KR20080059547A - 콘택트 리쏘그래피 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220), 시스템(200) 및 방법(300)이, 패턴 전사(300)를 용이화하는 변형(320)을 사용한다. 장치(100, 200), 시스템(200) 및 방법(300)은, 스페이서(120, 226)의 상호 접촉시, 예를 들어 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224)과 같은 리쏘그래피 소자의 이격된 평행 및 인접 배향(310)을 제공하는 스페이서(120, 226)를 포함한다. 마스크(110, 228a, 222), 기판(130, 228b, 224) 및 스페이서(120, 226) 중 하나 또는 둘다가 변형성이어서, 이들의 변형(320)이 패턴 전사(300)를 용이하게 한다.
Description
본 발명은 반도체 및 그의 제법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 제조 과정 중 마이크로-스케일 및 나노-스케일 구조물 중 하나 또는 둘다의 윤곽을 뚜렷하게 하기 위해 사용되는 콘택트 및/또는 임프린트 리쏘그래피에 관한 것이다.
포토그래픽 콘택트 리쏘그래피(photographic contact lithography) 및 임프린트 리쏘그래피(imprint lithography)는, 마이크로-스케일 및 나노-스케일의 구조물의 윤곽을 뚜렷하게 하기 위한 2종의 리쏘그래피 방법의 예로서, 이들은 일반적으로 패턴화 도구(예를 들어, 마스크, 몰드, 템플릿 등)와, 그 위에 구조물이 제조되는 기판 사이의 직접적인 접촉을 포함한다. 보다 구체적으로, 콘택트 리쏘그래피 도중, 패턴화 도구(즉, 마스크)는, 기판 또는 기판의 패턴 수용 층과 정렬된 후, 이들과 접촉하게 된다. 유사하게, 임프린트 리쏘그래피에서, 패턴화 도구(즉, 몰드)가 기판과 정렬된 후, 패턴이 상기 기판의 수용 표면상에 프린트되거나 찍힌 다. 어느 쪽의 방법을 사용해도, 패턴화 도구와 기판 사이의 정열은, 일반적으로 패턴화 도구를 기판 위에 좁은 간격을 둔 채로 고정하면서, 도구 및/또는 기판의 상대적인 위치로 횡방향 및 각도 조절(예를 들어, x-y 병진 및/또는 각도 회전)을 함을 포함한다. 그다음, 패턴화 도구를 기판과 접촉하게 하여, 리쏘그래피 패턴을 형성한다.
콘택트 리쏘그래피 및 임프린트 리쏘그래피 둘다에 있어서, 최대 정렬 정확성 뿐만 아니라 수용가능한 패턴화 해상도는, 정렬 공정 동안 패턴화 도구와 기판이 서로 평행하고 인접하는 정도에 의해 악영향을 받을 수 있다. 추가로, 정렬 정확성은, 정렬 후, 도구가 기판과 접촉함으로써 발생할 수 있는, 정렬된 패턴화 도구와 기판의 상대적인 위치의 밀림(drift) 또는 어긋남(ship)에 의해 악화될 수 있다.
따라서, 횡방향 정렬 및 회전식 정렬 과정에서 패턴화 도구와 기판 사이의 상대적인 평행 및 인접 관계를 제공 및 유지하는 것과 관련된 접근법을 보유하는 것은 바람직할 것이다. 추가로, 정렬 후, 패턴화 도구와 기판이 접촉하는 동안, 정렬의 밀림 및/또는 어긋남을 최소화하는 방법을 제공하는 것이 유용할 것이다. 이러한 접근법은 콘택트 리쏘그래피 및 임프린트 리쏘그래피의 분야에서의 오랜 요구를 해결할 것이다.
발명의 요약
본 발명의 일부 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 장치가 제공된다. 콘택트 리쏘그래피 장치는, 리쏘그래픽 패턴의 패턴화 영역을 갖는 마스크, 및 상기 마스 크와 패턴화될 기판 사이에 배치되는 스페이서를 포함한다. 상기 스페이서는, 마스크와 기판이 서로 스페이서와 접촉하는 경우, 마스크와 기판 사이의 평행하고 인접한 이격된 배향을 제공한다. 마스크, 기판 및 스페이서 중 하나 이상은 변형성이어서, 상기 변형이 패턴 전사를 용이하게 한다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 시스템이 제공된다. 콘택트 리쏘그래피 시스템은, 콘택트 리쏘그래피 모듈 및 상기 콘택트 리쏘그래피 모듈을 지지하는 콘택트 마스크 정렬기(aligner)를 포함한다. 콘택트 리쏘그래피 모듈은 스페이서 및 다수의 리쏘그래피 소자들을 포함한다. 스페이서는 다수의 소자들 사이에 위치한다. 스페이서는, 정렬기에 의해 소자들이 정렬되는 동안, 상기 소자들의 평행하고 인접한 이격된 배향을 제공한다. 정렬기가 소자를 정렬 상태로 유지하면서, 모듈의 변형이 패턴 전사를 제공한다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 방법이 제공된다. 본 발명은, 리쏘그래피 마스크와 규격화된 스페이서를 사용하여 패턴화된 기판을 서로 평행하도록 이격된 관계로 정렬시키는 단계를 포함한다. 마스크 및 기판은 서로 스페이서와 접촉되어 있다. 본 발명은, 추가로, 하나 이상의 마스크, 기판 및 스페이서가 변형되어, 패턴 전사를 위해 마스크 및 기판이 서로 접촉하도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특정 실시양태는, 전술한 특징 이외의 다른 특징부를 포함한다. 본 발명의 이러한 특징부 및 다른 특징부는 하기 도면을 참고하여 후술한다.
본 발명의 실시양태의 다양한 특징부는 첨부된 도면과 함께 하기 상세한 설 명을 참고하면 용이하게 이해될 것이며, 상기 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구조의 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 장치의 측면도이다.
도 2A는 본 발명의 실시양태에 따라, 마스크의 일체형 부품으로서 형성된 스페이서를 갖는, 도 1의 콘택트 리쏘그래피 장치의 실시양태의 측면도이다.
도 2B는 본 발명의 실시양태에 따라, 도 2A에서 도시된 마스크의 투시도이다.
도 2C는, 본 발명의 또다른 실시양태에 따라, 기판의 일체형 부품으로서 형성된 스페이서를 갖는 도 1의 콘택트 리쏘그래피 장치의 또다른 실시양태의 단면도이다.
도 2D는, 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 장치의 측면도이다.
도 3A는, 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 장치의 측면도이다.
도 3B는, 본 발명의 실시양태에 따른 밀폐형 구조의 도 3A의 콘택트 리쏘그래피 장치의 측면도이다.
도 3C는, 본 발명의 실시양태에 따라, 마스크 굴곡부(flexure)가 사용된, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치의 또다른 실시양태의 측면도이다.
도 3D는, 본 발명의 실시양태에 따라, 기판 굴곡부(flexure)가 사용된, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치의 또다른 실시양태의 측면도이다.
도 3E는, 본 발명의 실시양태에 따라, 스페이서 변형부(deformation)가 사용된, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피의 실시양태의 측면도이다.
도 3F는, 본 발명의 실시양태에 따라, 스페이서를 나타내는 성형적 변형부가 사용된, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치의 실시양태의 측면도이다.
도 3G는, 본 발명의 실시양태에 따라, 변형성 스페이서가 사용된, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치의 실시양태의 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 시스템의 구성도이다.
도 5A는, 본 발명의 실시양태에 따른, 초기 개방형 구조의 도 4의 콘택트 리쏘그래피 시스템의 마스크 정렬기 부분의 측면도이다.
도 5B는, 본 발명의 실시양태에 따른, 밀폐형 구조의 콘택트 리쏘그래피 모듈을 갖는 도 5A의 콘택트 리쏘그래피 시스템의 마스크 정렬기 부분의 단면도이다.
도 5C는, 본 발명의 실시양태에 따른 도 5B의 콘택트 리쏘그래피 시스템의 마스크 정렬기 부분의 단면도로서, 여기서 힘이 적용되어 가요성 기판 캐리어의 굴곡부가 유발됨이 도시되어 있다.
도 5D는, 본 발명의 실시양태에 따른 도 5B의 콘택트 리쏘그래피 시스템의 마스크 정렬기 부분의 단면도로서, 여기서 힘이 적용되어 마스크와 기판 캐리어 사이의 스페이서의 변형이 유발됨이 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시양태는, 패턴화 도구와 기판 사이의 접촉을 포함하는 리쏘그래피를 사용하여 기판의 패턴화를 용이하게 한다. 다양한 실시양태에서, 본 발명은 패턴화 도구와 기판 사이에 하나 이상의 스페이서를 사용하여, 이들간의 평행하고 인접한 정렬을 형성한다. 스페이서에 의해 제공되는 평행하고 인접한 정렬은, 패턴화 도구와 기판 사이에서 횡방향 및/또는 회전식 조정 동안에도 용이하게 유지되어, 도구와 기판의 바람직한 정렬을 형성한다. 추가로, 본 발명의 다양한 실시양태에 따라, 패턴화 도구, 기판 및 스페이서 중 하나 이상의 굴곡부 또는 변형부가, 기판과 패턴화 도구 사이의 접촉을 용이하게 한다. 추가로, 굴곡부에 의해 접촉이 용이해지면, 본 발명의 다양한 실시양태에 따라 미리 형성된 횡방향 및 회전식 정렬에 대한 부작용을 전혀 또는 거의 나타나지 않는다.
본 발명의 일부 실시양태에 따르면, 스페이서에 의한 평행하고 인접한 정렬은, 콘택트 리쏘그래피에서 진동 및 온도와 관련된 정렬 및 안정성의 문제를 줄일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 정렬 동안 마스크, 스페이서 및 기판과 같은 소자 사이의 상호 접촉은 마스크 및 기판이 본질적으로 동일한 온도를 갖도록 하여, 소자 사이의 온도차와 관련된 정렬 에러를 줄일 수 있다. 일부 실시양태에서, 마스크, 스페이서 및 기판이 본질적으로 단일 유닛으로서 진동하도록 반응할 수 있으며, 그 결과 종래의 콘택트 리쏘그래피 장치 및 시스템에 현존하는 진동차에 따른 정렬 에러를 줄이거나, 일부 경우에는 최소화할 수 있다.
