KR100572251B1 - 하전 입자 투영 리소그래피 시스템에서 공간 전하 유도수차를 억제하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

하전 입자 투영 리소그래피 시스템에서 공간 전하 유도수차를 억제하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전자 빔 리소그래피 장치는 가속된 전자의 빔을 제공하는 전자건, 가속된 전자의 빔의 경로에서 마스크를 유지하도록 적응되는 마스크 스테이지 및 마스크를 가로지른 전자의 경로내에 작업대상물을 유지하도록 적응된 작업대상물 스테이지를 구비한다. 전자 건은 전자 방출면을 갖는 음극, 양극을 향해 상기 음극으로부터 방출된 전자를 가속시키기 위해서 상기 음극과 양극 사이에 전기장을 제공하도록 고전압 전원 장치에 접속되도록 적응된 양극 및 상기 양극과 음극사이에 배치된 전류-밀도-프로파일 제어 그리드를 구비한다. 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 불균일한 전류 밀도 프로파일을 갖는 전자 빔을 생성하는 전자 건을 제공하도록 구성된 마이크로 디바이스 제조 방법은 불균일한 하전 입자 전류 밀도를 갖는 하전 입자 빔을 생성하는 방법, 하전 입자 빔으로 마스크를 조명하는 방법 및 하전 입자 빔으로부터의 하전 입자로 작업대상물을 노광하는 방법을 포함한다.

Description

하전 입자 투영 리소그래피 시스템에서 공간 전하 유도 수차를 억제하기 위한 장치 및 방법{A DEVICE AND METHOD FOR SUPPRESSING SPACE CHARGE INDUCED ABERRATIONS IN CHARGED-PARTICLE PROJECTION LITHOGRAPHY SYSTEMS}
도 1은 본 발명에 따른 전자 건을 갖는 전자 빔 리소그래피 장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 전자 건의 전반적인 구조 특징을 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 전자 빔 리소그래피 시스템의 광학적 유추를 설명하는 광선 자취(ray-trace)다이어그램,
도 4는 도 3에 대응하는 전자 빔을 가로지르는 몇개의 슬라이스에서의 전자 빔 전류 밀도를 나타내는 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 전자 건으로부터의 소정의 전자 빔 전류 밀도 프로파일을 나타내는 도면,
도 6a 내지 6d는 본 발명에 따른 전자 건의 전반적인 구조 특징을 설명하는 개략도,
도 7a 및 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전류-밀도-프로파일 제어 그리드의 평면도 및 단면도를 각각 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 전류-밀도-프로파일 제어 그리드의 제2 바람직한 실시예의 단면도,
도 9는 본 발명의 제3 바람직한 실시예에 따른 전류-밀도-프로파일 제어 그리드의 평면도,
도 10은 본 발명의 제4 바람직한 실시예에 따른 전류-밀도-프로파일 제어 그리드의 평면도,
도 11은 본 발명의 제5 바람직한 실시예에 따른 전류-밀도-프로파일 제어 그리드 부의 평면도.
본 발명은 하전 입자 빔 리소그래피 장치를 위한 조명 시스템, 이러한 조명 시스템을 갖는 하전 입자 빔 리소그래피 장치 및 보다 상세하게는 반도체 집적회로를 포함하는 마이크로 디바이스의 제조에 사용되는 이러한 장치들에 관한 것이다.
예를들어, 리소그래피 장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 마스크에는 집적 회로의 각각의 층에 대응하는 회로패턴이 형성될 수 있으며, 이 패턴은 방사선 감지 물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 목표영역(하나 이상의 다이를 포함하는) 위에 묘화될 수 있다. 일반적으로, 한 장의 웨이퍼에는 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 목표영역에 전체적인 네트워크가 형성될 것이다. 리소그래피 장치에 관한 더 상세한 정보는 예를들어, 미국 특허 US 6,046,792 호에 개략적으로 개시되어 있고, 본 명세서에 참고 자료로 사용되고 있다.
리소그래피 장치를 사용하는 제조 공정에서, 상기 마스크 패턴은 적어도 부분적으로는 방사선 감지 물질(레지스트)의 층으로 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체 공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를들어, "Microchip Fabrication: a Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)"으로 부터 얻을 수 있으며 본 명세서에 참고 자료로 사용되고 있다.
리소그래피 장치는 2이상의 기판 테이블(및/또는 2이상의 마스크 테이블)을 구비하는 형태일 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 디바이스에서 추가 테이블은 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되는 동안 1이상의 다른테이블에서는 작업준비 단계가 수행될 수 있다. 트윈 스테이지 리소그래피 장치는 예를들어, 미국 특허 US 5,969,441 호 및 국제 특허 WO 98/40791 호에 개시되어 있다.
전자 빔(e-beam) 노광 장치는 20년 이상 반도체 공정에서 리소그래피 장치에 사용되어 왔다. 최초의 전자 빔 노광 장치는 대물평면 위로 스캔된 래스터인 고도로 초점이 맞춰진 빔의, 비점(飛點)개념을 기초로 하고 있다. 이 접근 방식에서, 상기 전자 빔은 그것이 스캔될 때, 빔 자체가 리소그래피 패턴을 생성하도록 변조된다. 본 디바이스는 리소그래피 마스크 제조와 같은 고정밀 작업에 널리 사용되어 왔으나, 래스터 스캔 모드가 반도체 웨이퍼 공정에서 요구되는 높은 스루풋을 얻기에는 너무 느리다. 이러한 형태의 디바이스에서는 전자원은 전자 현미경, 즉 작은 스폿 빔으로 초점이 맞춰진 고휘도원과 유사하다.
좀더 최근에는, 스캘플(SCALPEL)[각 제한투영 전자빔 리소그래피에 의한 산란 (Scattering with Angular Limitation Projection Electron-beam Lithography)]을 기초로 하는 새로운 전자 빔 노광 장치가 개발되었다. 이 접근 방식에서는, 광역 전자 빔이 리소그래피 마스크를 통과하여 대물평면 위로 투영된다. 반도체 웨이퍼의 비교적 넓은 영역이 한번에 노광될수 있기 때문에, 스루풋이 증가된다. 본 장치의 고해상도는 그것을 초미세 라인 리소그래피, 즉 서브 미크론 초미세 라인 리소그래피를 위하여 매우 매력적인 것이다.
