KR19990072999A - 전자빔셀투영어퍼쳐형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집속이온빔을 기판의 상면에 인가하여 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭함으로써 상기 상면에 소망하는 패턴의 개구를 형성하는 단계와, 그리고 상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 균일하게 인가하여, 주변부분을 제외하고, 상기 개구에 도달하는 깊이까지 에칭하는단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법을 제공한다.
Description
본 발명은 전자빔 노광어퍼쳐소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀투영어퍼쳐 형성방법에 관한 것이다.
다이나믹랜덤액세스메모리(DRAM)등의 반도체전자부품은 그의 집적도가 증가되어 왔고, 이에 따라 초미세한 공정기술이 요구되어 왔다. 반도체 제조공정에서초미세 레지스트패턴을 실현하는 수단으로서, 부분셀투영법를 채용한 전자빔노광법이 대두되고 있다. 이 노광방법은 반도체패턴의 일부 또는 전체 반도체패턴과 동일한 형상의 어퍼쳐를 갖는 Si기판의 셀투영어퍼쳐를 사용한다.
종래에는, Si기판을 관통하는 소망하는 패턴을 얻기 위하여, 포토리소그래피를 사용하는 레지스트패터닝, 플라즈마를 사용하는 에칭 또는 습식에칭등의 종래 반도체공정기술을 채용함으로써 셀투영어퍼쳐가 제조되었다.(Y.Nakayama,H. Satoh et al " Thermal Characteristlcs of Si Mask for EB Cell Projection Lithography", Jpn. J. Applied. Physicss. Vol. 31 (1992), PP. 4268 to 4272, PARTl, No. 12B, December 1992[1]과, Y.Nakayama,S. Okazaki and N.Satoh, "Electron-Beam Cel1 Projection Lithography : A New High-Througput Erectron beam Direct-Writing Techno1ogy using a Specially Tailored Si Aperture", J.Vac.Sci.Technology B8 (6), Nov/ Dec 1990[2] 참조)
보다 상세하게는, 이 Si기판은, 우선, 상면에서 약 15 ∼ 20㎛의 깊이로 플라즈마 에칭된다. 그 다음에, Si기판은 백에칭되어 나머지 500 ∼ 600㎛를 에칭함으로써, Si기판의 이면으로부터 패턴을 오픈한다.
도 7a 내지 도 7e는 상술한 문헌 [1]과 [2]에 따른 셀투영어퍼쳐 형성방법을 나타낸다. 이하, 각각의 셀투영어퍼쳐형성단계에 따라서 셀투영어퍼쳐형성방법을 설명한다.
먼저, Si기판의 표면에 1㎛의 레지스트(5)를 스핀코팅하고, g선 또는 i선축소투영노광장치, 콘택노광장치, 전자빔노광장치등을 사용하여 노광한 후, 현상하여 레지스트패턴을 얻는다(도 7a, 셀패턴노광/ 현상단계). 자주 사용되는 Si기판은 에치마스크(9)로서 Si산화막을 통하여 두 개의 Si기판(8a,8b)을 붙인 양면Si기판(8)(이하, Si기판(8)로 기재)이다.
다음에, 이 레지스트(5)를 에치마스크로 하여 Si기판(8)을 약 20㎛의 깊이로 플라즈마에칭한다(도 7b, Si에칭단계). 여기에서, 바람직한 에칭형상을 얻기 위해서, 에치마스크로서 레지스트(5)대신 Si산화막이 사용될 수 있다. 이 경우에, 레지스트도포에 앞서, Si기판의 표면상에 열산화 또는 CVD(화학기상증착)를 사용하여약 1㎛의 두께로 Si산화막을 형성하고, 다음에, Si산화막의 패터닝을 위한 상술한레지스트패턴을 통해 Si산화막이 에칭된다. 다음에, 레지스트(5)가 박리되어 패터닝된 Si산화막이 Si기판(8)의 에칭을 위한 에치마스크로서 사용된다.
다음에, Si기판(8)의 상면과 이면에 질화막(6)이 형성되고, 레지스트(5)가 도포된다. 상면패턴에 대하여 얼라인먼트가 수행되고, 이면패턴이 노광되어 현상되어 레지스트(5)를 패터닝한다(도 7c, 질화막형성, 레지스트도포/노광/현상단계).
이 레지스트패턴은 Si질화막(6)을 에칭하기 위한 에치마스크로서 사용된다.레지스트제거후, Si질화막(6)을 에치마스크로 사용하여, Si기판(8)은 KOH용액등을사용하여 이면으로부터 600㎛ 에치된다(도 7d, 백에칭단계).