이때, '변형'이라는 용어는, 본 발명의 범주에서, 일반적으로 성형적 변형(plastic deformation) 및 탄성적 변형(elastic deformation) 중 하나 또는 둘다를 포함한다. 본 발명에서 사용하는 바와 같이, '성형적 변형'이란 적용되는 힘에 반응하여 형태가 본질적으로 비-가역적, 비-회복적, 영구적으로 변형되는 것을 의미한다. 추가로, 본원에서 사용되는 바와 같이, '성형적 변형'은, 수직 방향 응력하에서 물질의 취성 파괴(예를 들어, 유리의 균열 또는 파쇄) 뿐만 아니라 전단 응력 동안 발생하는 성형적 변형(예를 들어, 강의 휨 또는 점토의 성형)을 포함한다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, '탄성적 변형'은, 적용되는 힘에 반응하는 형태 변화가 본질적으로 일시적이거나, 힘이 제거되는 경우 일반적으로 가역적인 변화임을 의미한다. 따라서, '굴곡부'라는 용어는 '변형'과 동일한 의미이며, 상기 용어는 본원에서 '굽힘'과 '변형', '가요성' 및 '변형성', 및 '굽히다' 및 '변형하다' 등과 상호교환적으로 사용된다.
추가로, 본원에서, '변형'이라는 용어는, 그의 범주에서 수동적 변형성 및 능동적 변형성 중 하나 또는 둘다를 일반적으로 포함한다. 본원에서, '수동적 변형'이란, 적용된 변형력(deforming force) 또는 변형 압력에 직접적으로 반응하는 변형을 지칭한다. 예를 들어, 본질적으로, 재료의 특성 및/또는 물리적 구조 또는 형태에 의해 스프링과 같은 방식으로 작동하도록 제조가능한 임의의 물질은 수동적으로 변형성이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, '능동적 변형'이란, 변형력을 단순히 적용하는 것 이외의 방식으로 활성화되거나 개시될 수 있는 임의의 변형을 지칭한다. 예를 들어, 피에조 전기 물질(piezo electric material)의 격자는 적용되는 변형력과는 무관하게 전기장이 적용되면 능동적 변형을 유발한다. 연화점까지 가열되기 전까지는 적용되는 변형력에 반응하여 변형되지 않는 열가소성 물질도, 능동적 변형의 또다른 예이다.
추가로, 본원에서, '콘택트 리쏘그래피'라는 용어는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 일반적으로 패턴 또는 패턴화 도구를 제공하는 수단과, 패턴화 수용 층을 갖는 기판을 비롯한 기판 또는 패턴 수용을 위한 수단 사이에 필수적으로 직접적 또는 물리적 접촉이 사용되는 임의의 리쏘그래피 방법을 지칭한다. 구체적으로 본원에서 사용되는 '콘택트 리쏘그래피'는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 포토그래픽 콘택트 리쏘그래피, 엑스-레이 콘택트 리쏘그래피, 및 임프린트 리쏘그래피의 다양한 형태를 의미한다.
예를 들어, 포토그래픽 콘택트 리쏘그래피에서, 포토마스크(즉, 패턴화 도구)와 기판상의 감광성 레지스트 층(즉, 패턴 수용 수단) 사이에서 물리적 접촉이 형성된다. 물리적 접촉 동안, 가시광선, 자외선(UV) 또는 포토마스크를 투과하는 다른 형태의 방사선에 포토레지스트를 노출시킨다. 그 결과, 포토마스크의 패턴이 기판에 전사된다.
임프린트 리쏘그래피에서, 몰드(즉, 패턴화 도구)는, 예를 들어 임프린트 공정을 통해 패턴을 기판에 전사시킨다. 일부 실시양태에서, 몰드와, 변형성 또는 날인성(imprintable) 물질의 층(즉, 패턴 수용 수단) 사이의 물리적 접촉에 의해 패턴이 기판에 전사된다. 임프린트 리쏘그래피 뿐만 아니라 다양하게 적용가능한 날인성 물질은, 본원에서 참고로 인용중인 쳉(Chen) 등의 미국 특허 제 6,294,450 호 및 쵸(Chou) 등의 미국 특허 제 6,482,742 호에 기재되어 있다.
이해를 위해서 구별할 필요가 있는 경우가 아니라면, 간략화를 위해 기판과 기판상의 임의의 층 또는 구조물(예를 들어, 포토레지스트 층 또는 날인성 물질 층) 사이에 어떠한 구별도 하지 않았다. 예를 들어, 패턴을 수용하기 위한 레지스트 층 또는 변형성 층이 기판에 사용되는지 여부와는 무관하게, 본원에서 패턴 수용 수단은 일반적으로 "기판"으로서 지칭한다. 게다가, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 논의의 단순함을 위해서, 패턴화 도구(예를 들어, 포토마스크, 엑스-레이 마스크, 임프린트 몰드, 템플릿)는, 일반적으로 "마스크"로서 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 측면도이다. 콘택트 리쏘그래피 장치(100)는 패턴화 도구 또는 '마스크'(110) 및 하나 이상의 스페이서(120)를 포함한다. 콘택트 리쏘그래피 장치(100)는 마스크(100)로부터 패턴을 기판(130)에 복사, 프린트 또는 다르게는 전사한다. 보다 구체적으로, 패턴 전사 단계에서 마스크(110)와 기판(130) 사이의 직접적인 접촉이 사용된다.
콘택트 리쏘그래피 장치(100)에서, 패턴 전사 이전 또는 도중에 스페이서(120)가 마스크(110)와 기판(130) 사이에 배치된다. 스페이서(120)는, 마스크(110)와 기판(130) 사이의 본질적으로 평행하고 인접한 간격을 제공하고 유지한다. 하나 이상의 마스크(110), 스페이서(120) 및 기판(130)의 변형은, 마스크(110)와 기판(130)를 서로 접촉시키도록 함으로써, 패턴 전사를 용이하게 한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 가요성 마스크(110) 및 가요성 기판(130) 중 하나 또는 둘다가 사용된다. 다른 실시양태에서, 변형성(예를 들어, 붕괴성) 스페이서(120)가 사용된다. 또다른 실시양태에서, 가요성 마스크(110), 가요성 기판, 및 변형성 스페이서(120) 중 하나 이상의 조합이 사용된다. 조합을 포함하는 실시양태에서, 후술하는 바와 같이, 패턴 전사 동안에 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다를 지지하는 판 또는 캐리어에 의해 강성이 제공될 수 있다. 굴곡부 및/또는 변형의 결과로서 마스크(110)와 기판(130)이 직접적으로 접촉하는 경우, 패턴 전사가 발생한다.
구체적으로 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 굴곡부가 사용되는 일부 실시양태에서, 굴곡부는 스페이서(120)에 의해 둘러싸이거나 경계가 표시되는 영역 사이 또는 상기 영역 내부에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(120)는 마스크의 패턴화 영역(및/또는 기판의 패턴화된 영역)의 주변부에 위치할 수 있고, 상기 마스크(110) 및/또는 기판(130)의 굴곡부가 상기 주변부 안에 존재한다.
일부 실시양태에서, 예를 들어, 변형성 스페이서(120)가 사용되는 경우, 본질적으로 비-변형성 마스크(110) 및/또는 본질적으로 비-변형성 기판(130)이 사용된다. 예를 들어, 패턴 전사 도중에 변형되지 않거나 변형시키고자 하지 않는 반-견고성 또는 견고성 마스크(110)가 비-변형성 마스크(110)일 수 있다. 추가로, 비변형성 스페이서(120)가 사용되는 경우, 하나 이상의 스페이서(120)가 보다 넓은 패턴화 영역 또는 부위에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 기판(130)은 그 위에서 한정된 다수의 개별적인 다이스(dice) 또는 칩(chip)을 갖는 웨이퍼일 수도 있다. 다이스는 개별적인 국부적 패턴화 영역을 갖는다. 그의 예로서, 변형성 스페이서(120)는 웨이퍼 기판(130)의 국부적 패턴화 영역 사이의 공간 또는 부위에 위치할 수 있다. 국부적 패턴화 영역 사이의 공간 또는 부위는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 웨이퍼 기판(130)에 대해 개별적인 다이스를 분리하는 '스트리트(street)' 또는 '톱 자국(saw kerf)'을 포함한다.
일부 실시양태에서, 스페이서(120)는 마스크(110) 또는 기판(130)을 서로 분리하는 구성요소이다. 이러한 실시양태에서, 패턴 전사를 위해 마스크(110)와 기판(130) 사이의 접촉이 형성되기 이전에, 스페이서(120)는 마스크(110)와 기판(130) 사이에 일반적으로 배치되거나, 놓이거나, 다르게는 삽입된다.
다른 실시양태에서, 스페이서(120)는 마스크(110)와 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 일체형 부품으로서 형성된다. 예를 들어, 스페이서(120)가 일부 실시양태에서 마스크(110)의 일체형 부품으로서 제조될 수 있다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)는 기판(130)의 일체형 부품으로서 제조될 수 있다. 다른 실시양태에서, 일부 스페이서(120)는 마스크(110)와 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 일체형 부품으로서 형성될 수 있는 반면, 다른 스페이서(120)는 마스크(110) 또는 기판(130) 중 어느 하나의 일체형일 수 있다.
일부 실시양태에서, 마스크(110) 또는 기판(130) 중 어느 하나의 일체형인 스페이서(120)는, 마스크(110) 또는 기판(130)의 개별적인 표면에 물질층을 침착 또는 성장시킴으로써 형성된다. 예를 들어, 이산화규소(SiO2) 층은 규소(Si) 기판(130)의 표면에 성장 또는 침착될 수 있다. 침착되거나 성장된 SiO2 층의 선택적인 에칭은, 예를 들어 고립된 기둥과 같은 스페이서(120)의 윤곽을 뚜렷하게 하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 스페이서(120)의 동시적인 성장 또는 침착으로 인해, 각각의 고립된 기둥 스페이서(stand-off post spacer)(120)의 높이가 균일하게 된다. 예를 들어, 동시에 기판(130) 표면상에 물질을 증착시킴으로써 스페이서(120)를 형성하면, 본질적으로 동일한 높이를 갖는 각각의 스페이서(120)가 일반적으로 형성된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 미세 기계 가공(예를 들어, 화학적 기계적 연마 등)과 같이 성장된 및/또는 침착된 스페이서(120)의 후속적인 가공이, 균일한 높이를 제공하고/하거나 추가로 조정하기 위해서 사용될 수도 있다. 마스크(110) 위에 또는 마스크(110)의 일체형 부품으로서, 스페이서를 형성하기 위해서, 유사한 방법이 사용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 스페이서(120)는 개별적으로 제조된 다음, 접착제, 에폭시 또는 연결을 위한 다른 적당한 수단을 사용하여 마스크(110)와 기판(130) 중 하나 또는 둘다에 부착된다. 그러나, 마스크(110) 또는 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 일체형으로 제조되든지 마스크(110) 또는 기판(130) 중 하나 또는 둘다에 부착되든지, 콘택트 리쏘그래피 장치(100)를 사용하여 콘택트 리쏘그래피를 형성하기 전에, 스페이서(120)가 상기와 같이 제조되거나 고정된다.