스캘플(SCALPEL) 노광 장치에서 전자 빔원의 요건은 종래의 초점을 맞추는 빔 노광 장치 또는 종래의 투과 전자 현미경(TEM) 또는 스캐닝 전자 현미경(SEM)의 요건과 현저하게 다르다. 고해상도 묘화가 여전히 주목적이라면, 개선된 웨이퍼 스루풋을 실현하기 위해서는 비교적 높은(10-100㎂) 건전류(gun current)에서 고해상도 묘화가 달성되어야 한다. 비교적 낮은 축방향 휘도는 예를들어, 초점이 맞춰진 전형적인 빔원에서의 106 내지 109Acm-2sr-1의 값에 비교하여 102 내지 104Acm-2sr-1 이 필요하다. 그러나 소정의 리소그래피 조사량 관용도(dose latitude)와 CD 제어를 얻기 위해서 넓은 영역에 걸쳐 빔 플럭스가 고도로 균일화 되어야 한다.
스캘플(SCALPEL) 장치의 개발은 비교적 저휘도와 고이미턴스(high emittance)(이미턴스는 D ×α로 정의되고 일반적으로 미크론(micron)×밀리레디언(milliradian)의 단위를 사용하며, 여기서 D는 빔 직경이고 α는 발산각이다.)를 갖는 비교적 넓은 영역에 걸쳐 균일한 전자 플럭스을 제공하는, 전자원의 개발을 지향하여 왔다. 종래의, 최신식 전자 빔원은 이미턴스가 0.1 내지 400 미크론×밀리레디언 범위를 갖는 빔을 생성하는 반면, 스캘플(SCALPEL)형 디바이스는 1000 내지 5000 미크론×밀리레디언 범위의 이미턴스를 필요로 한다. 종래의 스캘플(SCALPEL) 조명 시스템 설계로는 Gaussian 건계(gun-based) 또는 그리드-제어 건-계(grid-controlled gun-based)중 어느 하나가 이용되어 오고 있다. 두가지 형태의 공통적인 결점은 빔 이미턴스가 실제의 Wehnelt 바이어스에 의존한다는 것이다. 빔 전류 제어에 필연적인 이미턴스 변화를 가져오게 하는 시스템의 단점에서 보면, 빔 전류 및 빔 이미턴스의 독립적인 제어를 가져오게 한다.
더 나아가, 입자 투영 시스템의 스루풋은 하전 입자 간의 쿨롱(Coulomb) 상호작용에 따른 해상도에 의존한다. 쿨롱의 상호작용은 빔 전류의 증가와 함께 증가하는 빔 번짐을 유도하고, 따라서 주어진 해상도에서의 시스템 성능을 제한한다.
쿨롱 상호작용에 따라 세가지 별개의 효과로 구분할 수 있다. 첫번째로는 전체(global) 또는 평균적(average)효과 또는 전체 공간전하 SC 효과라고도 한다. 전체 SC 효과는 투영칼럼을 따라 빔의 모든 단면에서 전류 밀도 분포가 균일하다면 단지 이미지 초점 이탈과 배율 변화만을 유도한다. 이러한 경우에 SC는 이상적인 네거티브 렌즈와 같이 작용하며 그것의 효과는 렌즈의 초점거리를 변화 시키거나 Gaussian평면에 대한 이미지면(image plane) 위치를 변화시킴으로써 간단히 보정될 수 있다. 두번째 효과 도 전체 SC 효과인데, 빔의 전류밀도 프로파일이 일정하지 않다면 상술된 초점 이탈과 배율 변화 뿐 아니라, 이미지수차를 발생시키는 것이다.
세번째 효과는 이산된 하전 입자로 이루어진 플럭스 내에서 입자들 사이의 쿨롱 상호 작용력의 무작위적 성질에서 기인하는 확률론적 공간 전하 효과이다. 확률적 상호 작용은 직접적으로는 칼럼을 따라 이동하는 입자의 궤적 편향의 유도, 또는 간접적으로는 렌즈 색수차를 통한 입자의 에너지 확산의 발생중의 그 어느 하나에 의한 빔의 번짐(blur)을 일으킨다(boersch 효과라고도 일컬음).
결정론적인 전체 공간 전하 효과와 달리, 궤적 변위 및 boersch 효과는 확률적인 것이기 때문에 보정될 수 없다. 단지 세심한 설계로만 제어할 수 있다.
현재, 높은 스루풋 투영 시스템(상기 두번째 효과)에서, 주로 발생하는 전체 공간 전하 유도 수차를 제어하기 위한 장치 및 기술이 요청된다. 시스템 설계가 칼럼을 따르는 빔의 단면에 일정한 전류 밀도 프로파일을 갖는 하전 입자의 층상 플럭스을 제공한다면, 전체 SC 유도 수차는, 원칙적으로 보정되거나 제거 될 수 있 다. 리소그래피와 도량형에 사용된 저전류 및 중전류를 갖는 빔에서, 층상 플럭스(즉, 서로 교차하지 않는 입자 궤적)는 실현될 수 없다. 이것은, 예를들어, 마스크 및 웨이퍼 평면등의 몇몇 임계면에서 얻어진 균일한 조명 강도 및 전류 밀도가 이와 같이 머무를 필요가 없다는 것임을 함축한다. 따라서, 전류 밀도가 불균일한 칼럼 영역에서는, 공간 전하 효과가 빔 번짐을 유도하지 않을 것이다.
일반적으로 전체 공간 전하 효과는 빔 전류(I) 와 빔 전압(V)의 함수인 빔 퍼비언스, P=I/V3/2 로 나타낸다. 완전히 보정 가능한 공간 전하 유도 초점 이탈은 칼럼 길이 L에 비례하는 반면, 공간 전하 렌즈 작용(lensing action)에 의해 유도된 번짐은 빔 전류 불균일성 정도와 칼럼 Leff 부분에서만의 유효 길이에 의해 한정된다.
