KR100242926B1

KR100242926B1 - 하전입자빔 노광장치

Info

Publication number: KR100242926B1
Application number: KR1019990018187A
Authority: KR
Inventors: 오에요시히사; 아베토모히코; 야마다아키오; 야수다히로시; 쿠도켄지; 타카하타쿠오우지
Original assignee: 아끼구사 나오유끼; 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 1995-10-03
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-03-15
Also published as: US5949078A; KR100273128B1; US5872366A; KR100241995B1; US5854490A

Abstract

본 발명은 고에너지 하전입자빔을 사용하여 노광패턴의 충분한 선명도를 달성할 수 있는 하전입자빔 노광장치에 관한 것이다. 이 노광장치는 적어도 1개의 개구를 통하여 하전입자빔을 발생시키는 수단과 상기 적어도 1개의 개구를 갖는 마스크(230)로 구성되어 있다. 이 마스크(230)은 서로 동일형상의 플레이트(231, 232, 233, 234)가 조합하여 홀더에 볼트로 고정되어 있고, 상기 플레이트는 종방향으로 연장되는 측면중 하나가 기계가공에 의해 비스듬하게 되어 있다. 상기 플레이트(231)과 (232)는 모서리면을 대향시켜서 서로 평행하게 배치되고, 플레이트 (233)과 (234)는 모서리면을 대향시켜서 상기 플레이트(231)과 (232)와 직각으로 배치되고, 플레이트(231), (232) 와 (233), (234)는 서로 모서리면을 접근시켜서 중합되어 플레이트(231, 232, 233, 234)의 모서리면으로 둘러싸인 직사각형 개구(230a)가 형성되어 있다.

Description

하전입자빔 노광장치 {Charged-Particle-Beam Exposure Device}

본 발명은 일반적으로 하전입자 빔을 노광대상에 노광하는 장치에 관한 것으로서, 특히 하전입자빔의 광학시스템 구성을 개량한 것에 관한 것이다.

도1은 종래기술의 하전입자 빔 노광장치의 개략구성도이다.

도1의 하전입자 빔 노광장치는 전자총 10A, 전자기렌즈 21-25, 직사각형의 개구를 갖는 조리개(diapharm) 12, 개구 13a를 갖는 마스크 13, 원형개구 14a를 갖는 조리개 14, 주편향기 32, 부편향기 33, 및 편향기 26과 34를 포함한다.

전자총 10A와 하전입자빔에 노광되는 웨이퍼 11사이에는, 하전입자빔의 광축 AX에 따라 조리개 12, 마스크 13, 및 조리개 14가 배치되어 있다. 전자총 10A에서 방사된 하전입자빔이 도면부호 15로 표시한 바와 같이 단면 연장부를 갖도록 전자기 렌즈 21-25가 배치되어있다. 여기서, 하전입자빔의 단면 연장부 15는 하전입자빔의 경로를 명확히 보이도록 광축 AX에 수직한 방향으로 확대되어 도시되어 있다.

전자기 렌즈 21은 조리개 12의 양측면을 따라 배치된 전자기렌즈 21A와 21B를 포함한다. 전자기 렌즈 21A에 의해 광축 AX와 평행하게 된 하전입자빔은 조리개 12의 직사각형 개구 12a를 통과하여서 하전전자빔의 단면이 직사각형으로 형상화 된다. 전자기 렌즈 21B는 직사각형 단면을 갖는 하전입자빔을 수렴한다.

전자기 렌즈 22는 마스크 13의 양측면을 따라 배치된 전자기렌즈 22A와 22B를 포함한다. 전자기렌즈 22A에 의해 광축 AX와 평행하게 된 하전입자빔은 마스크 13의 개구 13a를 통과한다. 개구 13a에 의하여, 하전입자빔의 단면은 웨이퍼 11상에 형성되는 패턴으로 형상화된다. 전자기렌즈 22B는 개구 13a를 통과하는 하전입자빔을 수렴한다.

