KR100572253B1 - 리소그래피장치, 디바이스 제조방법 및 그것에 의하여제조된 디바이스 - Google Patents

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이리스 엘엘씨
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Abstract

전자빔 리소그래피장치에서 스루풋을 향상시키는 다양한 선택 사항들이 서술된다. 슬라이더 렌즈는 전자빔의 스캐닝 동작과 동기상태로 이동한다.

Description

리소그래피장치, 디바이스 제조방법 및 그것에 의하여 제조된 디바이스{LITHOGRAPHIC APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND DEVICE MANUFACTURED THEREBY}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시한 도면,
도 2는 공지의 전자빔 리소그래피 투영장치에서 다이 전체를 인쇄하기 위해서 스티칭(stiching)되어야 할 스트라이프의 수와 빔 전류(I)의 함수로서 스루풋(T)(300mm WPH)을 도시한 그래프,
도 3은 공지의 전자빔 리소그래피 투영장치에서 빔 전류(I)의 함수로서 상 번짐(b)을 도시한 그래프,
도 4는 허용 가능한 빔 전류에 따른 노광 필드 크기의 효과를 도시한 그래프,
도 5는 공지의 전자빔 리소그래피 투영장치의 투영 시스템에서 코일 및 자극편을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 전자빔 리소그래피 투영장치의 투영 시스템에서 코일 및 자극편을 도시한 도면,
도 7은 허용된 빔 전류에 따른 빔 칼럼 단축의 효과를 도시한 그래프,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 리소그래피 투영장치에서 정전기와 전자 석을 조합한 투영 시스템을 도시한 도면,
도 9는 구형 자기장을 형성하기 위하여 자기장이 부가될 수 있는 방법을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 전자석 슬라이딩 렌즈의 측단면도,
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 전자석 슬라이딩 렌즈의 평면도,
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 전자석 슬라이딩 렌즈의 와이어프레임을 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 전자석 슬라이딩 렌즈의 사시도,
도 14는 XZ 평면에서 본 발명의 제4실시예의 전자석 슬라이딩 렌즈에 의하여 생성된 자기장을 도시한 도면,
도 15는 YZ 평면에서 본 발명의 제4실시예의 전자석 슬라이딩 렌즈에 의하여 생성된 자기장을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 제4실시예의 전자석 슬라이딩 렌즈에 의하여 생성된 갭에서 의 필드와 필드 그레디언트의 그래프,
도 17은 둥근 렌즈 필드를 형성하기 위하여 자기장이 부가될 수 있는 방법을 도시한 그래프,
도 18 및 도 19는 각각 제4실시예의 제1변형례에 따른 전자석 슬라이딩 렌즈의 측면도 및 평면도,
도 20은 제4실시예의 제2변형례에 따른 슬라이딩 렌즈의 측면도,
도 21은 제4실시예의 제3변형례에 따른 슬라이딩 렌즈의 측면도,
도 22는 제4실시예의 제3변형례에에서 사중극의 수직 위치가 변형될 수 있는 방법을 도시한 도면,
도 23 및 도 24는 각각 슬라이더 디플렉터를 형성하도록 에너자이즈된 코일을 구비한 제4실시예의 제4변형례의 평면도 및 단면도,
도 25 및 도 26은 수직 슬라이더 디플렉터을 형성하도록 에너자이즈된 코일을 구비한 것 이외에는 도 23 및 도 24와 유사한 도면,
도 27 내지 도 32는 여러 각도에서 사중극을 형성하도록 에너자이즈된 코일을 구비한 것 이외에는 도 23 및 도 24와 유사한 도면,
도 33 및 도 34는 6중극(sextupole)을 형성하도록 에너자이즈된 코일을 구비한 것 이외에는 도 23 및 도 24와 유사한 도면,
도 35는 본 발명의 제5실시예에 따른 리소그래피장치내의 투영 시스템을 도시한 도면,
도 36은 본 발명의 제6실시예에 따른 리소그래피장치내의 투영 시스템을 도시한 도면,
도 37은 제5실시예의 제1변형례에 따른 리소그래피장치내의 투영 시스템을 도시한 도면,
도 38은 제5실시예의 제2변형례에 따른 리소그래피장치내의 투영 시스템을 도시한 도면,
도 39 및 도 40은 제5실시예의 제2변형례에서 제1 및 제2슬라이더 렌즈 디플렉터 그룹의 단면도,
도 41 내지 도 44는 제5실시예의 제3 내지 제7변형례에 따른 리소그래피장치내의 투영 시스템을 도시한 도면,
도 45는 공지의 전자빔 리소그래피장치의 투영 시스템에서 입자 궤적을 도시한 도면,
도 46은 본 발명의 제7실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 투영 시스템에서 입자 궤적을 도시한 도면,
도 47은 본 발명의 제7실시예의 리소그래피 투영장치에서 기판의 길이방향 위치의 함수로서 상 번짐 크기의 그래프,
도 48은 본 발명의 제7실시예의 리소그래피 투영장치에서 기판의 길이방향 위치의 함수로서 이미지 회전의 그래프,
도 49는 본 발명의 제8실시예에 따른 투영 시스템의 동작 원리를 도시한 도면,
도 50은 본 발명의 제8실시예의 링형상 노광 필드의 부분을 도시한 도면,
도 51은 본 발명의 제8실시예의 자기 단극 렌즈의 특성의 그래프,
