KR100434241B1 - 하전 빔 노광 장치 - Google Patents

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KR100434241B1
KR100434241B1 KR10-2001-0046900A KR20010046900A KR100434241B1 KR 100434241 B1 KR100434241 B1 KR 100434241B1 KR 20010046900 A KR20010046900 A KR 20010046900A KR 100434241 B1 KR100434241 B1 KR 100434241B1
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하시모또스스무
미요시모또스께
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Abstract

공간 전하 효과의 영향을 받는 것 없이 저수차ㆍ소형의 하전 빔 노광 장치를 제공한다.
전자총(11)으로부터 저가속의 하전 빔(8)을 발생시켜 웨이퍼(14)에 조사하고, 원하는 패턴을 묘화하는 애퍼처 방식의 하전 빔 노광 장치(10)에 있어서, 하전 빔(8)의 광축을 Z방향으로 하는 경우에, X방향과 Y방향에서 거의 동일한 축소율로 전자 빔(8)을 축소함과 동시에, 제2 성형 애퍼처(19)와 웨이퍼(14)와의 사이에 전자 빔(8)이 크로스오버를 일절 연결하는 것 없이 웨이퍼(14) 상에서 결상하도록 멀티폴 렌즈장을 형성하는 축소 투영 광학계를 구비한다.

Description

하전 빔 노광 장치{Exposing Device for Electrically Charged Beam}
본 발명은 LSI, 초 LSI의 반도체 제조 공정에서 사용되는 이온, 전자 빔 등의 하전 빔 노광 장치에 관한 것으로, 특히, 다중 멀티폴 렌즈(multipole lens)를 이용한 저가속 전압의 하전 빔 노광 장치를 대상으로 한다.
하전 빔 노광 장치는 광파장 보다 짧은 전자(이온)의 파장 레벨의 분해능에서의 묘화가 가능하기 때문에, 높은 해상도의 패턴을 형성할 수 있는 기능을 가지고 있다. 한편, 광 노광에 의한 마스크 묘화 방식과는 달리, 완성 패턴을 작은 분할 패턴 빔으로 직접 묘화하기 때문에, 하전 빔 노광 장치에는 묘화에 장시간이 필요하다고 하는 문제가 있다. 그러나, 고정밀도의 세선 패턴을 형성할 수 있다는 특징에 주목되어, 하전 빔 노광 기술은, 광 노광 방식의 리소그래피 기술의 다음의 기술, 또는 ASIC 등의 다품종 소량 생산의 반도체 제조에 유력한 수단으로서 발전하고 있다.
전자 빔으로 패턴을 직접 묘화하는 방법은, 주로 2개의 방식이 이용되고 있다. 즉, 작고 동그란 빔을 0N/OFF 제어하면서 웨이퍼 전체면을 스캔하여 패턴 묘화하는 방법과, 스텐실 애퍼처를 통과한 전자 빔을 패턴 묘화하는 VSB 묘화 방식이다. VSB 묘화를 발전시킨 전자선 묘화 기술로서, 반복 패턴이 하나의 블록으로서 형성된 스텐실을 준비하고, 이 스텐실 내의 패턴을 선택하여 묘화함으로써 고속 묘화를 가능하게 하는 일괄 묘화 방식의 기술도 개발되고 있다.
우선, 종래의 하전 빔 묘화 장치로서, VSB 묘화 방식의 전자선 묘화 장치의 대표예를 도10에 도시한다[H.Sunaoshi et. al.; Jpn J.Appl. Phys. Vo1. 34(1995), pp. 6679-6683, Part1, No. 128 December 1995]. 또한, 이하의 각 도면에 있어서 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 붙여 그 설명을 적절하게 생략한다.
전자총(11)으로부터 방출되어 가속된 전자 빔(7)은, 조명 렌즈(15)에 의해 균일한 전자 빔으로 조정되고, 제1 형성 애퍼처(85)를 통과함으로써 직사각형으로 성형된 후, 투영 렌즈(21)에 의해 마름모형과 직사각형으로 이루어지는 제2 성형 애퍼처(89)에 투영된다. 이 때, 빔 패턴의 형상과 그 면적이 CAD 데이터에 따라서 조사되도록 제2 성형 애퍼처(aperture)(89)에 대한 빔 조사 위치를 성형 편향기(21)에서 제어한다. 제2 성형 애퍼처(89)를 통과한 빔은, 축소 렌즈(64) 및 대물 렌즈(66)에서 축소 투영되지만, 웨이퍼(14)의 묘화 위치에 대한 빔 위치는 주편향기(95)와 부편향기(93)에서 제어된다. 이 경우, 웨이퍼(14)에 대한 주편향기(95)는 묘화 조사 영역의 스트라이프(메인 필드) 내를 도시하지 않은 XY 스테이지의 위치를 참조하면서 제어하고, 부편향기(93)는, 스트라이프 내를 미세하게 분할한 묘화 범위(서브 필드)에 대하여 그 위치 제어를 행한다. 대물 렌즈(66)의 하부에는 전자 빔(7)이 웨이퍼(14) 상에 조사되었을 때에 발생하는 2차 전자나 반사 전자 등(이하, 2차 전자 등이라 함)을 검출하는 전자 검출기(33)가 있고, 이 전자 검출기(33)에 의해 취득된 검출 신호를 처리함으로써, 도시하지 않은 각종 제어부가 SEM상을 검출하고, 이것에 의거한 빔 궤도 조정 등의 제어를 실행하고 있다.
도10에 도시한 전자 빔 묘화 장치(120)가 구비되는 전자 광학계는, 전자 렌즈나 정전 편향기로 구성되기 때문에, 이들 렌즈, 편향기가 종합적인 광학 특성, 기계적인 조립 정밀도, 콤비네이션 등의 영향을 충분히 고려한 설계가 요구된다. 또한, 빔 해상도의 향상을 위해, 고가속으로 가속한 전자 빔(7)을 웨이퍼(14) 상의 레지스트에 주입하는 방식이 널리 채용되고 있다. 이 때문에, 조사된 전자 빔(7)이 웨이퍼(14)의 레지스트의 하면에 성막된 각종 다층 박막에서 반사하여 다시 레지스트 상방으로 향하는 현상인 근접 효과가 발생한다. 이 근접 효과는, 묘화 패턴에 흐려짐이나 해상도 열화를 야기한다. 따라서, 전자 빔 묘화 장치의 설계에 있어서는, 이 근접 효과를 보정하기 위한 제어가 필수로 되며, 전자 광학계 외에 제어부에 있어서도 대규모의 시스템이 필요하게 되며, 이로써, 시스템이 복잡화되고, 또한 고장을 유발함으로써 결과적으로 정밀도가 저하한다는 문제가 있었다. 또, 고가속의 전자를 이용하고 있기 때문에, 웨이퍼 표면으로의 손상도 걱정되었다.