마지막으로, Si질화막(6)은 열인산에 의해 제거되고, Si기판(8)의 상면은 도전층(7)으로서 Au등의 금속막으로 덮여진다(도 7e, 도전층형성단계). 이 기판은소정의 사이즈로 절단되어 셀투영어퍼쳐를 완성한다.
상술한 바와 같이, 종래의 제조방법은 상당히 복잡하고 고가의 반도체제조장치가 요구되며, 고도한 공정기술을 필요로 한다. 또한, 수율이 상당히 저하되는 문제점이 있다.
일반적인 셀투영조사형 전자빔노광장치의 축소비, 즉 어퍼쳐치수에 대한 웨이퍼상의 치수비는 1/1O ∼ 1/100이다. 예컨데, 웨이퍼상에 O.1㎛의 패턴을 얻기위하여, 어퍼쳐에서 패턴은 1 ∼ 10㎛의 폭을 갖는다. Si가 이 폭에 대하여 15 ∼20㎛의 깊이로 에치될 경우에, 애스펙트비(폭에 대한 깊이의 비)가 20이 된다. 현재 기술로서는 이를 얻기가 곤란하다.
더욱이, KOH등의 에칭용액을 사용하여 이면으로부터 500 ∼ 600㎛로 기판을 백에칭하는 것은 에칭비율이 낮기 때문에 장시간이 요구된다. 이러한 이유로, Si기판의 표면은 에칭중에 에칭용액에 악화되어, 수율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 반도체장치제조는 5%이하의 공정치수정밀도를 필요로 한다. 따라서,어퍼쳐공정의 정확도는 0.05 ∼ 0.5㎛의 공정밀도를 필요로한다. 또한, 전자빔을바람직한 형상으로 통과시키기 위해서는, 에칭후의 테이퍼각이 89°이상이 되어야한다. 종래의 기술로는 이러한 엄격한 공정정밀도를 얻기가 곤란하다.
또한, 종래의 기술로는 서로 상이한 깊이를 갖는 어퍼쳐를 형성하기가 곤란하다. 따라서, 소망하는 패턴위치에서 전자빔투과를 상이하게 함으로써 근접효과를 보상하는 셀투영장치를 제조하는 것이 곤란하다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 Si기판의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 Si기판의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3 실시예를 설명하기 위한 Si기판의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 4 실시예를 설명하기 위한 Si기판의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 5 실시예를 설명하기 위한 Si기판의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 6 실시예를 설명하기 위한 Si기판의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 종래 제조방법의 각각의 제조단계에서의 Si기판의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제조방법에서 사용되는 집속이온빔 어퍼쳐의 일예를 나타내는 개략도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 집속이온빔 2 : Si기판
3 : 박막 5 : 레지스트
6 : Si질화막 7 : 도전층
9 : 에치마스크 10,10a,10b : 개구
21 : 이온원 22 : 쉴드전극
23 : 건어퍼쳐 24 : 집속렌즈
25 : 어퍼쳐 26 : 주사전극
27 : 대물랜즈 28 : 노즐
29 : 히터 30 : 용기
31 : 가스원 32 : 밸브
33 : 미동장치 35 : 검출기
36 : X-Y구동장치 37 : X-Y스테이지
따라서, 본 발명의 목적은 기판을 에칭하기 위하여 집속이온빔을 사용하는셀투영어퍼쳐 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 집속이온빔을 기판의 상면에인가하여 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭함으로써 상기 상면에 소망하는 패턴의 개구를 형성하는 단계와, 그리고 상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 균일하게 인가하여, 주변부분을 제외하고, 상기 개구에 도달하는 깊이까지 에칭하는 단계를 구비한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 집속이온빔을 균일하게 인가하여, 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭하는 단계와, 그리고 이면이에칭된 상기 기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가함으로써, 소망하는 패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 집속이온빔을 균일하게 인가하여, 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭하는 단계와, 그리고
에칭된 상기 기판의 상기 이면에 상기 집속이온빔을 계속해서 인가함으로써, 소망하는 패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 상면에 집속이온빔을 인가하여, 패턴의 주변부는 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데충분한 제 1 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭하고, 상기 패턴의 중심부는 상기 제 1 막두께보다 얇은 제 2 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭함으로써, 소망하는위치에서의 서로 다른 에칭깊이들을 갖는 소망패턴의 개구를 에칭하는 단계와, 그리고 상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하여, 그의 주변부분을 제외하고, 상기 개구의 가장 깊은 부분에 도달하는 깊이로 균일하게 에칭함으로써 관통홀을 형성하고 상기 개구의 이외의 부분은 박막을 남기는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 집속이온빔을 인가하여, 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와, 그리고 상기 기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가하여 에칭을 수행하고 