도 52는 본 발명의 제9실시예에 따른 리소그래피장치의 투영 시스템에서 필드 세기의 그래프,
도 53은 공지의 전자빔 리소그래피장치와 본 발명의 제9실시예의 리소그래피장치의 투영 시스템에서 입자 궤적을 도시한 그래프,
도 54는 본 발명의 제9실시예의 투영 시스템에서 자기 렌즈 레이아웃 및 필드 세기를 도시한 도면,
도 55는 본 발명의 제9실시예의 투영 시스템에서 입자 궤적을 도시한 도면,
도 56은 본 발명의 제10실시예에 따른 리소그래피장치의 투영 시스템에서 주광선을 도시한 그래프,
도 57은 본 발명의 제10실시예의 투영 시스템을 도시한 도면,
도 58은 단일 슬릿 슬라이딩 렌즈에서 싱글 빔을 도시한 도면,
도 59는 본 발명의 제11실시예에 따른 리소그래피장치의 투영 시스템에서 슬라이딩 렌즈에 있는 멀티플 슬릿에서 멀티플 빔을 도시한 도면,
도 60은 본 발명의 제11실시예의 투영 시스템을 도시한 도면,
도 61은 본 발명의 제11실시예에서 빔에 작용하는 쿨롱 힘을 도시한 도면,
도 62 내지 도 64는 제11실시예의 제1 내지 제3변형례를 도시한 도면.
본 발명은
방사선의 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
투영 빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지 구조체;
기판을 고정하는 기판테이블; 및
기판의 목표영역에 패터닝된 빔을 투영하는 투영 시스템을 포함하여 이루어진 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
"패터닝 수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 목표영역에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선 빔에 부여 하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 목표영역에 형성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝 수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번 위상-쉬프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상-쉬프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크 형식도 포함된다. 투영 빔 내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에 지지 구조체는 마스크테이블이 되고, 마스크테이블은 입사되는 투영 빔 내의 소정 위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 확보해 준다.
- 프로그래밍 가능한 거울 배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적당한 전자 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울 배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고 자료로 채용되고 있는 미국 특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울 배열의 경우에 상기 지지 구조체는 예를 들어, 프레임이나 테이블로 구현될 수 있고, 이들은 고정될 수도 있으며 필요하다면 이동이 가능하다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고 자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기한 바와 마찬가지로 이 경우에도 지지 구조체는 예를 들어, 프레임이나 테이블로 구현될 수 있고, 이들은 고정될 수도 있으며 필요에 따라 이동도 가능하다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝 수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝 수단은 집적회로의 각각의 층에 대응하는 회로 패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 감광 물질(레지스트) 층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 (1이상의 다이로 구성되는)목표영역에 이미징될 수 있다. 일반적으로 한 장의 웨이퍼에는 인접해 있는 여러 개의 목표영역들로 구성된 전체적인 네트워크가 형성되며, 이들 목표영역은 마스크를 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지의 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 특정 형태의 리소그래피 투영장치에서는 목표영역상에 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준 방향("스캐닝" 방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기화 시켜 스캐닝함으로써 각 목표영역이 조사된다. 일반적으로 투영 시스템은 배율 인자(magnification factor) Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피 장치와 관련된 보다 상세한 정보는 US 6,046,792호에서 찾을 수 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.