고가속 전압 하전 빔의 VSB방식에 있어서 상술한 문제점을 극복하기 위해서, 저가속 전압의 전자 빔을 이용한 애퍼처 방식의 전자선 묘화 방식이 제안되고 있다[일본 특허 출원 제 1998-363071 호, J. Vac. Sci. Techno1. B14(6), 1996, 3802]. 일본 특허 출원 제 1998-363071 호에서 제안된 전자선 묘화 방식을 도11에 도시한다. 전자총(11)으로부터 방출되어 가속된 전자 빔(67)은, 직사각형 또는 원형의 개구를 가지는 제1 애퍼처(13)에 조사된다. 제1 애퍼처(13)를 통과한 전자 빔(67)은 일괄 노광 셀 애퍼처가 복수개 배열된 제2 성형 애퍼처(19)로 향한다. 전자 빔(67)의 빔 직경은, 확대 빔 기능을 가지는 조명 렌즈(15a, 15b)에 의해 임의의 한 개의 셀 애퍼처에 대하여 충분히 크고, 또한 인접하는 셀 패턴에 간섭하지 않는 크기로 조정된다. 조명 렌즈(15a, 15b)는, 2개의 정전 렌즈(아인첼 렌즈)로 구성되고, 중앙의 전극으로 마이너스의 전압을 인가하여 사용한다. 제2 조명 렌즈(15b)를 통과한 빔은, 제2 성형 애퍼처(19)에 형성된 복수의 셀 애퍼처 중 목표로 하는 셀 애퍼처를 선택할 수 있도록, 제1 성형 편향기(17)에 의해 목표 위치로 편향 제어된다. 제2 성형 애퍼처(19)를 통과한 전자 빔(67)은, 제2 성형 애퍼처(19)를 기점으로 하는 셀 패턴 빔으로서 스타트하고, 제2 성형 편향기(21)에 의해서 광축상으로 복귀된 상태로 축소 렌즈(64)를 통과한다. 축소 렌즈(64)의 상부에는 제3 성형 애퍼처(62)가 설치되어 있고, 제2 성형 애퍼처(19) 등에서 산란된 불필요한 빔을 차단한다. 축소 렌즈(64)에서 축소된 전자 빔(67)은 프리(pre) 부편향기(93'), 프리 주편향기(95'), 부편향기(93), 주편향기(95) 및 대물 렌즈(66)를 통과하여 도시하지 않은 XY 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼(14)의 상면에 축소 투영된다. 웨이퍼 상의 패턴을 묘화 해야할 위치에 대한 빔의 조사 위치는, 주편향기(95)와 부편향기(93)에서 제어하고, 주편향기(95)에 대한 프리 주편향기(95')의 제어 전압은 가산 방향으로, 프리 부편향기(93')의 제어 전압은 감산 방향으로 제어함으로써 종합적인 수차를 최소화하고 있다. 제2 성형 애퍼처(19)로부터 하류측의 빔 궤도를 도12에 도시한다.
도11에 도시한 전자 빔 묘화 장치(110)의 전자 광학계는, 축소 투영 광학계에 아인첼 렌즈를 이용하기 때문에, 도12에 도시한 바와 같이 전자 빔(67)은 광축에 대하여 회전 대칭인 궤도를 통과한다. 이 때문에, 프리 주편향기(95'), 주편향기(95), 프리 부편향기(93'), 부편향기(93)에 의해, 전자 빔(67)의 궤도는 전부 동일한편향 감도로 편향되고, 발생하는 편향 수차도 광축에 대하여 회전 대칭으로 발생한다. 따라서, 전자 빔 묘화 장치(110)는 임의의 전자 빔 궤도로 편향 수차 특성을 최적화하여 주편향기, 부편향기의 위치를 결정할 수 있다는 특징을 가진다.
그러나, 전자 빔 묘화 장치(110)의 축소 투영 광학계에서는, 도12에 도시한 바와 같이, 제2 성형 애퍼처(19) 이하로 전류 밀도가 높은 크로스오버(98)가 형성되어 버린다. 또한, 이 투영 광학계에서는, 회전 대칭형의 정전형 렌즈(아인첼 렌즈)(93, 95)를 감속형의 집속 모드로 채용하고 있기 때문에 렌즈 내에서 전자 빔이 감속되어 버린다. 이들의 두가지 점이 원인으로 되어, 도11에 도시한 전자 빔 묘화 장치(110)에는 색수차 및 공간 전하 효과[특히 보슈(Boersch) 효과]에 의한 빔 흐려짐이 발생하고, 셀 애퍼처상이 웨이퍼 상에서 흐려져 버리고, 이 결과 묘화 특성이 열화한다고 하는 문제가 있었다.
저가속 전압의 전자 빔을 이용한 애퍼처 방식의 전자선 묘화 방식에 있어서, 상술한 문제점을 극복하기 위해, 축소 투영 광학계를 다중의 멀티폴 렌즈로 구성한 전자선 묘화 방식이 제안되어 있다(일본 특허 출원 제1999-272429호)
도13에 일본 특허 출원 제1999-272429호에서 제안된 하전 빔 묘화 장치를 도시한다. 도13에 도시한 하전 빔 묘화 장치(100)는, 도11에 도시한 하전 빔 묘화 장치(110)의 전자 광학계에서 제2 성형 애퍼처(19) 이하의 축소 투영 광학계를 정전형 4극자 렌즈를 이용하여 구성한 것이다. 프리 주편향기(25a)는, 정전 4극자 렌즈(73)의 Q2와 Q3의 사이에 배치된다.
하전 빔 묘화 장치(100)에 있어서, 하전 빔으로서 전자 빔을 이용했을 때, 전자총(11)으로부터 방출된 전자가 가속되어 전자 빔(68)으로 되고 조명 광학계를 통과하기까지의 동작은 도11에 도시한 하전 빔 묘화 장치(110)의 전자 빔(67)과 실질적으로 동일하다.