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭함으로써, 개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를 얻는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 집속이온빔을 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와, 그리고 에칭된 상기 기판의 상기 이면에 계속 상기 집속이온빔을 인가하여 에칭을 수행하고 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭을 수행함으로써, 개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를 얻는단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 상면에 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가함으로써 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭을 수행하고 상기 기판의 상기 상면상에 소망패턴의 개구를 형성하는 단계와,상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔과 상기 에칭가스를 인가함으로써, 그의 주변부분을 제외하고, 상기 개구에 도달하는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가함으로써, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일한 에칭을 수행하는 단계와, 그리고 이면이 에칭된 상기 기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가함으로써, 소망패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가함으로써, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일한 에칭을 수행하는 단계와, 그리고 에칭된 상기 기판의 상기 표면에 계속 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가함으로써, 소망패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 상면에 집속이온빔을 인가하는 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 제 1 막두께를 얻을 수 있는깊이로 패턴의 주변부을 에칭하고 상기 제 1 막두께보다 얇은 제 2 막두께를 얻을수 있는 깊이로 상기 패턴의 중심부를 에칭함으로써, 상기 소망패턴에서 서로 다른에칭깊이를 갖는 상기 소망패턴의 개구를 에칭하는 단계와, 그리고 상기 개구가 형성된 상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 상기 개구의 가장 깊은 부분에 도달하는 깊이로 상기 기판을 균일하게 에칭하여 관통홀을 형성하고, 상기 개구의 이외의 부분은 박막을 남기는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와, 그리고 상기기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭함으로써, 개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를얻는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 전자빔셀투영어퍼쳐 제조방법은 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와, 그리고 에칭된 상기 기판의 상기 이면에 계속 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭함으로써, 개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를 얻는 단계를 구비한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
제 1 실시예
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 셀투영어퍼쳐 제조공정의서로 다른 단계에서의 Si기판의 사시도이다. 또한, 도 8은 이 제 1 실시예에서 사용되는 집속이온빔장치의 일예를 나타내는 개략도이다. 도 8의 집속이온빔장치는,이온원(이온원(21), 쉴드전극(22), 건어퍼쳐(23))과, 이온집속계(집속렌즈(24), 어퍼쳐(25), 주사전극(26), 대물렌즈(27)와, 가스공급계(노즐(28), 히터(29), 용기(30), 가스원(31), 밸브(32), 미동장치(33), 밸브손잡이(34))와, 검출기(35), X-Y 구동장치(36), 그리고 샘플용 X-Y스테이지(37)를 구비한다.
Si기판(2)은 X-Y스테이지(37)상에 위치되어 이온원(21)으로부터 발산되고 집속렌즈(24)와 대물렌즈(27)에 의해 집속된 Ar이온빔(1)에 의해 처리된다. 예컨대, 620㎛의 두께를 갖는 6인치 Si기판(2) 내에 관통홀을 형성하여 셀투영어퍼쳐를 형성하는 경우, 우선, 도 1a에 도시된 바와 같이, 진공속에서, Si기판(2)의 표면에 집속된 Ar이온빔(1)은 소망의 패턴을 에칭하기 위하여 패턴데이터에 따른 주사전극(26)에 의해 제어되어 편향된다. 여기에서, Si기판(2)으로부터 발산된 2차전자는 검출기(35)에 의해 검출되어 모니터되는 비디오데이터로서 기록된다. 전자빔이 노광되는 동안 전자빔이 완전히 차폐되기 위해 요구되는 막두께를 얻을 수 있는 깊이(d)까지 에칭이 수행된다.
이 제 1 실시예에서는, 20㎛ 깊이까지 에칭이 수행된다. 시뮬레이션 결과에따르면, 50keV의 가속전압의 전자빔노광장치에 있어서 전자를 완전히 차폐하는데 충분한 막두께가 얻을 수 있는 깊이가 20㎛이다. 전자가 흡수되고 산란되어 에너지가 손실되고 출사각분포변화가 생겨 막을 통과한 전자가 Si기판에 도달할 수 없는 경우에, 막두께(d)는 전자를 완전히 차폐할 수 없는 값, 즉 20㎛보다 작아도 된다. 막을 통과한 전자가 Si기판에 도달하는 경우에도, 충분한 콘트라스트가 얻어질 수 있다면, 아무 문제가 없다. 이는 후술하는 다른 실시예에도 적용된다.