스캐닝 장치에서는 하나의 스캔에 1이상의 다이가 제공될 수 있다. 대안적으로 각각의 다이는 스티칭되거나(stitched) 다함께 버팅되는(butted) 복수의 스트라이프로 이루어져 그 각각이 하나의 스캔으로 인쇄될 수도 있다.
본 발명에 따른 리소그래피 투영장치를 사용하는 제조 공정에서, 패턴(예를 들어 마스크에 있는)은 에너지 감지 재료(레지스트)층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 이미징된다. 이 이미징 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 이미징된 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 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)"으로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영 시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절 광학, 반사 광학 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사 시스템은 방사선 투영 빔의 지향, 성형 또는 제어하는 설계 형태 중 어느 것에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장 치에서, 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 트윈스테이지 리소그래피 장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.
리소그래피 장치에서 기판에 이미징될 수 있는 최소 배선폭은 투영 방사선의 파장에 의해 제한을 받는다. 디바이스의 밀도가 더 높아지고 따라서 동작 속도가 더 빠른 집적회로를 생산하기 위해서는, 더 작은 형상을 이미징시킬 수 있는 기술이 요구된다. 최근의 리소그래피 투영장치는 수은 램프에 의해 생성된 자외선이나 엑시머 레이저를 사용하지만, 예를 들어 극자외선(EUV) 또는 X-레이 등과 같은 더 높은 주파수(에너지)의 방사선이나, 예를 들어 전자 및 이온과 같은 하전입자를 빔으로 사용하는 것도 제안되어 있다.
스루풋은 리소그래피 장치의 성공을 위한 가장 중요한 인자 중의 하나이다. 스루풋이 충분이 높지 않으면 장비가 효과적인 비용으로 동작할 수 없다. 현재의 전자 빔(e-beam) 리소그래피장치의 설계에서는 낮은 스루풋이 특히 문제가 된다.
전자 빔 장비의 스루풋은 기계적(스테이지) 설계뿐만 아니라 전자 광학적인 고려 사항에 의하여 결정된다. 광학적 고려 사항 중에서도, 패턴 커버리지 및 레지스트 감광성과 함께 소정 해상도에서의 최대 빔 전류는 노광 시간을 결정한다. 가속도 및 속도와 같은 파라미터들은 스테이지 오버헤드를 결정한다. 현재의 전자 빔 리소그래피 장치에서는, 다이의 이미지 또는 필드는 다함께 스티칭된 복수의 스트라이프으로 구성된다. 나아가, 스테핑 또는 스텝-앤드-스캔 원리를 이용하여 기판 상에는 복수의 다이가 인쇄될 수 있다. 메인 스테이지 오버헤드는 하나의 스트라이프에서 다음의 스트라이프로 진행하는 전환점에서 발견된다.
본 발명자는 여러 가지 요인에 대한 전자 빔 리소그래피장치의 스루풋의 의존도를 모델링하였다. 스루풋을 계산하는 데 사용된 스테이지 파라미터와 기타 파라미터들이 아래의 표에 주어진다.
스루풋 모델에서 사용된 스테이지 파라미터
웨이퍼 스테이지 레티클 스테이지
스텝 속도 0.4 m/sec max 2.1 m/sec max
가속도(스텝 앤드 스캔) 10 m/sec2 max(1G) 52 m/ sec2 max(～5.2G)
저크(jerk) 1000 m/sec3 max 5200 m/sec3 max
정착 시간(settling time) 30 msec 30 msec
정렬을 포함한 로드/언로드 15sec 비교체
스루풋 모델에서 사용된 시스템 파라미터
값
레지스트 감응성 6 μC/cm2
스캔 오버헤드 10%
패턴 커버리지 50%
웨이퍼 직경 300 mm
다이 크기 25 ×25 mm2
웨이퍼당 다이의 수 89
첨부된 도면의 도 2는 1 내지 50㎂의 빔 전류(I)(또는 유효 빔 전류(Ie)) 및 25 내지 2.5mm의 스트라이프 크기(또는 다이당 1 내지 10 스트라이프(S/D))에 대한 스루풋(T)을 도시한다. 곡선이 완만하게 보이지만 실제로는 그러하지 아니하다. 그래프는 스트라이프의 수가 정수인 때에만 유효하다. 하지만, 도시된 그림은 파라피터에 대한 스루풋의 민감성에 대하여는 잘 나타내고 있다.