일부 실시양태에서, 변형성 스페이서(120)는 성형적 변형 및 탄성적 변형 중 하나 또는 둘다를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 변형성 스페이서(120)의 성형적 변형에서, 변형력이 필수적으로 스페이서(120)를 압착하거나 분쇄할 수 있다. 압착되거나 분쇄된 후, 변형력이 제거되어도, 스페이서(120)의 원래 형태는 전혀 또는 거의 유의적으로 회복하지 못할 것이다. 다른 예로서, 변형성 스페이서(120)는 변형력에 대해 탄성적 변형을 경험할 수 있다. 탄성적 변형 동안, 스페이서(120)는 휘거나 붕괴되지만, 일단 변형력이 제거되면, 스페이서(120)는 원래 형태대로 회복될 것이다. 탄성적으로 변형되는 스페이서(120)는, 예를 들어, 고무형 물질 또는 스프링형 물질/구조를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 변형성 스페이서(120)는 수동적 변형 및 능동적 변형 중 하나 또는 둘다를 제공한다. 수동적 변형성 스페이서(120)는 성형적 및 탄성적 변형 중 하나 또는 둘다를 나타낼 수 있다. 탄성적 변형을 나타내는 것으로 수동적 변형성 스페이서(120)로서 사용하기에 적당한 스프링형 거동을 나타내는 물질로는 다양한 엘라스토머성 물질을 들 수 있다. 구체적으로, 스페이서(120)는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 니트릴 또는 천연 고무, 실리콘 고무, 퍼플루오로엘라스토머, 플루오로엘라스토머(예를 들어, 플루오로실리콘 고무), 뷰틸 고무(예를 들어, 아이소뷰틸렌 또는 아이소프렌 고무), 클로로프렌 고무(예를 들어, 네오프렌), 에틸렌-프로필렌-다이엔 고무, 폴리에스터 및 폴리스타이렌과 같은 엘라스토머성 물질을 포함한다. 수동적 변형 동안 스프링형 거동을 용이하게 하는 방식으로 형성된 비-엘라스토머성 물질이 사용될 수도 있다. 스페이서(120)로서 사용하기 위한 스프링을 형성할 수 있는 비-엘라스토머성 물질로는, 이로서 한정되는 것은 아니지만, 베릴륨 구리 및 스테인레스 강과 같은 금속 뿐만 아니라 본질적으로 상대적으로 강성인 임의의 중합체를 들 수 있다. 추가로, 다수의 통상적인 반도체 물질이 기계적 스프링 구조를 갖도록 미세 기계 가공될 수 있다. 이러한 물질의 예로는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 규소(Si), 이산화규소(SiO2), 규소 질화물(SiN), 규소 탄화물(SiC), 갈륨 아르세나이트(GaAs) 및 다른 가장 통상적인 반도체 물질을 들 수 있다. 스프링으로서 형성되는 이러한 비-엘라스토머성 물질이, 사용되는 힘 및 특정한 형태에 따라 성형적 변형 및 탄성적 변형 중 하나 또는 둘다를 나타내는, 수동적 변형성 스페이서(120)를 형성하는데 사용된다.
수동적 변형성 스페이서(120)에서와 같이, 능동적 변형성 스페이서(120)는 성형적 변형 및 탄성적 변형 중 하나 또는 둘다를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 능동적 변형성 스페이서(120)는 적용된 전기장에 반응하여 변형하는 결정 격자를 갖는 피에조 전기 물질을 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 실시양태에서, 전기장에 반응하는 격자 변형이, 적용된 변형력 대신에 또는 적용된 변형력에 부가적으로, 스페이서(120)의 변형을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일단 적용된 전기장(즉, 변형력)이 제거되면, 피에조 전기 물질의 격자 변형이 원래 형태로 본질적으로 회복되기 때문에, 이러한 피에조 전기 물질로부터 형성된 스페이서(120)는 본질적으로 탄성적 변형을 나타내는 것으로 여겨진다.
다른 예에서, 능동적 변형성 스페이서(120)는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 유체(예를 들어, 기체 및 액체 중 하나 또는 둘다)에 의해 속이 채워져서, 스페이서(120)가 변형에 대한 저항성을 갖는, 블래더(bladder) 또는 튜브와 같은 본질적으로 중공형인 구조물을 포함할 수 있다. 변형을 활성화하기 위해서, 스페이서(120)를 충전시킨 유체가 제거되거나, 증발되거나, 이들로부터 새 나오도록 한다. 이와 같이, 충전 유체를 제거함으로써 활성화되기 전까지는, 스페이서(120)는 본질적으로 변형력 하에서의 변형에 저항한다. 이러한 스페이서(120)는, 예를 들어 중공 구조물에서의 충전 유체의 대체 여부에 따라 탄성적 또는 성형적 변형을 나타낼 수 있다. 또다른 예로서, 스페이서(120)는, 열 자극에 반응하여 형태 및/또는 회복력(resiliency)을 변화시키는 열적 활성화 물질을 포함할 수 있다. 열적 활성화 물질의 예로는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 구체적인 온도에서 또는 상기 온도 이상에서 용융, 연화 또는 유리 전이를 나타내는 물질을 들 수 있다. 이러한 열적 활성화 물질을 포함하는 스페이서(120)는, 실시양태에 따라, 상기 물질을 융점, 연화점, 또는 유리 전이점 이상으로 가열함으로써 활성화된다. 열가소성 물질은, 열적 자극에 의한 활성화 결과로서 필수적으로 성형적 변형을 나타내는 열적 활성화된 물질의 예이다.
전술한 바와 같이, 변형성 스페이서(120)는 본질적으로 가역적(즉, 탄성적) 또는 본질적으로 비가역적(즉, 성형적)인 변형을 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 변형성 스페이서(120)는, 실시양태에 따라, 성형적 변형 및 탄성적 변형의 조합을 제공할 수 있다. 본질적으로 가역적 또는 탄성적 변형을 제공하는 변형성 스페이서(120)의 예로는, 전술한 바와 같이, 탄성 스페이서 또는 스프링형 스페이서이다. 본질적으로 비가역적 또는 탄성적 변형성 스페이서(120)가, 강성 또는 반-강성(semi-rigid) 물질에 의해 제공될 수 있으며, 여기서 상기 물질을 포함하는 스페이서(120)는 변형력의 적용에 의해 깨지거나 붕괴된다. 예를 들어, 스페이서(120)는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 폴리스타이렌 발포체 및 폴리우레탄 발포체와 같은 다공성 반-강성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 다공성 반-강성 발포체는, 변형력이 적용되는 경우, 본질적으로 비가역적인(즉, 성형적) 변형을 나타낼 수 있다. 다른 예로서, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다에 침착되어 기둥형 스페이서(120)로서 형성된, 상대적으로 다공성인 이산화규소(SiO2) 층은, 본질적으로 비가역적 또는 성형적 변형을 제공할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 상기 기둥형 스페이서(120)가 필수적으로 깨지기에 충분한 변형력이 제공되는 경우, 기둥형 스페이서(120)는 비가역적으로 또는 성형적으로 변형한다. 게다가, 일부 실시양태에서, 스페이서(120)는 전술한 바와 같이, 물질 및 수동적 또는 능동적 변형의 조합을 사용함으로써, 가역적 및 비가역적인 특징의 조합을 포함할 수 있다.
게다가, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다가 변형될 수 있다. 게다가, 변형성 마스크(110) 및/또는 변형성 기판(130)이, 앞서 정의한 바와 같이 성형적 또는 탄성적 변형 중 하나 또는 둘다를 나타낼 수 있다. 추가로, 변형성 마스크(110) 및/또는 기판(130)은, 전술한 바와 같이, 수동적 또는 능동적 변형성 중 하나 또는 둘다를 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다가, 스페이서(120)와 관련해서 전술한 바와 같은 물질을 포함하여, 탄성적, 성형적, 수동적 및 능동적 변형 중 하나 이상을 달성할 수 있다.
도 2A는, 본 발명의 실시양태에 따라, 스페이서(120)가 마스크(110)의 일체형 부품으로서 형성되어 있는, 도 1의 콘택트 리쏘그래피 장치(110)의 측면도이다. 도 2B는, 본 발명의 실시양태에 따라, 도 2A에서 도시한 마스크의 투시도이다. 보다 구체적으로, 도 2B에서 도시한 바와 같이, 고립된 기둥으로서 표시된 3개의 스페이서(120)는 마스크(110)의 표면에 또는 상기 표면 상에 형성되어 있다.
도 2C는, 본 발명의 실시양태에 따라, 스페이서(120)가 기판(130)의 일체형 부품으로서 형성되어 있는, 도 1의 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 단면도이다. 예를 들어, 스페이서(120)는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 에칭, 침착, 성장 및 미세 기계 가공을 비롯한 통상적인 반도체 제조 기법을 사용하여 기판(130)의 일체형 부품으로서 제조될 수 있다.
일부 실시양태에서, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 부품으로서 개별적으로 제공되든지 또는 제조(즉, 형성)되든지, 스페이서(120)는 정교하게 제어된 치수를 갖는다. 특히, 스페이서(120)는 마스크(110)와 기판(130)을 분리시키거나 이격시키기 위해서 정교하게 제어된 치수를 갖도록 제조될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, '간격 치수'라는 용어는, 스페이서(120)가 콘택트 리쏘그래피 장치(100)에서 사용되는 경우, 마스크(110)와 기판(130) 사이의 간격을 조절하는 스페이서(120)의 치수를 지칭한다.
예를 들어, 도 2B에서 3개의 각각의 스페이서(120)의 높이는 스페이서(120)의 제조 동안 정교하게 제어될 수 있다. 결과적으로, 스페이서(120)가 기판(130)으로부터 마스크(110)를 서로 분리시키는 역할을 하는 경우, 상기 간격은 스페이서(120)의 높이와 동일하게 정교하게 제어된 간격 치수를 갖는다. 게다가, 예를 들어, 스페이서(120)의 높이가 본질적으로 서로 동일한 경우, 마스크(110) 및 기판(130)은 스페이서(120)에 의해 분리될 뿐만 아니라, 스페이서(120)의 분리 작용에 의해서 서로 본질적으로 평행하게 정렬된다. 예를 들어, 마스크(110) 및 기판(130)의 평행한 정렬은, 본질적으로 동일한 높이를 갖도록 도 2B에서 도시한 바와 같이, 스페이서(120)를 사용함으로써 활성화될 수 있다.