제2 성형 애퍼처(19)를 통과한 전자 빔은 축소 투영 렌즈의 정전형 4극자 렌즈(73) 내로 조사된다. 4극자 렌즈(73)는, 서로 90도의 각도를 두고 배치된 4개의 원기둥 전극으로 구성된다. 4극자 렌즈(73)의 작용에 의해 전자 빔은 X방향과 Y방향으로 다른 궤도를 통과하여 웨이퍼(14) 상으로 집광된다. 그 때의 제2 성형 애퍼처(19)로부터 웨이퍼(14) 사이의 전자 빔의 궤도를 도14에 도시한다. 편향기(25)에 의해 도시하지 않은 XY스테이지 상에 탑재한 웨이퍼(14)에 대하여 묘화 영역의 위치를 XY 스테이지의 위치를 참조하면서 편향 제어하고, 또한 스트라이프 내를 미세하게 분할한 묘화 범위에 대하여 그 위치를 제어한다. 편향기(25)의 편향 전압비를 조정함으로써 편향에 의해 발생하는 수차 성분이 최소로 되도록 제어한다.
그러나, 도13에 도시한 전자 빔 노광 장치(100)와 같이, 축소 투영 광학계의 전자 광학 렌즈에 멀티폴 렌즈를 응용했을 때, 편향기에 의한 웨이퍼 상의 넓은 범위에 걸친 빔 편향에 있어서, X방향과 Y방향의 전자 빔이 비대칭인 전자 궤도를 통과하기 때문에, X방향, Y방향 모두에 동일한 편광기로 편향하고자 하면 편향 감도와 편향 수차가 대폭적으로 비대칭으로 된다. 이러한 광학계에서 X, Y방향 모두에 편향 수차를 작게 억제하고, 또한 고감도로 광범위하게 편향을 실현하는 것은 설계ㆍ제작상의 커다란 부담이 되며, 수차 특성이 악화하거나, 광학 길이의 증대에 의해서 공간 전하 효과의 영향을 강하게 받는 사태를 초래한다.
또, 이들 광학계는 제2 성형 애퍼처(19)를 통과한 전자 빔이 전자 밀도가 높은 크로스오버(98)를 형성하고 있기 때문에, 이 영역에서의 쿨롱 상호 작용이 현저하게 되고 공간 전하 효과에 의해서, 셀 애퍼처상이 웨이퍼 위에서 흐려져 버리고, 이것이 묘화 특성을 열화시키는 등의 문제가 있다.
본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 공간 전하 효과의 영향을 받지 않는 저수차ㆍ소형의 하전 빔 노광 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은, 이하의 수단에 의해 상기 과제의 해결을 도모한다.
즉, 본 발명에 따르면, 하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사 수단과, 상기 하전 빔이 균일한 전자 밀도를 갖도록 그 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 가지는 셀 애퍼처와, 상기 하전 빔이 상기 원하는 단면 형상을 갖도록 상기 하전 빔을 전계로 편향하여 상기 셀 애퍼처의 원하는 셀 패턴에 입사됨과 동시에, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축상으로 복귀시키는 제1 편향 수단과, 상기 셀 애퍼처를 통과한 상기 하전 빔을 전계로 축소시켜 상기 기판상에 결상시키는 축소 투영 광학계와, 상기 셀 애퍼처를 통과한 상기 하전 빔을 전계로 편향하여 상기 기판상에서 주사시키는 제2 편향 수단을 구비하고, 상기 하전 빔 출사 수단은 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판의 표면으로부터 발생하는 2차 하전 입자 혹은 반사 하전 입자 또는 상기 2차 하전 입자 및 상기 반사 하전 입자가 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치게 하는 근접 효과의 영향이 발생하는 양을 하회하는 가속 전압에서 상기 하전 빔을 출사시키고, 상기 축소 투영 광학계는, 상기 광축을 Z방향으로 하는 경우에, X방향과 Y방향에 거의 동일한 축소율로 상기 전자 빔이 축소하고, 또한, 상기 셀 애퍼처와 상기 기판과의 사이에서 크로스오버를 형성하지 않고 상기 기판상에서 결상하도록 멀티폴 렌즈장을 형성하는 하전 빔 노광 장치가 제공된다.
상기 하전 빔 노광 장치에 따르면, 상기 축소 투영 광학계에 의해 형성되는 상기 멀티폴 렌즈장에 의해, 상기 하전 빔이 상기 셀 애퍼처와 상기 기판과의 사이에서 크로스오버를 형성하지 않고 상기 기판상에서 결상하기 때문에, 저가속이면서 공간 전하 효과의 영향을 대폭적으로 배제할 수 있다.
상기 축소 투영 광학계는, N1겹(N1은 3이상의 자연수)의 제1 멀티폴 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 N1은 4인 것이 적합하다.
이로써, 종래의 회전 대칭형의 감속형 정전 렌즈를 이용한 경우에 발생하는 렌즈내 감속을 회피할 수 있다.
상기 제1 멀티폴 렌즈는 상기 X방향과 상기 Y방향의 2방향의 전계가 1층으로부터 4층까지 각각 순서대로 발산 전계, 발산 전계, 수속 전계, 발산 전계를 형성하도록, 또는 1층으로부터 4층까지 각각 순서대로 수속 전계, 수속 전계, 발산 전계, 수속 전계를 형성하도록 제어되는 것이 좋다.
상기 제2 편향 수단은 복수의 정전형 편향기를 이용하여 형성되고, 정전 편향장을 상기 멀티폴 렌즈장에 중첩시켜 상기 하전 빔을 편향하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 편향 수단은, 상기 X방향의 하전 빔과 상기 Y방향의 하전 빔을 상호 독립하여 편향 제어하는 것이 바람직하다.
2층의 상기 멀티폴 렌즈와 3층의 상기 멀티폴 렌즈의 사이에 배치되고 제1 주편향기를 이루는 제2 멀티폴 렌즈를 더 구비하고, 상기 제1 멀티폴 렌즈는 상기 X방향의 전계가 1층으로부터 4층까지 각각 순서대로 발산 전계, 발산 전계, 수속 전계, 발산 전계를 형성하고, 또한, 상기 Y방향의 전계가 1층으로부터 4층까지 각각 순서대로 수속 전계, 수속 전계, 발산 전계, 수속 전계를 형성하도록 제어되고, 3층의 상기 제1 멀티폴 렌즈와 4층의 상기 제1 멀티폴 렌즈는 상기 멀티폴 렌즈장에 정전 편향장을 중첩하는 제2 주편향기를 이루고, 상기 제2 편향 수단은 상기 제1 주편향기와 상기 제2 주편향기를 포함하고, X방향의 상기 하전 빔에 관해서는 상기 제1 주편향기에 의한 제1 주 편향장과 상기 제2 주편향기에 의한 제2 주편향장으로 편향하고 상기 Y방향의 상기 하전 빔에 관해서는 상기 제2 주편향장에서 편향함으로써, 상기 X방향과 상기 Y방향에서 서로 독립적으로 편향 제어하면 더욱 바람직하다. 이로써 상기 하전 빔의 수차 성분을 매우 작게 할 수 있다.