본 발명자는 상기 파라미터 중에서 최대 스루풋은 대부분 스트라이프 크기에 의하여 결정된다고 결론을 내렸다. 8개의 스트라이프는 20개이상의 WPH를 산출할 수 없으며 5개의 스트라이프는 30개이상의 WPH를 산출할 수 없다. 주어진 스트라이프 폭에서 빔 전류를 증가시키면 더 낮은 스루풋을 초래할 수 있다. 이것은 더 빠른 가속도 및 감속 시간을 필요로 하는 더 빠른 스테이지 속도 때문이다. 따라서 스루풋을 감소시키는 오버헤드 시간이 증가된다.
전자 빔 리소그래피 장치의 투영 시스템의 성능은 대개 전체 상 번짐(total blur)에 대한 다음의 세 개의 기여도에 의하여 결정된다:
ㆍ 필드 곡률(field curvature)
ㆍ 축 색수차(axial chromatic aberrations)
ㆍ 쿨롱 상호작용(coulomb interaction)
필드의 곡률의 효과는 축상의 이미지 평면에 정접하는 만곡된 평면상에 그 구조가 이미징되는 것이다. 따라서 이 효과가 0인 이미지 평면내에는 원(circle)이 있다. 만일 이 원이 중심으로부터 이미지 필드의 주위에까지의 중간에 있다면, 상 번짐의 최대 효과는 원이 시스템의 광축상의 한 점으로 줄어든 경우에 비하여 절반정도의 크기이다. 다음의 관계식이 성립한다:
Figure 112001020088496-pat00001
여기서, dfc = 필드 디스크의 곡률의 FW50 [m]
Cfc = 필드의 곡률의 계수 [1/m]
F = 노광 필드의 크기 [0.25 10-3 m]
σ= 웨이퍼에서의 반 개방각(half opening angle) [6 10-3 rad]
52.6nm의 가우시안 이미지 평면에서의 필드 곡률에 대하여는 상기 수학식을 다음과 같이 다시 쓸 수 있다:
Figure 112001020088496-pat00002
축 색수차는 상이한 에너지를 가진 입자에 대하여 이미지 평면이 서로 다름에서 기인한다.
Figure 112001020088496-pat00003
여기서, dCha = 색수차 디스크의 FW50 [m]
CCha = 색수차의 계수 [m]
ΔV = 에너지 분포의 반치전폭(Full Width at Half Maximum; FWHM)값 [eV]
V = 빔 에너지 [keV]
가우시안 이미지 평면에서 축 색수차는 예를 들어, 공지의 전자빔 리소그래피장치에서 95.1nm 일 수 있다. 레티클에서의 플라스몬 손실(plasmon loss)로 인하 여 에너지 전파(energy spread)가 크기 때문에 이 수차도 크다. 상기 수학식은 다음과 같이 다시 쓸 수 있다:
Figure 112001020088496-pat00004
추계적 쿨롱 상호작용은 빔내에 있는 개별 입자의 반경방향 변위를 유발할 수 있다. 이 효과를 설명하는 데에는 몇 가지 이론이 있다. 여기서는 얀센(Jansen) 이론("Trajectory displacement effect in particle projection lithography system:Modification to the extended two-particle theory and Monte Carlo simulation technique", Journal of Applied Physics 84(8), 1998, pp.4549-4567)이 이용된다:
Figure 112001020088496-pat00005
전체 쿨롱 상호작용 상 번짐은 부분적으로는 전역의 공간전하효과에서 기인하고 부분적으로는 추계적 성질(stochastic nature)에서 기인한다. 여기서는 척도법(scaling law)이 동일하다고 가정한다.