전자기렌즈 23은 조리개 14의 원형개구 14a에서 하전입자빔의 교차영상을 형성한다. 조리개 14의 원형개구 14a는 웨이퍼 11에 입사된 하전입자빔의 각도를 제한하는 데 사용된다. 또한, 조리개 14는 노광공정의 비노광기간중에 하전입자빔을 블럭화하는 데 사용된다. 전자기렌즈 23과 전자기렌즈 24는 영상크기를 축소하도록 한다. 전자기렌즈 25는 웨이퍼 11상에 영상을 형성시키는 대물렌즈이다.

주편향기 32와 부편향기 33은 웨이퍼 11상에 하전 입자빔을 주사하는 데 사용된다. 편향기 34는 하전전자빔을 블럭화하기 위해 노광공정의 비노광기간중에 조리개 14의 원형개구 14a에서 떨어져 하전입자빔을 편향한다.

가변 직사각형 노광방법에 있어서, 하전입자빔은 마스크 13상에 배치되는 편향기 26에 의해 편향된다. 도2는 마스크 13상에 배치된 하전입자빔을 도시한 것이다. 도2에서 처럼, 하전입자빔의 변위된 단면 15a는 그 일부 16이 마스크 13의 개구 13a를 통과한다. 이 일부 16은 도면에서 빗금친 영역으로 표시하였고, 개구 13a를 통과하는 이 일부 16은 웨이퍼 1에 투영될 크기로 축소된다. 이와같이, 하전입자빔의 단면은 편향기 26에 인가된 전압에 따라 형상과 크기가 변화하는 직사각형으로 형상화된다.

블럭노광방법에 있어서는, 각각의 개구패턴을 각각 갖는 다수개의 블럭을 마스크 13상에 제공한다. 이들 블럭중 하나를 선택하여 하전입자빔을 편향기 26에 의해 선택된 블럭에 향하게 한다. 하전입자빔은 선택된 블럭의 개구패턴을 통과하여 단면형상을 갖는다. 그 다음에, 하전입자빔의 형상화된 단면패턴을 웨이퍼 11상에 투영될 크기로 축소한다. 이와같이, 하전입자빔의 1쇼트(shot)는 웨이퍼 11상에 다양한 미세패턴을 제작할 수가 있다.

블럭노광방법에 있어서는, 마스크 13상에 하전입자빔의 1쇼트에 노광된 영역은 1개 이상의 개구를 포함하는 직사각형 블럭이고, 이들 개구는 블럭의 개구패턴을 함께 형성한다. 하전입자빔의 단면은 조리개 12의 직사각형 개구 12a에 의해 이 직사각형 블럭에 대응하도록 미리 형상화된다.

도3a는 광축 AX를 포함하는 평면을 따라 취해진 마스크 13의 단면도이다. 개구 13a는 포토리소그래피 기술에 의해 실리콘의 박판을 통하여 형성된다. 개구 13a의 모서리를 원자크기레벨로 예리하게 미세화시킬 수 있으므로, 광축 AX의 방향으로 개구 13a의 깊이를 거의 영으로 할 수가 있다. 전자빔의 에너지가 비교적 낮으면, 웨이퍼 11상에 개구 13a의 투영상이 매우 예리하다. 치수에 있어서는, 개구 13a는 200㎛×200㎛이며, 축소율은 예를들어 1/100이다. 빔 단면의 부분 16(도2)이 10㎛×10㎛이면, 웨이퍼 11상의 투영상은 0. 1㎛×10㎛로 된다.

전자빔의 에너지가 낮을 수록, 웨이퍼 11상의 레지스트층내에서 전방산란되는 전자와 실리콘기판내에서 후방산란되어 레지스트층에 재입사되는 전자에 의한 노광량은 더 커진다. 그래서, 전자빔의 에너지가 낮을수록, 노광영역은 더 커지고, 웨이퍼 11상에 노광강도분포가 덜 집중된다.

예를들어 0. 1㎛폭을 갖는 미세패턴을 예리하게 형성하기 위하여는, 예를들어 50KV에너지를 갖는 고에너지 전자빔을 사용하여야 한다. 이 경우에는 전자빔이 개구 13a의 얇은 모서리를 통하여 부분적으로 관통하므로, 웨이퍼 11상에 전류밀도분포가 점차줄어드는 경사면을 갖는다. 도3b는 웨이퍼 11상에 전류밀도분포가 점차 줄어듬으로써 노광패턴의 선명도(sharpness)가 감소된다.