입자 투영 시스템에서, Koehler 조도는 마스크 평면에서 균일하게 조명된 서브-필드를 얻기 위해 활용된다. Koehler 조도 렌즈는 음극 또는 실제 광원의 단일점으로부터 나오는 광속을 마스크 평면내의 전체 서브-필드에 투영시킨다. 일정한 크기와 형상의 서브-필드를 갖는 투영 장치에서, 서브-필드는 다양한 형상 시스템에서 마스크 또는 웨이퍼 평면과 광학적으로 켤레를 이루는 평면내에 설치된 1개 또는 2개의 수직을 이루는 직사각형 형상의 어퍼쳐를 사용하여 형성된다.
초근의 전자 투영 시스템에서, 전자 건은 비교적 크기가 크고, 방출이 일정하며, 휘도가 낮은 음극과 적절히 설계된 전극을 가지고, 주어진 각도의 범위(어퍼쳐를 한정시키는 어퍼쳐 각도 크기에 조화시킨 후에는 약 NA/4, 여기서 NA는 개구 수임)에서 전원을 일정하게 남기는 공간적으로 균일한 강도를 갖는 강력한(일반적으로 100keⅤ) 전자를 제공한다. 프로브 형성(probe forming)시스템에서는, 본질적으로 불균일한 Gaussian 전류 밀도를 가지고 대략 수십 마이크로미터의 협소한 크로스오버(crossover)를 형성하는 고휘도 LaB6 음극과 전극을 갖는 광원이 이용된다는 것을 유의하여야 한다. NA가 감소되면 증가하게 되는 확률적 번짐과는 반대로, NA가 작아지고 빔 전류 밀도 불균일성의 정도가 낮아지면, 전체 SC에서 유도된 번짐도 작아진다. 이것은, NA가 작고 따라서 스루풋이 낮은 초기의 입자 투영 시스템의 설계에서 활률적 번짐 및 렌즈 수차가 주요한 관심사가 되는 이유이다. 그러나 본 발명은 개선된 스루풋을 제공하기 위해서 더 높은 NA 렌즈를 사용하는 높은 스루풋 전자 투영 리소그래피 시스템에 관한 것이다. 더 높은 NA 시스템의 전체 공간 전하 유도 수차는 쿨롱의 확률적 상호작용으로 유도된 빔 번짐보다 더 심각한 문제가 된다.
따라서, 본 발명은 공간 전하 유도 수차를 제어 및/또는 억제하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는, 전자 방출면을 갖는 음극, 음극에서 양극으로 방출된 전자를 가속시키기 위해 음극과 양극사이에 전기장을 형성하도록 가속전압 전원 장치에 접속된 양극 및, 상기 양극과 음극사이에 배치된 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(이하에서 "그리드" 및 "제어 그리드"라 칭함)를 갖는 전자 빔 리소그래피 장치의 전자 건에 관한 것한다. 상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 불균일한 전류 밀도 프로파일을 갖는 전자 빔을 발생시키는 전자 건을 제공하도록 구조된다.
본 발명의 다른 형태는 상술된 전자 건을 갖는 전자 빔 리소그래피 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 형태는 불균일한 전류 밀도 프로파일을 갖는 하전된 입자 빔 생성하고, 하전된 입자 빔을 갖는 마스크를 조명하고, 그리고 마스크에서 신생된 하전 입자 빔으로부터 하전 입자의 작업대상물을 노광하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 더욱 또 다른 형태는 상술된 방법으로 만들어진 마이크로 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 기타 목적 및 이점은 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 통해 보다 명확하고 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제작된 전자 빔 리소그래피 장치(20)의 개략도이다. 상기 전자 빔 리소그래피 장치(20)는 전자 빔 경로를 따르는 순서대로, 전자 건(22), 조명 렌즈 시스템(24), 마스크 홀더 위에 장착된 마스크(26), 대물 렌즈 시스템(28), 후방 초점면 필터(30), 투영 렌즈 시스템(32), 기판 홀더 위에 장착된 노광 매체(기판)(34) 및 정렬 시스템(36)을 갖는다. 상기 노광 매체(34)는 또한 본 명세서에서는 "작업대상물" 이라고도 한다. 인클로징 챔버(enclosing chamber(38))는 진공 펌프(40)에 의해 진공상태로 유지된다. 종래의 스캘플(SCALPEL) 방식 및 장치에 대한 추가적인 세부내용은 예를들어, 미국 특허 NO.5,079,112호 및 미국 특허 NO.5,258,246호에서 찾을 수 있다.
상기의 실시예는 전자 빔에 대하여 특정한 참조로 이루어져 있다. 그러나, 하전 입자의 빔은 상기 빔의 입자가 전자, 양자, 원자 이온 기타 하전 입자 또는 다양한 형태를 갖는 하전 입자의 혼합물인지에 관계없이 쿨롱 상호작용을 받는다. 본 발명의 범위 및 사상은 하전 입자의 전형적 형태로서 전자 빔을 포함하는 하전 입자 장치 및 방법을 포함하도록 하는 것이다.