첨부된 도면의 도 3은 공지의 전자빔 리소그래피장치에 대한 이들 분포의 합계를 도시한다. 0 전류에서의 상 번짐(b)은 필드 곡률 및 축 색수차이다. 초점을 최적화함은 가우시안 이미지 평면에서 수차를 그 값의 약 50% 정도로 감소시킨다고 결론지을 수 있다. 빔 전류(I)의 증가에 따른 상 번짐의 증가는 쿨롱 상호작용에 기인한다.
본 발명의 목적은 향상된 스루풋을 가진 전자빔 리소그래피장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면,
방사선의 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
투영 빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지 구조체;
기판을 고정하는 기판테이블; 및
스캐닝 동작으로 기판의 목표영역에 패터닝된 빔을 투영하는 투영 시스템을 포함하며,
상기 방사 시스템과 상기 투영 시스템 중 적어도 하나는 전자기장의 광축이 상기 스캐닝 동작과 동기상태로 상기 축에 수직인 적어도 하나의 방향으로 변위되도록 상기 투영 빔에 작용하는 전자기장을 생성하는 슬라이딩 전자-광학적 요소 (sliding electron-optical element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.
상기 전자-광학적 요소는 투영 빔과 함께 스캐닝하기 때문에, 전자-광학적 요소가, 스캐닝 동작 동안에 가로지르는 전체 체적에 걸쳐서가 아닌, 어느 주어진 순간에 투영 빔에 의하여 가로지르는 체적에 걸쳐 필드를 생성하기만 하면 된다. 따라서 상기 필드는 더욱 정확하게 생성될 수 있으며 수 개의 빔레트(beamlet)가 동시에 통과될 수 있다. 본 발명의 다른 장점은 이후의 문장에서 서술한다.
본 발명의 제2형태에 따르면, 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치로서,
하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템;
마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블;
기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하며,
상기 소스로부터 방출된 축이탈 하전 입자(off-axis charged particle)에 각속도 성분을 부여하도록 상기 하전 입자빔의 소스의 부근에서 자기장을 생성하는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 제3형태에 따르면, 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치로서,
하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템;
마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블;
기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하며,
상기 투영 시스템은 적어도 네 개의 사중극 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 제4형태에 따르면, 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치로서,
하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템;
마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블;
기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하며,
상기 투영 시스템은 마스크의 부근, 기판의 부근 및 마스크로부터 기판으로의 빔 경로의 부근에 상기 빔 경로와 실질적으로 평행하며 상기 마스크로부터 상기 기판쪽으로 세기가 커지는 자기장을 생성하는 자기장 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 제5형태에 따르면, 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치로서,
하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템;
마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블;
기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하며,
상기 투영 시스템은 적어도 두 개의 전자석을 포함하며, 마스크와 기판에 가 장 가깝게 있는 전자석은 각각 마스크와 기판에 인접한 자극편(pole piece)을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 제6형태에 따르면, 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치로서,
하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템;
마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블;
기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하며,
상기 투영 시스템은 약 350mm 미만의 길이, 바람직하게는 약 320mm 미만의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 제7형태에 따르면, 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치로서,
하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템;
마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블;
기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하며,
상기 투영 시스템은 이미징 렌즈(imaging lens)로서 기능하는 전자석 시스템 및 상기 투영 시스템내의 빔 에너지를 변화시키는 정전기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명은 실질적으로 전자빔 리소그래피장치의 스루풋과 확장성 (extensibility)을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 개선 방안은 유효 필드의 크기도 향상(오버헤드 시간을 단축)시키고 빔 전류(조명 시간)도 향상시킨다. 첫 번째 항목은 노광 시간을 단축하고 두 번째 항목은 스테이지 오버헤드를 감소시킨다. 스테이지의 단일 스캐닝 동안 다이를 인쇄함으로써 오버헤드 시간이 감소된다. 그 핵심요소는 슬라이더 렌즈인데, 이것은 노광 필드가 다이의 전체 너비에 걸쳐 이동(슬라이딩) 가능하게 한다. 이에 따라 빔 전류 및 유효 필드를 동시에 향상시킴으로써 스루풋이 향상된다.