또한, 마스크 13이 전자빔에 의해 용융될 가능성도 있다. 이것이 일어나면, 개구 13a를 더 이상 사용할 수가 없다. 전자빔의 전류량의 감소는 마스크 13의 용융을 방지할 수는 있지만, 필요한 노광량을 확보하는 데 긴 노광시간이 소요되어 처리능력을 저하시킨다. 전자빔의 에너지가 높을수록, 웨이퍼 11상의 노광영역은 더 작아진다. 그래서, 전자빔의 높은 에너지는 처리능력을 더 저하시키는 원인이 된다.

도3c는 마스크 13상에 Ta층을 도포하여 형성한 개구의 단면도이다. 도3c의 개구 13b는 마스크 13과 마스크 13상에 도포된 Ta층 131를 포함한다. Ta는 고용융점, Si와의 밀착성, 및 Si의 열팽창계수에 근접한 열팽창계수를 갖는 중금속이다. 50KV의 전자는 충돌에 의해 정지되기 전에 Si에 대하여 평균 16. 9㎛ 이동한다. 반면에, 50KV의 전자는 Ta에 대하여 평균 2. 4㎛이동한다. Si의 용융점은 1410℃인 반면에, Ta의 용융점은 2990℃정도로 높다.

50KV의 전자빔을 사용하면, 전자는 Ta층 131를 격렬하게 충격하며, Ta층 131과 실리콘과의 열팽창계수의 미소한 차이는 중대하게 된다. 그 결과, Ta층 131은 마스크 13으로 부터 박리되어 개구 13a의 모서리가 전자빔에 의해 용융된다.

Mo는 고용융점을 갖고 쉽게 가공되는 중금속으로서 알려져 있다. 그러나, 개구를 Mo에 의해 형성하는 경우에, 10㎛∼20㎛의 반경범위를 갖는 곡률이 개구의 4모퉁이에 생기게 된다. 이 곡률은 허용치 0. 5㎛를 벗어난다.

이러한 문제점을 방지하기 위한 방법으로서는 일본특개소 59-111326에 설명되어 있다. 도4a-도4c는 개구를 둥글게하는 곡률없이 직사각형 개구를 형성하는 방법을 도시한 것이다. 도4a와 도4b에 도시한 바와 같이, 슬리트(slit) 132와 133을 각각 마스크 13C1과 13C2를 통하여 형성한다. 다음에, 도5c에 도시한 바와 같이, 마스크 13C1과 13C2를 서로 중첩하여 슬리트 132와 133이 십자형을 형성하도록 마스크 13C를 형성한다. 마스크 13C의 개구 13a는 모퉁이에 곡률이 없는 예리한 직사각형이다.

슬리트 132와 133은 200㎛와 500㎛사이의 범위내에 폭을 가져야 하고, 불행히도 이러한 슬리트들은 기계가공으로 형성될 수가 없다. 기계가공대신에, 드라이 에칭공정을 사용할 필요가 있다. 그래서, 마스크 13C1와 13C2의 두께는 10㎛정도로 얇게할 필요가 있다. 이러한 두께로, 마스크 13C는 매우 부서지기 쉽고, 마스크 13C를 왜곡함이 없이 홀더에 마스크 13C를 장착하는 것이 곤란하다.

또한, 일본특개소 59-11326은 4개의 MO디스크는 하나씩 중첩하여 직사각형 개구의 형성에 대하여 설명하고 있다. 이 형성에 있어서는, 직사각형 개구의 모서리가 너무 두꺼워서 웨이퍼상에 예리한 노광상을 형성할 수가 없다.

따라서, 고에너지 하전입자빔을 사용하여 노광패턴의 충분한 선명도를 달성할 수 있는 하전입자빔 노광장치와 하전입자 노광방법, 및 제작이 용이한 단단한 마스크와 이 제조방법이 필요시 된다.

전술한 설명에서 보았듯이, 전자빔의 불균일 전류 밀도 분포 및 높은 에너지는 종래 기술의 하전입자빔 노광장치에서 다양한 복합적인 문제를 일으킨다.

또한, 고에너지 하전입자빔을 사용하여 노광패턴의 충분한 선명도를 달성할 수 있는 하전입자빔 노광장치와 하전입자빔 노광방법과, 제조가 용이한 단단한 마스크와 이를 제조하는 방법이 필요시 된다.