다음에, 도 1b에 도시된 바와 같이, Si기판(2)을 뒤집어서 Ar이온빔(1)을 주사하여 Si기판(2)의 이면으로부터 600㎛의 깊이로 에칭하여, 관통개구(10)를 얻기 위한 개구를 남긴다. 따라서, 도 1c에 도시된 바와 같은 셀투영어퍼쳐가 완성된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 종래기술에서의 레지스트도포, 현상, 또는 박리를 필요로 하지 않고, 패턴데이터에 따라 편향되도록 제어되는 집속이온빔을 사용하여 Si기판(2)상으로 직접 Ar이온빔을 조사하여 에칭을 수행한다. 더욱이, Si기판의 이면도 집속이온빔에 의해 에치되고, 따라서, 백에칭용 에칭용액에 의한 상면이 악화될 위험이 없다. 즉, 패턴결함의 발생을 방지할 수 있고, 따라서 수율을향상시킨다. 더욱이, 집속이온빔의 조사각을 변화시킴으로써, 에칭에 의해 형성되는 측벽의 각을 변화시킬 수 있다. 따라서, 수직조사를 수행함으로써, 거의 수직한 테이퍼각을 갖는 어퍼쳐를 얻을 수 있다.
상술한 효과는 상세하게 후술하는 다른 실시예에서도 얻을 수 있다.
이 제 1 실시예에서는 Ar이온빔의 편향/주사로 설명되었지만, Ar이온빔을 일정한 방향으로 고정시키고, X-Y구동장치(36)을 사용하여 Si기판(2)을 탑재한 X-Y스테이지를 구동/주사하는 것도 가능하다.
상술한 제 1 실시예에서, 어퍼쳐는 관통홀이지만, 어퍼쳐의 저면으로서 박막을 제공하는 것도 가능하다. 즉, Si기판의 상면으로부터 20㎛에칭하는 것 대신에,이면으로부터 600㎛를 에칭할 때, 더 얕은 에칭을 수행하여 박막을 남기는 것도 가능하다. 교대로, 상면으로부터 20㎛에칭을 수행하고 이면으로부터 600㎛보다 얕게 에칭을 수행하여 어퍼쳐의 저면으로서 박막을 남기는 것도 가능하다. 이 방법은동심원상 패턴을 형성하는 경우에 실익이 있다.
제 2 실시예
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 셀투영어퍼쳐 제조단계에서의 Si기판의 단면도이다. 이 실시예에서, Si기판 표면상의 가공패턴을 보호하기위해서, 먼저, Si기판의 이면으로부터 균일하게 백에칭을 수행하고, 그 다음에, Si 기판의 이면으로부터 에칭을 계속 수행하여 상면상에 가공된 패턴을 얻는다. 이하, 도 2와 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 620㎛의 두께를 갖는 6인치 Si기판(2)을 이면을 위로하여 X-Y스테이지(37)상에 위치시킨다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 진공에서 Ar이온빔(1)을 래스터주사함으로써, Si기판(2)의 이면에 Ar이온빔(1)을 연속적으로 조사하여 Si기판(2)의 중심부분을 균일하게 에칭하고 Si기판(2)의 주변부분을 남긴다. 전자빔이 노광되는 동안 전자빔이 완전히 차폐되기 위해 요구되는 막두께 "d"를 얻을 수 있는 충분한 깊이까지 에칭이 수행된다.
이 제 2 실시예에서는, Si기판(2)의 이면으로부터 600㎛의 깊이로 에치가 수행되어 20㎛두께의 막을 남긴다. 50keV의 가속전압의 전자빔노광장치에 있어서 전자를 완전히 차폐하는데 충분한 막두께가 얻을 수 있는 깊이가 20㎛이다. 이 막두께(d)는 제 1 실시예에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수정될 수 있다.
다음에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 패턴데이터에 따라 편향되도록 제어되는Ar이온빔이 Si기판(2)의 이면으로 인가되어 Si기판(2)을 이면으로부터 20㎛에치하여 제거한다. 따라서, 소망하는 패턴의 관통홀로서 개구(10)가 형성되어 셀투영어퍼쳐가 완성된다.
패턴데이터에 따라 Ar이온빔(1)을 편향제어하는 것 대신, Ar이온빔(1)을 도2a에 도시된 바와 같이 래스터주사하여 개구(10)를 형성하는 부분에만 조사하도록단속적으로 제어하는 것도 가능하다.