도 2는 추가적인 세부사항을 나타내는 전자 건(22)의 개략도이다. 도시된 전자 건(22)은 일반적으로 음극(42), 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(44) 및 양극(46)을 갖는다. 음극(42)은 필라멘트 전원 장치(50)에 접속된 전열 필라멘트 (48)와 열접촉된다. (예를 들어) 텅스텐 와이어는 전열 필라멘트(48)에 알맞은 물질로 알려져 있다. 음극(42)은 전자 방출면(52)를 갖는다. 바람직하게는, 전자 방출면(52)은 0.05 내지 3.00mm 범위의 직경을 갖는 디스크이다. 탄탈은 전자 방출면(52)에 알맞은 물질로 알려져 있지만, 본 발명은 탄탈 전자 이미터용만을 사용하도록 한정되지 않는다. 그리드 전원 장치(54)는 제어 그리드(44) 및 음극(42)과 전기적으로 접속되어 있다. 가속전압 전원 장치(56)는 음극(42)의 전자 방출면(52)에서 방출된 전자를 가속하기 위해서 음극(42)과 양극(46)사이에 전기장을 형성하도록, 양극(46)과 음극(42)에 전기적으로 접속된다. 이러한 구성에서는, 종래의 웨넬트 구성(Wehnelt setup)에서와 같이 전류 형성 그리드(44)의 전위는 그리드 전원 장치(54)에 의해 결정되고, 방출 전류에 대한 함수는 아니다.
전자 건(22)의 작동에서, 전열 필라멘트(48)는 음극(42)을 가열하여, 음극(42)내의 전자가 증가된 운동 에너지를 얻게 한다. 전자 방출면(52)에서 가속전압 전원 장치(56) 및 그리드 전원 장치(54)에 의해 생성된 합성 전기장은 충분히 활동적인 전자가 전자 방출면(52)을 통과해 음극(42)으로부터 탈출할 수 있게 한다. 그리드 전원 장치(54)의 세기 및 극성을 변화시키는 것은 전자 방출면(52)에서 전기장을 변화시키고, 전자가 음극(42) 물질로부터 탈출하는 속도를 변화시킨다. 일단 전자가 음극(42)으로부터 추출되면, 양극(46)을 향해 가속된다. 전자 빔으로 전자 건(22)을 떠나기 위해 전자 빔은 양극(46)에 의해 형성된 어퍼쳐를 통과한다. 가장 효과적인 노광을 하려면, 상기 빔의 휘도가 105 Acm-2 Sr-1 미만의 값으로 제한되는 것이 바람직하다. 이것은 일반적으로 가능한한 밝게하는 종래의 스캐닝 전자 빔 노광 장치(예를들어 미국 특허 NO. 4,588,928호 참조)와 대조적이다. 전자 건을 떠나는 전자의 운동에너지는 현재 고려되는 응용에서는 일반적으로 약 100 keV가 된다. 그러나, 본 발명은 특정한 전자 빔 에너지로 한정되는 것은 아니다.
도 3은 전자 건(58)의 출력부로부터 웨이퍼(60)까지의 부분, 즉, 작업대상 물(노광 매체)을 따라 전자 빔 리소그래피 장치(20)의 전자 빔부(21)에 대응되는 광선 추적 그래프를 도시한다. 상기 리소그래피 장치(20)의 전자 빔부(21)는 일반적으로 조명 시스템(62) 및 투영 시스템(64)을 포함한다. 각각의 조명 시스템(62) 및 투영 시스템(64)은 일반적으로 정전기 및/또는 자기 렌즈와 복수의 어퍼쳐등의 복수의 구성 요소들을 포함한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 조명 시스템(62)은 제1수렴 렌즈(66), 성형 어퍼쳐(68), 블랭킹 어퍼쳐(70) 및 제2수렴 렌즈(72)를 갖는다. 상기 건 출력부(58)로부터 방출된 전자는 마스크(74)를 조명하기 위해서 렌즈(66와 72)에 의하여 수렴된다. 마스크(74)를 통과한 전자는 렌즈(76)에 의하여 수렴되고, 렌즈(80)에 의하여 웨이퍼(60) 상으로 수렴되도록 일부 전자가 어퍼쳐 (78)를 통과한다.
도 4는 전자 빔을 가로지르는 순간적인 몇개의 가로지른 부분에서 도 3에 도시된 전자 빔의 전자 전류 밀도 프로파일을 나타내는 개략도이다. 종래의 스캘플(SCALPEL) 조명하에서는, 도 4에서 참조 부호(82)를 붙여 점괘선으로 표시된 바와같이, 거의 균일한 전류 밀도 분포가 전자 건 출력부(58)로부터 출력된다. 전자가 렌즈(76)에 도달할때, 전자 건으로부터 출력된 초기의 균일한 전류 밀도(82)는 불균일한 분포(84)를 나타낸다(도3 및 도4를 비교함). 본 발명의 한가지 목적은 전자 빔이 불균일한 전자 전류 밀도를 갖는 전자 전류 밀도 프로파일(86)을 갖도록 전자 건의 출력부에서 전자 빔을 생성하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적에서, 전자 건은 프로파일의 에지부에서 보다 중심부에서 더 작은 전자 전류 밀도를 갖는 전자 전류 밀도 프로파일(86)을 생성한다. 도 3에 도시된 렌즈(76)에서, 본 발명에 따른 전자 빔 전류 밀도 프로파일(88)(도4)은 상기 빔을 가로지르는 반경방향으로 실질적으로 균일한 전류 분포를 갖는다. 초기의 전자 전류 분포는 에지부를 따라 높아지고 중심부에서는 낮아져, 본 발명의 목적에 따르는 공간 전하 효과를 보상한다(즉, 감소된 공간 전하 유도 수차). 본 발명의 다른 실시예에서, 전자 빔이 전자 건으로부터 작업대상물까지 이동할 때, 전자 건 출력에서 초기의 전자 전류 밀도 분포는 공간 전하 효과를 실질적으로 완전히 보상한다.