상기 제2 편향 수단은 상기 멀티폴 렌즈장에 편향 전계를 중첩하여 상기 3층과 상기 4층의 멀티폴 렌즈를 주편향기로서도 동작시키기 때문에, 그 만큼만 축소 투영 광학계의 광학 길이를 단축할 수 있다.
상기 제2 편향 수단은, 상기 N1층의 상기 멀티폴 렌즈의 하류측에 배치된 부편향기를 더 포함하는 것이 적합하다.
상기 제1 또는 제2 멀티폴 렌즈는 정전형 렌즈인 것이 좋고, 보다 바람직하게는 4극자 렌즈이다.
상기 제1 또는 제2 멀티폴 렌즈는, M개(M=4N2:N2는 2이상의 자연수)의 전극을 갖고 인접하는 N2개의 상기 전극이 4극자 렌즈의 1조를 이루는 멀티폴 렌즈를 포함하면 좋다. 이로써 고차의 수차를 대폭 저감할 수 있다.
또한, 상기 1층의 멀티폴 렌즈와 상기 2층의 멀티폴 렌즈는, 제1 내경을 갖고, 상기 3층의 멀티폴 렌즈와 상기 4층의 멀티폴 렌즈는, 상기 제1 내부 직경보다도 큰 제2 내경을 가지는 것이 바람직하다.
이러한 내경차를 제공함으로써, 멀티폴 렌즈를 형성하는 전극의 근방을 제외한 영역에 전자 빔의 궤도를 형성할 수 있다. 이로써, 편향 수차를 더욱 억제할 수 있다.
또한, 상기 제1 멀티폴 렌즈의 상기 Z방향에 있어서 상면과 하면에 근접하여 설치된 제1 실드 전극을 더 구비하면 적합하다.
상기 제1 실드 전극중 1층의 상기 멀티폴 렌즈와 2층의 상기 멀티폴 렌즈의 사이에 설치된 상기 제1 실드 전극은, 다른 상기 제1 실드 전극의 내경인 제3 내경보다도 작은 제4 내경을 가지면 더욱 좋다.
이와 같이 제4 내경을 작게 함으로써 상기 제4 내경을 가지는 상기 제1 실드 전극은, 상기 조명 광학계와 상기 1층의 멀티폴 렌즈의 렌즈 정렬부(제1 정렬 애퍼처)로서 이용할 수 있음과 동시에, 상기 하전 빔의 제1 검출기로서 이용할 수도 있다.
또한, 상기 제1 편향 수단 및 상기 제2 편향 수단의 상면과 하면에 각각 근접하여 설치된 제2 실드 전극을 더 구비하면 보다 바람직하다.
상기 제2 실드 전극 중, 상기 제1 주편향기의 상면에 배치된 상기 제2 실드 전극은 상기 3의 내경보다도 작은 제5 내경을 가지면 좋다.
이와 같이, 제5 내경을 작게 함으로써 상기 제5 내경을 가지는 상기 제2 실드 전극은 상기 조명 광학계, 상기 1층의 멀티폴 렌즈 또는 상기 2층의 멀티폴 렌즈의 렌즈 정렬부(제2 정렬 애퍼처)로서 이용할 수 있고, 또, 상기 하전 빔의 제2 검출기로서 이용하는 것도 가능하다.
본 발명의 가장 적합한 형태에 있어서, 상기 제1 및 제2 멀티폴 렌즈는 약 6㎜의 렌즈 길이을 갖고, 상기 제1 내경은 약 5㎜이고, 상기 제2 내경은 약 10㎜이고, 상기 셀 애퍼처와 상기 기판과의 사이의 광학 길이는 110㎜ 이하이다.
도1은 본 발명에 따른 하전 빔 묘화 장치의 제1 실시 형태가 구비되는 전자 광학계를 도시하는 개략 구성도.
도2는 도1에 도시한 하전 빔 묘화 장치가 구비되는 멀티폴 렌즈의 전극 형상을 설명하는 평면도.
도3은 도1에 도시한 하전 빔 묘화 장치가 구비되는 멀티폴 렌즈에 있어서의 내경의 차이를 설명하는 평면도.
도4는 도1에 도시한 하전 빔 묘화 장치의 축소 투영 광학계에서의 전자 빔의 궤도를 도시하는 설명도.
도5는 도1에 도시한 4극자 렌즈(Q3, Q4)에 의한 렌즈 전장의 형성 방법을 설명하는 도면.
도6은 도1에 도시한 4극자 렌즈(Q3, Q4)에 의한 편향 전장의 형성 방법을 설명하는 도면.
도7은 도1에 도시한 4극자 렌즈(Q3, Q4)에 의한 편향 전장의 형성 방법을 설명하는 도면.
도8은 도1에 도시한 하전 빔 묘화 장치의 축소 투영 광학계에서 X방향과 Y방향에서 서로 독립적으로 전자 빔을 편향 제어하는 방법을 설명하는 빔 궤도 도면.
도9는 본 발명에 따른 하전 빔 장치의 제2 실시 형태가 구비하는 전자 광학계를 도시하는 개략 구성도.
도10은 종래의 기술에 의한 VSB 묘화 방식의 전자선 묘화 장치의 대표예를 도시하는 개략 구성도.
도11은 종래의 기술에 의한 저가속 전압의 전자 빔을 이용한 애퍼처 방식의 전자 빔 묘화 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도.
도12는 도11에 도시한 전자 빔 묘화 장치의 축소 투영 광학계 내에 있어서 빔 궤도를 도시하는 설명도.
도13은 종래의 기술에 의한 저가속 전압의 전자 빔을 이용한 애퍼처 방식의 전자 빔 묘화 장치의 다른 예를 도시한 개략 구성도.