제 3 실시예
도 3a 및 도 3b는 제 3 실시예에 따른 셀투영어퍼쳐 제조단계에서의 Si기판의 단면도이다. 이 실시예에서, Si기판 표면상의 가공패턴을 보호하기 위해서, 먼저, Si기판의 이면으로부터 백에칭을 수행하고, 그 다음에, 상면을 에칭하여 패턴을 가공한다. 이하, 도 3과 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 620㎛의 두께를 갖는 6인치 Si기판(2)을 이면을 위로하여 X-Y스테이지상에 위치시킨다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 화살표(40)에 의해 지시된 바와 같이 Ar이온빔(1)을 래스터주사함으로써, Si기판의 이면에 Ar이온빔(1)을 계속하여 조사하여 중심부분을 균일하게 에칭하고 주변부분을 남긴다. 전자빔이 노광되는동안 전자빔이 완전히 차폐되기 위해 요구되는 막두께 "d"를 얻을 수 있는 충분한 깊이까지 에칭이 수행된다. 이 제 3 실시예에서는, 600㎛의 깊이로 백에칭이 수행되어 20㎛두께의 막을 남긴다. 50keV의 가속전압의 전자빔노광장치에 있어서 전자를 완전히 차폐하는데 충분한 막두께가 얻을 수 있는 깊이가 20㎛이다. 이 막두께(d)는 제 1 실시예에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수정될 수 있다.
다음에, 도 3b에 도시된 바와 같이, Si기판의 상면을 위로하여 위치시키고, 패턴데이터에 따라 편향되도록 제어되는 Ar이온빔이 인가되어 Si기판(2)의 상면으로부터 20㎛에치하여 제거한다. 따라서, 소망하는 패턴의 관통홀로서 개구(10)가 형성되어 셀투영어퍼쳐가 완성된다.
패턴데이터에 따라 Ar이온빔(1)을 제어/편향하는 대신, Ar이온빔(1)을, 도 2a에 도시된 바와 유사하게, 개구(10)를 형성하는 부분에만 조사하도록 단속적으로 제어하는 것도 가능하다.
상술한 제 1, 제 2, 및 제 3 실시예에서, 집속이온빔은 편향/주사된다. 그러나, 집속이온빔을 편향/주사하지 않고 Si기판을 갖는 X-Y스테이지를 이동시키는 것도 가능하다.
제 4 실시예
도 4a 및 도 4b는 제 4 실시예에 따른 셀투영어퍼쳐 제조단계에서의 Si기판의 단면도이다. 이 제 4 실시예에서, Si기판이 이온빔어시스트에칭에 의해 패턴을가공한다. 이하, 도 4와 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 620㎛의 두께를 갖는 6인치 Si기판(2)을 상면을 위로하여 X-Y스테이지상에 위치시킨다. 집속이온빔이 편향되도록 제어하지 않고, X-Y구동장치(36)에 의해 패턴데이터에 따라 Si기판(2)을 구비한 X-Y스테이지(37)가 이동하도록 제어하여, Si기판(2)의 상면에 Ga이온빔(1)을 조사하고 노즐(28)로부터 XeF2가스(38)를 분사하여 Si기판(2)의 표면을 에칭하여, 소망패턴의 개구(10)를 형성한다. 전자빔이노광되는 동안 전자빔이 완전히 차폐되기 위해 요구되는 막두께 "d"를 얻을 수 있는 충분한 깊이까지 에칭이 수행된다. 이 제 4 실시예에서는, 상면으로부터 20㎛의 깊이로 에칭이 수행되어 600㎛두께의 막을 남긴다.
이 20㎛두께는 50keV의 가속전압의 전자빔노광장치에 있어서 전자를 완전히차폐하는데 충분한 막두께이다. 이 막두께(d)는 제 1 실시예에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수정될 수 있다.
XeF2가스(38)에 관하여는, XeF2가스는 가스원으로서 용기(30)으로 주입되고, 히터(29)에 의한 가열에 의해 XeF2증기로 승화되어 밸브(32)를 통해 노즐(28)로부터분사된다. 분사된 XeF2가스(38)는 이온빔에 의해 Xe와 F2로 해리되어, 이 안의 F2가 Si기판(2)을 에칭하기 위하여 제공된다. 이 경우에, F2가에 의한 에칭과 결합한 이온스퍼터링에 의해 에칭이 수행되어, 가공속도는 이온스퍼터링만 사용되는 경우보다 10배 증가한다.
다음에, 도 4b에 도시된 바와 같이, Si기판(2)을 이면을 위로하여 X-Y스테이지상에 위치시킨다. X-Y스데이지(37)는 화살표(40)에 의해 지시된 바와 같이 래스터주사되고, Si기판(2)의 이면에 Ga이온빔과 XeF2가스가 계속해서 인가되어, Si기판(2)의 이면으로부터 600㎛의 깊이로 에칭이 수행되고, 주변부분을 남긴다. 따라서, 소망하는 패턴의 관통홀로서 개구(10)가 형성되어 셀투영어퍼쳐가 완성된다.