따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 상술한 점을 충족시킬 수 있는 하전입자빔 노광장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고에너지 하전입자빔을 사용하여 노광패턴의 충분한 선명도를 달성할 수 있는 하전입자빔 노광장치 및 제조가 용이한 단단한 마스크를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 상기 목적을 달성하기 위하여는, 적어도 1개의 개구를 갖는 마스크는 웨이퍼를 하전입자 빔에 노광하는 장치에 사용되며, 이 장치는 웨이퍼를 하전입자빔에 노광하기 전에 그 단면을 형상화하도록 적어도 1개의 개구를 통하여 하전입자빔을 통과시킨다. 마스크는 제 1-제 4 플레이트 중 대응하는 하나의 모서리중 하나를 비스듬하게 한 후에 남아있는 제 1-제 4 플레이트중 대응하는 하나의 나머지 측면인 모서리면을 각각 갖는 제 1-제 4 플레이트와, 이 제 1-제 4 플레이트를 고정설치하는 홀더를 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 플레이트는 제 1 플레이트의 모서리면이 제 2 플레이트의 모서리면에 대향하게 서로 평행하게 배치되고, 제 3 및 제 4 플레이트는 제 3 플레이트의 모서리면이 제 4 플레이트의 모서리면에 대향하게 서로 평행하게 배치되며, 제 1 및 제 2 플레이트는 제 1- 제 4 플레이트의 모서리면이 마스크의 적어도 1개의 개구로서 직사각형 개구를 형성하도록 제 3 및 제 4플레이트과 직각으로 배치되어 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 마스크의 형성방법이 제공된다. 이 방법은 제 1-제 4 플레이트를 형성하고, 제 1-제 4 플레이트의 각각의 측면의 모서리를 비스듬하게 하여 이후에 남아있는 측면의 나머지 부분인 모서리면을 형성하며, 제 1-제 4 플레이트를 홀더상에 고정설치하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 플레이트는 제 1 플레이트의 모서리면이 제 2 플레이트의 모서리면에 대향하게 서로 평행하게 배치되고, 제 3 및 제 4 플레이트는 제 3 플레이트의 모서리면이 제 4 플레이트의 모서리면에 대향하게 서로 평행하게 배치되며, 제 1 및 제 2 플레이트는 제 1- 제 4 플레이트의 모서리면이 마스크의 적어도 1개의 개구로서 직사각형 개구를 형성하도록 제 3 및 제 4플레이트과 직각으로 배치되어 있다.

상술한 마스크에 있어서는, 개구를 형성하기 위한 플레이트는 용융점이 높고 기계가공이 용이한 중금속으로 형성될 수가 있다. 따라서, 마스크는 제조가 용이하고 고에너지빔을 사용할 수가 있다. 또한, 적당한 모서리폭을 사용하면 노광패턴의 선명도를 충분히 제공할 수가 있다. 즉, 모서리폭은 하전입자빔이 물질과 충돌하여 정지되기 전에 플레이트용으로 사용되는 물질내에 평균하여 이동하는 범위보다 크게 될 수가 있으므로, 하전입자빔은 개구의 모서리를 관통하지 않아 노광패턴의 선명도를 저하시키지 않는다. 그러나, 개구의 모서리폭은 기계가공의 가능한 제조범위내에 있기 때문에, 모서리폭은 노광패턴의 선명도를 둔화시키지 않게 과잉으로 두껍게 되지 않는다.

도1은 종래기술의 하전입자 빔 노광장치의 개략적 구성을 도시한 도.

도2는 도1의 마스크상의 변위된 하전입자빔을 도시한 도.

도3a는 광축을 포함하는 평면을 따라 취해진 마스크의 단면도.

도3b는 도1의 웨이퍼상에 전류밀도분포를 도시한 도.

도3c는 마스크상에 Ta층을 도포하여 형성된 개구의 단면도.

도4a-도4c는 개구를 둥글게하는 곡률없이 직사각형 개구의 형성방법을 도시한 도.

도5a 및 도5b는 본 발명의 제 1실시예에 의한 마스크를 도시한 도.

