KR0174565B1 - 기계적으로 안정한 방사총 어셈블리 - Google Patents

기계적으로 안정한 방사총 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적으로 안정한 전자 및 이온총 지지구조물에 관한 것으로써, 소스어셈블리를 소스작동링에 단단하게 연결하기 위한 공동실린더와 소스음극, 실린더의 공동부분에 뻗어있는 연결된 렌즈를 포함한다.
따라서 본 발명에 따른 총은 매우 안정하고 외부진동에 영향을 덜 받도록 되어 있다.

Description

기계적으로 안정한 방사총 어셈블리
제1도는 종래기술의 전자총을 나타내는 도면.
제2도는 본 발명에 따른 전자총을 나타내는 도면.
제3a,3b,3c,3d도는 본 발명에 따른 원통형의 소스지지체(source support)를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 소스지지로드 4 : 랜즈어셈블리
5 : 렌즈 6 : 배출기캡
7 : 틈새클램프 8 : 와이어
10 : 억제장치 11 : 억제링 클램프
12 : 고전압칼라 14 : 고전압 커버연결기
17 : 스프링 18,19,23,24,27,28 : 스크류
26 : 빔 스커트 31 : 스프링 어셈블리연결기
1,41 : 베이스플레이트 2,42 : 소스작동링
43 : 원통형 소스지지체 13,49 : 소스부착디스크
50 : 고전압 연결기커버 15,51 : 필라멘트연결기
52 : 스프링어셈블리연결기 9,16,53 : 스프링어셈블리
54 : 설치스프링 55 : 고정스크류
58 : 고전압스커트 59,60,61,63 : 캡스크류
62 : 소켓헤드스크류 22,64 : 방사기
20,31,32,33,34,65 : 와셔 66,67 : 컬럼설치스크류
본 발명은 특히 반도체마스크제조와 같은 포토리쏘그래피에 사용되는 입자빔소스, 전자 또는 이온(필드방사)총의 기계적안정화를 위한 구조물에 관한 것이다.
전자 및 이온총은 잘 알려져 있다. 전형적인 전자총은 전자빔을 접속하기 위한 마그네틱 또는 정전렌즈 어셈블리로 고정되어 연결된 전자빔소스(소위 음극이라고 부름)을 포함한다. 정전렌즈어셈블리는 전자빔을 집속하기 위한 한 셋트의 환상전극이다. 소스와 그 지지구조물은 고정된 렌즈에 대한 전자빔위치를 조금씩 조절하기 위한 소스작동링과 연결되어 있다.
종래기술의 한가지 소스지지구조물은 소스가 매달려 있는 소스부착디스크와 소스작동링사이에 수직으로 뻗은 세개의 로드를 한 셋트로 사용한다. 제1지도는 총모률설치플레이트(베이스플레이트)(1), 소스작동링(2), 세개의 소스지지로드(3), 렌즈어셈블리(4), 렌즈(5), 배출기캡(6), 틈새클램프(7), 와이어(8), 스프링어셈블리(9), 억제장치(10), 억제링클램프(11), 고전압칼라(12),로 소스부착디스크(13), 고전압커버연결기(14), 필라멘트연결기(15), 스프링어셈블리(16), 스프링(17), 스크류(18)(19), 와셔(20), 틈새(21), 방사기(22), 스크류(23)(24), 옥토플(octupole,25), 빔스커트(26), 스크류(27)(28), 캡스크류(29)(30), 스프링어셈블리연결기(31), 와셔(31)(32)(33)(34) 및 와이어(35)를요 포함하는 종래의 전자총을 나타내는 분해도이다. 수직로드(3)는 소스작동링(2)과 소스부착디스크사이에 뻗어있다. 또 다른 종래기술의 소스지지구조물은 긴 로드나 캔틸레버식 지지물을 포함한다. 그런 모든 구조물을 바람직하지 못하게 외부진동에 상처받기 쉽고 전자빔의 정확도가 감소되는 결점이 있다.
본 발명의 목적은 입자빔소스의 기계적진동을 줄이기 위한 것이다. 극복해야 할 어려움은 특히 고집적, 하이빔해상도 적용에서 소스의 미세한 기계적진동에 대한 고감도이다. 이러한 진동은 비교적 큰(단일)총이나 컬럼확대기에 적용되는 전자광적용에서는 더 커져서, (시스템에 추가렌즈가 있을때)목적물에서 전자빔의 결과적인 작동에 의해 목적물에 기계적작동이 직접 전달된다.
따라서 본 발명은 특히 필드방사형소스를 갖는 커다란 컬럼확대기를 사용하고 매우 정확한 빔조절을 필요로 하는 전자빔 리쏘그래피적용에서 특히 중요하다.
본 발명에 의해 얻은 주요한 이점은 컬럼의 목표물에서의 빔이 안정성이 크게 증가되고 따라서 시스템의 정확도와 도량형(metrology)이 증가된다.
소스는 그것을 렌즈에 단단하게 연결시키고 그 작동을 렌즈에 대해서 강제하는 커다란 단면-모듈러스 원주형 지지체에 의해 총렌즈에 대해 전자광축에 단단하고 효과적으로 지지된다. 실린더는 벤드뒤틀림, 전단변형, 축방향의 압착등을 억제할 수 있는 소스지지체이므로 작은 크기이고 고구간모멘트 원주형 지지구조의 효과적인 사용에 의해 진동모드가 제한되고 진동수가 증가된다. 종래의 소스지지체는 원주형 또는 로드형태이거나 캔틸레버형이고 따라서 이러한 진동모드를 더 많이 허용하게 된다. 이러한 제조가 용이하고 효과적인 지지구조는 진동에 대한 허용을 줄이고 특징적인 진동수를 증가시킴에 의해 필드방사수행을 대단히 개선한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 음극(방사기)가 부착된 소스어셈블리가 설치되어 있는 필드방사(전자)총을 나타낸다. 음극은 전자의 물리적공급원이고 렌즈모듈 베이스 플레이트에 대해 단단하게 연결되어 있는 부재이고 따라서 또한 베이스 플레이트에 단단하게 부착되어 있는 렌즈어셈블리에 대해 소스의 상대적인 운동을 줄이게 된다. 조화될 수 있는 렌즈어셈블리가 1991년 3월 4일 출원되어 계류중인 Mark A. Gesley의 No. 07/671,425호의 Low aberration field emission electron gun에 기재되어 있다. 본 발명 또한 다른 렌즈어셈블리와 조화될 수 있다.
