the X-ray mask rear surface 32. At least three alignment windows 26A are formed around the main chip window 27A.
상기에서, 멤브레인(20)은 전체 두께가 2μm 정도로서, X-선을 잘 투과시키는 원자번호가 낮고 강도가 좋은 물질 예를 들어, 실리콘 나이트라이드(SiN), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘(Si), 다이아몬드 중 어느 하나로 형성된 X-선 투과체(21)가 대부분의 두께를 차지하며, 제 1 점착층(24)은 0.005 내지 0.01μm이고, 제 1 시드층(25)은 0.01 내지 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 멤브레인(20)의 X-선 투과율은 50% 이상이어야 하고, 멤브레인(20)의 광학적 특성은 웨이퍼의 층간 정렬도에 막대한 영향을 주므로 정렬광인 가시광 영역에서의 투과도가 70% 이상으로 유지되어야 하며, 또한 X-선 노광으로 인한 물질의 변형도 없어야 한다. 제 1 점착층(24)은 제 1 시드층(25)이 X-선 투과체(21)에 잘 붙도록 하기 위하여 크롬으로 형성된다. 제 1 시드층(25)은 후에 형성될 제 1 얼라인먼트 마크 패턴 및 메인 칩 패턴의 물질과 동일한 물질로 형성된다.In the above, the membrane 20 has a total thickness of about 2 μm, and has a low atomic number and good strength for transmitting X-rays, for example, silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), and silicon (Si). , The X-ray transparent body 21 formed of any one of diamonds occupies most of the thickness, the first adhesive layer 24 is 0.005 to 0.01 μm, and the first seed layer 25 is 0.01 to 0.02 μm. It is thin thickness. The X-ray transmittance of the membrane 20 should be 50% or more, and the optical properties of the membrane 20 have a great influence on the interlayer alignment of the wafer, so the transmittance in the visible light region, which is alignment light, should be maintained at 70% or more. There should also be no deformation of the material due to X-ray exposure. The first adhesive layer 24 is formed of chromium so that the first seed layer 25 adheres well to the X-ray transmissive body 21. The first seed layer 25 is formed of the same material as the material of the first alignment mark pattern and the main chip pattern to be formed later.
도 6B는 마스크 앞면(31)의 제 1 시드층(25)상에 제 1 레지스트(120)를 도포한 후, 마스크 앞면(31)에 전자빔을 노광하는 것이 도시된다. 전자빔은 도포된 제 1 레지스트(120)를 선택적으로 노광되게 한다.FIG. 6B shows the application of the first resist 120 on the first seed layer 25 of the mask front face 31, followed by the exposure of the electron beam to the mask front face 31. The electron beam selectively exposes the applied first resist 120.
상기에서, 제 1 레지스트(120)는 포지티브 또는 네거티브이다.In the above, the first resist 120 is positive or negative.
도 6C는 선택적으로 노광된 제 1 레지스트(120)를 현상 공정을 통해 선택된 부분을 제거한 것이 도시된다.6C shows that the selectively exposed first resist 120 is removed from the selected portion through a development process.
도 6D는 제 1 레지스트(120)가 제거된 부분으로 노출되는 제 1 시드층(25)에 증착 공정을 통해 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 메인 칩 패턴(27)이 형성된 것이 도시된다.FIG. 6D shows that the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 are formed in the first seed layer 25 exposed to the portion where the first resist 120 is removed through the deposition process.
제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 메인 칩 패턴(27)은 X-선을 잘 흡수하는 원자번호가 큰 물질이면서 증착, 패턴 형성 및 스트레스 조절이 용이한 물질 예를 들어, 금(Au), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta)중 어느 하나이며, 전술한 바와 같이 이들 패턴(26 및 27)과 동일 물질로 형성되는 제 1 시드층(25)에 선택적으로 증착되어 형성된다. 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)은 마스크 앞면(31)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 형성된다. 메인 칩 패턴(27)은 마스크 앞면(31)의 메인 칩 윈도우(27A) 부분에 형성된다.The first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 are materials having a large atomic number that absorbs X-rays well and are easy to deposit, pattern, and control stress, for example, gold (Au) and tungsten. (W) and tantalum (Ta), which are selectively deposited on the first seed layer 25 formed of the same material as those of the patterns 26 and 27 as described above. The first alignment mark pattern 26 is formed in the alignment window 26A portion of the mask front surface 31. The main chip pattern 27 is formed in the main chip window 27A portion of the mask front surface 31.