도6a-도6c는 마스크의 플레이트(plate)가 홀더(holder)에 부착된 상태의 마스크를 도시한 도.

도7a-도7c는 본 발명의 제 2실시예에 의한 마스크를 도시한 도.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부한 도면에 의거한 이하의 상세한 설명으로 부터 명확히 표출된다.

이하에, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 원리는 가변 직사각형 방법에 사용되는 데 관한 것이다.

도5a 및 도5b는 본 발명의 제1실시예에 의한 마스크 230을 도시한 것이다. 도5a도는 마스크 230은 서로 동일한 플레이트 231-234를 포함한다. 플레이트 231-234는 용융점이 높고 기계가공이 용이한 중금속, 예를들어 2620℃의 용융점을 갖는 MO으로 형성된다. 플레이트 231은 긴 직사각형 플레이트이고, 종방향으로 연장되는 그 측면중 하나는 기계가공에 의해 비스듬하게 된다. 그래서, 경사면 311과 모서리면 312는 비스듬하게 함으로써 형성된다. 약 1㎛이하의 표면요철을 갖는 평탄면을 얻기 위하여 모서리면 312에 랩핑처리(lapping process)를 한다.

플레이트 231의 양단부에는, 고정용 볼트를 삽입하는 긴 구멍 313과 314가 형성되어 있다. 긴 구멍 313과 314의 종방향은 플레이트 231의 종방향과 같다. 긴 구멍 313과 314는 개구 230a의 점에서 모서리면 312의 표면요철이 소정의 한계보다 작게되도록 종방향으로 플레이트 231의 위치를 조절하여 홀더의 플레이트 231을 고정설치하는 데 사용된다.

동일한 방식으로, 플레이트 232에는 경사면321, 모서리면 322, 및 긴 구멍 323과 324가 형성되어 있다. 플레이트 233에는 경사면 331, 모서리면 332, 및 긴 구멍 333과 334이 형성되어 있고, 플레이트 234에는 경사면 341, 모서리면 342, 및 긴 구멍 343과 344가 형성되어 있다.

플레이트 231과 232의 가장 폭넓은 표면은 도5a에 도시한 바와 같이, 플레이트 233과 234의 가장 폭넓은 표면과 접촉하여 있다. 모서리면 311과 모서리면 322는 서로 대향하여 있고, 모서리면 332와 모서리면 342는 서로 대향하여 있다. 플레이트 231과 232는 플레이트 233과 324과 직각으로 배치되어 있다. 모서리면 312, 322, 332, 및 324는 개구 230a를 함께 형성한다.

도6a-도6c는 홀더 235에 부착된 플레이트 231-234를 갖는 마스크 230을 도시한 것이다.

도6a에 도시한 바와같이, 홀더 235는 링 형상을 갖는다.

바람직하게는, 홀더 235는 플레이트 231-234의 재료와 같은 재로로 형성되어 있으므로, 열팽창 차이로 응력이 발생되지 않는다. 홀더 235의 주변부분은 기준면 350을 형성하도록 수직으로 절단된다. 또한, 홀더 235는 그 중앙 에 원형의 구멍 353을 갖는다. 기준면 350을 사용함으로써, 홀더 235는 척(chuck)에 보지된다. 플레이트 231과 232를 수납하는 홈은 기준면 350과 직각인 방향으로 원형의 구멍 353을 지나 연장되도록 선반(lathe)을 사용함으로써 홀더 235내에 형성된다. 또한, 플레이트 233과 234를 수납하는 홈 352는 홈 351과 직각방향으로 홀더235내에 형성된다. 홈 351의 깊이는 플레이트 231의 두께와 같고, 홈 352의 깊이는 홈 351의 깊이의 2배이다. 플레이트 233과 234는 홈 352내에 삽입되고 나서, 플레이트 231과 232는 홈 352내에 삽입되고 나서, 플레이트 231과 232는 홈 351내에 삽입되어 이들 플레이트를 도5a에 도시한 구성으로 배치한다.