도14는 도13에 도시한 전자 빔 묘화 장치의 정전형 4극자 렌즈 광학계 내의 전자 빔 궤도를 도시하는 설명도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
8X, 9X : X방향의 전자 빔 궤도
8Y, 9Y : Y방향의 전자 빔 궤도
10, 20 : 하전 빔 노광 장치
11 : 하전 입자총(전자총)
13 : 제1 성형 애퍼처
14 : 웨이퍼
15a, 15b : 조명 렌즈
17 : 제1 성형 편향기
19 : 제2 성형 애퍼처
21 : 제2 성형 편향기
23 : 4극자 렌즈
25a, 25b : 프리 주편향기
27 : 주편향기
31 : 부편향기
33 : 전자 검출기
36, 39 :실드 전극
38, 41 : 실드 전극 겸 빔 정렬용 애퍼처 및 빔 검출기
48X : X방향 편향 전자 빔
48Y : Y방향 편향 전자 빔
이하, 본 발명의 실시 형태의 몇개에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시 형태에서는 어느것도 전자 빔을 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 묘화하는 전자 빔 묘화 장치에 대해서 설명한다.
(1) 제1 실시 형태
도1은 본 발명에 따른 하전 빔 묘화 장치의 제1 실시 형태가 구비되는 전자 광학계를 도시하는 개략 구성도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 특징은 전자 렌즈의 구성과 축소 투영 광학계의 구성에 있다. 즉, 도1에 도시한 전자 빔 묘화 장치(10)에 있어서는, 우선, 조명 렌즈(15a, 15b) 및 부편향기(31)를 제외한 모든 전자 렌즈, 즉, 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21), 전자 빔의 궤도를 X방향, Y방향에서 독립적으로 제어하는 전자 렌즈(23Q1 내지 Q4), 프리 주편향기(25)는, 정전형 멀티폴 렌즈로 구성되어 있다. 이들의 멀티폴 렌즈는 서로 45도의 각도를 두고 배치된 8개의 전극으로 구성된다. 본 실시 형태의 전자 빔 묘화 장치(10)가 구비하는 멀티폴 렌즈의 구체적 형상에 대해서 도2를 참조하면서 설명한다.
도2의 (a)는 4개의 전극으로 구성되는 4극자 렌즈를 도시한다. 동 도면에 도시한 4극자 렌즈의 전극(Q11a내지 Q11d)은 각각 원기둥 형상을 갖고, 상호 90도 각도를 두고 배치된다. 도2의 (b)는 8극자 렌즈의 하나의 구성예를 도시하고, 상호 45도의 각도를 두고 배치된 8개의 원기둥 형상의 전극(Q12a내지 Q12h)이 도시되어 있다. 도2의 (c)는 본 실시 형태의 하전 빔 묘화 장치(10)가 구비하는 멀티폴 렌즈(23Q1)의 구성을 도시하는 평면도이고, 전자 렌즈(17, 21, 23, 25)의 구성을 대표적으로 도시한 것이다. 멀티폴 렌즈(23)는, 상호 45도의 각도를 두고 배치된 8개의 전극(Q13a내지 Q13h)으로 구성되고, 각 전극은 부채형의 평면 형상을 가진다.
본 실시 형태에 있어서는 멀티폴 렌즈(23)의 8극의 전극에 관해서, 인접하는 두 개의 전극을 하나의 4극자 전극으로서 이용함으로써 멀티폴 렌즈(23)의 전체를 4극자 렌즈로서 기능시킨다. 예를 들면, 전극(Q13a, Q13b)은 함께 +V의 전압이 인가되고, 이로써, 도2의 (a)에 도시한 전극(Q11a)으로서 기능하도록 제어된다. 따라서, 이하에서는 적절하게, 멀티폴 렌즈(23)를 4극자 렌즈(23)로서 설명한다.
다음에, 도1로 돌아가, 하전 빔 묘화 장치(10)의 축소 투영 광학계는, 프리 주편향기(25a, 25b)를 끼워 배치된 4겹의 정전형 4극자 렌즈(23)(Q1 내지 Q4)와, 4층의 4극자 렌즈(23)의 Q4와 웨이퍼(14)의 사이에 배치된 부편향기(31)와, 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21), 프리 주편향기(25a, 25b) 및 4극자 렌즈(23Q1 내지 Q4)의 광축방향에 있어서 상면 및 하면에 근접하여 설치된 실드 전극(36, 39)을 구비한다.
실드 전극(36)은, 5㎜의 내경(φ1)을 갖도록 형성되고, 또, 실드 전극(39)은, 10㎜의 내경(φ2)을 갖도록 형성된다. 이들 실드 전극(36, 39)은 어느것이나 그랜드 접속되어 각 렌즈 또는 각 편향기로부터 형성되는 정전계가 서로 간섭하는 염려를 대폭 해소하고 있다. 이 결과, 도9와의 대비에 있어서 분명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21)의 어느것이나 실드 전극(36)의 내경과 동일한 내경(φ1)(5㎜)을 갖도록 구성된다.
4중의 4극자 렌즈(23) 중, 3층의 4극자 렌즈(Q3)와 4층의 4극자 렌즈(Q4)는 1층 및 2층의 4극자 렌즈(Q1, Q2)와 비교하여 큰 내경을 갖도록 설계된다. 구체적으로는, Q1, Q2의 내경은, 도3의 (a)에 도시한 바와 같이, φ1= 5㎜이고, 또, 도3의 (b)에 도시한 바와 같이, Q3, Q4의 내경(φ2)은 10㎜로 되어있다. 또, 4극자 렌즈(Q3, Q4)는, 후에 상술하는 바와 같이 전자 빔(8)의 X궤도와 Y궤도를 상호 독립하여 제어하는 멀티폴 렌즈장을 형성함과 동시에, 이 멀티폴 렌즈장에 편향 전계를 중첩하는 주편향기(27)를 겸한다. 또, 실드 전극(36, 39)은 그랜드 접속되어 각 전극에 의해 여기되는 정전장의 침출(leaching)을 방지한다. 전자 빔 묘화 장치(10)의 그 밖의 구성은, 도13에 도시한 하전 빔 묘화 장치(100)와 실질적으로 동일하다.
도1에 도시한 하전 빔 노광 장치의 동작은 아래와 같다.
전자총(11)으로부터 방출되어 가속된 전자 빔(8)은, 직사각형 또는 원형의 개구를 가지는 제1 애퍼처(13)에 조사된다. 이 제1 애퍼처(13)를 통과한 빔(8)은 일괄 노광 셀 애퍼처가 여러개 배열된 제2 성형 애퍼처(19)로 향한다. 전자 빔(8)의 빔 직경은, 조명 렌즈(15a, 15b)에 의해, 임의의 1개 셀 애퍼처에 대해 충분히 크고, 또한 인접하는 셀 패턴에 간섭하지 않는 크기로 조정된다. 또한, 전자 빔(8)은 제2 성형 애퍼처(19)에 형성된 셀 애퍼처 중, 목표로 하는 셀 애퍼처에 조사되도록, 제1 성형 편향기(17)에 의해 그 궤도가 편향 제어된다.