빔 전류는 수렴각을 예를 들어, 6-8 mrad 에서 1 mrad 미만으로 감소시키고 동시에 노광 필드를 예를 들어, 기판(웨이퍼)에서 0.25 ×0.25 ㎟ 내지 1 ×1 ㎟ 로 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 이것은 대부분 마스크(레티클)에서의 플라스몬 손실에 기인하는 색수차 및 쿨롱 상호작용을 감소시킨다. 투영 칼럼을 약 40cm 내지 32cm 로 단축시키면 더 한 층의 개선이 가능하다. 그 결과는 100nm의 노드에서 60㎂의 빔 전류이다. 본 발명의 실시예의 필드 크기를 더 크게 하면, 레티클 레이아웃이 변경되어 그에 따라 스트라이프의 폭도 예를 들어, 1mm 대신에 4mm로 증가한다.
쿨롱 상호작용 상 번짐은 상기 수학식(5)으로부터 2차 뺄셈(quadratic subtraction)에 의하여 분리될 수 있다. 25㎂ 빔 전류에서 쿨롱 상호작용 상 번짐은 공지의 전자빔 리소그래피장치에서 133.5nm 이다.
Figure 112001020088496-pat00006
첨부된 도면의 도4는 투영 시스템에서 수렴각(ca)과 노광 필드 크기의 함수로서 허용될 수 있는 총 빔 전류(I)를 도시한다. 0.25 ×0.25 ㎟ 노광 필드와 6 mrad 수렴각으로는 빔 전류가 약 12㎂ 로 제한된다. 본 발명의 실시예에서, 노광 필드 크기는 웨이퍼에서 1 ×1 ㎟ 로 확대되고, 그러면 빔 전류는 35㎂ 로 증가될 수 있다. 이러한 증가의 이유는 이번에는 훨씬 더 작은 수렴각(＜ 1 mrad)의 사용이 가능해지기 때문이다. 이것은 축 색수차 영향을 감소시킨다.
더 작은 수렴각은 필드의 곡률과 축 색수차를 감소시킬 뿐 아니라 그 밖의 각도 의존성 수차를 모두 감소시킨다. 수렴각의 감소와 함께 증가하는 상 번짐 영향은 회절 뿐이다:
Figure 112001020088496-pat00007
여기서, λ= 전자의 파장[100keV에서 3.7 10-12 m]
이것은 0.3 mrad 만큼 작은 수렴각에서도 7nm 일 뿐이다.
본 발명이 노광 필드 크기를 증가시킴에 따라 빔 전류를 현저히 증가시킨다는 것은 명백하다. 또한, 편향 전자의 속도에 대한 요건은 팩터 4 로 감소될 수 있다.
원칙적으로, 노광 필드 크기의 3승에 의하여 왜곡이 증가하지만, 본 발명의 실시예에서 사용되는 것과 같은 더블릿형 시스템에서는 이것은 보상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 몇 개의 투영 시스템은 후술하는 바와 같이 쿨롱 상호작용 및/또는 수차의 영향을 감소시킬 수 있다.
사중극 시스템: 이것은 비등방성 수차(an-isotropic aberration)를 갖지 않고, 넓은 교차(cross-over)가 가능하며, 레티클에 전기장을 인가함으로써 필드 곡률 보정기와 함께 조합될 수 있다.
작은 수렴각을 가진 넓은 교차: 공지의 전자빔 리소그래피장치에서는 작은 수렴각은 작은 교차와 함께 공존하며 이것은 수차와 쿨롱 상호작용간에 근본적인 트레이드오프를 제공한다. 본 발명의 실시예는 이들 파라미터를 디커플링(de-coupling)한다.
멀티빔을 가진 슬라이딩 렌즈: 슬라이딩 렌즈에서는 수 개의 빔레트가 동시에 통과된다. 이들 빔레트는 좁은 영역에서만 간섭하기 때문에, 쿨롱 상호작용은 빔 전류보다 작은 힘을 갖는 규모이다. 따라서 총 전류가 일정하게 유지되는 한편 쿨롱 상호작용 상 번짐은 감소된다. 잠재적으로는 수 개의 다이에서 동시에 인쇄하는 것까지도 가능하다.