상술한 제 4 실시예에 있어서는, Si기판의 표면을 가공할 때 X-Y스테이지가패턴데이터에 따라 이동하도록 제어된다. 이는, 또한 X-Y스테이지를 래스터주사하여 개구(1O)이 형성되는 부분에만 Ga이온빔을 조사하도록 제어하는 것으로 대체될수 있다. 이 경우에, XeF2가스는 Ga이온빔에 동기하여 가스분사를 온/오프하도록 제어되거나, 이온빔의 온/오프에 관계없이 XeF2가스가 연속적으로 인가될 수 있다. 상기 방법중 어느 방법도 채용될 수 있다.
제 5 실시예
도 5a 및 도 5b는 제 5 실시예에 따른 셀투영어퍼쳐 제조단계에서의 Si기판의 단면도이다. 이 제 5 실시예에서, Si기판 표면상의 가공패턴을 보호하기 위해서, 먼저, Si기판의 이면으로부터 백에칭을 수행하고, 그 다음에, 상면을 이온빔어시스트에칭하여 패턴을 가공한다. 이하, 도 5와 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 620㎛의 두께를 갖는 6인치 Si기판(2)을 이면을 위로하여 X-Y스테이지상에 위치시킨다. 집속이온빔을 주사하지 않고, X-Y구동장치(36)에 의해 Si기판(2)을 구비한 X-Y스테이지(37)가 이동하도록 제어되어 도 5a에 도시된 화살표(40)에 따라 래스터주사되고, Si기판(2)의 상면에 Ga이온빔(1)을 계속해서 조사하고 노즐(28)로부터 XeF2가스(38)를 분사하여 Si기판(2)의 중심부분을 균일하게 에칭하여 주변부분을 남긴다. 전자빔이 노광되는 동안 전자빔이 완전히 차폐되기 위해 요구되는 막두께 "d"를 얻을 수 있는 충분한 깊이까지 에칭이 수행된다. 이 제5 실시예에서는, Si기판(2)의 이면으로부터 600㎛의 깊이로 에칭이 수행되어 20㎛두께의 막을 남긴다.
이 20㎛두께는 50keV의 가속전압의 전자빔노광장치에 있어서 전자를 완전히차폐하는데 충분한 막두께이다. 이 막두께(d)는 제 1 실시예에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수정될 수 있다.
다음에, 도 5b에 도시된 바와 같이, Si기판(2)을 상면을 위로하여 X-Y스테이지상에 위치시킨다. X-Y스테이지(37)가 패턴데이터에 따라 이동하고 Si기판(2)의 상면에 Ga이온빔과 XeF2가스가 인가되어, Si기판의 상면으로부터 20㎛의 깊이로 에칭이 수행되고, 주변부분을 남긴다. 따라서, 소망하는 패턴의 관통홀로서 개구(10)가 형성되어, 셀투영어퍼쳐가 완성된다.
상술한 제 5 실시예에서는, Si기판의 표면을 가공할 때 X-Y스테이지가 패턴데이터에 따라 이동하도록 제어된다. 이는, 또한 X-Y스테이지를 래스터주사하여 개구(1O)이 형성되는 부분에만 Ga이온빔을 단속적으로 조사하도록 제어하는 것으로 대체될 수 있다.
또한, 상술한 설명에서, Si기판의 이면은 상면가공전에 가공된다. 그러나,제 2 실시예에서와 유사하게, 이면을 균일하게 에칭하고, 이어서 이면에 Ga이온빔조사와 XeF2가스분사을 하여, 나머지 2O㎛를 소망하는 패턴으로 에칭하여 관통홀을 얻는 것도 가능하다.
제 6 실시예
도 6a 및 도 6b는 제 6 실시예에 따른 셀투영어퍼쳐 제조단계에서의 Si기판의 단면도이다. 이 제 6 실시예에서, 에칭깊이는 임의로 선택된다. 예컨대, 도 6b에 도시된 바와 같이, 패턴의 중심부분에 임의의 두께의 박막(3)을 남기고 주변부분을 통과하는 전자의 강도를 변화시켜, 중심부분과 주변부분 사이에서 전자의 후방산란에 기인하는 노광량의 차에 의한 소위 근접효과를 보상하는 어퍼쳐를 얻기위한 것이다. 이하, 도 6과 도 8을 참조하여 설명한다.
620㎛의 두께를 갖는 6인치 Si기판(2)을 이면을 위로하여 X-Y스테이지상에 위치시킨다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 진공속에서 Ar이온빔(1)을 래스터주사하여 Si기판(2)의 이면에 계속적으로 인가한다. 따라서, 중심부가 균일하게 에칭되고 Si기판(2)의 주변부분이 남겨진다. 전자빔이 노광되는 동안 전자빔이 완전히차폐되기 위해 요구되는 막두께 "d"를 얻을 수 있는 충분한 깊이까지 에칭이 수행된다. 이 제 6 실시예에서는, Si기판(2)의 이면으로부터 600㎛의 깊이로 에칭이수행되어 20㎛두께의 막을 남긴다.