제2 성형 애퍼처(19)를 통과한 전자 빔(8)은 제2 성형 애퍼처(19)를 기점으로 하는 셀 패턴 빔으로서 스타트하고, 제2 성형 편향기(21)에 의해서 광축상에 복귀되는 상태로 4극자 렌즈(23) 내로 조명된다.
전자 빔(8)의 광축을 Z방향으로 하면, 4중의 4극자 렌즈(23)는, X방향과 Y방향의 2 방향의 전계가, 예를 들면 X방향이 1층로부터 4층까지 순서대로 발산 전계(Q1), 발산 전계(Q2), 수속 전계(Q3), 발산 전계(Q4)로 했을 때, Y방향은, X방향과는 반대로, 수속 전계(Q1), 수속 전계(Q2), 발산 전계(Q3), 수속 전계(Q4)가 되도록 전압이 인가된다. 이와 같이 4극자 렌즈(23)를 제어한 경우에 있어서의 제2 성형 애퍼처(19)로부터 웨이퍼(14)까지의 전자 빔(8)의 궤도를 도4에 도시한다. 도14와의 대비에 있어서 분명한 바와 같이, 4극자 렌즈(23)의 Q1 내지 Q4에 의해, 전자 빔(8)은, X방향과 Y방향에서 다른 궤도를 통과한다. 이 점에서, 도13에 도시한 하전 빔 노광 장치(100)와 동일하지만, 본 실시 형태에 있어서는, 4극자 렌즈(23)의 Q1 및 Q2에 의해, X방향의 전자 빔 궤도(8X, 9X)가 발산을 반복하고, 한편, Y방향의 전자 빔 궤도(8Y)가 수속을 반복하기 때문에, 전자 빔(8)은 전자 밀도가 높은 크로스오버를 일절 형성하는 일 없이 웨이퍼(14) 상에 집광한다. 이 결과, 저가속의 전자 빔 노광에 있어서, 공간 전하 효과의 영향을 대폭 저감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 프리 주편향기(25a, 25b) 중, 프리 주편향기(25a) 만을 이용하여 빔 궤도를 제어하고 있다.
도1로 돌아가, 웨이퍼(14) 상에서 전자 빔(8)의 묘화 영역(메인 필드)의 위치는, 프리 주편향기(25a) 및 주편향기(27)에 의해, 웨이퍼(14)를 탑재하는 XY 스테이지(도시하지 않음)의 위치를 참조하면서 편향 제어된다. 또한, 스트라이프 내를 미세하게 분할한 묘화 범위(서브 필드)에 관해서는, 부편향기(31)에 의해 그 위치가 제어된다. 본 실시 형태에 있어서, 4극자 렌즈(Q3, Q4)는, 주편향기(27)도 겸한다. 이것은, 4극자 렌즈(23)의 Q3과 Q4에 의한 X방향 궤도 및 Y방향 궤도를 제어하기 위한 전계에, 편향 전계를 중첩시킴으로써 실현한다. 도5 내지 도7은 전계를 중첩시키는 방법의 일 구체예를 도시한다. 도5는 전자 빔(8)의 X방향 궤도 및 Y방향 궤도를 제어하기 위해서만 4극자 렌즈(23)의 Q3 및 Q4의 각 전극에 인가되는 전압치를 도시한다. 이 경우는, 프리 주편향기(25a)에 인가되는 전압치는, 0으로 되어 있다. 도6은 전자 빔(8)을 X방향으로 편향하는 경우에만 프리 주편향기(25a), 4극자 렌즈(23)의 Q3 및 Q4의 각 전극에 인가되는 전압의 값을 도시한다. 또, 도7은 도5에 도시한 전압치에 의해 얻어지는 전계와 도6에 도시한 전압치에 의한 전계를 중첩시키는 경우에 각 전극에 인가하는 전압치를 도시한다. 그 전압치는, 도5에 도시한 전압치에 도6에 도시한 전압치를 가산한 전압치로 되어 있다. 이러한 전압 제어를 함으로써, 전자 빔의 편향 제어를 최소의 구성에 의해서 실현할 수 있다. 또, 도5 내지 도7에 있어서는 X방향으로 전자 빔을 편향하기 위한 제어 방법이 도시되어 있지만, Y방향으로의 편향 제어에 관해서는 도6의 편향 전압을 90°시프트하고, 프리 주편향기(25a)의 편향 전압(V1)을 모두 제로로 하면 좋다. 또, X방향의 제어 전압과 Y방향의 제어 전압을 가산한 전압을 인가하면, 45°방향(대각 방향)으로의 편향이 가능하다.
이와 같이, 본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(10)에 따르면, 프리 주편향기(25)와, 주편향기(27)로서 기능하는 4극자 렌즈(23)의 Q3 및 Q4와의 편향 전압비를 조정함으로써, 전자 빔(8)의 수차 성분을 최소로 할 수 있다.
또한, 편향은 X방향과 Y방향에서 서로 독립적으로 행하는 것도 가능하다. 예를 들면 도8에 도시한 바와 같이, X방향의 전자 빔(48X)을 프리 주편향기(25a)와 주편향기(27)[4극자 렌즈(23)의 Q3, Q4]와 부편향기(31)를 이용하여 편향하고, 한편, Y방향의 전자 빔(48Y)을 주편향기(27)[4극자 렌즈(23)의 Q3, Q4] 및 부편향기(31)만으로 편향함으로써 편향 수차를 더욱 저감시킬 수 있게 된다. 이 경우는 프리 주편향기(25)와, 주편향기(27)로서의 4극자 렌즈(23)의 Q3 및 Q4와, 부편향기(31)와의 3개의 편향기 사이의 편향 전압비를 조정함으로써, 전자 빔(8)의 수차 성분을 최소로 할 수 있다.
전자 빔(8)이 웨이퍼(14)상에 조사되면 웨이퍼(14)의 표면에는 2차 전자 등이 발생한다. 4극자 렌즈(23)의 하부에 설치된 2차 전자 검출기(33)가 이들 2차 전자 등을 검출하고, 하전 빔 노광 장치(10)는 2차 전자 검출기(33)의 검출 신호를 처리함으로써 SEM상의 검출과 빔 조정 등의 제어를 행한다.