간격 치수의 다른 실시양태는, 스페이서의 직경이다. 예를 들어, 원형 단면을 갖는 스페이서(120)의 직경이 간격 치수일 수 있다. 원형 단면을 갖는 스페이서(120)의 예로는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 막대, O-링 및 구를 들 수 있다. 마스크(110)와 기판(130)이, 원형 단면을 갖는 스페이서(120)에 서로 접촉하고 상기 스페이서(120)에 의해 분리되는 경우, 스페이서(120)의 직경을 조절함으로써, 마스크(110) 및 기판(130)의 평행 정렬이 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 원형 단면을 갖는 스페이서(120)는 고리형 또는 루프형, 예를 들어 원형, 반-원형, 직사각형 또는 사각형이며, 이때 고리형 스페이서(120)의 단면 직경은 고리의 주변부에서 균일하게 동일하다. 이러한 고리형 스페이서(120)는, 후술하는 바와 같이, 마스크(110) 및 기판(130)의 가장자리를 둘러쌀 수 있다.
일부 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 장치(100)에서 사용되는 경우, 스페이서(120)는 마스크(110)의 패턴화 영역 및 패턴화되는 기판(130)의 영역(즉, 타겟 영역 또는 부위)의 바깥(즉, 외면)에 배치된다. 예를 들어, 스페이서(120)는 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 가장자리(즉, 주변부)에 또는 그의 주변에 위치할 수 있다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)는 마스크(110) 또는 기판(130)의 가장자리 또는 주변부 이외에 위치한다. 예를 들어, 스페이서는, 전술한 바와 같이, 패턴화 영역(예를 들어, 국부 패턴화 영역 사이의 톱 자국)에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 2B를 다시 보면, 마스크(110)의 패턴화 영역(112)이 점선으로 표시된 예시적인 직사각형 영역으로서 도시되어 있다. 도 2B에서 도시된 기둥형 스페이서(120)는 패턴화 영역(112) 외부에 있다. 게다가, 도 2C를 보면, 기판(130)의 타겟 부분 또는 영역(132)이 기판(130) 표면에 도시되어 있다. 도 2C에서 도시한 기둥형 스페이서(120)는 기판(130)의 타겟 부분(132) 및 마스크(110)의 패턴화 영역(112)의 외부에 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, '타겟 부분' 또는 '타겟 영역'은 마스크(110)의 패턴화 영역(112)에 의해 도시된 마스크 패턴의 복사본을 수용하는 기판(130) 부분을 지칭한다.
다른 실시양태에서, 최소 국부 양각부(minimum local relief) 또는 다르게는 임의의 패턴 특징부를 갖는다고 해도 거의 없는, 마스크(110) 및/또는 기판(130) 상에 상응하는 영역이 대강 정렬하도록, 스페이서(120)가 배치된다. 임의의 패턴 특징부를 갖는다고 해도 거의 갖지 않은 영역에, 예를 들어 패턴화 영역 또는 패턴화된 영역 아래에 스페이서(120)를 배치하는 것은, 일부 실시양태에서 콘택트 리쏘그래피 장치(100)를 사용함으로써 형성된 패턴과 스페이서(120) 사이의 간섭을 감소시키면서, 다른 실시양태에서, 이들간의 최소한의 간섭을 보장한다.
여기서, '국부 양각부(local relief)'란 특징부 높이를 지칭하며, 이때 '특징부'란 후술하는 바와 같다. 일반적으로, 특징부 높이는 스페이서(120)의 간격 치수보다 작아서, 변형 전에 마스크(110) 및 기판(130)의 패턴화 영역 사이의 접촉을 막는다. '최소 국부 양각부'란 최소한의 특징부 높이를 갖는 마스크(110) 및 기판(130)의 임의의 영역을 의미한다. 다르게 말하자면, 최소 국부 양각부를 나타내는 마스크(110) 및/또는 기판(130)의 영역은, 개별적으로 마스크(110) 또는 기판(130)의 공칭 평면으로부터 필수적으로 최소한의 돌출부(양각 또는 음각)을 포함하는 영역이다. 스페이서(120)가 최소의 국부 양각부의 영역과 정렬되도록 배치함으로써, 스페이서에 의해 제공된 마스크(110)와 기판(130)의 평행하고 인접한 관계에 악영향을 미치지 않으면서, 스페이서(120)는 정렬 동안 접촉 표면상으로 활주할 수 있다.
일부 실시양태에서, 스페이서(120)는 약 0.01 내지 50㎛의 간격 치수(즉, 인접 관계)를 제공한다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)는 0.1 내지 10㎛의 간격 치수를 제공한다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)는 구체적인 콘택트 리쏘그래피 상황 또는 적용에 어울리는 임의의 간격 치수를 필수적으로 제공할 수 있다.
도 2D는 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 장치(100)를 나타낸다. 구체적으로, 도 2D는 간격 치수 S에 의해 기판(130)으로부터 마스크(110)를 분리시키는 작용을 하는 스페이서(120)를 도시한다. 도 2D에서 도시한 예시적인 스페이서(120)는, 예를 들면 원형 단면을 가지며, 일부 실시양태에서, 마스크(110)와 기판(130)으로부터 구별되도록 제공될 수 있다.
일부 실시양태에서, 스페이서(120)의 간격 치수는 마스크(110) 및/또는 기판(130)의 특징부의 높이의 합의 최대치 보다 크다. '특징부'란, 스페이서(120) 이외에, 마스크(110) 또는 기판(130) 중 어느 하나의 공칭 평면으로부터의 임의의 돌출부(양각(positive) 또는 음각(negative))을 의미한다. '특징부 높이'란, 마스크(110) 또는 기판(130)의 어느 하나의 특징부가 공칭 표면으로부터 위로 또는 아래로 연장된 정도를 지칭한다. 이러한 실시양태에서, 스페이서(120)는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100)에서 사용되는 경우, 마스크(110)의 모든 특징부 중 최대 높이와 기판(130)의 모든 특징부 중 최대 높이와의 사이에 간격을 제공한다. 다시 말하면, 스페이서(120)는 마스크(110) 및 기판(130)의 최대 높이 특징부 사이에 틈을 제공한다. 도 2D에서 도시하는 바와 같이, 스페이서(120)에 의해 제공되는 틈 C는, 마스크(110)의 가장 높은 특징부가, 기판의 가장 높은 특징부(130)로부터 틈을 만들거나 이격되는 것을 보장한다.
도 3A는 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 측면도이다. 구체적으로, 도 3A에서 도시한 측면도는, 패턴 전사를 개시하기 이전에, 예시적인 개방형 또는 초기 구조의 콘택트 리쏘그래피 장치(100)를 나타낸다. 도 3A에서 도시하는 바와 같이, 마스크(110) 및 기판(130)은, 예를 들어 카르테시안 좌표계의 방향으로, x-y 면에서 배치되어 있고, z-축 방향으로 서로 분리되어 있다.
콘택트 리쏘그래피 장치(100)를 사용하는 패턴 전사는, 예를 들어 마스크(110)를 z-방향으로 기판(130)을 향해 이동시킴으로써 개시된다. 마스크(110)는, 스페이서(120)가 마스크(110) 및 기판(130) 둘다에 접촉할 때까지, 이동한다. 도 3A에서의 z-축 방향의 화살표는 패턴 전사 개시에서의 마스크(110)의 움직임을 나타낸다. 도시하고 있지는 않지만, 마스크(100)의 운동 대신 또는 마스크의 운동 이외에, 기판(130)이 마스크(110)를 향해 z-방향으로 움질일 수 있으며, 이 또한 본원발명의 실시양태에 범주에 포함된다.
일단 스페이서(120)가 상호 접촉하면, 스페이서(120)는, 전술한 바와 같이, 마스크(110)와 기판(130) 사이가 본질적으로 평행하도록 분리시킨다. 특히, 스페이서(120)의 간격 치수로 인해, z-축 방향으로 또는 수직으로, 스페이서(120)가 작용하여 마스크(110)와 기판(130) 사이의 균일한 거리 및 인접 관계가 유지된다.
도 3B는 본 발명의 실시양태에 따른 밀폐된 구조의 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 측면도이다. 구체적으로, 도 3B는 패턴 전사 개시 이후에 콘택트 리쏘그래피 장치(100)를 도시한다. 도 3B에 도시한 바와 같이, 마스크(110) 및 기판(130)은 스페이서(120)와 상호 접촉한다. 도 3B에서 도시하는 바와 같이, 밀폐된 구조에서의 이격된 마스크(110)와 기판(130) 사이의 균일한 거리가 본질적으로 스페이서(120)의 높이(즉, 간격 치수)이다.
z-방향으로의 평행한 간격을 유지하는 스페이서(120)에 의해, 마스크(110)와 기판(130) 사이의 횡방향 정열 및 각도 정렬(예를 들어, x-y 정렬 및/또는 회전식 정렬) 중 하나 또는 둘다가 달성될 수 있다. 특히, 도 3A 및 도 3B에서 도시한 예시적인 콘택트 리쏘그래피 장치(100)에서, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다가 x-y면으로 움직이고/이거나 회전하여 정렬된다. 기판(130), 스페이서(120) 및 마스크(110) 사이의 상호 접촉이, 이러한 정렬 과정 동안 유지된다. 도 3B에서 도시한 양방향 화살표는, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다가 횡방향으로 및 각도로 정렬되는 것을 나타낸다.
스페이서(120)의 간격 치수 또는 높이가 마스크(110)와 기판(130)의 z-방향으로의 평행 정렬을 형성하기 때문에, 본 발명의 실시양태에 따르면 이러한 횡방향 정렬 및/또는 각도 정렬이 평행 정렬로 인한 방해를 거의 또는 전혀 동반하지 않는다. 추가로, 전술한 바와 같이, 일부 실시양태에서, 스페이서(120)의 간격 치수(예를 들어, 높이 또는 단면 직경)가 충분하여, 횡방향(x-y 방향) 정렬 및/또는 회전식(w 방향) 정렬 동안 마스크(110)의 패턴화 영역(112)이 기판(130)의 타겟 부분(132)에 접촉하거나 닿는 것을 예방한다. 다시 말하면, 마스크(110)의 패턴화 부분 및 기판(130)의 타겟 부분(132)의 개별적인 특징부 사이의 틈이, 횡방향 정렬 및/또는 회전식 정렬 동안에 스페이서(120)의 높이에 의해 유지된다.
다른 실시양태에서, 스페이서(120)는 마스크(110) 및 기판(130) 사이의 횡방향 정렬을 용이하게 하는 물질을 포함한다. 구체적으로, 스페이서 물질은 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 접촉 표면상에서 용이하게 활주가능한 물질이다. 접촉 표면(들)에 대한 스페이서(120)의 활주성(slideability)은 마스크(110) 및 기판(130)의 상대적인 위치가 x-y 및 w 방향에서 원활하게 조절되도록 한다.