홀더 235에 플레이트 231-234를 볼트로 고정하기 전에, 단면 312, 322, 332, 및 342의 표면요철의 치수 D를 측정장치에 의해 측정한다. 소정의 값보다 작은 표면 요철의 치수 D를 갖는 표면에 의해 개구 230a를 형성하도록 플레이트 231-234를 홀더 235에 볼트로 고정한다. 즉, 긴구멍 333과 334내에 볼트 335와 336을 삽입하고, 종방향으로 연장되는 플레이트 233의 측면이 홈 352의 측면과 면접촉하도록 플레이트 233을 배치한다. 다음에, 홈 325내에 형성된 구멍(도시하지 않음)에 볼트 335와 336을 나합시켜 플레이트 233을 홀더 235에 고정한다. 같은 방식으로, 플레이트 234, 플레이트 231, 및 플레이트 232를 각각 홀더 235에 볼트 345와 346, 볼트 315와 316, 및 볼트 325와 326으로 고정한다.

표면요철의 치수 D가 규정시간외에 반복사용후 소정의 한계를 종방향으로 재조절할 수가 있다. 그래서, 소정값 이하의 표면요철을 갖는 표면에 의해 개구230a를 다시 형성할 수가 있으므로, 마스크 230은 긴 수명을 갖는다.

또한, 홀더 235에는 원형구멍 354-357이 형성되어 있다. 원형구멍 354-357를 통하여 볼트를 삽입하여 마스크 230을 하전입자빔 노광장치에 고정설치한다.

도5b에서, 플레이트 321이 가공되어 장착될 만큼 충분히 단단한 경우에는 플레이트 231의 두께 t는 충분하다. MO을 사용할때, 두께 t는 500㎛이상이어야 한다. 경사면 311의 각도는 경사면 311이 기능적으로 개구 230a의 부분이 되지 않게 하도록 해야 한다. 바람직하게는, 경사처리가 용이한 각도는 45°이다. 후술하는 바와 같이 광축의 방향으로의 모서리면 312의 폭 e는 10∼100㎛범위내이다. 예를들면, 폭e는 15㎛일 수 있다. 폭 e는 전자빔의 전자가 충돌에 의해 정지되기 전에 재료를 통하여 평균 이동하는 범위 이상이어야 한다. 폭 e가 이 범위 이하이면, 전자빔은 개구 230a의 모서리를 통과하여 노광패턴의 선명도를 저하시킨다. 폭 e의 최소폭은 기계가공의 하한(MO인 경우에는 10㎛)과 전자의 범위(MO인 경우, 50㎸의 전자빔에서 3.9㎛)와의 최대치이다. 전형적으로, 폭 e의 최소폭은 상기 기계가공의 하한으로 결정된다.

모서리 면 312의 표면 요철의 치수 및 모서리면 312의 넓이 e의 상한은 다음과 같이 결정된다.

도1에서, 웨이퍼 11에 입사하는 전자빔의 집속각 θ가 5mrad, 개구 13a로부터 웨이퍼 11까지의 투영감소비 M(길이의 감소비)은 100, 웨이퍼 11에서 패턴 폭의 허용오차 α는 0.01㎛라고 가정하자.

이 경우에, 모서리면 312의 표면 요철의 치수 D는 웨이퍼 11에서 D/M에 일치한다. 따라서 D/M은 α보다 더 작거나 같아야 한다.

D≤α·M=0.01×100=1〔㎛〕 (1)

이 조건은 MO가 사용되는 경우 랩핑 처리를 적용함으로써 이룰 수 있다. 광축의 방향에서 개구 230a의 모서리 폭 2e는 웨이퍼 11의 광축의 방향에서 2e/M과 일치하므로, 전자빔은 광축과 직각인 방향으로 (2e/M)·tanθ만큼 퍼진다. 따라서, (2e/M)·tanθ는 α보다 더 작거나 같아야 한다.

e≤αM/(2tanθ) = 0.01 × 100/(2×0.05)

= 100㎛ (2)

이것은 기계 가공의 하한(10㎛)보다 더 크므로, 이 조건을 충족하는 개구 230a를 만드는데는 아무런 문제가 없다.

홀더 235는 예를들면, 두께가 5㎜, 외경이 24㎜, 내경이 14㎜, 홈 351 및 352의 폭이 8.2±0.001, 홈 351의 깊이가 1㎜, 및 홈 352의 깊이가 2㎜이다. 플레이트 231은 예를들면, 22㎜의 길이, 4㎜의 넓이, 1㎜의 두께, 경사면 311의 경사각 45°, 및 15㎛의 모서리 폭 e를 갖는다.