도 5는 본 발명에 따른 전자 건(22)의 출력부에서 전자 빔을 가로지르는 방향에서의 빔 전류 밀도 프로파일을 도시한다. 본 발명의 실시예에 따른 전자 건은, 도 5에 전류 밀도 프로파일(90)로 도시된 것처럼, 전자 건의 출력부에서 빔의 중앙에서는 전류 밀도가 감소하고 빔의 에지부에서는 전류 밀도가 증가하는 전류 밀도 프로파일을 갖는 전자 빔을 생성한다. 본 발명의 실시예에서, 전류 밀도 프로 파일(90)은 도 5에 도시된 바와 같이 오목한 형태를 가진다. 상술된 바와 같이 전자 건의 출력부에서 이러한 전류 밀도 프로파일은 상술된 쿨롱의 상호작용으로 유도된 빔 번짐을 감소시킨다. 또한 필요하다면, 상기 전자 건은 실질적으로 균일한 전자 전류 밀도를 갖는 출력 전자 빔을 선택적으로 생성할 수 있다. 이러한 균일한 전자 전류 밀도의 예시는 참조 부호(92)의 점괘선으로 도 5에 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전자 건은 실질적으로 균일한 전자 전류 밀도(92) 및 오목형 전자 전류 밀도(90)사이를 실시간으로 변화되어 작동할 수 있다. 상술된 특징은 본 발명의 실시예를 구성하는데 있어서 적어도 4가지 예시적인 접근법, 또는 4가지 접근법의 조합에 의하여 얻어질 수 있다.
예시적인 제1접근법에서, 도 2의 참조 부호(44)에 의해 개략적으로 도시된 제어 그리드는 도 6a에 개략적으로 도시된 바와 같이 비평탄면을 갖도록 형성될 수 있다. 도 6a의 실시예에서, 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)는 그리드 부(94)의 다른 부분보다 음극(98)에 좀 더 가까워지도록 비평탄 형상을 가진다. 바람직하게는, 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)는 음극(98)에 근접한쪽에 볼록면(convex surface)을 갖는다. 이러한 경우에, 제어 그리드(96) 및 음극(98)사이에 그리드 전원 장치가 부착되어, 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)는 음극(98)에 대해서는 음전위를 가진다. 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)는 음전위를 띄고, 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)의 중심부는 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)의 외부보다 음극(98)에 가깝기 때문에, 바깥쪽 영역보다 음극(98)의 중심 영역으로부터 더 적은 전자가 방출된다. 본 발명의 한 실시예에서, 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)는 볼록한 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명의 범위는 제어 그리드의 다른 영역보다 음극(98)에 더 가까운 영역을 최소한 하나를 갖는 전류-밀도-프로파일 제어 그리드에 의해 음극(98)을 가로지르는 다양한 전자 방출을 포함한다. 대안적으로, 제어 그리드(96)의 그리드 부(94)는 음극(98)에 근접한 오목면(concave surface)을 갖고, 인가된 양의 전압은 음극(98)의 중심부에서 보다 음극(98)의 에지부를 따라 더욱 강력하게 조성된 전자 방출을 발생시킨다. 유사하게 이것은 전자 빔의 중심에 가까운 부분에서 보다 전자 빔의 외부 에지부를 따르는 부분에서 더 큰 값을 갖는 전자 빔 전류 밀도를 이끌어 낸다.
예시적인 제2접근법은 도 6b에 개략적으로 도시된바와 같이, 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(102)가 실질적으로 평탄한 그리드 부(104)를 갖는 한편 곡면형상을 갖는 음극(100)을 형성하는 방법이다. 전자 건으로부터 불균일한 전류 밀도 프로파일 출력을 얻으려면, 음극(100) 및 제어 그리드(102)의 그리드 부(104)사이에 네거티브 그리드(negative grid) 전위가 인가된다. 음극(100)의 중심부에서의 부분은 음극(100)의 에지부에서의 부분보다 그리드 부(104)에 전압을 인가하지 않고 얻어지는 것 보다 더 많이 중심부에서의 전자의 방출이 방해를 받는다. 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(102)의 그리드 부(104)에 인가된 전압이 없다면 중심부에서의 전자 방출은 더 많은 방해를 받는다. 유사하게, 본 발명의 범위는 도 6b에 도시된 음극의 특정 형상으로 한정되지 않음을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 상기 음극(100)은 제어 그리드(102)의 그리드 부(104)에 근접한 볼록면을 가진다.
도 6c는 본 발명에 따른 예시적인 제3접근법을 도시한다. 본 접근법에서, 음극(106)은 복수의 부분을 가지고, 그들중 3부분은 도 6c에서 (108)로 표시되며, 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(112)의 그리드 부(110)에 대하여 인가된 개별적으로 선택 전압을 가질 수 있다. 바람직하게는, 음극(106)의 별개의 부분(108)은 실질적으로 서로 전기적으로 격리되어 있다. 상기 음극(106)의 각기 별개의 부분(108)에 인가되는 전압은 음극(106)의 다른 부분과 같거나 또는 다를 수도 있다. 전자 건으로부터 출력된 전자 빔 중심부 주변의 전류 밀도가 전자 빔의 에지부에서의 전자 전류 밀도보다 더 작은 전류 밀도 프로파일을 획득하기 위해서, 표면(114)의 전기장이 제어 그리드(112)로 향하는 전자를 가속시키는 방향으로 표면(118)의 전기장보다 더 작은 크기를 갖도록 전압(V1)이 선택된다. 도 6c는 예시적인 접근법을 개략적으로 도시한것으로, 도시된 특정 구조로 음극(106) 및 제어 그리드(112)의 구성을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 복수의 부분(108)은 특정 응용에 따라 개수와 형상을 변화될 수 있다.
도 6d은 본 발명에 따른 예시적인 제4접근법을 도시한다. 이러한 접근법에서, 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(120)의 그리드 부(122)는 제어 그리드(120)의 그리드 부(122)의 부분들을 분리시키기 위해 인가된 복수의 개별적으로 선택가능한 전위를 갖는다. 제어 그리드(120)의 그리드 부(122)의 분리된 부분은 실질적으로 전기적으로 서로 격리되어 있다. 이러한 접근법에서, 예를들어, v1 보다 v3 에 더 많이 인가된 음전위는 전자 빔의 에지부 영역과 비교하여 전자 건에서 발산하는 전자 빔의 중심부를 향하여 감소된 전류 밀도를 갖는 전류 밀도 프로파일을 갖도록 한다. 도 6d는 예시적인 접근법을 설명하기 위한 개략도이며, 제어 그리드(120)의 그리드 부(122)를 위한 특정 구조를 요구하는 것으로 해석되는 것은 아니다. 제어 그리드(120)의 그리드 부(122)의 특정 구조는 특별한 응용에 따라 선택될 수 있다.