일부 실시양태에서, 스페이서(120)는, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다와 스페이서(120) 사이의 접촉 지점에서의 비교적 낮은 마찰의 계면을 형성하는 물질로부터 제조된다. 낮은 마찰의 계면은, 정렬 과정 동안, 접촉 지점에서 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 표면에서의 스페이서(120)의 활주를 용이하게 한다. 일부 실시양태에서, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다 또는 이들의 접촉 부분은, 실시양태에 따라, 스페이서(120) 대신에 또는 스페이서(120) 이외에, 개별적인 낮은 마찰 형성 물질로부터 제조된다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)의 접촉 표면은 낮은 마찰의 계면을 산출하는 물질로 코팅된다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)에 의해 접촉되는 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 표면 부분은, 낮은 마찰의 계면을 산출하는 개별적인 물질로 코팅된다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)의 접촉면과, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 접촉된 표면 둘다는, 정렬 공정 동안 스페이서(120)의 활주성을 용이하게 하는 개별적인 낮은 마찰 형성 물질로 코팅된다.
낮은 마찰의 계면을 제공할 수 있는 도포 코팅재의 예로서, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 테플론(Teflon, 등록상표), 불소화 분자의 자가 조립 단층(self-assembled monolayer), 흑연, 다양한 비-반응성 금속, 및 규소, 이산화규소 및 규소 질화물의 다양한 조합물을 들 수 있다. 부가적으로, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 나노-임프린트 리쏘그래피(NIL) 레지스트를 비롯한 특정 리쏘그래피 레지스트 물질이 윤활제로서 작용하여 낮은-마찰의 계면을 형성할 수 있다. 게다가, 낮은 마찰의 계면을 제공할 수 있는 다른 예시적인 도포 코팅재로는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 접촉하는 표면 또는 접촉된 표면 중 하나 이상에 도포될 수 있는 액체 윤활제(예를 들어, 오일) 및 무수 윤활제(예를 들어, 흑연 분말)를 비롯한 다양한 윤활제를 들 수 있다.
콘택트 리쏘그래피 장치(100)를 사용하는 패턴 전사는, 마스크(110)의 패턴화 영역(112)을 기판(130)의 타겟 부분(132)과 접촉시킴으로써 완료된다. 전술한 바와 같이, 일부 실시양태에서, 접촉은, 마스크(110)의 굴곡부 및 기판(130)의 굴곡부 중 하나 또는 둘다에 의해 제공된다. 다른 실시양태에서, 상기 접촉은 스페이서(120)의 변형(가역적 또는 탄성적, 비가역적 또는 성형적, 또는 이들의 조합)에 의해 제공된다. 이러한 변형성 스페이서(120)는, 전술한 바와 같이, 예를 들어, '수동적' 변형성 물질(예를 들어, 고무, 중합체 또는 다른 엘라스토머성 물질) 및 '능동적' 변형성 물질(예를 들어, 피에조 전기 작용된 스페이서 또는 열적으로 작용된 스페이서) 중 하나 또는 둘다에 의해 구성될 수 있다. 게다가, 능동적 변형 실시양태에서와 같이, 일부 실시양태에서, 스페이서(120)의 변형이 제어될 수 있다.
도 3C는, 본 발명의 실시양태에 따라 마스크(110)의 굴곡부가 사용되는, 도 3A 및 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 측면도이다. 사용되는 굴곡부는, 마스크(110)를 기판(130)과 접촉되도록 하기에 충분하다. 구체적으로, 마스크(110)의 굴곡부는, 마스크(110)의 패턴화 영역(112)이 기판(130)의 타겟 부분(132)과 물리적으로 접촉하도록 하기에 충분한 마스크(110)의 휨을 유도한다.
도 3D는, 본 발명의 실시양태에 따라, 기판(130)의 굴곡부가 사용되는, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 측면도이다. 기판 굴곡부는 도 3C에서 도시한 마스크 굴곡부와 동일한 목적으로 작용한다.
예를 들어, 자외선계 NIL를 수행하는데 있어서, 일반적으로 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다가 UV에 대해 투명하다. UV 투명한 마스크(110)를 제조하는데 적당한 물질은, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 유리, 석영, 규소 탄화물(SiC), 합성 다이아몬드, 규소 질화물(SiN), 마일러(Mylar, 등록상표), 카프톤(Kapton, 등록상표), 기타 UV 투명한 가소성 필름 뿐만 아니라 그 위에 부가적으로 침착된 박막을 갖는 상기 물질을 들 수 있다. 마일러 및 카프톤은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이 아이 듀퐁 드 네무아르 앤드 캄파니(E. I. Du Pont De Nemours and Company)의 등록 상표이다. 마스크가 UV 투명한 경우, 기판(130)이 투명할 필요는 없다. 따라서, 기판(130) 물질은 규소(Si); 갈륨 비소화물(GaAs); 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 비소(As) 및 인(P)의 응집체(예를 들어, AlxGa1-xAsyP1-y) 뿐만 아니라 다양한 금속, 가소성 물질 및 유리를 들 수 있다. 기판(130)이 투명하고 마스크(110)가 투명하지 않은 상황에서는, 유사하지만 반대되는 세트의 물질이 사용될 수도 있다. 그러나, 마스크(110) 및 기판(130) 둘다가 투명한 것도 본 발명의 다양한 실시양태의 범주에 포함된다.
예시적인 실시양태에서, 마스크(110)와 기판(130) 사이의 간격 또는 틈(즉, 스페이서(120)의 간격 치수)은, 변형 전 밀폐 구조인 경우에, 약 5㎛ 이하이다. 이러한 예시적인 실시양태에서, 임프린트 타겟 영역(132)은, 횡방향 크기가 약 2.5㎝인 기판(130)상의 사각 영역이다. 스페이서(120)는 각각 타겟 영역(132)의 가장자리로부터 약 1.25㎝ 분리되어 있다. 예시적인 실시양태에서는, 변형율 계산이 프린트된 패턴에서 1㎚ 미만의 횡방향 왜곡이 실현될 수 있음을 나타낸다.
다른 실시양태에서, 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다에 힘이 적용되어, 스페이서(120)에 의해 경계가 정해지는 마스크(110) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다의 영역이 휘거나 구부러진다. 다른 실시양태에서, 적용되는 힘은 스페이서(120)의 변형을 유발하여, 스페이서(120)에 의해 경계를 이루는 영역이 물리적으로 접촉하게 된다. 다른 실시양태에서, 스페이서(120)와, 마스크(100) 및 기판(130) 중 하나 또는 둘다에 적용되는 힘에 의해 변형되고/되거나 휜다.
적용되는 힘으로는, 이로서 한정되는 것은 아니지만, 유압, 기계력(예를 들어, 피에조 전기적으로 발생하는 힘), 전자기력(예를 들어, 마찰력 및/또는 동적 전기력 및/또는 자기력), 및 음향력(acoustic force)(예를 들어, 음향 파동 및/또는 음향 쇼크)을 들 수 있다. 도 3C 및 도 3D에 적용되는 힘은 z-방향으로 배향된 큰 화살표로 나타냈다. 마스크(110), 기판(130) 및 스페이서(120) 중 하나 이상의 변형은, 마스크(110) 패턴화 영역(112) 및 기판(130)의 타겟 부분 사이의 목적하는 접촉 압력을 용이하게 하는데 충분하다. 예를 들어, 임프린트 리쏘그래피에서, 접촉 압력은, 마스크 또는 몰드(110)를 기판(130)의 수용 표면으로 가압하는데 충분하다.
마스크(110) 및 기판(130)의 정렬이 완료된 후, 힘이 적용된다. 예를 들어, 마스크(110)는, 기판(130)과 정렬될 때까지 스페이서(120) 상을 활주함으로써 움직이다. 그다음, 힘이 적용하여 마스크(110) 및/또는 기판(130)을 굽히거나 구부린다. 이렇게, 정렬을 흐트리지 않고, 접촉된다. 다른 예에서, 정렬될 때까지 스페이서(120) 상에서 활주함으로써, 기판(130)이 마스크(110) 대신 움직이거나, 기판(130) 및 마스크(110) 둘다가 서로에게 상대적으로 움직이다. 게다가, 이러한 예에서, 마스크(110) 및/또는 기판(130) 대신 또는 이들 이외에, 스페이서(120)를 변형시키기 위해서 힘이 적용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 변형은 성형적, 탄성적, 수동적 또는 능동적 변형 중 하나 이상일 수 있다.
일부 실시양태에서, 기계적 수단에 의해 굴곡력(flexure force)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 클램프를 사용하여 마스크(110), 기판(130) 및 스페이서(120) 중 하나 이상에 가압하여, 마스크(100) 및 기판(130) 사이에 변형 및 접촉을 유도할 수 있다. 다른 실시양태에서, 굴곡력을 부여하기 위해서, 통합된 보강재가 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 유압이 적용되어 굴곡부를 형성할 수도 있다.
유압은 유압식 프레스 또는 유압식 블레이드(bladder)를 사용함으로써 적용될 수 있다. 선택적으로, 마스크(110)와 기판(130) 사이의 공동 및 콘택트 리쏘그래피 장치(100)에 의해 둘러싸인 영역 사이의 공기 압력차를 사용하여 유압을 적용할 수 있다. 공기 압력차를 사용하는 예로서, 본원에서도 참고로 인용되는 위(Wu) 등에 의해 2004년 9월 1일자로 출원된 공계류중인 특허출원인 USSN 10/931,672에 기술되어 있다.
일부 실시양태에서, 마스크(110)와 기판(130) 중 하나 또는 둘다가 굴곡되어 있는 동안, 스페이서(120)는 그대로 유지될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 굴곡을 야기하는 힘이 적용되는 동안 또는 상기 힘의 적용으로 인하여, 스페이서(120)가 붕괴되거나 다르게는 다양한 정도로 변형될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 실질적인 부분의 굴곡부가 생긴 후, 스페이서(120)의 붕괴가 발생할 수 있으며, 그 결과 임의의 정렬의 밀림 및/또는 어긋남을 최소화할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, 스페이서(120)는, 굴곡 후 초기 형태 또는 치수로 회복하거나 복귀하는 물질로 제조될 수 있고, 따라서, 재사용가능할 수 있다(예를 들어, 가역적 또는 탄성적 변형). 다양한 실시양태의 목적을 위해, 스페이서(120)는, 전술한 바와 같이, 강성, 반-강성, 회복성, 탄성적 변형성, 성형적 변형성, 수동적 변형성, 능동적 변형성, 1회성 및 재사용성 중 하나 이상인 물질 또는 이러한 물질의 조합 중에서 선택될 수 있다.