상기 도 6A 내지 6D를 참조하여 설명한 공정은 도 1에 도시된 일반적인 X-선 마스크(100) 제조 공정과 동일하다.The process described with reference to FIGS. 6A through 6D is the same as the general X-ray mask 100 manufacturing process shown in FIG. 1.
도 6E는 제 1 레지스트(120)를 제거한 후, 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 노출된 X-선 투과체(21)상에 제 2 점착층(124) 및 제 2 시드층(125)이 순차적으로 형성된 것이 도시된다.6E shows that after the first resist 120 is removed, the second adhesive layer 124 and the second seed layer 125 are sequentially disposed on the X-ray transmissive body 21 exposed to the alignment window 26A. What is formed is shown.
상기에서, 제 2 점착층(124)은 제 1 점착층(24)과 마찬가지로 0.005 내지 0.01μm 두께이고, 제 2 시드층(125)은 제 1 시드층(25)과 마찬가지로 0.01 내지 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 제 2 점착층(124)은 제 2 시드층(125)이 X-선 투과체(21)에 잘 붙도록 하기 위하여 크롬으로 형성된다. 제 2 시드층(125)은 후에 형성될 제 2 얼라인먼트 마크 패턴의 물질과 동일한 물질로 형성된다.In the above description, the second adhesive layer 124 has a thickness of 0.005 to 0.01 μm similarly to the first adhesive layer 24, and the second seed layer 125 is extremely low to 0.01 to 0.02 μm similarly to the first seed layer 25. It is thin thickness. The second adhesive layer 124 is formed of chromium so that the second seed layer 125 adheres well to the X-ray transmissive body 21. The second seed layer 125 is formed of the same material as the material of the second alignment mark pattern to be formed later.
도 6F는 마스크 뒷면(32)에 제 2 레지스트(130)를 도포한 후, 마스크 앞면(31)에 UV 또는 X-선을 노광하는 것이 도시된다. 제 2 레지스트(130)는 네거티브이며, 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 메인 칩 패턴(27)에 의해 자기 정렬(self alignment)식으로 노광된다.6F shows the application of the second resist 130 to the mask backside 32 followed by exposure of UV or X-rays to the mask frontside 31. The second resist 130 is negative and is self-exposed by the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27.
도 6G는 제 2 레지스트(130)의 노광되지 않은 부분을 현상 공정을 통해 제거한 것이 도시된다.6G shows that the unexposed portions of second resist 130 are removed through a development process.
도 6H는 제 2 레지스트(130)가 제거된 부분으로 노출되는 제 2 시드층(125)에 증착 공정을 통해 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)이 형성된 것이 도시된다.FIG. 6H shows that a second alignment mark pattern 126 is formed through a deposition process on the second seed layer 125 where the second resist 130 is removed.
제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)은 X-선을 잘 흡수하는 원자번호가 큰 물질이면서 증착, 패턴 형성 및 스트레스 조절이 용이한 물질 예를 들어, 금(Au), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta)중 어느 하나이며, 전술한 바와 같이 이 패턴(126)과 동일 물질로 형성되는 제 2 시드층(125)에 선택적으로 증착되어 형성된다. 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)은 마스크 뒷면(32)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 형성된다. 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)은 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 동일 선상에 위치된다. 마스크 뒷면(32)의 메인 칩 윈도우(27A) 부분에는 시드층이 없으므로 어떠한 패턴도 형성되지 않는다.The second alignment mark pattern 126 is a material having a large atomic number that absorbs X-rays well and is easy to deposit, pattern, and control stress, for example, gold (Au), tungsten (W), and tantalum (Ta). As described above, it is selectively deposited on the second seed layer 125 formed of the same material as the pattern 126. The second alignment mark pattern 126 is formed in the alignment window 26A portion of the mask back surface 32. The second alignment mark pattern 126 is positioned on the same line as the first alignment mark pattern 26. Since the seed layer is not present in the main chip window 27A portion of the mask rear surface 32, no pattern is formed.