도 6a 내지 6d에서 개략적으로 도시한 제4실시예는 모든 가능한 순열에서 조합될 수 있다. 예를들어, 성형된 음극 및 성형된 제어 그리드 모두를 포함하도록 도 6a 및 도 6b로 부터 특징들을 조합할 수 있다. 또다른 예시는, 성형된 제어 그리드 뿐만아니라, 선택가능한 전위차로 설정될 수 있는 복수의 부분을 갖는 성형된 음극을 포함할 수 있다. 또다른 예시는, 선택가능한 전위들로 설정될 수 있는 복수의 부분을 갖는 제어 그리드의 성형된 그리드 부을 포함할 수 있다. 유사하게, 상술된 예시적인 기타 조합은 본 발명의 범위내에 포함된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전자 건의 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(126) 및 음극(128)의 실시예를 도시한다. 도 7a는 제어 그리드(126)의 메쉬 (mesh) 구조를 도시한 평면도이다. 도 7b는 음극(128)에 근접한면을 따라 제어 그리드(128)의 볼록한 형상을 도시한, 도 7a에 대응하는 단면도이다. 음극(128)으로부터 추출되고 제어 그리드(126)의 메쉬을 통과하는 전자는 전자 빔을 형성하도록 계속된다. 전자 건으로부터 출력된 전자 빔의 전류 밀도 프로파일이 도 5에 도시된 프로파일과 유사한 오목한 프로파일을 갖도록 제어 그리드(126)에 음전위가 인가된다.
도 8은 본 발명에 따른 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(130) 및 음극(132)의 또다른 실시예를 도시한다. 제어 그리드(130)는 두번째 평탄부(136)에 대하여 전자 건의 출구부를 향하여 축방향으로 변위된 평탄 영역(134)을 가진다. 양전위가 음극(132)에 대하여 제어 그리드(130)에 인가되고 제어 그리드(130)의 평탄 영역(134)과 비하여 제어 그리드(130)의 평탄부(136)에 가까운 전자 방출을 촉진시키게 된다. 상기 모자 형상 제어 그리드(130)는 음극(132)에 근접한 오목면을 갖는 제어 그리드의 일 예시로 생각될 수 있다.
도 9는 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(138)의 또다른 실시예를 도시한다. 제어 그리드(138)는 그 사이의 절연체(144)에 의해서 서로 전기적으로 격리되는 것이 바람직한 제1그리드 부(140)과 제2그리드 부(142)을 갖는다. 그리드 부(140) 및 그리드 부(142)은 각기 선택가능한 전위에 접속된다. 상기 영역(140과 142)의 전위는 같거나 다르도록 선택될 수 있다. 더욱이 제어 그리드(138)는 평탄 또는 곡면될 수 있다. 평탄 제어 그리드(138)의 경우에, 빔의 에지부보다 빔의 중심부에서 더 작은 전자 전류 밀도를 갖는 전자 건의 출력에서의 전자 빔을 획득하기 위해서는 그리드 부(140)보다 그리드 부(142)에 더 큰 음전압을 인가할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 전류 밀도 제어 그리드(146)의 또다른 실시예를 도시한다. 도 10에 도시된 동심원의 선과 반경 방향의 선은 그 사이에 열린 공간을 형성하는 구조 성분이다. 제어 그리드(146)의 모든 구조 성분은 제어 그리드(146) 전체 구조 성분이 등전위로 유지되는 실시예에서 도전체로 선택될 수 있다. 대안적으로, 제어 그리드(146)에 복수의 전위를 공급하기 위해 전기적으로 도전성이 있는 물질과 절연체로 된 구조 성분을 선택할 수 있다. 예를들어, 구조 성분((148)과 (150))에 절연체를 사용하고, 구조 성분(152와 154)에 도전체를 사용하면, 상기 성분(152과 154)에 같거나 또는 다른 전위를 인가할 수 있게 된다. 본 실시예의 일반적 개념 내에서 많은 변형 및 가능성을 발견할 수 있다. 더 나아가 제어 그리드(146)은 평탄 또는 곡면될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 구조된 전류-밀도-프로파일 제어 그리드(156)부의 또다른 예시를 도시한다. 본 실시예에서, 제어 그리드(156)는 전기적 고유저항이 높은 물질로 만들어진 기판(158)을 가진다. 도전성이 있는 복수의 "도트"는 제어 그리드(156)의 기판(158)내에 구조 및 배치된다. 도전성이 있는 복수의 도트중 2개가 참조 부호(160과 162)로 표시되어 있다. 164 및 166와 같은 홀은 기판(158)을 통해 에칭되고, 도전체가 홀(164과 166)의 주변 영역(168과 170)에 퇴적된다. 도 11에 도시된 예시에서, 도전성이 있는 모든 도트는 실질적으로 형상과 크기가 같다. 그러나, 본 발명은 의도된 응용에 따라 도트의 크기 및/또는 형상을 선택하는 경우를 포함한다. 실질적으로 동일한 크기로 된 도트 배열의 장점은 제조가 간편하다는 것이다. 도트(162와 160)의 도전성 영역(168과 170)은 도전성 통로(172와 174)와 각각 전기적으로 접촉되어 있다. 도전성 통로(172와 174)는 제어 그리드(156)의 에지의 전체 통로인 기판(158)의 표면을 따라 이어질 수 있다. 따라서, 제어 그리드(156)의 기판(158)위에 있는 도전성 도트의 배열은 각 도트를제어 그리드(156)의 나머지 도트의 전위와 같거나 또는 다른 선택가능한 전위로 설정할 수 있게 한다. 또한, 상술된 모든 실시예에서는 전자 건으로부터 출력된 전자 빔 출력에대한 시변(time-varying)전류 밀도 분포를 형성하기 위해서, 제어 그리드에 인가된 전위가 시간에 맞춰서 변화될 수 있다.