도 3E는 본 발명의 실시양태에 따라 스페이서(120)의 변형이 사용되는, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 실시양태의 측면도이다. 도 3E에서 도시하는 바와 같이, 마스크를 통해 작용하는 적용되는 힘(화살표)은 스페이서(120)의 변형을 유도하여, 목적하는 접촉 압력에 의해 마스크(110)의 패턴 영역(112)이 기판(130)의 타겟 부분(132)과 접촉하도록 가압한다.
도 3F는 본 발명의 실시양태에 따라 스페이서(120)의 성형적 또는 비가역적 변형이 사용되는, 도 3A 및 도 3B의 콘택트 리쏘그래피 장치의 실시양태의 측면도이다. 도 3F에서 도시하는 바와 같이, 마스크(110)에 따라 작용하는 적용되는 힘(화살표)은, 스페이서(120)의 성형적 또는 파쇄에 기초한 변형에 의해 마스크(110)의 패턴화 영역(112)이 목적하는 접촉력으로 인해 기판(130)의 타겟 부분(132)을 접촉하고 가압하도록 유도한다.
도 3G는 본 발명의 실시양태에 따라 변형성 스페이서(120)가 사용된 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 실시양태의 측면도이다. 도 3G에서, 다수의 변형성 스페이서(120)가, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 마스크(110)의 다수의 국부 패턴화 영역(112) 및/또는 기판(130)의 타겟 부분(132) 사이의 공간 또는 영역(134)(예를 들어, 스트리트, 톱 자국 등)을 비롯한, 넓은 패턴화 영역 또는 부위에 위치한다. 도 3G에서 예시하는 바와 같이, 마스크(110)를 통해 작용하는 적용된 힘(화살표)은 스페이서(120)의 변형을 유발하여, 마스크(110)의 패턴화 영역이 목적하는 접촉 압력에 의해 기판(130)의 타겟 부분(132)과 접촉하도록 상기 타겟 부분을 가압한다.
일반적으로 마스크(110)에 일반적으로 적용되는 힘이 도 3E, 3F 및 3G에 도시되어 있지만, 마스크(110) 대신에 또는 마스크(110) 이외에 상기 힘이 기판(130)에 적용될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 다양한 실시양태의 범주에 속한다. 게다가, 도 3E 내지 도 3G에서 적용되는 힘은 일반적으로 마스크(110)에 인접하여 중앙에 배치되어 있는 화살표로서 표시되어 있지만, 상기 힘이 스페이서(120)의 변형을 유도하도록 마스크(110) 및/또는 기판(130)의 표면 중 어디에든지 적용되는 양태 또한 본 발명의 실시양태의 범주에 포함된다.
도 4는 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)의 구성도이다. 구체적으로, 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은 패턴화 도구(예를 들어, 포토리쏘그래피 마스크, 임프린트 리쏘그래피 몰드, 리쏘그래피 템플릿) 및 패턴화될 기판 사이의 평행한 정렬, 횡방향 정렬 및 회전식 정렬을 제공한다. 추가로, 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은 패턴화 도구와 기판 사이의 직접적인 접촉에 의해 기판의 패턴화를 용이하게 한다. 용이화된 패턴화는 패턴화 도구, 기판 및 패턴화 도구와 기판 사이에 존재하는 스페이서 중 하나 이상의 굴곡부에 의해, 이들 정렬을 실질적으로 방해하지 않으면서, 달성된다. 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 포토그래피 콘택트 리쏘그래피, 엑스-선 콘택트 리쏘그래피 및 임프린트 리쏘그래피를 비롯한, 패턴화 도구와 패턴화될 기판 사이의 접촉을 포함하는 임의의 리쏘그래피 방법에 적용가능하다. 하기에서는, 일반론에서 벗어나지 않으면서 논의를 간략화하기 위해서, 패턴화 도구는 마스크로 지칭한다.
콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은 콘택트 마스크 정렬기(210) 및 콘택트 리쏘그래피 모듈 또는 장치(220)를 포함한다. 콘택트 마스크 정렬기(210)는 횡방향/회전식 정렬 및 패턴화 동안 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)을 고정시킨다. 콘택트 마스크 정렬기(210)는 마스크 전기자(armature)(212) 및 기판 쳐크, 압반 또는 단(214)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 콘택트 마스크 정렬기(210)는, 기판을 고정하기 위한 기판 쳐크 또는 단 및 마스크를 고정하기 위한 마스크 전기자와 함께 통상적인 마스크 정렬기의 부품을 포함할 수 있다. 통상적인 콘택트 마스크 정렬기에서, 마스크 전기자 및 기판 쳐크는 서로에 대해 이동가능하여, 마스크 및/또는 마스크를 고정시키거나 도입하는 마스크 블랭크와 기판의 상대적인 횡방향 및 회전식 정렬(예를 들어, x-y 정렬 및/또는 각(w)정렬)을 가능하게 한다. 본 발명의 콘택트 마스크 정렬기(210)는, 마스크 정렬기(210)가, 후술하는 바와 같이 기판 패턴화를 위해 본 발명의 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)을 고정하거나 지지한다는 측면에서 종래의 마스크 정렬기와는 상이하다. 추가로, 마스크와 기판 사이의 패턴-전사 접촉을 달성하기 위해 통상적으로 사용되는 마스크 전기자 및 기판 쳐크 사이의 상대적인 이동이, 본 발명의 다양한 실시양태에서도 사용된다. 그러나, 이러한 종래의 이동은, 본 발명에서는 패턴 전사가 아니라 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)을 밀폐하기 위해서, 사용된다. 대신, 마스크 정렬기(210)가 정렬을 유지하면서, 리쏘그래피 모듈(220)의 변형이 밀폐된 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)내에 패턴 전사 접촉을 제공하기 위해서 사용된다.
콘택트 리쏘그래피 모듈(220)은 마스크 블랭크(222), 기판 캐리어(224) 및 하나 이상의 스페이서(226)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 마스크 블랭크(222)는 패턴화 도구 또는 '마스크'(228a)를 위한 탑재 표면을 제공하는 가요성 판을 포함한다. 이러한 일부 실시양태에서, 마스크(228a)는 가요성, 반-가요성, 또는 본질적으로 강성(즉, 본질적으로 비-변형성)일 수 있다. 이러한 실시양태에서, 마스크(228a)는, 예를 들어 접착제, 클램프 또는 칩과 같은 기계적 패스닝(fastening) 수단, 또는 진공을 사용하여, 마스크 블랭크(222)의 탑재 표면에 제거가능하도록 부착될 수 있다. 다른 실시양태에서, 마스크 블랭크(222)는 강성 판 또는 반-강성 판이며, 마스크(228a)는 가요성이다. 이러한 실시양태에서, 마스크(228a)는, 가용성 마스크(228a)의 굴곡화를 용이하게 하는 방식으로 마스크 블랭크(222)의 탑재 표면에 제거가능하도록 부착된다. 다른 실시양태에서, 마스크(228a)는 마스크 블랭크(222)의 부품 내부에 형성되거나 마스크 블랭크(222)의 부품으로써 형성될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 마스크 블랭크(222)는 마스크(228a)와 필수적으로 동등하게 고려될 수 있다. 마스크 블랭크(222) 및 마스크(228a)의 가요성은, 후술하는 바와 같이, 일부 실시양태에서 패턴화 전사 접촉을 용이하게 하기 위해 사용된다.
일부 실시양태에서, 기판 캐리어(224)는 기판(228b)을 위한 탑재 표면을 제공하는 강성 또는 반-강성 판이다. 기판(228b)은 기판 캐리어(224)의 탑재 표면에 제거가능하게 부착되어 있다. 예를 들어, 접착제 또는 기계적 패스너가 기판 캐리어(224)에 기판(228b)을 부착시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 당업계에 공지된 진공, 전자기력 또는 유사한 힘이 기판(228b)을 캐리어(224)에 고정시키기 위해 사용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 기판(228b)은 가요성이며, 굴곡을 용이화하는 방식으로 탑재 표면에 부착될 수도 있다. 예를 들어, 기판(228b)은 기판(228b)의 주변 둘레에서만 부착될 수 있다. 선택적으로, 기판(228b)은, 굴곡이 요구될 때까지, 부착될 수 있다. 예를 들어, 기판(228b)을 고정시키는 진공은, 굴곡을 용이하게 하기 위해서, 해제되거나 제거될 수 있다.
다른 실시양태에서, 기판 캐리어(224)는 기판이 제거가능하도록 부착된 가요성 판을 포함한다. 일부 실시양태에서, 기판(228b)은 가요성, 반-가요성, 또는 본질적으로 강성(즉, 본질적으로 비-변형성)일 수 있다. 다른 실시양태에서, 기판(228b) 자체는 기판 캐리어(224)로서 작용할 수 있다. 일부 경우에, 일부 실시양태에서 패턴 전사 접촉을 용이하게 하기 위해 기판 캐리어(224)(존재하는 경우) 및/또는 기판(228b)의 가요성이 사용된다.
일부 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크(228a) 및 기판(228b)의 영역의 외부에서 기판 캐리어(224) 및 마스크 블랭크(222) 사이에 위치한다. 다른 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크(228a)와 기판(228b)(시스템(200)에서는 도시되어 있지 않음)의 영역에 배치된다. 스페이서(226)는 모두 본질적으로 균일한 수직 간격 치수(예를 들어, 높이 또는 직경)를 가져서, 마스크 블랭크(222)와 기판 캐리어(224)가 스페이서(226)와 접촉하는 경우, 마스크 블랭크(222)가 본질적으로 기판 캐리어(224)에 본질적으로 평행하게 이격되고 정렬된다(즉, 배향된다). 게다가, 마스크(228a) 및 기판(228b) 중 하나 또는 둘다를 추가로 포함하는 실시양태에서, 마스크(228a) 및 기판(228b)은, 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224)에 부착됨으로써 이격된 관계상 서로 본질적으로 평행하도록 정렬된다(즉, 배향된다). 일부 실시양태에서, 스페이서(226)는 개별적으로 제공된 소자이다. 다른 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224) 중 하나 또는 둘다에 부착된다. 또다른 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224) 중 하나 또는 둘다의 일체형 부품으로서 제조된다.