이후, 마스크 뒷면(32)의 제 2 레지스트(130)를 제거하고, 실리콘 나이트라이드층(23)상에 파이렉스 링(28)을 형성하여 도 4에 도시된 본 발명의 X-선 마스크(200) 제조가 완료된다. 파이렉스 링(28)은 X-선 마스크 뒷면(32) 가장자리 부분을 따라 형성되며, 이 파이렉스 링(28)은 역학적으로 튼튼한 지지대 역할을 한다.Thereafter, the second resist 130 of the mask back surface 32 is removed, and the Pyrex ring 28 is formed on the silicon nitride layer 23 to form the X-ray mask 200 of the present invention shown in FIG. 4. Manufacturing is complete. The Pyrex ring 28 is formed along the edge of the X-ray mask backside 32, which serves as a mechanically strong support.
[제 3 실시예]Third Embodiment
도 7A 내지 7C는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.7A to 7C are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the third embodiment of the present invention.
도 7A를 참조하면, X-선 투과체(21)의 일 측부에 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 구조에서, 실리콘 나이트라이드층(23)과 실리콘층(22)의 선택된 부분을 식각하여 메인 칩 윈도우(27A)와 다수의 얼라인먼트 윈도우(26A)가 형성된다. X-선 투과체(21)의 다른 측부에 제 1 점착층(24) 및 제 1 시드층(25)이 순차적으로 형성되어 X-선 투과체(21), 제 1 점착층(24) 및 제 1 시드층(25)으로 된 멤브레인(20)이 형성된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A) 부분을 제외한 X-선 투과체(21), 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 부분은 X-선 비투과 영역(29A)이다. 제 1 시드층(25)이 형성된 부분이 X-선 마스크 앞면(31)이 되고, 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A)가 형성된 부분이 X-선 마스크 뒷면(32)이 된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)는 메인 칩 윈도우(27A) 주변에 적어도 3개 이상 형성된다. 전자빔 리소그래피 공정과 증착 공정을 통해 제 1 시드층(25)에 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 메인 칩 패턴(27)이 형성된다(도 6A 내지 6D에서 전술한 공정 단계 참조). 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 노출된 X-선 투과체(21)상에 제 2 점착층(124) 및 제 2 시드층(125)이 순차적으로 형성된다.Referring to FIG. 7A, in the structure in which the silicon layer 22 and the silicon nitride layer 23 are stacked on one side of the X-ray transmissive body 21, the silicon nitride layer 23 and the silicon layer 22 are formed. The selected portion of is etched to form a main chip window 27A and a plurality of alignment windows 26A. The first adhesive layer 24 and the first seed layer 25 are sequentially formed on the other side of the X-ray transmissive body 21 so that the X-ray transmissive body 21, the first adhesive layer 24 and the first adhesive layer 24 are sequentially formed. A membrane 20 of one seed layer 25 is formed. Except for the alignment window 26A and the main chip window 27A, the portion where the X-ray transmissive body 21, the silicon layer 22, and the silicon nitride layer 23 are stacked is an X-ray non-transmissive region 29A. to be. The portion where the first seed layer 25 is formed becomes the X-ray mask front surface 31, and the portion where the alignment window 26A and the main chip window 27A are formed becomes the X-ray mask rear surface 32. At least three alignment windows 26A are formed around the main chip window 27A. The first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 are formed on the first seed layer 25 through an electron beam lithography process and a deposition process (see the above-described process steps in FIGS. 6A to 6D). The second adhesive layer 124 and the second seed layer 125 are sequentially formed on the X-ray transmissive body 21 exposed to the alignment window 26A.