본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(10)에 따르면, 우선, 4겹의 4극자 렌즈(Q1 내지 Q4)를 이용하여 멀티폴 렌즈장을 형성하기 때문에, 종래의 회전 대칭형의 감속형 정전 렌즈를 이용한 경우에 발생하는 렌즈내 감속을 회피할 수 있다. 또한, 이 멀티폴 렌즈장에 의해, 제2 성형 편향기(19)를 통과한 저가속의 전자 빔(8)의 빔 궤도를 X, Y방향으로 서로 독립적으로 제어하기 때문에, 전류 밀도가 높은 크로스오버를 일절 형성하지 않고 전자 빔(8)을 웨이퍼(14) 상에 집광시킬 수 있다. 이로써, 저가속이면서 공간 전하 효과의 영향을 대폭 배제할 수 있다. 또한, 8극의 멀티폴 렌즈를 4극자 렌즈로서 동작시키기 때문에, 고차의 수차를 대폭 저감할 수 있다. 또한, 4극자 렌즈(Q3, Q4)의 멀티폴 렌즈장에 편향 전계를 중첩하여 4극자 렌즈(Q3, Q4)를 주편향기로서도 동작시키기 때문에, 그 만큼 축소 투영 광학계의 광학 길이를 단축할 수 있다. 또한, 4극자 렌즈(Q3, Q4)의 내경은 Q1, Q2의 내경과 비교하여 커지도록 설계되어 있기 때문에, 전극 근방을 제외한 영역에 전자 빔의 궤도를 형성할 수 있다. 이로써, 편향 수차를 더욱 억제할 수 있다.
또, 4극자 렌즈(23)의 Z방향에 있어서 양단에는 그랜드 전극인 실드 전극(26)이 배치되어있기 때문에, 각 전극으로부터의 전장의 침출이 방지된다. 이에 따라, 각 전장 사이의 간섭의 우려가 해소되기 때문에, 전자 광학계의 광학 길이를 한층 더 단축 가능하게 됨과 동시에, 편향 감도를 한층 더 향상시킬 수 있다. 상술한 구성의 광학계와 편향 제어 방법을 이용함으로써, 예를 들면 X방향, Y방향이 함께 축소율 1/10의 무수차(stigmatic) 조건하에서 4극자 렌즈 길이(Y방향의 길이)를 6㎜, 1.5㎜ 평방의 주편향, 50㎛ 평방의 부편향 기능을 갖추면서, 제2 성형 애퍼처(19)로부터 웨이퍼(14)까지 사이의 광학 길이가 101㎜(도1 참조)로 되는 전자 빔 노광 장치를 실현할 수 있다.
(2) 제2 실시 형태
도9는, 본 발명에 따른 하전 빔 노광 장치의 제2 실시 형태가 구비하는 전자 광학계를 도시하는 개략 구성도이다. 도1과의 대비에 있어서 분명한 바와 같이, 본 실시 형태의 하전 빔 노광 장치(20)의 특징은, 프리 주편향기(25a)의 상류측에 설치된 실드 전극(41)과, 4극자 렌즈(23)의 Q1과 Q2의 사이에 실드 전극(36)을 대체하여 설치된 실드 전극(38)을 더욱 구비하는 점에 있다. 하전 빔 노광 장치(20)의 그 밖의 구성은 도1에 도시한 하전 빔 노광 장치(10)와 실질적으로 동일하다.
실드 전극(38)의 내경은, 인접하는 2개의 실드 전극, 즉, 4극자 렌즈(23Q1)의 상류측 및 4극자 렌즈(23Q2)의 하류측에 각각 설치된 실드 전극(36)의 내경보다도 작아지도록 설계된다. 예를 들면, 실드 전극(36)의 내경(Φ1)이 5㎜인 경우에, 실드 전극(38)의 내경(Φ3)은 200㎛로 설계된다. 이로써, 실드 전극(38)은, 조명 렌즈(15a, 15b), 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21), 및 4극자 렌즈(23)의 Q1의 빔 정렬용 애퍼처로서, 또는 전자 빔(8)의 검출기로서 이용할 수도 있다.
또한, 실드 전극(41)은, 실드 전극(38)과 마찬가지로, 다른 실드 전극(36, 39)의 각 내부 직경보다도 작은 내경을 갖고, 예를 들면 내경(Φ4)= 200㎛이다. 이러한 작은 내경을 가짐으로써, 실드 전극(41)은, 조명 렌즈(15a, 15b), 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21), 및 4극자 렌즈(23)의 Q1, Q2의 빔 정렬용 애퍼처로서, 또는 전자 빔(8)의 검출기로서 이용할 수 있다.
전자 빔 노광 장치(20)의 동작은, 도1에 도시한 전자 빔 노광 장치(10)의 동작과 실질적으로 동일하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 전술한 실시 형태에서는 모든 4극자 렌즈(23)를 8극의 전극으로 구성하여 4극자장을 발생시키는 것으로 했지만, 4극자 렌즈(23) 중, Q1 및 Q2를 4개의 전극으로 구성하고, 편향장을 중첩하는 4극자 렌즈(23)의 Q3과 Q4 만을 도2의 (b) 또는 (c)에 도시한 바와 같은 8극의 전극으로 구성하도록 해도 좋다. 또, 4극자 렌즈(23)의 Q3과 Q4는 8극의 전극에 한정되지 않고, 극수가 M(M=4N2, N2는 2 이상의 자연수)의 멀티폴로 구성해도 좋다. 이와 같이 극수를 크게 한 멀티폴로 함으로써 편향장의 고차 성분을 저감하여 편향 수차를 최소로 하는 제어가 가능해진다. 또한, 상술한 실시 형태에서는 어느것이나 하전 빔으로서 전자 빔을 이용하는 형태에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라 하전 빔으로서 이온 빔을 이용하는 하전 빔 묘화 장치에 일반적으로 적용 가능하다.
본 발명의 하전 빔 묘화 장치에 따르면, 전계에서 하전 빔을 축소, 편향하는 축소 투영 수단 및 편향 수단만으로 전자 광학계를 구성하고, 또 광축에 비대칭인 전계를 형성하는 축소 투영 수단을 이용하기 때문에, X방향과 Y방향에서 다른 궤도를 경유하고, 또한, 크로스오버를 형성하는 일 없이 전자 빔을 기판상에 결상시킬 수 있다. 또, 감속형의 회전 대칭 렌즈를 이용한 경우에 생기는 렌즈 내에서의 빔 에너지의 감속도 없다. 이로써, 고축소율의 무수차 결상 조건에 있어서, 저가속의 하전 빔에서 공간 전하 효과의 영향을 대폭 저감할 수 있다. 이 결과, 웨이퍼 면에서의 손상이 없고 또한, 복잡한 근접 효과 보정의 제어가 필요하지 않기 때문에, 간소한 구성이고, 소형이고 또한 수차 특성이 우수한 하전 빔 묘화 장치가 제공된다.