일부 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224)의 사이 보다는 마스크(228a)와 기판(228b)의 사이에 배치된다. 다시, 스페이서(226)는 균일한 수직 간격 치수(예를 들어 높이 또는 직경)을 가져서, 마스크(228a) 및 기판(228b)이 스페이서(226)와 접촉하는 경우, 마스크(228a)가 기판(228b)로부터 이격되어 상기 기판(228b)과 본질적으로 평행하고 인접하게 정렬된다. 이러한 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크(228a)의 패턴화 영역 및 기판(228b)의 타겟 부분의 바깥쪽에 위치한다. 이러한 일부 실시양태에서, 스페이서(226)는 개별적으로 제공된 소자이다. 다른 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크(228a) 및 기판(228b) 중 하나 또는 둘다의 일체형 부품으로서 제조되거나, 마스크(228a) 및 기판(228b) 중 하나 또는 둘다에 부착되어 있다.
다른 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)은 전술한 바와 같이 콘택트 리쏘그래피 장치(100)와 본질적으로 유사한다. 이러한 실시양태에서, 마스크 블랭크(222) 및 마스크(228a)는 둘다 본질적으로 마스크(110)와 유사한 반면, 콘택트 리쏘그래피 장치(100)의 다양한 실시양태와 관련해서 전술한 바와 같이, 기판 캐리어(224) 및 기판(228b)은 본질적으로 기판(130)과 유사하고, 스페이서(226)는 본질적으로 전술한 바 있는 스페이서(120)와 유사하다.
콘택트 마스크 정렬기(210)는, 마스크 전기자(212) 및 기판 쳐크(214)의 상대적인 위치에 의해 도시된 2개의 분리된 또는 이격된 섹션으로서 초기에는 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)을 고정한다. 구체적으로, 마스크 블랭크(222) 및 부착된 마스크(228a)는 마스크 정렬기(210)의 마스크 전기자(212)에 의해 부착되는 반면, 기판 캐리어(224) 및 부착된 기판(228b)은 기판 쳐크(214)에 의해 고정되어 설치된다. 전술한 바와 같이, 일부 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크 블랭크(222), 마스크(228a), 기판 캐리어(224), 기판(228b) 또는 이들의 임의의 조합에 의해 부착될 수 있다. 다른 실시양태에서, 스페이서(226)는 마스크 블랭크(222), 마스크(228a), 기판 캐리어(224), 기판(228b) 또는 이들의 임의의 조합의 일체형 부품으로서 제조될 수 있다. 선택적으로, 스페이서(226)는 단순히 이들 사이에 배치될 수 있다. 게다가, 스페이서(226) 중 일부는, 단순히 이들 사이에 배치되는 반면, 다른 스페이서(226)는 마스크 블랭크(222), 마스크(228a), 기판 캐리어(224), 기판(228b) 및 이들의 임의의 조합 중 하나 이상에 고정되고/되거나 마스크 블랭크(222), 마스크(228a), 기판 캐리어(224), 기판(228b) 및 이들의 임의의 조합 중 하나 이상의 일체형 부품으로 제조된다. 이격된 섹션으로서 마스크 정렬기(210)에 의해 고정되는 경우, 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)은 '개방'되어 있는 것으로 지칭된다.
도 5A는 본 발명의 실시양태에 따라, 초기, 개방형 구조인 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)의 마스크 정렬기(210) 부분의 측면도이다. 도 5A에서 도시하는 바와 같이, 스페이서(226)는, 일례로서, 본 실시양태에서 원뿔형이고 기판 캐리어(224)에 또는 상기 기판 캐리어(224)상에 인접해 있다. 점선은 필수적으로 도 5A의 리쏘그래피 모듈(220)의 도시된 소자를 포함한다. 추가로, 단지 리쏘그래피 모듈(220) 주변의 마스크 정렬기(220) 부분이 도 5A에 도시되어 있다.
도 5B는 본 발명의 실시양태에 따라, 밀폐된 구조의 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)을 포함하는, 도 5A의 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)의 마스크 정렬기(210)의 부분의 단면도이다. 일부 실시양태에서, 밀폐된 구조는, 마스크 전기자(212) 및 기판 쳐크(214)를 서로 움직여서 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224)가 서로 스페이서(226)와 접촉되도록 함으로써 달성된다. 마스크 전기자(212) 및 샘플 쳐크(214)의 운동은, 마스크 정렬기(210)의 기준 프레임에 대해 전기자(212) 및 쳐크(214) 중 하나 또는 둘다를 이동시킴을 포함할 수 있다. 이러한 이동은 레지스트 도포된 기판과 접촉되어 있는 정렬된 마스크를 운반하는 마스크 정렬기의 종래의 작동에 해당한다. 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)의 밀폐된 구조에서, 마스크(228a)는 기판(228b)으로부터 분리되어, 밀폐시, 기판(228b)을 향하는 방향으로 마스크(228a)로부터 연장되는 특징부, 및 마스크(228a)를 향해 기판(228b)으로부터 연장되는 특징부 중 하나 또는 둘다 사이에 틈 또는 간격이 존재한다.
콘택트 리쏘그래피 모듈(220)의 밀폐된 구조는 당업계에 공지된 마스크 정렬과 유사한 방식으로 마스크 정렬기(210)의 종래의 작용을 사용함으로서 마스크(228a)와 기판(228b) 사이의 정렬을 용이하게 한다. 특히, 정렬(즉, 횡방향 정렬 및 회전식 정렬)이 마스크 블랭크(222) 및/또는 기판 캐리어(224)의 상대적인 이동(예를 들어, x-y 이동 및 각도 이동)에 의해 제공된다. 그러나, 종래의 마스크 정렬기 작동과는 상이하게, 실시양태에 따라, 상기 상대적인 이동은, 스페이서(226)와, 마스크(228a) 및/또는 기판(228b)의 표면을 포함할 수 있는 마스크 블랭크(222) 및/또는 기판 캐리어(224) 중 하나 또는 둘다의 표면 사이의 활주성 접점에서 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224) 중 하나 또는 둘다가 활주함으로써 제공된다. 게다가, 종래의 마스크 정렬기 작동과는 상이하게, 상기 상대적인 이동은, 스페이서(226)와 개별적인 표면 사이의 낮은 마찰의 계면 또는 '활주성 접점'(즉, 계면이 평활하고/하거나 활주가능함)에 의해 제공된다. 게다가, 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224)는 스페이서(226)의 분리 작용에 의해 서로 본질적으로 평행하게 고정되어 있다. 활주가능한 접점 상에서의 활주는, 정렬 과정 동안 및 그 이후에도 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224) 사이의 본질적으로 평행한 관계를 유지시킨다. 도 5B에서의 양방향 화살표는 정렬 과정 동안의 마스크 블랭크(222) 및/또는 기판 캐리어(224)의 상대적 이동(예를 들어, x-y 방향 및 각주 이동)을 나타낸다.
일단 정렬되면, 마스크 블랭크(222), 기판 캐리어(224), 마스크(228a), 기판(228b) 및 스페이서(226) 중 하나 이상의 변형에 의해 마스크(228a) 및 기판(228b) 사이에서 접촉이 제공된다. 일부 실시양태에서, 구체적인 실시양태에 의해 표시되는 바와 같이, 변형은, 콘택트 리쏘그래피 모듈(220)의 적당한 가요성 소자(들)에 적용되는 힘에 의해 제공된다. 예를 들어, 마스크 블랭크(222)가 가요성 소자인 경우, 힘이 적용되어, 스페이서 주변의 마스크 블랭크(222)가 (예를 들어, 도 3C에서 도시한 바와 유사하게) 굽는다. 다른 예에서, 기판(228b)이 가요성 소자인 경우, (예를 들어, 도 3D에서 도시한 바와 유사하게) 힘이 기판(228b)에 적용된다. 다른 예에서, 본질적으로 비-가요성 마스크(228a) 및 본질적으로 비-가요성 기판(228b) 중 하나 또는 둘다에 힘에 적용되면, (예를 들어, 도 3E, 3F 및 5D에서 도시한 바와 유사하게) 변형성 스페이서(226)를 변형시킨다. 임의의 경우에, 힘의 적용에 의해 개별적인 변형성 소자의 변형이 유도되며, 패턴 전사를 위해 마스크(228a) 및 기판(228b) 사이의 접촉을 용이하게 한다.
도 5C는, 본 발명의 실시양태에 따라 힘이 적용되어 가요성 기판 캐리어(224)의 굴곡을 유도함을 나타내는, 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)의 마스크 정렬기(210) 부분의 단면도이다. 유도된 변형은, 도 5C에서 도시하는 바와 같이, 마스크(228a) 및 기판(228b) 사이의 물리적 접촉을 용이하게 한다. 콘택트 리쏘그래피 장치(100)에 대해 전술한 바와 같은 힘이 적용될 수 있다. 예를 들어, 기판 쳐크(214)의 개구부(216)를 통해 유압을 적용함으로서 굴곡이 유도된다.
도 5C는 실시양태에 따라 기판 캐리어(224)의 굴곡과 함께 기판(228b)도 굽는 것을 도시한다. 그러나, 기판(228b)의 굴곡이 기판 캐리어(224)의 굴곡에 수반되기 않도록 하는 크기 또는 형태를 갖는 실시양태도, 본 발명의 다양한 실시양태의 범주에 포함된다. 게다가, 기판 캐리어(224)가 기판 쳐크(214)내 개구부(216)와 유사한 개구를 가져서, 단지 기판(228b)을 굽히는 것만으로 굴곡이 제한될 수 있는 실시양태도, 본 발명의 다양한 실시양태의 범주에 포함된다. 유사하게, 일부 실시양태에서, 실시양태에 따라, 마스크 블랭크(222)의 굴곡은 마스크(228a)의 굴곡을 유도하거나 유도하지 않을 수 있거나, 선택적으로 마스크 블랭크(222)내 개구가 마스크 블랭크(222)를 굽히지 않으면서 마스크(228a)가 기판(228)를 향해 굽도록 할 수 있다. 따라서, 도 5C에서 도시하는 실시양태는 단지 예일 뿐 이로서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
일부 실시양태에서, 마스크 블랭크(222) 및 마스크(228a)는 광 또는 X-선에 대해 본질적으로 투명해서, 예를 들어, 포토리쏘그래피로서, 마스크(228a)를 통해 기판(228b) 상에 포토레지스트 층을 노출하는 것을 용이하게 한다. 선택적으로, 마스크 블랭크(222)는 개구부를 가지면서, 마스크(228a)는 투명하다. 일부 실시양태에서, 기판 캐리어(224) 및 기판(228b)은 본질적으로 광 또는 X-선에 투명하다. 선택적으로, 기판 캐리어(224)는 개구부를 가지면서, 기판(228b)은 투명하다. 다른 실시양태에서, 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224) 중 하나 또는 둘다가 본질적으로 광에 투명하거나 개구부를 가져서, 예를 들어 임프린트 리쏘그래피에서 기판(228b)의 표면상에 성형가능한 층의 광-연화 또는 광 경화를 용이하게 한다. 이러한 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은 추가로 광원(230)(예를 들어, 적외선, 가시광선, 및/또는 자외선 또는 선택적으로 X-선 공급원)을 포함한다. 도 4는 예로서 선택적인 광원(230)을 도시한다.
다른 실시양태에서, 기판(228b) 상의 성형성 층(moldable layer)은 열에 의해 경화되거나 가열 후 연화되며, 그 후 냉각시킨다. 이러한 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은, 선택사항의 예로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 프린트 공정 동안 성형성 층에 열을 적용하는 열 공급원(240)을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은, 임프린트 리쏘그래피 도중의 성형성 층의 열 경화/연화 및 광-경화/연화, 및 포토그래피 동안의 광 노출 중 하나 또는 둘다를 가능하게 하는 광원(230) 및 열 공급원(240) 중 하나 또는 둘다를 포함한다. 따라서, 일부 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)은 본질적으로, 1회 셋업에서 정렬, 전술한 바와 같이, 변형을 이용하는 콘택트 리쏘그래피(예를 들어, 광- 및 임프린트 리쏘그래피 중 하나 또는 둘다), 및 수용 층의 경화를 제공하는, 작동준비가 된(turn-key) 시스템이다. 추가로, 콘택트 리쏘그래피 모듈(220) 실시양태의 소자에 의해 용이해지는 조정가능한 접촉 압력으로 인해 패턴 전사가 균일해진다.
도 5D는, 본 발명의 실시양태에 따라 힘이 적용되어 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224) 사이의 변형성 스페이서(226)의 변형을 유도함을 나타내는, 도 5B의 콘택트 리쏘그래피 시스템(200)의 마스크 정렬기 부분(210)의 단면도이다. 일부 실시양태에서, 마스크 블랭크(222) 및 기판 캐리어(224)는 독립적으로 가요성, 반-강성 또는 강성이다. 일부 실시양태에서, 마스크(228a) 및 기판(228b)은 독립적으로 가요성, 반-강성 또는 강성이다. 각각의 실시양태에서, 마스크 전기자(212) 및 샘플 쳐크(214)는 본질적으로 비-변형성이어서 단지 스페이서(226)만 변형된다. 전술한 콘택트 리쏘그래피 시스템(220)의 각각에서, 가요성 소자(들)이 독립적으로 성형적, 탄성적, 수동적 및 능동적 변형성 중 하나 이상을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시양태에 따른 콘택트 리쏘그래피의 방법(300)의 흐름도이다. 방법(300)은 치수화된 스페이서를 사용하여 패턴화 도구 또는 '마스크'와 패턴화될 기판을 이격되고 평행한 관계를 갖도록 배향하는 단계(310)를 포함한다. 스페이서는 초기에는 마스크의 패턴화 부분 및 기판의 타겟 부분 사이에 직접적인 접촉을 방지한다. 예를 들어, 배향되는 경우(310), 마스크의 최대 높이 특징부는, 기판의 최대 높이의 특징부로부터 이격되거나 빗겨가도록 한다. 일부 실시양태에서, 배향 과정(310) 동안 및 그 이후에, 스페이서는 마스크와 기판 사이의 본질적으로 평행한 관계를 추가로 제공하고 이를 유지한다. 예를 들어, 마스크의 평면은, 배향 단계(310) 이후에 스페이서의 상대적 간격 치수(예를 들어, 직경 또는 높이)에 의해 기판의 평면과 본질적으로 평행하도록 한다.
방법(300)은 추가로 마스크, 기판 및 스페이서 중 하나 이상의 변형을 유도하는 단계(320)를 포함하여, 마스크의 패턴화 부분과 기판의 타겟 부분이 직접적으로 접촉되도록 한다. 변형 유도 단계(320)는 마스크를 기판 방향으로 굽히는 단계, 기판을 마스크 방향으로 굽히는 단계, 및 스페이서를 변형 또는 붕괴시키는 단계 중 하나 이상을 포함한다. 모든 경우에서, (320) 단계에서 유도된 변형은, 배향 단계(310) 중 마스크의 부분 및 기판의 부분 중 하나 또는 둘다가 스페이서에 의해 형성된 공간을 경유하여 이동하는 것을 용이하게 한다. 용이화된 이동은 개별적인 마스크 부분이 개별적인 기판 부분과 직접적으로 접촉되도록 한다. 일부 실시양태에서, 마스크는 기판의 포토리쏘그래피 패턴에서 사용되는 리쏘그래피 마스크이면서, 마스크는 기판 또는 기판의 패턴 수용층과 직접적으로 접촉하게 된다(예를 들어, 광 콘택트 리쏘그래피, X-선 콘택트 리쏘그래피 등). 다른 실시양태에서, 마스크는, 직접 접촉 단계에서 기판의 패턴 수용 표면상에 패턴을 프린트 또는 가압하는 단계에서 사용되는 몰드이다(예를 들어, 임프린트 ). (320) 단계에서 유도된 변형에 기인하는 직접적인 접촉이 리쏘그래피 패턴의 복사본을 기판에 전사시킨다.
일부 실시양태에서, 콘택트 리쏘그래피의 방법(300)은 배향 단계(310) 이후 및 변형 유도 단계(320) 이전에 선택적으로 추가로 마스크 및 기판을 정렬하는 단계(330)를 포함한다. 정렬 단계(330)는 마스크 및 기판 중 하나 또는 둘다의 서로 상대적인 횡방향 정렬 및 회전식 정렬 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 실시양태에서, 횡방향 정렬 및/또는 회전식 정렬은 마스크 및 기판 중 하나 또는 둘다를 상기 스페이서 상에 활주시키는 단계를 포함한다. 스페이서와, 마스크 및 기판 중 하나 또는 둘다와의 계면은 활주성이어서 활주를 용이하게 한다.
표준 상태의 당업계의 리쏘그래피 마스크 정렬기는, 일반적으로 마스크 및 기판이, 전형적인 간격이 5 내지 10마이크론(㎛)인 평행 관계가 되도록 한다. 콘택트 리쏘그래피를 위해 이와 같은 정렬기를 사용하면, 전형적인 밀림 또는 어긋남이 0.5㎛ 수준일 수 있다. 나노-임프린트 리쏘그래피에서, 6nm의 특징부에 대해 이미 설명한 바 있으며, 이러한 특징부의 크기를 약 1nm까지 줄일 수 있는 가능성도 존재한다. 따라서, 다단계 리쏘그래피에서, 정렬 용량이 1nm 수준이 되도록 하는 콘택트 리쏘그래피 및 방법을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 실시양태는 이러한 매우 제약적인 정렬 사항에 부합하거나 능가하는 장치 및 방법을 제공한다.
따라서, 마스크/기판을 접촉시키기 위해서 스페이서 및 굴곡부를 사용하는 콘택트 리쏘그래피의 장치, 시스템 및 방법의 실시양태를 기술하였다. 전술한 실시양태는 본 발명의 원리를 대표하는 다수의 구체적인 실시양태 중 일부의 예임을 이해해야만 한다. 명백하게, 당업계의 숙련자라면 하기 청구의 범위에서 정의한 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다수의 다른 배열을 용이하게 변경할 수 있다.
Claims (10)
- 리쏘그래피 패턴을 갖는 패턴 영역(112)을 포함하는 마스크(110, 228a, 222); 및 상기 마스크(110, 228a, 222)와 패턴화되는 기판(130, 228b, 224) 사이에 배치된 스페이서(120, 226)를 포함하는 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220)로서,상기 마스크(110, 228a, 222)와 상기 기판(130, 228b, 224)이 상기 스페이서(120, 226)와 서로 접촉하는 경우, 상기 스페이서(120, 226)가, 마스크(110, 228a, 222)와 기판(130, 228b, 224)의 인접하면서도 평행한 이격된 배향(310)을 제공하고,상기 마스크(110, 228a, 222), 상기 기판(130, 228b, 224) 및 상기 스페이서(120, 226) 중 하나 이상이 변형성이어서, 상기 변형(320)이 패턴 전사(300)를 용이하게 하는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항에 있어서,평행 배향(310)된 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224)의 횡방향 정렬(330) 및 회전식 정렬(330) 중 하나 또는 둘다가 상호 접촉에 의해 용이해지는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 스페이서(120, 226)가 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224) 중 하나 또는 둘다에 부착되어 있는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 200).
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224) 중 하나 또는 둘다가 스페이서(120, 226)를 포함하고, 상기 스페이서(120, 226)가 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224) 중 하나 또는 둘다의 일체형 부품으로서 제조되어 있는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,스페이서(120, 226)가, 평행하게 배향(310)된 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224) 사이의 균일한 공간을 형성하는 간격 치수(spacing dimension) S를 갖고, 상기 간격 치수 S가 스페이서(120, 226)의 일정한 단면 직경 또는 스페이서(120, 226)의 일정한 높이인, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,스페이서(120, 226)가 성형적 변형성(plastically deformable), 탄성적 변형성(elastically deformable), 수동적 변형성(passively deformable) 및 능동적 변형성(actively deformable) 중 하나 이상을 갖는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,스페이서(120, 226) 중 접촉 표면이 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224) 중 하나 또는 둘다의 접촉 표면상에서 용이하게 활주가능하고, 상기 활주성(slidability)이 개별적인 접촉 표면의 물질 특성 또는 개별적인 접촉 표면에 도포된 낮은 마찰의 코팅재에 의해 제공되는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,스페이서(120, 226) 중 접촉 표면이 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224) 중 하나 또는 둘다의 접촉 표면상에서 용이하게 활주가능하고, 상기 기판(130, 228b, 224) 및 마스크(110, 228a, 222) 중 하나 또는 둘다의 접촉 표면이 최소의 국부 양각부(minimum local relief)를 포함하는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,기판(130, 228b, 224) 및 마스크(110, 228a, 222) 중 하나 또는 둘다가 독립적으로 성형적 변형성, 탄성적 변형성, 수동적 변형성 및 능동적 변형성 중 하나 이상을 갖고 투명성인, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,콘택트 리쏘그래피 시스템(200)에서 사용되는 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220)로서, 상기 시스템(200)이 장치(100, 220)의 평행 배향(310)된 마스크(110, 228a, 222) 및 기판(130, 228b, 224)을 정렬(330)시키는 콘택트 마스크 정렬기(210)를 포함하고, 상기 정렬기(210)가 변형-용이(320)화 패턴 전사(300) 과정 동안 상기 장치(100, 220)를 지지하는, 콘택트 리쏘그래피 장치(100, 220).
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