상기에서, 멤브레인(20)은 전체 두께가 2μm 정도로서, X-선을 잘 투과시키는 원자번호가 낮고 강도가 좋은 물질 예를 들어, 실리콘 나이트라이드(SiN), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘(Si), 다이아몬드 중 어느 하나로 형성된 X-선 투과체(21)가 대부분의 두께를 차지하며, 제 1 점착층(24)은 0.005 내지 0.01μm이고, 제 1 시드층(25)은 0.01 내지 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 멤브레인(20)의 X-선 투과율은 50% 이상이어야 하고, 멤브레인(20)의 광학적 특성은 웨이퍼의 층간 정렬도에 막대한 영향을 주므로 정렬광인 가시광 영역에서의 투과도가 70% 이상으로 유지되어야 하며, 또한 X-선 노광으로 인한 물질의 변형도 없어야 한다. 한편, 제 2 점착층(124)은 제 1 점착층(24)과 마찬가지로 0.005 내지 0.01μm 두께이고, 제 2 시드층(125)은 제 1 시드층(25)과 마찬가지로 0.01 내지 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 제 1 및 2 점착층(24 및 124)은 제 1 및 2 시드층(25 및 125) 각각이 X-선 투과체(21)에 잘 붙도록 하기 위하여 크롬으로 형성된다. 제 1 시드층(25)은 제 1 얼라인먼트 마크 패턴 및 메인 칩 패턴(26 및 27)의 물질과 동일한 물질로 형성되는데, 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 메인 칩 패턴(27)은 X-선을 잘 흡수하는 원자번호가 큰 물질이면서 증착, 패턴 형성 및 스트레스 조절이 용이한 물질 예를 들어, 금(Au), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta)중 어느 하나이며, 이들 패턴(26 및 27)과 동일 물질로 형성되는 제 1 시드층(25)에 선택적으로 증착되어 형성된다. 제 2 시드층(125)은 제 1 시드층(25)과 동일한 물질로 형성된다. 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)은 마스크 앞면(31)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 형성된다. 메인 칩 패턴(27)은 마스크 앞면(31)의 메인 칩 윈도우(27A) 부분에 형성된다.In the above, the membrane 20 has a total thickness of about 2 μm, and has a low atomic number and good strength for transmitting X-rays, for example, silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), and silicon (Si). , The X-ray transparent body 21 formed of any one of diamonds occupies most of the thickness, the first adhesive layer 24 is 0.005 to 0.01 μm, and the first seed layer 25 is 0.01 to 0.02 μm. It is thin thickness. The X-ray transmittance of the membrane 20 should be 50% or more, and the optical properties of the membrane 20 have a great influence on the interlayer alignment of the wafer, so the transmittance in the visible light region, which is alignment light, should be maintained at 70% or more. There should also be no deformation of the material due to X-ray exposure. Meanwhile, like the first adhesive layer 24, the second adhesive layer 124 is 0.005 to 0.01 μm thick, and the second seed layer 125 is extremely thin, 0.01 to 0.02 μm, similarly to the first seed layer 25. Thickness. The first and second adhesive layers 24 and 124 are formed of chromium so that each of the first and second seed layers 25 and 125 adheres well to the X-ray transmissive body 21. The first seed layer 25 is formed of the same material as that of the first alignment mark pattern and the main chip patterns 26 and 27, and the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 are X-rays. It is a material having a large atomic number that absorbs well and is easy to deposit, pattern formation and stress control, for example, gold (Au), tungsten (W), tantalum (Ta), these patterns 26 and 27 Is selectively deposited on the first seed layer 25 formed of the same material as The second seed layer 125 is formed of the same material as the first seed layer 25. The first alignment mark pattern 26 is formed in the alignment window 26A portion of the mask front surface 31. The main chip pattern 27 is formed in the main chip window 27A portion of the mask front surface 31.
도 7B는 마스크 뒷면(32)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분 및 메인 칩 윈도우(27A)에 선택적으로 포지티브 레지스트(140)를 도포한 후, 마스크 앞면(31)에 UV 또는 X-선을 노광하는 것이 도시된다. 노광 공정시 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26) 및 메인 칩 패턴(27)이 마스크로 작용하여 포지티브 레지스트(140)가 선택적으로 노광된다.FIG. 7B shows that after the positive resist 140 is selectively applied to the alignment window 26A portion and the main chip window 27A of the mask back surface 32, the UV or X-rays are exposed to the mask front surface 31. Shown. During the exposure process, the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 serve as masks to selectively expose the positive resist 140.
도 7C는 포지티브 레지스트(140)의 노광된 부분을 현상 공정을 통해 제거하여 포지티브 레지스트로 된 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)이 형성된 것이 도시된다.7C shows that the exposed portion of the positive resist 140 is removed through a development process to form a second alignment mark pattern 126 of positive resist.
제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)은 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26) 및 메인 칩 패턴(27)과 동일 선상에 위치된다.The second alignment mark pattern 126 is positioned on the same line as the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27.