이 20㎛두께는 50keV의 가속전압의 전자빔노광장치에 있어서 전자를 완전히 차폐하는데 충분한 막두께이다. 이 막두께(d)는 제 1 실시예에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수정될 수 있다.
다음에, 도 6b에 도시된 바와 같이, Si기판(2)을 상면을 위로하여 X-Y스테이지(37)상에 위치시킨다. 패턴데이터에 따라 Ar이온빔이 Si기판(2)의 상면으로 인가되어 Si기판(2)의 상면으로부터 에칭이 수행되어 소망하는 개구패턴을 형성함으로써, 셀투영어퍼쳐가 완성된다.
여기에서, Ar이온빔은, 패턴주변부분의 개구(1Oa)가 관통홀이 되고 패턴중심부분의 개구(10b)가 저면으로서의 박막(3)을 갖도록, 각각의 개구들의 깊이를 변화시키도록 제어된다. 따라서, 얻어진 어퍼쳐는 통과한 전자의 강도를 변화시켜 중심부분과 주변부분 사이에서 다르게 한다.
이 제 6 실시예에서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 중심개구(10b)는 그의 저면으로서 이웃하는 개구들(10b)의 박막보다 두꺼운 박막(3)을 갖는다. 또한, 개구들(1Ob)의 외측에 형성된 개구들(1Oa)은 관통홀이다. 이 개구들(1Oa)도 박막을 가지는 것이 가능하다.
따라서, 집속이온빔을 사용하여 에칭을 수행하는 본 발명은 소망하는 값을 갖는 에칭깊이를 제어할 수 있다. 즉, 종래방법으로 제조하는 것이 곤란하였던, 서로 다른 위치에서 상이한 에칭깊이를 갖는 개구는 이 제 6 실시예로 용이하게 제조될 수 있다.
이 제 6 실시예에서, Si기판의 이면에서 먼저 에칭이 수행된다. 그러나, 제1 실시예와 유사하게, Si기판의 상면에서 먼저 에칭을 수행하여 패턴을 형성하고, 다음에 Si기판의 이면을 에칭하는 것도 가능하다.
또한, 이 제 6 실시에에서는, Si기판의 상면이 처리하기 전에 이면가공을 한다. 그러나, 제 2 실시예와 유사하게, Si기판의 이면을 균일하게 에칭한 다음에,이 이면에 Ga이온빔이 조사되어 나머지 20㎛를 가공하는 것도 가능하다. 즉, 에칭깊이는 중심부분과 주변부분 사이에서 서로 상이하여, 중심부분은 박막을 갖는 개구를 구비하고 주변부분은 관통홀을 구비한다. 이 경우에, 박막은 Si기판의 상면상에 형성된다.
또한, 이 제 4 및 5 실시예에서, 집속이온빔이 조사되는 부분에 XeF2가스등의 에칭가스를 인가하면서 에칭이 수행되는 것도 가능하다.
제 1 내지 제 6 실시예에서, 개구는 관통홀이다. 그러나, 개구(10b)에서와같이 제 1 내지 제 6 실시예에서의 모든 개구는 박막을 가질 수 있다.
본 발명은 그의 사상 또는 필수적인 특징에서 벗어나지 않고 다른 형태에서의 구현이 가능하다. 따라서, 본 실시예들은 설명 및 설명되지 않은 모든 관점에서 고려될 수 있고, 본 발명의 사상은 상술한 설명에 의해서보다 첨부된 청구항에 의해서 지시되며, 청구항과 등가의 의미와 범위내에서의 보든 변형은 본 발명의 범위내로 간주된다.
본원의 명세서, 청구항, 도면 및 요약서를 포함하는 전체 기재내용은 일본특허출원 제10-045656호(1998년 2월 26일 출원)에 전체적으로 기재되어 있다.
따라서, 지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 셀투영어퍼쳐형성방법에서는, 집속이온빔을 사용하여 기판에칭이 수행기 때문에, 레지스트도포, 현성,레지스트박리등의 종래공정이 수행될 필요가 없다. 이는 어퍼쳐형성에 요구되는시간을 대폭적으로 감소시킨다.
또한, 어떤 위치에서도 에칭깊이를 제어할 수 있기 때문에, 위치에 따라 서로 상이한 에칭깊이를 갖는 어퍼쳐를 용이하게 형성할 수 있다. 이는 근접효과를 보상할 수 있는 어퍼쳐를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 0.05㎛를 위한 고가공정밀도를 얻을 수 있게 한다.
