KR920010064B1 - X선 리소그래피(Lithography) 마스크 - Google Patents
X선 리소그래피(Lithography) 마스크 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 통상의 X선 리소그래피 시스템을 설명하기 위한 개략도,
제2a도는 종래 X선 마스크의 구조를 나타낸 단면도,
제2b는 종래 X선 마스크에서의 왜곡(distortion) 현상을 예시한 도면,
제3도는 본 발명에 따라 응력 완충 수단을 구비한 X선 마스크 구조를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 전자 소오드 12 : 전자 빔
13 : X선 타겟 14 : 투명윈도우(window)
15 : 방출된 X선(soft X-ray) 20 : 마스크
21 : 프레임 22 : 투과성 기판
23 : X선 흡수층 25 : 응력완충 부재
30 : 웨이퍼 31 : 감광막
본 발명은 초고밀도 반도체 소자의 제조에 있어서 웨어퍼상에 회로의 구조적 형상화를 재현하기 위한 X선 리소그래피(lithography)에 관한 것으로서, 특히 마이크로 단위로 설계된 미세형상을 완벽하게 반도체 기판상에 재현시킬 수 있는 X선 마스크에 관한 것이다.
반도체 분야에 있어서는 소자의 선폭 크기가 0.1~1마이크로미터(㎛) 정도의 고밀한 패턴을 요구하고 있으며, 반도체 소자의 집적도가 커져가는 현추세에 따라 그 크기 또한 ㎛이하로 미세화 되어가고 있는 실정이다.
따라서, 통상의 사진 인쇄 기술(photolithography)로는 감당하지 못할 ㎛이하의 선폭을 갖는 패턴을 형성하기 위한 기술로서 최근에는 전자 빔이나 X선을 노광 광원으로 사용한 전자 빔 리소그래피나 X선 리소그래피가 이용되고 있다.
전자 빔 리소그래피는 전자 빔(E-beam)을 이용한 형상주사(image scanning)방법으로 축소화된 형상을 직접 마스크에 얻을 수 있으나, 장치가 비싸고 복잡할 뿐 아니라 생산성이 낮은 단점이 있다. 반면에, X선 리소그래피는 그 동작이 통상의 사진 인쇄 기술과 유사하며 그 구조 또한 간단해 다루기가 쉬울 뿐더러 선폭 조절이 용이하고 제조수율이 높은 장점이 있다.
이와같은 X선 리소그래피 시스템의 개략적인 구성은 제1도에 도시한 바, 그 패턴 형성과정을 살펴보면 다음과 같다. 전자소오스(11)에서 주어진 전자 빔(12)은 X선 타겟(13)의 소정부위에 입사되고, 입사된 전자와 반응하여 상기 X선 타겟(13)은 X선을 방출한다. 이때, 방출된 X선(15)은 그 파장의 범위가 4 내지 9Å 정도의 투과되기 쉬운 연(軟) X선으로서, 이와 같은 반응은 고진공 상태에서 이루어진다. 그리고, 방출된 X선(15)은 투명 윈도우(14)을 통하여 웨이퍼(30)와 마스크(20)가 놓여있는 저진공 상태로 유입된다. 상기의 과정을 거쳐 저진공 상태로 유입된 연X선(15)은 투명 윈도우(14)을 통하여 웨이퍼(30)와 마스크(20)의 패턴에 따라 마스크(20)를 통과하거나 마스크(20) 상에서 흡수됨으로써 감광막(31)이 도포되어 있는 웨이퍼(30)위에는 마스크(20)의 패턴이 그대로 재현된다.
이와 같은 형상재현 방법의 X선 리그래피에 있어서, 특히 서브 마이크론(sub-micron)단위의 패턴을 수록하고 있는 X선 마스크(20)는 반도체 소자 패턴의 미세성 및 정밀성과 직접적인 관계를 가짐으로써 궁극적으로는 반도체 소자의 초고집적화의 실현과도 밀접한 관계를 갖는다.
통상의 X선 리소그래피에서 시용하는 마스크의 구조는 제2a도에 도시한 바와 같이, 마스크 전체를 지지하는 링 형의 프레임(21)위에 X선을 투과시키는 박형의 투과성 기판(22)이 있고, 그 위에는 X선을 차단하기 위한 X선 흡수층(23)이 소정의 형상으로 배열되어 구성된다.
이와 같은 구성의 X선 마스크는 박형의 투과성 기판(22)과 소정의 형상으로 배열되는 X선 흡수층(23)간의 응력(stress)차이로 인하여 제2b도에 도시한 바와 같이 왜곡(distortion)이 발생한다. 이러한 왜곡현상은 X선 리소그래피의 범용화에 대한 제한 요소로 되어 있다.
이에 대한 개선된 기술로서, 종래에는 상기 투과성 기판(22)의 물질로서 방향적 안정성(dimensional stability), 평탄성, 기계적 강도등이 뛰어난 마일러 필름(Mylar Film)을 사용한 바 있다.
그러나, 마일러 필름의 채용에 따른 왜곡 감소의 크기는 마스크를 지지하는 외력에 의한 왜곡이나 온도 변화에 따른 열팽창에 의한 왜곡 등에 비해서는 현저히 작아 궁극적으로 없애는 것을 불가능하다.
이에 본 발명의 목적은 마스크의 왜곡 현상을 근원적으로 해결할 수 있는 새로운 구조의 X선 흡수층이 매몰되도록 응력 완충 부재를 형성함을 특징으로 한다.
다음은, 첨부된 제3도의 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한 것이다.