이후, 실리콘 나이트라이드층(23)상에 파이렉스 링(28)을 형성하여 도 4에 도시된 본 발명의 X-선 마스크(200) 제조가 완료된다. 파이렉스 링(28)은 X-선 마스크 뒷면(32) 가장자리 부분을 따라 형성되며, 이 파이렉스 링(28)은 역학적으로 튼튼한 지지대 역할을 한다.Thereafter, a Pyrex ring 28 is formed on the silicon nitride layer 23 to complete the manufacture of the X-ray mask 200 of the present invention shown in FIG. The Pyrex ring 28 is formed along the edge of the X-ray mask backside 32, which serves as a mechanically strong support.
[제 4 실시예][Example 4]
도 8A 내지 도 8C는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 X-선 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.8A to 8C are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the X-ray mask according to the fourth embodiment of the present invention.
도 8A를 참조하면, X-선 투과체(21)의 일 측부에 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 구조에서, 실리콘 나이트라이드층(23)과 실리콘층(22)의 선택된 부분을 식각하여 메인 칩 윈도우(27A)와 다수의 얼라인먼트 윈도우(26A)가 형성된다. X-선 투과체(21)의 다른 측부에 점착층(24) 및 시드층(25)이 순차적으로 형성되어 X-선 투과체(21), 점착층(24) 및 시드층(25)으로 된 멤브레인(20)이 형성된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A) 부분을 제외한 X-선 투과체(21), 실리콘층(22) 및 실리콘 나이트라이드층(23)이 적층된 부분은 X-선 비투과 영역(29A)이다. 시드층(25)이 형성된 부분이 X-선 마스크 앞면(31)이 되고, 얼라인먼트 윈도우(26A)와 메인 칩 윈도우(27A)가 형성된 부분이 X-선 마스크 뒷면(32)이 된다. 얼라인먼트 윈도우(26A)는 메인 칩 윈도우(27A) 주변에 적어도 3개 이상 형성된다. 전자빔 리소그래피 공정과 증착 공정을 통해 시드층(25)에 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 메인 칩 패턴(27)이 형성된다(도 6A 내지 6D에서 전술한 공정 단계 참조).Referring to FIG. 8A, in the structure in which the silicon layer 22 and the silicon nitride layer 23 are stacked on one side of the X-ray transmissive body 21, the silicon nitride layer 23 and the silicon layer 22 are formed. The selected portion of is etched to form a main chip window 27A and a plurality of alignment windows 26A. The adhesive layer 24 and the seed layer 25 are sequentially formed on the other side of the X-ray transmissive body 21 to form the X-ray transmissive body 21, the adhesive layer 24 and the seed layer 25. Membrane 20 is formed. Except for the alignment window 26A and the main chip window 27A, the portion where the X-ray transmissive body 21, the silicon layer 22, and the silicon nitride layer 23 are stacked is an X-ray non-transmissive region 29A. to be. The portion where the seed layer 25 is formed becomes the X-ray mask front surface 31, and the portion where the alignment window 26A and the main chip window 27A are formed becomes the X-ray mask rear surface 32. At least three alignment windows 26A are formed around the main chip window 27A. The first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 are formed in the seed layer 25 through an electron beam lithography process and a deposition process (see the above-described process steps in FIGS. 6A to 6D).
상기에서, 멤브레인(20)은 전체 두께가 2μm 정도로서, X-선을 잘 투과시키는 원자번호가 낮고 강도가 좋은 물질 예를 들어, 실리콘 나이트라이드(SiN), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘(Si), 다이아몬드 중 어느 하나로 형성된 X-선 투과체(21)가 대부분의 두께를 차지하며, 점착층(24)은 0.005 내지 0.01μm이고, 시드층(25)은 0.01 내지 0.02μm로 극히 얇은 두께이다. 멤브레인(20)의 X-선 투과율은 50% 이상이어야 하고, 멤브레인(20)의 광학적 특성은 웨이퍼의 층간 정렬도에 막대한 영향을 주므로 정렬광인 가시광 영역에서의 투과도가 70% 이상으로 유지되어야 하며, 또한 X-선 노광으로 인한 물질의 변형도 없어야 한다. 점착층(24)은 시드층(25)이 X-선 투과체(21)에 잘 붙도록 하기 위하여 크롬으로 형성된다. 시드층(25)은 제 1 얼라인먼트 마크 패턴 및 메인 칩 패턴(26 및 27)의 물질과 동일한 물질로 형성되는데, 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)과 메인 칩 패턴(27)은 X-선을 잘 흡수하는 원자번호가 큰 물질이면서 증착, 패턴 형성 및 스트레스 조절이 용이한 물질 예를 들어, 금(Au), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta)중 어느 하나이며, 이들 패턴(26 및 27)과 동일 물질로 형성되는 시드층(25)에 선택적으로 증착되어 형성된다. 