상술된 전류-밀도-프로파일 제어 그리드의 그리드 부는 전기적으로 도전체로 만들어져 있다. 바로 그 물질은 그와 달리 비교적 결정적으로 중요한 것은 아니다. 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴, 티탄, 또는 강철 조차도 전류-밀도-프로파일 제어 그리드의 그리드 부에 알맞은 물질로 알려져 있다. 기타 도전체 및/또는 합금도 제어 그리드의 그리드 부에 알맞은 물질로 고려되고 있다. 제어 그리드의 그리드 부의 투명도는 40% 내지 90% 범위내에서 적절한 것으로 알려져 있고, 여기서 투명도는 전체의 그리드 영역에 의해 분할된 2차원의 빈 공간으로 정의된다.
조작시, 필라멘트 전열 전원 장치(50)는 가열(heater)필라멘트(48)(도2 참조)와 열접촉하는 음극(42)을 가열하기 위하여 저항발열에 의하여 열을 발생시키는 가열 필라멘트(48)를 통해 전류를 흐르게 한다. 양극(46) 및 음극(42)과 전기적으로 접속된 가속 전압 전원 장치(56)는 음극(42) 및 양극(46)사이에서 전기장을 제공한다. 제어 그리드(44)와 음극(42)을 가로질러 인가된 전압은 가속 전압 전원 장치(56)에 의해 제공된 전기장으로부터 가해지거나 또는 감해지는 전기장 성분을 제공한다. 제어 그리드(44)와 음극(42)을 가로질러 인가되는 전압의 세기 및 극성을 변화시키는 것으로 전자 방출면(52)에서 발산하는 전자의 수를 늘이거나 또는 줄일 수 있다. 제어 그리드(44)는 예를들어, 상기 실시예의 도 7a 내지 도11에 도시된 제어 그리드(126, 130, 138, 146 또는 156)중 하나로부터 선택된다. 음극 및 가속 전압 전원 장치가 결합될때, 상기 제어 그리드는, 도 5에 도시된 전류 밀도(90)와 유사한 전류 밀도를 갖는 전자 빔을 형성하기 위해서 전자 건(22)의 출력에서 전자를 추출한다. 전자 전류 밀도(90) 또는 전자 전류 밀도(92)는 제어 그리드(126, 130, 138, 146 또는 156)에 인가되는 전압에 따라 선택될 수 있다.
그 다음, 상기 전자 빔은 전자 건(22)에서 출력되고, 조명 시스템(24)을 향해 나아간다(도 1참조). 조명 렌즈 시스템(24)에서 신생된 전자 빔은 마스크(26)를 조명한다. 마스크(26)의 좀 더 두껍고 촘촘한 영역에서는 마스크(26)의 다른 영역에서 보다 더 강하게 그곳을 통과하려는 전자를 산란시킨다. 미국 특허 U.S 5,079,112호 및 5,258,246호에 기재되어 있는 적절한 마스크 구조에 대한 추가적인 특징을 발견할 수 있다. 가장 강하게 산란된 전자는 어퍼쳐(30)에 의해 저지되고, 주로 약하게 산란된 전자가 그곳을 통과하게 된다. 이것은 스캘플(SCALPEL) 접근법에 따라 포지티브 마스크(positive mask) 이미지를 생성한다. 반대로, 어퍼쳐(30)는 중심부를 차단하여 강하게 산란된 전자가 그곳을 통과하도록 고리형 개구부를 갖는 어퍼쳐로 대체될 수 있다. 본 접근법은 스캘플(SCALPEL) 접근법에서 네거티브 마스크(negative mask)이미지를 생성한다. 그 후 전자는 전자 빔 리소그래피에 의한 디바이스를 생성하도록 작업대상물(34) 위에 묘화된다. 전자 빔내의 전자간 쿨롱 상호작용에서 발생한 공간 전하 영향으로 인한 빔 번짐을 감소시킴으로서, 전자 건(22)은 작업대상물(34) 위에 있는 마스크(26)에 개선된 이미지를 만들 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전자 빔 리소그래피 장치(20)는 개선된 디바이스를 제조할 수 있게 한다.
본 발명은 반도체 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이고, 이러한 방법에서 하전 입자 빔은 상기 빔이 불균일한 하전 입자 전류 밀도 프로파일을 갖도록 생성된다. 본 발명의 실시예에서, 하전 입자 빔은 상기 하전 입자 빔의 바깥쪽 영역을 따르는 부분보다 중심부에서 더 작은 하전 입자 전류 밀도를 갖는다. 그 후 하전 입자 빔은 (예를 들어), 더욱 촘촘하고/또는 두꺼운 마스크의 영역이 마스크의 다른 영역보다 더 강하게 하전 입자를 산란하도록 밀도 및/또는 두께가 변하는 패턴을 갖는 마스크를 조명한다. 그 후, 하전 입자는 하전 입자에 공간 필터가 수행되도록 후방 초점면 필터를 포함하는 작업대상물 위에 투영된다. 다시 말하자면, 중심 어퍼쳐는 작업대상물 위에 포지티브 이미지를 얻도록 제공되고, 또는 고리 어퍼쳐는 작업대상물 위에 네거티브 이미지를 얻도록 제공된다. 노광된 작업대상물은 예를들어, 집적 회로용 반도체 웨이퍼일 수 있다. 그러나, 본 발명은 집적 회로 및/또는 반도체 디바이스에만 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서는, 집적회로의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 특정한 적용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기 영역 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 표시 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 와 같은 용어가 "기판"과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.
본 발명은 스캘플(SCALPEL) 리소그래피 개념을 참조하여 본 명세서에 자세히 기술되고 있다. 그러나 또한 기타 하전 입자 리소그래피 개념에도 적용 가능하다. 예를 들어:
-(IBM에서 개발한)소위 가변축 렌즈(Variable Axis Lenses(VAL)) 또는 가변축 계침 렌즈(Variable Axis Immersion Lenses(VAIL))를 활용하는 대안적인 전자 빔 리소그래피 노광 툴(tools)이 있다. 이들 툴은 후방 초점면 필터와 함께 산란 스텐실 마스크를 사용한다. 이들 시스템에 관해 더 자세한 정보는 예를들어, 미국 특허 US 5,545,902호, US 5,466,904호, US 5,747,814호, US 5,793,048호 및 US 5,532,496 호에서 얻어질 수 있다.