본 발명의 실시예는 다음의 기준에 맞는 전자빔 리소그래피장치를 제공할 수 있다:
1. 유효 필드 크기 : ＞ 웨이퍼상에서 22 mm
2. 시스템 길이 : ＜ 400 mm
3. 서브-필드 크기 : 웨이퍼상에서 0.25 ×0.25 ㎟
4. 배율 : 0.25
5. 텔레센트릭 설계 : 1㎛의 웨이퍼 높이 변화로 인한 이미지 쉬프트: ＜1㎚
6. 교차 : 1
7. 교차 위치 : 콘트라스트 어퍼쳐(aperture)가 수월하도록 고정
8. 빔 에너지 : ～100 kV
9. 기준 해상도 : ＜30nm @ ～6 mrad 개방각 및 0 전류
본 발명은 또한 본 발명의 다양한 형태에 따른 리소그래피장치를 사용하여 반도체 디바이스를 제조하는 방법을 제공한다.
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. 예를 들어, 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 적용 예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "목표영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.
본 명세서에서 "방사선" 및 "빔" 이라는 용어는 이온 빔이나 전자 빔과 같은 모든 종류의 하전 입자 빔을 포괄하는 것이다.
이하, 예시적인 실시예와 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 본 발명과 그에 따른 장점을 서술한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, 전자 빔)의 투영 빔(PB)을 공급하는 방사 시스템(Ex, IL), 특별한 경우에는 여기에 방사원(LA)도 포함;
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아 주는 마스크 홀더를 구비하며, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 접속된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아 주는 기판 홀더를 구비하며, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 접속된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 목표영역(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 이미징시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 전자석 및 정전기 렌즈)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 구비한) 투과형(transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사형 마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로는, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그래밍 가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝 수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 열음극 또는 이온총)은 전자의 빔을 만든다. 상기 빔은 곧바로 조명 시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 확장기(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명 시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내에서 세기 분포의 외측 및/또는 내측 반지름 크기(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측이라 함)를 설정하는 조절 수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 집적기(IN) 및 집광기(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면이 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(간혹 방사원(LA)이 예를 들어, 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사 빔이 (가령, 적당한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 방사원(LA)이 엑시머 레이저인 경우에는 후자 쪽이기 쉽다. 본 발명과 청구 범위는 이러한 두 경우를 모두 포함하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 고정된 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 목표영역(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계 측정수단(IF))에 의해, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 목표영역(C)을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캐닝하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 행해질 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 마스크 테이블(MT)은 단행정 액추에이터에 단지 연결되어 있거나 고정되어 있을 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 목표영역(C)에 투영된다. 이후 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 목표영역(C)이 빔(PB)에 의해 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 소정 목표영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크 테이블(MT)이 ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영 빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 동시에 기판 테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하며,이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 목표영역(C)이 노광될 수 있다.
공지의 전자빔 리소그래피장치에서, 그것의 투영 시스템이 도 5에 단면도로 도시되어 있는데, 유효 필드의 크기는 레티클의 인근 및 웨이퍼의 인근에 있는 빔 의 주변에 위치된 물질에 의하여 한정된다. 본 발명의 제1실시예에 따르면, 최대 유효 필드 크기(efsm)는 상부 렌즈(11)의 상부 자극편 및 하부 렌즈(12)의 하부 자극편에 더 큰 구멍을 낼수록 증가된다. 이것은 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 비록 자극편만이 도시되었지만, 원통형이 아닌 원뿔형의 페라이트 스택(ferrite stack)이 채용될 수도 있다. 본 실시예에 따르면, 각 렌즈에서 비대칭적인 자극편을 구비함으로써 유효 필드가 증가된다. 상기 시스템은 완전 더블릿(full doublet)이 수월하도록 어퍼쳐에서 여전히 대칭적이다. 상부와 하부 렌즈(11, 12)의 사이에는 필드 클램프(13)가 제공된다.
제2실시예
본 발명의 제2실시예에서는 후술하는 바를 제외하고는 제1실시예와 동일할 수 있는데, 즉 투영 렌즈 시스템을 단축시킴으로써 허용 가능한 빔 전류가 증가된다. 도 7은 단축 팩터(SF)의 다양한 값에 대하여 400mm의 칼럼과 비교된, 허용 빔 전류(I)가 증가됨을 보여준다. 이 도면에서의 데이터는 단축된 투영 시스템의 효과를 모델링함으로써 도출된다. 모델링된 수차 계수는 아래와 같이 주어진다.