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26)은 마스크 앞면(31)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에 형성된다. 메인 칩 패턴(27)은 마스크 앞면(31)의 메인 칩 윈도우(27A) 부분에 형성된다.In the above, the membrane 20 has a total thickness of about 2 μm, and has a low atomic number and good strength for transmitting X-rays, for example, silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), and silicon (Si). The X-ray transparent body 21 formed of any one of diamonds occupies most of the thickness, the adhesive layer 24 is 0.005 to 0.01 μm, and the seed layer 25 is 0.01 to 0.02 μm, which is extremely thin. The X-ray transmittance of the membrane 20 should be 50% or more, and the optical properties of the membrane 20 have a great influence on the interlayer alignment of the wafer, so the transmittance in the visible light region, which is alignment light, should be maintained at 70% or more. There should also be no deformation of the material due to X-ray exposure. The adhesive layer 24 is formed of chromium so that the seed layer 25 adheres well to the X-ray transmitting body 21. The seed layer 25 is formed of the same material as the material of the first alignment mark pattern and the main chip patterns 26 and 27, and the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 are good at X-rays. A material having a large atomic number that absorbs and which is easy to deposit, form a pattern, and control stress, for example, any one of gold (Au), tungsten (W), and tantalum (Ta). It is formed by selectively depositing on the seed layer 25 formed of the same material. The first alignment mark pattern 26 is formed in the alignment window 26A portion of the mask front surface 31. The main chip pattern 27 is formed in the main chip window 27A portion of the mask front surface 31.
도 8B는 마스크 뒷면(32)의 얼라인먼트 윈도우(26A) 및 메인 칩 윈도우(27A) 부분에 선택적으로 포지티브 레지스트(150)를 도포한 후, 마스크 앞면(31)에 UV 또는 X-선을 노광하는 것이 도시된다. 노광 공정시 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26) 및 메인 칩 패턴(27)이 마스크로 작용하여 포지티브 레지스트(150)가 선택적으로 노광된다.8B shows that after the positive resist 150 is selectively applied to the alignment window 26A and the main chip window 27A portion of the mask back surface 32, the UV or X-rays are exposed to the mask front surface 31. Shown. During the exposure process, the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27 serve as masks to selectively expose the positive resist 150.
도 8C는 포지티브 레지스트(150)의 노광된 부분을 현상 공정을 통해 제거하여 포지티브 레지스트로 된 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)이 형성된 것이 도시된다.8C shows that the exposed portion of the positive resist 150 is removed through a development process to form a second alignment mark pattern 126 of positive resist.
제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)은 제 1 얼라인먼트 마크 패턴(26) 및 메인 칩 패턴(27)과 동일 선상에 위치된다.The second alignment mark pattern 126 is positioned on the same line as the first alignment mark pattern 26 and the main chip pattern 27.
이후, 실리콘 나이트라이드층(23)상에 파이렉스 링(28)을 형성하여 도 4에 도시된 본 발명의 X-선 마스크(200) 제조가 완료된다. 파이렉스 링(28)은 X-선 마스크 뒷면(32) 가장자리 부분을 따라 형성되며, 이 파이렉스 링(28)은 역학적으로 튼튼한 지지대 역할을 한다.Thereafter, a Pyrex ring 28 is formed on the silicon nitride layer 23 to complete the manufacture of the X-ray mask 200 of the present invention shown in FIG. The Pyrex ring 28 is formed along the edge of the X-ray mask backside 32, which serves as a mechanically strong support.