또한, X방향과 Y방향에서 다른 궤도를 통과하는 하전 빔을 다른 편향기에서 편향하고, 또, 편향장을 축소 투영 수단인 광축에 비대칭인 전계상에 중첩시키기 때문에, 다른 빔 궤도에 있어서도 편향 수차를 최소한으로 억제하고, 편향 감도가 높은 최적의 조건에서의 편향이 가능해진다. 이 결과, 편향 전압의 저전압화와 소형화, 또 기계 설계·제조상의 부담이 적은 하전 빔 묘화 장치가 제공된다.

Claims (20)

  1. 하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사 수단과,
    상기 하전 빔이 균일한 전자 밀도를 갖도록 그 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와,
    원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼처와,
    상기 하전 빔이 상기 원하는 단면 형상을 갖도록 상기 하전 빔을 전계로 편향하여 상기 셀 애퍼처의 원하는 셀 패턴에 입사시킴과 동시에, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축상으로 복귀시키는 제1 편향 수단과,
    상기 셀 애퍼처를 통과한 상기 하전 빔을 전계로 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와,
    상기 셀 애퍼처를 통과한 상기 하전 빔을 전계로 편향하여 상기 기판 상에서 주사시키는 제2 편향 수단을 구비하고,
    상기 하전 빔 출사 수단은, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판의 표면으로부터 발생하는 2차 하전 입자 혹은 반사 하전 입자 또는 상기 2차 하전 입자 및 상기 반사 하전 입자가 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과의 영향이 발생하는 양을 하회하는 가속 전압에서 상기 하전 빔을 출사시키고,
    상기 축소 투영 광학계는 상기 광축을 Z방향으로 하는 경우에, X방향과 Y방향에서 거의 동일한 축소율로 상기 전자 빔이 축소하고, 또한, 상기 셀 애퍼처와 상기 기판과의 사이에서 크로스오버를 형성하지 않고, 상기 기판 상에서 결상하도록 멀티폴 렌즈장을 형성하는 하전 빔 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축소 투영 광학계는 N1겹(N1은 3이상의 자연수)의 제1 멀티폴 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 N1은 4인 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 멀티폴 렌즈는, 상기 X방향과 상기 Y방향의 2방향의 전계가 1층에서 4층까지 각각 순서대로 발산 전계, 발산 전계, 수속 전계, 발산 전계를 형성하도록, 또는 1층으로부터 4층까지 각각 순서대로 수속 전계, 수속 전계, 발산 전계, 수속 전계를 형성하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 편향 수단은, 복수의 정전형 편향기를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 편향 수단은, 정전 편향장을 상기 멀티폴 렌즈장에 중첩시켜서 상기 하전 빔을 편향하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 편향 수단은, 상기 X방향의 하전 빔과 상기 Y방향의 하전 빔을 상호 독립하여 편향 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  8. 제3항 또는 제4항에 있어서, 2층의 상기 멀티폴 렌즈와 3층의 상기 멀티폴 렌즈의 사이에 배치된 제1 주편향기를 이루는 제2 멀티폴 렌즈를 더 구비하고,
    상기 제1 멀티폴 렌즈는, 상기 X방향의 전계가 1층에서 4층까지 각각 순서대로 발산 전계, 발산 전계, 수속 전계, 발산 전계를 형성하고, 또한, 상기 Y방향의 전계가 1층으로부터 4층까지 각각 순서대로 수속 전계, 수속 전계, 발산 전계, 수속 전계를 형성하도록 제어되고,
    3층의 상기 제1 멀티폴 렌즈와 4층의 상기 제1 멀티폴 렌즈는 상기 멀티폴 렌즈장에 정전 편향장을 중첩하는 제2 주편향기를 이루고,
    상기 제2 편향 수단은, 상기 제1 주편향기와 상기 제2 주편향기를 포함하고, 상기 X방향의 상기 하전 빔에 대해서는, 상기 제1 주편향기에 의한 제1 주편향장과 상기 제2 주편향기에 의한 제2 주편향장에서 편향하고, 상기 Y방향의 상기 하전 빔에 대해서는 상기 제2 주편향장에서 편향함으로써 상기 X방향과 상기 Y방향으로 상호 독립적으로 편향 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  9. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 편향 수단은, 상기 N1층의 상기 멀티폴 렌즈의 하류측에 배치된 부편향기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  10. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 멀티폴 렌즈는 정전형 렌즈인 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 정전형 렌즈는 4극자 렌즈인 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 멀티폴 렌즈는 M개(M=4N2: N2는 2이상의 자연수)의 전극을 가지고 인접하는 N2개의 상기 전극이 4극자 렌즈의 1조를 이루는 멀티폴 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  13. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 1층의 멀티폴 렌즈와 상기 2층의 멀티폴 렌즈는 제1 내경을 갖고,
    상기 3층의 멀티폴 렌즈와 상기 4층의 멀티폴 렌즈는, 상기 제1 내경 보다도 큰 제2 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  14. 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 멀티폴 렌즈의 상기 Z방향에서 상면과 하면에 근접하여 설치된 제1 실드 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 실드 전극 중 1층의 상기 멀티폴 렌즈와 2층의 상기 멀티폴 렌즈의 사이에 설치된 상기 제1 실드 전극은 다른 상기 제1 실드 전극의 내경인 제3 내경보다도 작은 제4 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제4 내경을 가지는 상기 제1 실드 전극은 상기 하전 빔의 제1 정렬 애퍼처 또는 상기 하전 빔의 제1 검출기를 이루는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  17. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 편향 수단 및 상기 제2 편향 수단의 상면과 하면에 각각 근접하여 설치된 제2 실드 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 실드 전극 중 상기 제1 주편향기의 상면에 배치된 상기 제2 실드 전극은 상기 제3 내경보다도 작은 제5 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제5 내경을 갖는 상기 제2 실드 전극은 상기 하전 빔의 제2 정렬 애퍼처 또는 상기 하전 빔의 제2 검출기를 이루는 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 멀티폴 렌즈는 6㎜의 렌즈 길이를 갖고,
    상기 제1 내경은 5㎜이고,
    상기 제2 내경은 10㎜이고,
    상기 셀 애퍼처와 상기 기판 사이의 광학 길이가 110㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 하전 빔 노광 장치.
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