또한, 집속이온빔에 의해 Si기판의 이면도 에칭되기 때문에, 이면에칭시 에칭용액에 의해 상면이 손상될 위험이 없다. 이는 패턴결함발생을 방지함으로써, 숭ㄹ을 향상시킨다.
또한, 집속이온빔의 조사각도를 변화시킴으로써, 에칭에 의해 형성되는 측벽의 각도를 변화시킬 수 있다. 따라서, 집속이온빔을 수직으로 인가함으로써, 거의수직인 테이퍼각도를 갖는 어퍼쳐를 얻을 수 있다. 이는 고가공치수정밀도의 큰애스펙드비를 갖는 어퍼쳐를 형성하여 미세패턴 형성을 가능하게 한다.
Claims (12)
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:집속이온빔을 기판의 상면에 인가하여 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭함으로써 상기 상면에 소망하는 패턴의 개구를 형성하는 단계와; 그리고상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 균일하게 인가하여, 주변부분을 제외하고, 상기 개구에 도달하는 깊이까지 에칭하는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 집속이온빔을 균일하게 인가하여, 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭하는 단계와; 그리고이면이 에칭된 상기 기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가함으로써, 소망하는 패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 집속이온빔을 균일하게 인가하여, 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭하는 단계와; 그리고에칭된 상기 기판의 상기 이면에 상기 집속이온빔을 계속해서 인가함으로써,소망하는 패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 상면에 집속이온빔을 인가하여, 패턴의 주변부는 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 제 1 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭하고, 상기 패턴의 중심부는 상기 제 1 막두께보다 얇은 제 2 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭함으로써, 소망하는 위치에서의 서로 다른 에칭깊이들을 갖는 소망패턴의 개구를 에칭하는 단계와; 그리고상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하여, 그의 주변부분을 제외하고, 상기 개구의 가장 깊은 부분에 도달하는 깊이로 균일하게 에칭함으로써 관통홀을 형성하고 상기 개구의 이외의 부분은 박막을 남기는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 집속이온빔을 인가하여, 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와; 그리고상기 기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가하여 에칭을 수행하고 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭함으로써, 개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를 얻는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 집속이온빔을 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와; 그리고에칭된 상기 기판의 상기 이면에 계속 상기 집속이온빔을 인가하여 에칭을 수행하고 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭을 수행함으로써,개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를 얻는 단계를구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 상면에 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 이온빔이 조사된 부분에에칭가스를 인가함으로써 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 에칭을 수행하고 상기 기판의 상기 상면상에 소망패턴의 개구를 형성하는 단계와; 그리고상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔과 상기 에칭가스를 인가함으로써, 그의 주변부분을 제외하고, 상기 개구에 도달하는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 이온빔이 조사된 부분에에칭가스를 인가함으로써, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일한 에칭을 수행하는 단계와; 그리고이면이 에칭된 상기 기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가함으로써, 소망패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 이온빔이 조사된 부분에에칭가스를 인가함으로써, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일한 에칭을 수행하는 단계와; 그리고에칭된 상기 기판의 상기 표면에 계속 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가함으로써, 소망패턴의 개구를 형성하는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 상면에 집속이온빔을 인가하는 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 제 1 막두께를얻을 수 있는 깊이로 패턴의 주변부을 에칭하고 상기 제 1 막두께보다 얇은 제 2 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 상기 패턴의 중심부를 에칭함으로써, 상기 소망패턴에서 서로 다른 에칭깊이를 갖는 상기 소망패턴의 개구를 에칭하는 단계와; 그리고상기 개구가 형성된 상기 기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 상기 개구의 가장 깊은 부분에 도달하는 깊이로 상기 기판을 균일하게 에칭하여 관통홀을 형성하고, 상기 개구의 이외의 부분은 박막을 남기는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와; 그리고상기 기판의 상면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭함으로써, 개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를 얻는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
- 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법에 있어서:기판의 이면에 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판의 주변부분을 제외하고, 전자빔을 흡수 또는 산란하는 데 충분한 막두께를 얻을 수 있는 깊이로 균일하게 에칭하는 단계와; 그리고에칭된 상기 기판의 상기 이면에 계속 상기 집속이온빔을 인가하고 동시에 상기 집속이온빔이 조사된 부분에 에칭가스를 인가하여, 상기 기판상의 위치에 따라 에칭깊이를 제어하면서 에칭함으로써, 개구의 가장 깊은 부분은 관통홀이고 상기 개구의 이외의 부분은 상기 개구의 저면으로서 박막을 갖도록 서로 다른 깊이를 갖는 소망패턴의 상기 개구를 얻는 단계를 구비하는 전자빔셀투영어퍼쳐 형성방법.
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