도7a 내지 도7c는 본 발명의 제2원리의 제2 실시예에 따라 마스크 230A를 도시한 실시예이다.

제1 실시예의 도6a 내지 도6c의 구성에 있어서, 홀더 235는 플레이트 231 내지 234와 동일한 물질(예를들어, MO)로부터 생성된다. 그러나, 플레이트 231 내지 234의 중심부와 홀더 235 사이에 온도차이가 있으므로, 열 팽창으로 생긴 압력은 비교적 크다. 따라서, 플레이트 231 내지 234를 볼트로 홀더 235에 고정시킨다 할지라도, 플레이트 231 내지 234는 마스크 230의 반복 사용후에 변위될 수 있다.

본 발명의 제2원리의 제2실시예에 있어서, 핀 361내지 368은 도7a 내지 도7c에서 도시한 바와같이 플레이트 231 내지 234를 고정하는 데 사용된다. 첫째로, 플레이트 231 내지 234는 그 위치를 결정한 후 볼트로 홀더 235에 고정시킨다. 그 다음에, 플레이트 231 내지 234와 홀더 235를 통과하여 구멍을 만든다. 그리고, 플레이트 231 내지 234가 변위되는 것을 방지하기 위하여 구멍보다 약간 더 큰 직경을 갖는 핀 361 내지 368을 구멍에 삽입한다. 바람직하게는, MO와 같은 플레이트 231 내지 234와 동일한 재료로 핀 361내지 368을 형성한다.

본 발명의 원리를 특정한 실시예를 참조하여 설명했다. 그러나, 본 발명의 원리는 이러한 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 원리의 범위내에서 다양한 변경과 변화를 행할 수 있다.

예를들어, 마스크 230은 도1의 조리개로 사용될 수 있다. 직사각형 개구 12a에서 마스크 13까지의 화상의 감소비 K와 함께, 표면 요철의 치수 및 모서리 넓이 e의 상한은 상술한 도면보다 K배 더 크다. 예를들면, K는 2.5이다. 마스크 230이 도1의 조리개 대신 사용되면, 하전입자 빔 노광장치는 블럭 마스크 또는 블랭킹-개구 어레이를 사용한 구성을 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 원리에 따르면, 개구를 형성하는 플레이트는 높은 용융점을 갖는 중금속으로 형성되어 기계적으로 쉽게 가공된다. 따라서, 마스크를 쉽게 제조하여, 고-에너지 전자빔을 사용할 수 있다. 또한, 적절한 모서리 폭 e의 사용으로 노출된 패턴에 대한 충분한 선명도를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 원리에 따르면, 세로방향에서 플레이트의 위치가 조절되어 충분한 평탄함을 갖는 모서리면에 의해 개구가 형성된다. 이러한 조정에 의해 원하는 조건을 충족할 수 있으므로, 마스크의 수율은 증가된다. 또한, 모서리면이 손상되어 요구되는 평탄함을 더이상 가질 수 없다 하더라도, 플레이트 위치의 재조정으로 필요한 조건을 다시 얻을 수 있고, 그것으로 마스크의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 본 발명의 원리에 의하면, 모서리 넓이 e는 하전입자의 범위보다 더 크므로, 하전입자빔은 노광된 패턴의 선명도를 낮추기 위하여 개구의 모서리를 통과하지 못한다. 또한, 개구의 모서리 폭 2e를 충분히 짧게 해서, 노광된 패턴은 원하는 선명도를 만족시킨다.

더우기, 본 발명의 이들 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 각종의 변화와 변경을 행할 수도 있다.