-(Nikon에서 개발한) 또 다른 형태의 전자 빔 리소그래피 장치는 미국 특허 US 5,567,949호, US 5,770,863호, US 5,747,819호 및 US 5,798,196호에 기재되어 있다.
본 발명은 이들 두 대안물을 모두 응용할 수 있다.
본 발명은 실시예를 참조로 상세히 기술되고 있지만, 당업자는 본 발명의 신기술 내용 및 이점을 벗어나지 않고 상기 실시예에서 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 이러한 모든 변경은 다음의 청구항에서 정의된 바와 같이, 본 발명의 특허청구 범위내에 포함되어야 한다.
본 발명에 따라 공간 전하 유발 수차를 제어 및 억제하는 장치를 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 전자 빔을 제공하는 전자 건과;
    마스크를 수용하도록 적응되고 상기 전자 빔의 경로에 배치되는 마스크 스테이지; 및
    작업대상물를 수용하도록 적응되고 상기 마스크를 가로지르는 전자 경로에 배치된 작업대상물 스테이지를 포함하여 이루어지며,
    상기 전자 건은:
    전자 방출면을 갖는 음극,
    상기 음극에 근접하게 배치된 양극을 포함하여,
    상기 양극과 음극은 상기 음극으로부터 상기 양극을 향해 방출된 전자를 가속시키기 위해서 상기 양극 및 상기 음극 사이에 전기장을 제공하기 위한 가속 전압 전원 장치에 연결되도록 적응되고,
    양극과 상기 음극사이에 배치되고 제어 그리드 전원에 접속되도록 적응된 전류-밀도-프로파일 제어 그리드를 포함하여,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 상기 양극 및 상기 음극과 협력하여 작용하도록 적응되어 불균일한 전류 밀도 프로파일을 갖는 전자 빔을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 빔은 상기 전자 빔의 에지부에 근접한 제2전류 밀도보다 낮은 상기 전자 빔의 중심부에 근접한 제1전류 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드가 평탄한 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드가 컨투어된 면(contoured surface)을 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 음극의 전자 방출면은 평탄한 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 음극은 컨투어된 면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드 및 상기 음극에 전기적으로 접속되는 그리드 전원 장치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 그리드 전원 장치는 전류-밀도-프로파일 제어 그리드에 음전위를 제공하며,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 상기 음극의 상기 전자 방출면에 가장 가까운쪽에 볼록면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 그리드 전원 장치는 상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드에 양전위를 제공하며,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 상기 음극의 상기 전자 방출면에 가장 가까운쪽에 오목면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 평탄한 제1표면 영역 및 평탄한 제2표면 영역을 가지며, 상기 제2표면 영역은 상기 제1표면 영역에 대하여 상기 전자 건의 축 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 제1전위로 전기적으로 접속되도록 적응된 제1표면 영역 및 제2전위로 전기적으로 접속되도록 적응된 제2표면 영역을 가지며, 상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드의 상기 제1 및 제2표면 영역은 서로 전기적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 음극은 복수의 전자 방출면 영역을 갖고, 각각의 상기 전자 방출면은 각각 독립적으로 선택가능한 전위로 전기적으로 접속되도록 적응되어 있고, 상기 음극의 상기 복수의 전자 방출면 영역의 각각은 서로 전기적으로 격리되는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마스크 스테이지와 상기 작업대상물 사이에 있는 상기 전자 경로 내에 배치된 투영 시스템을 더 포함하여 이루어지며,
    상기 투영 시스템은 상기 작업대상물 위로 상기 마스크의 전자 이미지를 투영하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치.
  14. 전자 방출면을 구비한 음극과;
    상기 음극에 근접하게 배치된 양극을 포함하여,
    상기 양극과 음극은 상기 음극으로부터 상기 양극을 향해 방출된 전자를 가속시키기 위해서 상기 양극 및 상기 음극 사이에 전기장을 제공하기 위한 가속 전압 전원 장치에 연결되도록 적응되고,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되고 제어 그리드 전원 장치에 접속되도록 적응된 전류-밀도-프로파일 제어 그리드를 포함하여,
    상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 상기 음극과 상기 양극이 협력하여 작용하도록 적응되어 불균일한 전류 밀도 프로파일을 갖는 전자 빔을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 전자 빔 장치용 전자 건.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전자 빔은 상기 전자 빔의 에지부에 근접한 제2전류 밀도보다 더 작은상기 전자 빔의 중심부에 근접한 제1전류 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 건.
  16. 하전 입자원과;
    가속 전압 전원에 접속되도록 적응된 한 쌍의 전극을 포함하여,
    상기 한 쌍의 전극은 상기 하전 입자원으로부터 그 사이에 하전 입자를 수용하도록 구성 및 배치되며,
    상기 한 쌍의 전극 사이에 배치된 전류-밀도-프로파일 제어 그리드를 포함하여, 상기 전류-밀도-프로파일 제어 그리드는 불균일한 전류 밀도 프로파일을 갖는 하전 입자 빔을 생성하도록 한 쌍의 전극과 협력하여 작용하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리소그래피 장치.
  17. 마이크로 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    빔의 바깥쪽 영역을 따르는 영역보다 상기 빔의 중심부에서 더 작은 하전 입자 전류 밀도를 갖는 하전 입자 빔을 생성하는 단계;
    상기 하전 입자 빔으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크가 상기 마스크의 다른 영역에서 보다 하전 입자를 더 강하게 산란하는 영역에 의하여 형성되는 패턴 을 가지는 단계; 및
    상기 마스크를 가로지른 상기 하전 입자 빔으로부터의 하전 입자로 작업대상물을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 디바이스 제조 방법.
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