제2도에 도시된 총의 부품은 베이스플레이트(41), 소스작동링(42), 원주형 소스지지체(43), 렌즈어셈블리에 탑재된 디스크(44), 와이어(45), 배출캡(46), 틈새클램프(47), 고전압칼라(48), 소스부착디스크(49), 고전압연결기커버(50), 필라멘트연결기(51), 스프링어셈블리연결기(52), 스프링어셈블리(53),로 설치스프링(54), 세트스크류(55), 틈새(56), 세트스크류(57), 고전압스커트(58), 캡스크류(59)(60)(61), 소켓헤드스크류(62), 캡스크류(63), 방사기(64), 와셔(65), 컬럼설치스크류(66)(67)등이다. 제2도는 점선으로 어셈블리를 나타낸 분해도이다. 원주형 소스지지체(43)의 아래쪽부분에 나타나는 절단된 부분(cut-outs)은 도시된 것처럼 어셈블리스크류를 수용하기 위한 것이다.
따라서 소스어셈블리는 (상업적으로 유용한 기계적인 세라믹인) MacorTM소스-부착디스크(49)에 단단하게 부착되어 있다. 이 디스크(49)는 렌즈 어셈블리의 외부직경을 수용할 수 있는 크기의 내부직경과 소스작동링(42)의 외부직경에 의해 결정되는 두께를 갖는 환상횡도면을 갖으며 전체움직일 수 있는 소스작동어셈블리(소스어셈블리, 음극(64), 소스-지지디스크(44), 원주형 소스지지체(43), 소스작동링(42)으로 구성됨)의 병진운동을 가능하게 하는 원주형소스지지체(43)(Macor로 된 것이나 또는 다른 기계적으로 단단하고 전기적으로 절연된 물질로된 것도 가능하다)에 부착되어 있고, 그 움직임은 전형적으로 1mm이다., 디스크(44)위에 쌓여있는 렌즈가 스크류(66)에 의해 베이스플레이트(41)에 부착되어 있다.
제3a,3b,3c 및 3d도는 제2도의 원주형소스지지체(43)를 나타내는 도면이다. 제3a도는 절단위치와 스크류구멍의 각을 보여주는 위에서 본 도면이다. 제3b도는 제3a도와 동일한 구조를 보여주는 도면으로 스크류 구멍은 점선으로 표시되어 있다. 도면에 나타낸 a의 길이는 1.675인치, b(스크류구멍의 깊이)의 길이는 0.325인치, 'c(위쪽 절단면의 깊이)는 0.675인치, d(아래쪽 절단면의 총깊이)는 0.75인치, e(아래쪽 절단면의 폭과 아래쪽 절단면의 위쪽깊이)는 0.30인치이다.
제3c도는 원주형소스지지체(43)의 하부의 단부도이다. f의 길이(전체 외부직경)는 2.5인치이다. g의 길이(내부직경)는 1.65인치이다. 제3d도는 제3c도의 AA선을 따라 횡단한 단면도이고 절단모서리에 각이 생기도록 되어 있는 하부의 각 절단면을 상세히 나타내는 도면으로, 절단된 내부에서 두께 0.06인치인 물질이 도시되어 있다. 다양한 스크류구멍에는 관련된 스크류의 나사홈을 수용하기 위해 홈이 형성되어 있다. 원주형 지지어셈블리(43)는 Macor물질로부터 통상의 방법으로 제조된다.
상기 어셈블리의 주된 이점은 이것이 레지스트벤딩용으로 가장 효과적인 구조라는 것이다. 소스지지체의 원주형결합구조는 가능한 가장 큰 단면 모듈러스, 즉 적용된 벤딩강도당 벤딩모멘트를 갖는 어떠한 결합구조로 가능하다.
환상실린더 결합구조는 또한 방사된 입자빔을 입적하는 총어셈블리의 렌즈 부분을 쉽게 수용한다. 벤딩레지스턴스는 가해진 외력이 더 작은 소스위치 배열을 생성하기 때문에 해상면에서 더 큰 빔위치안정성으로 실행한다.
구조의 유효성은 또한 어셈블리의 중량이 가벼울수록 더 큰 고유진동수를 갖도록 하며, 전형적으로 해상, 리쏘그래피 및 도량형등의 적용에서 효과가 적다. 따라서 진동의 로킹모드(rocking mode)의 영향은 이러한 구조에서 감소된다.
단단한 환상원주형 결합구조를 사용하는 또 다른 이점은 종래의 분리된 로드형지지체를 사용하는 것에 비해 자유도를 강제하기 때문에 진동의 비틀림 방식이 더 크게 감소된다는 것이다.
이러한 구조의 또 다른 주요한 이점은 소스부착디스크(49)와 원주형소스지지체(43)의 사이와, 소스지지체(43)의 원주형결합방식에 의해 제공된 원주형소스지지체(43)와 소스작동링(42)사이에 접촉영역이 증가된다는 것이다.
이러한 방식에서 전단변형 및 로킹양상이 더욱 감소된다는 것이다. 소스지지체(43)에서의 절단의 수 및 면적이 최소로 유지된다. 제2도에서 볼 수 있는 것처럼 실린더(43)는 소스작동링(42)에 단단하게 부착되어 있고, 내부 스프링(54), 스크류(59)(62)에 의해 베이스플레이트(41)에 인장상태로 유지되어 있다.
상기한 본 발명에 대한 상세한 설명은 명세서에 개지된 사항에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 취지내에서 소스작동링을 생략하고 원주형소스지지체가 베이스플레이트에 단단하게 부착되는 등의 변경이 가능하다.

Claims (7)

  1. 소스의 한쪽단부에 부착되어 있고 렌즈를 수용하기 위한 중앙공동을 이루는 원주형 환상소스지지체, 소스지지체의 다른쪽 단부에 부착되어 있고 렌즈에 관하여 범위치를 조정하는 소스작동링, 렌즈에 대하여 소스의 병진운동을 제공하는 수단, 및 소스작동링에 부착되어 있고 렌즈를 지탱하고 하는 베이스플레이트로 구성되어 있으며, 입자빔과 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적으로 안정한 방사총어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 소스지지체가 가공성있는 세라믹으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기계적으로 안정한 방사총 어셈블리.
  3. 소스의 한쪽 단부가 부착되어 있으며 렌즈를 수용하기 위한 중앙공동을 이루는 원주형 환상소스지지체, 기계적조정이 렌즈에 관하여 소스의 병진운동을 허용하는 중에 소스작동링과 소스지지체사이에서 취해지는 기계적 조정과, 소스지지체의 다른쪽 단부에 부착되어 있고 렌즈를 지탱하는 베이스플레이트로 구성되어 있으며, 입자빔소스와 렌즈를 포함하는 기계적으로 안정한 방사총 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 소스지지체가 가공성 있는 세라믹으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기계적으로 안정한 방사총 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 렌즈에 관하여 소스의 1밀리미터 병진운동을 제공하는 병진운동제공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적으로 안정한 방사총 어셈블리.
  6. 제3항에 있어서, 소스지지체는 첫 번째 단부와 첫 번째에 대응하는 두 번째 단부를 가지며, 첫 번째 단부는 소스를 지지하고, 소스지지체는 접근을 제공하기 위해 첫 번째 단부에서 복수의 절단부를 형성하며 소스지지체는 두 번째 단부에서 복수의 절단부를 형성하며, 조립스크류를 수용하고, 그리고 소스지지체는 큰 단면계수를 제공하기 위하여 충분한 환상형두께로 이루어지며, 그것에 의해 소스지지체가 굽힘, 비틀림, 전단 및 축압력에 견디는 것을 특징으로 하는 기계적으로 안정한 방사총 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서, 소스지지체는 기계적으로 강성이고, 전기적으로 전열성인 가공성세라믹으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기계적 안정한 방사총 어셈블리.
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