Claims

적어도 1개의 개구를 통하여 하전입자빔을 통과시켜서 상기 하전입자빔의 단면을 상기 개구로 형상화 한 후 웨이퍼를 하전입자빔에 노광시키는 노광장치에 있어서,

상기 하전입자빔을 발생시키는 수단, 및

상기 적어도 1개의 개구를 갖는 마스크(230)로 구성되고,

상기 마스크(230)은

제1-제4 플레이트중 대응하는 하나의 모서리중 하나를 비스듬하게 깎은 후 남겨진 제1-제4 플레이트중 대응하는 하나의 나머지 측면인 모서리면(312, 322, 332, 342)를 각각 갖는 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234), 및

상기 제1-제4 플레이트를 고정설치하는 홀더(235)로 구성되되,

상기 제1 및 제2 플레이트(231, 232)는 상기 제1 플레이트(231)의 모서리면(312)이 상기 제2 플레이트(232)의 모서리면과 대향하게 서로 평행하게 배치되고, 상기 제3 및 제 4 플레이트(233, 234)는 상기 제3 플레이트(233)의 모서리면(332)이 상기 제4 플레이트(234)의 모서리면(342)과 대향하게 서로 평행하게 배치되며, 상기 제1 및 제2 플레이트(231, 232)는 상기 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234)의 모서리면(312, 322, 332, 342)이 상기 마스크(230)의 적어도 1개의 개구로서 직사각형 개구(230a)를 형성하도록 상기 제3 및 제4플레이트(233, 234)와 직각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 모서리면(312, 322, 332, 342)이 폭 e, α로 표시되는 상기 웨이퍼상에 노광된 패턴의 허용오차, M으로 표시되는 상기 웨이퍼상에 투영되는 상기 직사각형 개구(230a)이 감소비, θ로 표시되는 상기 웨이퍼상에 입사되는 하전입자빔의 각도를 갖되,

상기 폭 e, 상기 허용오차 α, 상기 감소비 M, 및 상기 각도 θ의 관계가 e≤α·M/(2tan θ)로서 주어지고, 상기 폭 e는 상기 하전입자빔의 하전입자가 충돌에 의해 정지되기 전에 상기 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234)에 평균하여 이동하는 범위보다 크고 상기 모서리면(312, 322, 332, 342)을 형성하기 위한 기계가공의 하한보다 큰 것을 특징으로 하는 노광장치.
제2항에 있어서, 상기 모서리면(312, 322, 332, 342)의 표면요철의 치수 D가 D≤α·M으로서 관계되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234)와 상기 홀더(235)을 통하여 형성된 구멍을 통하여 삽입되어 상기 제1-제4 플레이트를 상기 홀더에 고정하는 핀(361-368)으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항에 있어서, 볼트(315, 316, 325, 326, 335, 336, 345, 346)로 더 구성되되, 상기 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234)에는 긴 구멍(313, 314, 323, 324, 333, 334, 343, 344)이 형성되어 있고, 상기 긴 구멍은 상기 모서리면(312, 322, 332, 342)이 연장되는 방향으로 연장되며, 상기 볼트는 상기 긴구멍을 통하여 삽입되어 상기 홀더(235)내에 나합되어서 상기 제1-제4 플레이트를 상기 홀더에 고정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 홀더(235)가 그 중앙에 구멍(353)을 갖고 그 표면에 제1 홈(352)과 제2 홈(351)이 형성되어 있고, 상기 제1 홈과 제2 홈은 상기 구멍(353)을 지나 연장되며, 상기 제1 홈(352)은 상기 제2 홈(351)보다 깊고 상기 제3 및 제4 플레이트(233, 234)를 수납하며, 상기 제2 홈(351)은 상기 제1 및 제 2 플레이트(231, 232)를 수납하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제3항에 있어서, 볼트(315, 316, 325, 326, 335, 336, 345, 346)로 더 구성되되, 상기 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234)에는 긴 구멍(313, 314, 323, 324, 333, 334, 343, 344)이 형성되어 있고, 상기 긴구멍은 상기 모서리면(312, 322, 332, 342)이 연장되는 방향으로 연장되고, 상기 볼트가 상기 긴구멍을 통하여 삽입되어 상기 홀더(235)내에 나합되어서 상기 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234)를 상기 홀더(235)에 고정하여서, 상기 방향으로서의 상기 제1-제4 플레이트(231, 232, 233, 234)의 위치가 상기 직사각형 개구(230a)를 형성하는 상기 모서리면(312, 322, 332, 342)의 충분히 평탄한 부분을 사용하도록 조절가능한 것을 특징으로 하는 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 모서리면(312, 322, 332, 342)이 랩핑처리에 의해 다듬질된 표면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 노광장치.