도 9는 X-선 리소그래피 노광 장치에 웨이퍼(400)와 본 발명의 X-선 마스크(200)를 배치한 도면이다. 노광 장치에 웨이퍼(400)와 본 발명의 X-선 마스크(200)를 각각 위치시킨 후, X-선을 조사하여 마스크(200)의 칩 패턴 이미지를 웨이퍼(400)에 전달시킨다. 조사된 X-선은 메인 칩 윈도우(27A)를 투과하여 칩 패턴 이미지를 웨이퍼(400)에 전달시키고, 얼라인먼트 윈도우(26A) 부분에서는 대부분의 X-선이 도 10B 및 10C에 도시한 바와 같이 멤브레인(20)을 투과하지 않고 멤브레인(20) 뒷면에 형성된 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)에서 반사되며, 반사된 X-선은 정렬 신호로 정렬 현미경(300)에 감지된다. 도 11은 일반적인 X-선 마스크의 정렬 신호와 본 발명의 X-선 마스크의 정렬 신호를 비교한 그래프로서, 일반적인 X-선 마스크의 광 강도(optical intensity;500)는 매우 약하며, 본 발명의 X-선 마스크의 제 1 및 2 광 강도(600 및 700)는 매우 세게 나타난다. 제 1 광 강도(600)는 마스크 뒷면(32)의 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)이 레지스트로 형성된 경우이고, 제 2 광 강도(700)는 마스크 뒷면(32)의 제 2 얼라인먼트 마크 패턴(126)이 X-선을 잘 흡수하는 원자번호가 큰 물질 예를 들어, 금(Au), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta)중 어느 하나로 형성된 경우이다.9 shows a wafer 400 and an X-ray mask 200 of the present invention disposed in an X-ray lithography exposure apparatus. After placing the wafer 400 and the X-ray mask 200 of the present invention in the exposure apparatus, the X-rays are irradiated to transfer the chip pattern image of the mask 200 to the wafer 400. The irradiated X-rays transmit the chip pattern image to the wafer 400 by passing through the main chip window 27A, and in the alignment window 26A portion, most of the X-rays are membranes as shown in FIGS. 10B and 10C. Reflected by the second alignment mark pattern 126 formed on the back side of the membrane 20 without penetrating 20, the reflected X-rays are sensed by the alignment microscope 300 as an alignment signal. 11 is a graph comparing the alignment signal of the general X-ray mask and the alignment signal of the X-ray mask of the present invention, wherein the optical intensity 500 of the general X-ray mask is very weak, and the X of the present invention is The first and second light intensities 600 and 700 of the -line mask appear very intense. The first light intensity 600 is when the second alignment mark pattern 126 of the mask back surface 32 is formed of a resist, and the second light intensity 700 is the second alignment mark pattern 126 of the mask back surface 32. ) Is a material having a large atomic number that absorbs X-rays, for example, one of gold (Au), tungsten (W), and tantalum (Ta).
상술한 바와 같이 본 발명은 얼라인먼트 윈도우와 메인 칩 윈도우로 구성된 X-선 마스크에서, X-선 마스크와 웨이퍼를 정렬하기 위한 얼라인먼트 윈도우 부분에 형성되는 얼라인먼트 마크 패턴을 마스크 앞면 뿐만 아니라 마스크 뒷면에도 형성시켜 X-선 리소그래피 공정시 정렬 현미경으로 반사되어 오는 광 강도를 최대한 세게 하므로써, 정렬 신호를 최적화한다.As described above, in the X-ray mask composed of the alignment window and the main chip window, the alignment mark pattern formed on the alignment window portion for aligning the X-ray mask and the wafer is formed on the mask back surface as well as the mask front surface. The alignment signal is optimized by maximizing the light intensity reflected by the alignment microscope during the X-ray lithography process.
따라서, 최적화된 정렬 신호를 이용하여 X-선 마스크와 웨이퍼를 정확히 정렬시킬 수 있다.Thus, the optimized alignment signal can be used to accurately align the X-ray mask with the wafer.
Claims (73)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019960054857A KR19980036299A (en) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | X-ray mask and manufacturing method thereof |
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KR1019960054857A KR19980036299A (en) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | X-ray mask and manufacturing method thereof |
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KR19980036299A true KR19980036299A (en) | 1998-08-05 |
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KR1019960054857A KR19980036299A (en) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | X-ray mask and manufacturing method thereof |
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KR (1) | KR19980036299A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100606459B1 (en) * | 1998-11-30 | 2006-10-24 | 호야 가부시키가이샤 | Transfer mask substrate, manufacturing method of transfer mask using the substrate and using transfer mask |
-
1996
- 1996-11-18 KR KR1019960054857A patent/KR19980036299A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100606459B1 (en) * | 1998-11-30 | 2006-10-24 | 호야 가부시키가이샤 | Transfer mask substrate, manufacturing method of transfer mask using the substrate and using transfer mask |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |