KR101741599B1 - Manufacturing method of an electrode layer for an electron lens made for an micro column - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자빔을 생성하는 초소형 전자칼럼(micro-column)장치의 전자렌즈를 만들기 위한 전극 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode for producing an electron lens of a micro-column device for generating an electron beam and a method of manufacturing the same.
초소형 전자칼럼은 전자빔을 생성하여 반도체 웨이퍼나 마스크에 도포된 레지스트막에 조사하여 설계된 형상대로 반도체 소자를 패터닝하는 데 사용하는 장치로서, 소스렌즈(electro-source lens), 포커스렌즈(electro-focus lens) 등의 전자렌즈와 편향장치(deflector) 등으로 구성되어 있다. The microelectronic column is an apparatus used for patterning a semiconductor device in a designed shape by generating an electron beam and irradiating the semiconductor wafer or a resist film coated on the mask to form a source lens (electro-source lens), a focus lens ) And an electron lens and a deflector.
마이크로칼럼의 전자렌즈는 다수의 전극층(electrode layer, 도전 박막)들 사이마다 절연층(격리 기판, base isolation)이 적층된 구조로 이루어진다. 전자방출원으로부터 방출되는 전자빔이 집속되어 반도체 웨이퍼나 마스크에 도포된 레지스트막에 조사되도록 하기 위하여, 각각의 전극 중심 부분에는 전자빔이 통과하는 홀이 형성되어 있다. 전극층들 사이에 위치하는 각각의 절연층은 인접하는 도전 박막끼리 일정한 간격으로 평행한 구조가 되도록 지지하는 부도체로서 전자빔이 통과하는 중심 부분의 주위로 넓은 면적의 공간부를 가진다. 전자빔은 전극층들 중심 부분의 정렬된 홀들을 통과하면서 각 전극에 인가되는 전위에 의해 집속 혹은 이산 된다.The electron lens of a microcolumn has a structure in which an insulating layer (isolation substrate) is laminated between a plurality of electrode layers (conductive thin films). Holes through which electron beams pass are formed in the central portions of the respective electrodes so that the electron beams emitted from the electron emission sources are converged and irradiated onto the semiconductor wafer or the resist film coated on the mask. Each of the insulating layers located between the electrode layers has a large area around the central portion through which the electron beam passes, which is a non-conductor supporting the adjacent conductive thin films so as to have a parallel structure at a constant interval. The electron beam passes through the aligned holes in the central portion of the electrode layers and is focused or dispersed by the potential applied to each electrode.
특히, 종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-0496643호에서는 복수의 전자빔 렌즈의 자체 정렬을 위하여 감광성 유리기판과 금속도금층의 리프트오프 방법을 이용하여 전자빔 렌즈를 제작한다. 도 1은 종래의 전자렌즈 전극의 단면 및 그 표면을 나타내는 도면으로, 전극(100)의 표면(110)이 고르지 못하고 평평하지 않은 것을 나타내고 있다. 이와 같이 금속도금층을 도금하고 리프트 오프 방법으로 전자렌즈를 제작할 경우 금속 도금층이 평평하지 않아 전자빔 렌즈의 광학적 특성이 좋지 않았다. Particularly, Korean Patent Registration No. 10-0496643 discloses an electron beam lens using a lift-off method of a photosensitive glass substrate and a metal plating layer for self-alignment of a plurality of electron beam lenses. 1 is a cross-sectional view of a conventional electron lens electrode and its surface, showing that the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도전층들의 수평면과 홀의 형성이 정확하게 되며 홀의 모양이 균일해 성능이 우수한 전자렌즈를 만들 수 있는 전극을 제공하는 것이다.In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide an electrode capable of accurately forming horizontal surfaces and holes of conductive layers and uniforming the shape of holes, thereby making it possible to produce an electron lens having excellent performance.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 홀을 가진 도전 박막이 금속박막층으로 만들어지며 또한 도전전극층의 배선도 함께 만들 수 있는 전자렌즈를 만들기 위한 전극 제작방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an electrode manufacturing method for forming an electron lens in which a conductive thin film having a hole is made of a metal thin film layer and wiring of a conductive electrode layer can be made together.
본 발명은 다마신 공정으로 전자렌즈의 전극을 제작하여 광학적 특성이 우수한 전자렌즈를 만들 수 있도록 하고자 한다.An electrode of an electron lens is manufactured by a damascene process so that an electron lens having excellent optical characteristics can be manufactured.
또 다른 목적은, 전자렌즈에 전압을 인가하기 위한 배선패턴을 전자빔 렌즈와 동시에 형성하여 초소형 전자칼럼의 조립이 용이한 전자렌즈 제작방법을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic lens in which a wiring pattern for applying a voltage to an electron lens is formed simultaneously with an electron beam lens to facilitate assembly of a microcolumn.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자렌즈용 전극제조 방법은, 마스크를 이용하여 기판의 일부 영역을 상기 전극의 홀의 크기보다 같거나 크게 하여 노광하는 단계, 상기 기판의 노광된 부분의 중심을 상기 전극 홀의 중심에 대응하여 상기 기판 상에 전자렌즈 전극의 형상에 따라 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴 상부와 상기 포토레지스트 패턴이 형성되지 않은 상기 기판 상부를 포함하여 시드층을 형성하는 단계, 상기 시드층을 이용하여 상기 포토레지스트 패턴 상부보다 높게 도금층을 형성하는 단계, 상기 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴 상부에 형성된 시드층과 도금층이 완전히 제거되고 그리고 상기 기판 상에 형성된 포토레지스트의 상부 일부가 제거되도록, 상기 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴과 상기 기판상에 형성된 도금층의 상부를 평탄화 하는 단계, 그리고 평탄화된 포토레지스트 패턴과 기판의 노광된 부분을 제거하는 단계,를 포함하여 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode for an electron lens, the method comprising: exposing a part of a substrate to a size equal to or larger than a hole size of the electrode using a mask; Forming a photoresist pattern on the substrate in correspondence with the center of the electrode hole in accordance with the shape of the electron lens electrode on the substrate so as to cover the upper portion of the photoresist pattern and the upper portion of the substrate on which the photoresist pattern is not formed; Forming a plating layer higher than the upper portion of the photoresist pattern using the seed layer, removing the seed layer and the plating layer formed on the photoresist pattern formed on the substrate completely and removing the seed layer formed on the substrate A photoresist is formed on the substrate so that a top portion of the photoresist is removed. Planarizing an upper portion of the photoresist pattern and the plating layer formed on the substrate, and removing the exposed portions of the planarized photoresist pattern and the substrate.
또한 본 발명에 따른 전자렌즈용 전극제조 방법은, 위와 같은 공정에서 상기 기판은 감광성 유리기판(PSG: Photo Sensitive Glass)이고, 상기 공정이 다마신 공정(DAMASCENE PROCESS)으로 이루어지며, 상기 도금층은 구리이고, 포토레지스트 패턴을 형성할 때 외부로의 전기 연결을 위한 전기배선패턴을 같이하는 것,을 특징으로 한다.In the method of manufacturing an electrode for an electron lens according to the present invention, in the above process, the substrate is a photosensitive glass substrate (PSG), the process is a DAMASCENE PROCESS, , And an electric wiring pattern for electrical connection to the outside when the photoresist pattern is formed.
본 발명에 따른 전자렌즈용 전극제조 방법으로 제조된 전극은 도전층의 수평면과 홀의 형성이 정확하게 되며 홀의 모양이 균일해 성능이 우수한 전자렌즈를 만들 수 있다.The electrode manufactured by the method for manufacturing an electrode for an electron lens according to the present invention can form the horizontal plane and the hole of the conductive layer precisely and the shape of the hole can be made uniform and the performance of the electron lens can be made excellent.
또한 본 발명에 따른 전자렌즈용 전극제조 방법으로 제조된 전극은, 홀을 가진 금속박막층으로 만들어지며 또한 도전 전극의 배선도 함께 만들 수 있는 전극이 되므로 전자렌즈를 만들기가 용이해진다.In addition, since the electrode manufactured by the method for manufacturing an electrode for an electron lens according to the present invention is made of a metal thin film layer having a hole and can also make a wiring of a conductive electrode together, it is easy to make an electron lens.
도 1은 종래의 전자렌즈 전극의 단면 및 그 표면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층의 평면도이다.
도 3은 도 2의 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층을 제조하는 공정을 도 2의 A-A 기준으로 도시한 단면도들이다.
도 4는 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층의 다른 실시예로서 전기 연결을 위한 전기배선패턴이 함께 형성되는 것을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층을 제조하는 공정을 도 4의 A-A 기준으로 도시한 단면도들이다.1 is a cross-sectional view of a conventional electron lens electrode and its surface.
2 is a plan view of an electron lens electrode layer according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the process of manufacturing an electron lens electrode layer according to the present invention shown in FIG.
4 is a plan view showing that an electric wiring pattern for electrical connection is formed together as another embodiment of the electron lens electrode layer according to the present invention.
Fig. 5 is a cross-sectional view of the process of manufacturing the electron lens electrode layer according to the present invention shown in Fig. 4 on the basis of AA in Fig.
본 발명에 따른 전자칼럼 특히 초소형 전자칼럼의 전자렌즈를 만들기 위한 전극은 특히 다마신 공정을 이용해서 만드는 것이 바람직하다.Electrodes according to the present invention, in particular electrodes for making electronic lenses of microelectronic columns, are particularly preferably made using a damascene process.
다마신 공정은 절연막(Dielectric layer)의 식각을 통하여 트렌치(Trench)를 형성하고, 형성된 트렌치에 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 도전 물질을 채워 넣고 필요한 배선 이외의 도전 물질을 제거함으로써 처음에 형성한 트렌치 모양으로 배선을 형성하는 기술로서 이러한 공정을 이용해서 본 발명의 전극 제조방법에 활용하는 것이다. In the damascene process, a trench is formed through etching of a dielectric layer, a conductive material such as tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu) is filled in the formed trench, A technique of forming a wiring in the form of a trench initially formed by removing a material is utilized in the electrode manufacturing method of the present invention using such a process.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 전자칼럼 특히 초소형 전자칼럼의 전자렌즈를 만들기 위한 전극 제조 방법을 상세히 설명한다. 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 의미하며, 도면에 반복하여 기재되지 않고 있다. 도 2는 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층의 평면도이고, 그리고 도 3은 도 2의 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층을 제조하는 공정을 도 2의 A-A 기준으로 도시한 단면도들이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method of manufacturing an electron column according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, in particular, an electrode manufacturing method for forming an electron lens of a microcolumn. The same reference numerals denote the same components and are not repeated in the drawings. FIG. 2 is a plan view of an electron lens electrode layer according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the process of manufacturing an electron lens electrode layer according to the present invention shown in FIG.