제3도는 본 발명에 따라 응력 완충 수단을 구비한 X선 마스크의 구조를 나타낸 것이다. 동도면에서, 참조부호 21은 투과성 기판(22)을 보호, 유지하기 위한 프레임으로서, 내구성 및 방향적 안정성이 큰 링형의 물질, 예컨대 Si 및 glass로 구성한다.
참조부호 22는 상기 프레임(21)상에 형성되어, 후에 형성될 X선 흡수층(23)의 패턴들을 유지하는데 필요한 투과성 기판으로서, 이는 X선 투과율이 좋고, 그 상부의 X선 흡수층(23)과 그 하부의 프레임(21)에 모두 물리적인 특성, 예컨대 열팽창률이 비슷한 박형의 SiC 또는 SiNx등으로 구성한다. 동시에, 상기한 투과성 기판(22)은 마스크 패턴을 위한 식각시의 파손을 방지할 수 있을 정도의 적절한 응력(stress)도 갖고 있어야 한다. 실제적으로, 투과성기판(22)은 방출된 X선을 최소한 50%이상 투과시킬 수 있어야 한다.
그리고, 상기 투과성 기판(22)상에 스트라이프(stripe)형상으로 배열되어 있는 X선 흡수층(23)은 X선 흡수율이 좋고 원자량이 큰 소정 두께(약 0.5㎛정도)의 금속물질로 구성되어 있으며, 이는 X선을 차단하는 마스크의 패턴 역할을 한다. 즉, 제1도의 X선 타겟(13)에서 방출된 X선(15)은 이 X선 흡수층(23) 부위에서 흡수되고 그 나머지는 투과됨으로써 감광막(31)이 도포되어 있는 웨이퍼(30)상에는 마스크의 패턴이 그대로 재현된다.
끝으로, 본 발명의 X선 마스크는 상기한 투과성기판(22)과 X선 흡수층(23)상에 응력 완충 부재(25)를 형성함으로써 완성된다. 응력 완충 부재(25)는 상기 X선 흡수층(23)이 매몰되도록 형성되어 있다.
이로써, 마스크의 각 부위에 있어서 수평방향의 내부 응력(F1)(F2)(F3)은 존재 하기는 하나 수직방향의 응력은 서로 상쇄되어 없어지게 되므로 열팽창등에 의해 외부적으로 나타나는 왜곡현상은 제거할 수 있다. 또한, 스트라이프 형상의 마스크 패턴인 X선 흡수층(23)에 나타날 수 있는 손상, 긁힘 등으로부터 보호할 수 있게 되어 패턴의 선폭 조절 및 정밀성을 높일 수 있다.
본 발명 응력 완충 부재(25)의 재질로서는 상이(相異)한 물질적 특성으로 인한 응력 차이 까지도 없앨 수 있도록, 상기한 투과성 기판(22)과 같은 물질인 SiC 또는 SiNx로 하고, 그 두께 또한 같게 하는 것이 바람직하다.
한편, 응력 완충 수단을 구비한 본 발명의 X선 리소그래피 마스크의 경우에 예견되는 마스크의 두께 증가로 인한 투과율의 감소는 왜곡 현상 제거에 대한 잇점에 비하면 무시 할 수 있다. 즉, X선의 투과율(T)은, T=e-ut(여기서, u는 투과 계수 t는 매질의 두께)이므로, 마스크의 각 부위에 대한 투과율의 기여를 비교해 보면 다음과 같다.
투과성 기판(22)의 투과율 (Ta)은, Ta=Re-2X선 흡수층(23)의 투과율(Tb)은 Tb=Re-100응력완충 수단(25)의 투과율(Tc)은, Tc=Re-2이다(이때, Ta의 두께를 2, 투과 계수를 1로 하면, Tb의 두께는, 1, 투과 계수는 100~200이고 R은 상수를 나타낸다).
따라서, 마스크의 변조 전달 함수(MTF)는 종래의 경우
이고, 본 발명의 경우에는
이므로 종래에 비해 뒤떨어짐이 거의 없음을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 X선 리소그래피 마스크는 종래의 왜곡 현상을 근원적으로 해결함으로써 X선 리소그래피의 신뢰성을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 마스크 패턴의 손상을 막아 패턴의 정밀도를 높일 수 있다.
Claims (3)
- 마이크로 단위로 설계된 미세형상을 반도체 기판상에 재현하기 위한 X선 리소그래피 마스크에 있어서, 그 패턴의 왜곡(distortion)현상을 방지하기 위하여, 마스크의 패턴을 이루는 X선 흡수층(23)이 스트라이프(stripe) 형상으로 배열되어 있는 마스크의 투과성 기판(22)상에 , 상기 X선 흡수층(23)이 매몰되도록 응력 완충부재(25)를 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 X선 리소그래피 마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 응력 완충 부재(25)의 재질은 상기 투과성 기판(22)의 재질과 동일함을 특징으로 하는 X선 리소그래피 마스크.
- 제2항에 있어서, 상기한 응력 완충부재(25)와 투과성 기판(22)이 SiNx 또는 SiC로 구성된 것을 특징으로 하는 X선 리소그래피 마스크.
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|---|---|---|---|---|
| KR100372073B1 (ko) * | 1999-09-30 | 2003-02-14 | 가부시끼가이샤 도시바 | 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법, 및 노광 마스크를사용한 반도체 디바이스 제조 방법 |
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- 1989-06-06 JP JP1142287A patent/JPH02299219A/ja active Pending
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| KR100372073B1 (ko) * | 1999-09-30 | 2003-02-14 | 가부시끼가이샤 도시바 | 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법, 및 노광 마스크를사용한 반도체 디바이스 제조 방법 |
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