도 2에서 기판(10)은 유리 재질 등의 절연물질로서 전극(100)의 베이스 역할한다. 상기 기판(10)은 감광성 유리기판(PSG: Photo Sensitive Glass)으로 만들어 전극(20)의 홀로 전자 등이 통과하는 데 방해가 되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 기판의 중심에 도전 영역이 금속 물질로서 도금층(40)으로 형성되며, 다마신 공정에 의해 도금층(40)이 형성되는 것이 바람직하다. 이 도금층(40)은 여러 다양한 도전 금속이 사용될 수 있으나 구리로 사용되는 것이 전도성 등을 고려해서 바람직하다. 이 도금층(40)의 가운데는 홀(45)이 형성되어 전자들이 관통될 수 있도록 한다. 이 도금층(40)의 크기나 영역은 기존 전극에서 전자들을 제어할 수 있는 정도의 크기이면 충분하다. 그리고 전체 기판(10)의 크기는 사용될 전자렌즈나 초소형 전자칼럼등을 고려하여 설계하면 된다.2, the
도 3(a) ~ (g)는 하나 하나의 공정을 설명하는 것으로, 먼저 도 3(a)는 유리등의 재질의 기판(10)에 홀이 형성될 부분, 특히 홀 영역에 활성화 부분을 마스크(90)를 이용하여 노광하는 것을 도시하고 있다. 상기 기판(10)은 감광성 유리기판(PSG: Photo Sensitive Glass)으로 만들어 화살표로 표시된 광에 활성화 되어 추후 포토레지스트와 함께 식각되어 제거되므로, 전자렌즈 전극(100)의 홀(45)로 전자 등이 통과하는 데 방해가 되지 않게 된다.3 (a) to 3 (g) illustrate one step. First, FIG. 3 (a) is a plan view of a portion where a hole is to be formed in a
도 3(b)는 상기 기판(10)의 노광된 부분의 중심을 상기 전극 홀(45)의 중심에 대응하여 상기 기판(10) 상에 전자렌즈 전극(100)의 형상에 따라 포토레지스트 패턴(20)을 형성하는 것을 도시하고 있다.3B shows a state in which the center of the exposed portion of the
도 3(c)는 상기 포토레지스트 패턴(20) 상부를 포함하여 시드층(30)을 형성하는 단계를 도시하고 있다. 상기 시드층(30)은 기판(10)위에 형성되어 금속층이 잘 형성되도록 하는 역할을 한다.FIG. 3 (c) shows the step of forming the
도 3(d)는 상기 시드층(30)위에 도금층(40)을 형성하는 것을 도시한다. 반도체 공정에서와 같이 시드층(30)위에 도금층(40)을 형성하는 것이다.Fig. 3 (d) shows the formation of the
도 3(e)는 평탄화 공정을 나타내는 것으로서 CMP 연마기와 같은 평탄화 도구(50)로 상기 포토레지스트 패턴(20) 및 도금층(4)의 상부를 연마하여 제거하는 것이다. 특히 포토레지스트 패턴(20)의 상부와 포토레지스트 패턴(20)이 없는 곳에 형성된 도금층(40) 상부 표면을 고르게 평탄화 하는 것이다. 이 과정에서 포토레지스트 패턴(20)의 상부에 위치된 시드층(30)은 제거될 수 있게 된다. 3 (e) shows a planarization process, in which the upper portion of the
3(f)는 도 3(e)의 평탄화 공정이 완료됨에 따라 전극(100)에 필요한 영역의 도금층(40)만이 시드층(30)위에 남게 되고 그리고 도금층(40)의 표면(41)이 고르게 평탄화 되는 것을 나타낸다.3 (f), as the planarization process of FIG. 3 (e) is completed, only the
도 3(g)는 상기 포토레지스트 패턴 및 기판의 활성화된 부분을 반도체 공정의 식각 공정과 같은 공정으로 제거된 것을 도시하는 데, 최종적으로 포토레지스트 들 및 기판의 활성화된 부분이 모두 제거되어, 도 2의 전극과 같이 활성화된 부분이 제거된 기판(10)과 홀(45)이 형성된 도금층(40)만이 남아 최종적으로 전극(100)이 만들어진 것을 나타낸다.Fig. 3 (g) shows that the photoresist pattern and the activated portion of the substrate are removed by a process such as an etching process of a semiconductor process. Finally, both the photoresist and the activated portion of the substrate are removed, Only the
본 발명에서 위의 공정은 다마신 공정으로 도금층(40)은 도전 금속 물질이면 다 사용이 가능하지만 바람직하게 구리가 좋은 것은 비용이나 제조 공정을 고려한 것으로 다른 금속도 필요에 따라 사용이 가능하다.In the present invention, the
도 4는 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층의 다른 실시예로서 전기 연결을 위한 전기배선패턴이 함께 형성되는 것을 도시한 평면도이고 그리고 도 5는 도 4의 본 발명에 따라 전자렌즈 전극층을 제조하는 공정을 도 4의 A-A 기준으로 도시한 단면도들이다. 위의 도 2 및 도3의 제조 공정과 동일 유사하게 전극이 제조되지만, 도시된 것과 같이 도금층(40)으로부터 전기 패턴(47)이 전극(100)의 기판 외부에 전기접속영역(49)과 연결되도록 하여 전자렌즈를 만들 때 그리고 전자칼럼의 배선시 사용될 수 있도록 한 것이다.FIG. 4 is a plan view showing that an electric wiring pattern for electrical connection is formed together as another embodiment of an electron lens electrode layer according to the present invention, and FIG. 5 is a view showing a process of manufacturing an electron lens electrode layer according to the present invention shown in FIG. Sectional views taken on the basis of AA in Fig. An electrode is manufactured similarly to the manufacturing process of FIGS. 2 and 3 above, but the
도 5의 공정은 도 3의 공정에 대응되어 상세한 설명은 생략한다. 그러므로 도 5에 도시된 것과 같이 포토레지스트 패턴(20)만 필요에 따라 설계하면 동일하게 위의 도 3의 공정과 같이하여 전기 패턴(47) 및 기판(10) 외부의 소정 영역에 전기접속영역(49)을 구비한 전극(100)을 용이하게 만들 수 있다. The process of FIG. 5 corresponds to the process of FIG. 3, and a detailed description thereof will be omitted. Therefore, if only the
10 : 기판
20 : 포토레지스트 패턴
30 : 시드층
40 : 도금층
100 : 전극10: substrate
20: Photoresist pattern
30: Seed layer
40: Plated layer
100: electrode
Claims (3)
마스크를 이용하여 기판의 일부 영역을 상기 전극의 홀의 크기보다 같거나 크게 하여 노광하는 단계,
상기 기판의 노광된 부분의 중심을 상기 전극 홀의 중심에 대응하여 상기 기판 상에 전자렌즈 전극의 형상에 따라 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 패턴 상부와 상기 포토레지스트 패턴이 형성되지 않은 상기 기판 상부를 포함하여 시드층을 형성하는 단계,
상기 시드층을 이용하여 상기 포토레지스트 패턴 상부보다 높게 도금층을 형성하는 단계,
상기 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴 상부에 형성된 시드층과 도금층이 완전히 제거되고 그리고 상기 기판 상에 형성된 포토레지스트의 상부 일부가 제거되도록, 상기 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴과 상기 기판상에 형성된 도금층의 상부를 평탄화 하는 단계, 그리고
평탄화된 포토레지스트 패턴과 기판의 노광된 부분을 제거하는 단계,
를 포함하는 전자렌즈용 전극 제조 방법.A method of manufacturing an electrode for an electronic lens,
Exposing a part of the substrate to a size equal to or larger than the size of the hole of the electrode using a mask,
Forming a photoresist pattern according to the shape of the electron lens electrode on the substrate corresponding to the center of the electrode hole with the center of the exposed portion of the substrate,
Forming a seed layer including an upper portion of the photoresist pattern and an upper portion of the substrate on which the photoresist pattern is not formed;
Forming a plating layer higher than the upper portion of the photoresist pattern by using the seed layer,
A photoresist pattern formed on the substrate and a plating layer formed on the substrate so that the seed layer and the plating layer formed on the photoresist pattern formed on the substrate are completely removed and an upper portion of the photoresist formed on the substrate is removed, Flattening the top, and
Removing a planarized photoresist pattern and an exposed portion of the substrate,
And a second electrode.
포토레지스트 패턴을 형성할 때 외부로의 전기 연결을 위한 전기배선패턴을 같이 하는 것,
을 특징으로 하는 전자렌즈용 전극제조 방법.The method according to claim 1,
To form an electrical wiring pattern for electrical connection to the outside when forming a photoresist pattern,
Wherein the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other.
상기 기판은 감광성 유리기판(PSG: Photo Sensitive Glass)이고,
상기 도금층은 구리 도금층이며, 그리고
상기 전극제조 방법이 다마신 공정(DAMASCENE PROCESS)을 사용하는 것,
을 특징으로 하는 전자렌즈용 전극제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The substrate is a photosensitive glass substrate (PSG: Photo Sensitive Glass)
The plating layer is a copper plating layer, and
The electrode manufacturing method uses a DAMASCENE PROCESS,
Wherein the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other.
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