최초 크기 팩터 2에 의하여 단축된 길이 회전각에 맞춰 팩터 2에 의하여 단축된 길이
등방성 (실수부) 비등방성 (허수부) 등방성 (실수부) 비등방성 (허수부) 등방성 (실수부) 비등방성 (허수부)
회전[rad] 2.97×10-3 5.25×10-2 5.90×10-2
구면 수차[mm] Cs 114 36.9 44.5
코마 길이[-] Ccol -3.84 -1.63 -2.93 -1.43 -2.13 -1.50
필드 곡률[mm-1] Cfc 0.144 0.245 0.169
비점수차[mm-1] Cas 0.0364 0.0394 0.0492 0.0787 0.0126 0.0565
왜곡[mm-2] Cdi 1.20x10-5 1.12x10-5 -3.01x10-3 -7.70x10-4 -1.50x10-4 1.03x10-4
축 색수차[mm] Cas 45.2 23.5 23.4
가로 색수차[-] Ctc -6.61x10-3 -1.49x10-3 0.196 -0.0263 1.80x10-3 -2.95x10-2
첫 째 열(최초 크기)과 마지막 열(회전각에 맞춰 팩터 2에 의하여 단축된 길이)에서의 결과는 다음의 척도법을 이끌어 낸다.
Figure 112001020088496-pat00008
Figure 112001020088496-pat00009
여기서 L = 칼럼의 길이[m].
위에서 살펴본 바에 따르면,
Figure 112001020088496-pat00010
도 7은 단축된 팩터의 함수로서 100nm의 선폭에 대하여 허용된 빔 전류를 도시한다. 상기 데이터는 0.25x0.25 ㎟ 노광 필드와 6 mrad 수렴각을 가진 전자빔 리 소그래피장치에 의거한 것이다.
1.25의 단축 팩터는 허용된 빔 전류를 팩터 1.86 만큼 증가시킨다고 결론지을 수 있다. 이 경우에 칼럼 길이는 32 cm 이다.
더 짧은 칼럼은 각도가 교차에서 증가하고 더 앞선 제5 및 제7차수 수차의 시작이 있으므로 유효 필드 크기에 영향을 미친다. 유효 필드 수차가 이 각도에 비례한다고 가정하면, 유효 필드 크기는 칼럼 길이와 동일하게 단축된 팩터만큼 감소되어야 한다고 결론지을 수 있다. 만일 6.563mm의 유효 필드가 수차를 현저히 증가시키지 않고 종래의 칼럼 길이로 사용될 수 있다면, 4스트립 칼럼을 32cm로 줄여 유효 필드를 약 5.3mm(5스트립)으로 제한한다. 그럼에도 불구하고, 증가된 빔 전류를 통하여 스루풋의 순증가를 달성할 수 있다.
제3실시예
제3실시예는 상술된 제1 및 제2실시예와 동일할 수 있는데, 다른 점은 도 8에 도시된 바와 같이 전자석 이미징 렌즈와 정전기 가속 및 감속 광학기를 조합하여 사용하는 것이다.
순수 정전기 시스템이 갖고 있는 문제는 강한 정전기 렌즈를 생성하기가 매우 어렵고 이것이 긴 칼럼을 제공한다는 데에 있다. 따라서 제3실시예는 그 대신에 정전기와 전자석 광학기를 조합시키는데, 즉 전자석 광학기가 렌즈 필드를 제공하는 동시에 정전기 광학기는 빔 에너지를 변화시켜 투영 시스템의 서로 다른 부분에서 최적의 성능을 제공한다. 마스크(MA)(레티클)에서는, 플라스몬 여기로 인한 색수차를 줄이기 위해서 높은 빔 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 높은 빔 에너지는 또한 빔 에너지의 증가와 추계적 상 번짐의 감소에 따라 쿨롱 상호작용이 감소하기 때문에 교차에서도 바람직하다. 하지만, 기판(W)에서는 레지스트 감응성의 정도가 빔 에너지에 비례하므로 낮은 도달 에너지(landing energy)가 바람직하다. 낮은 도달 에너지는 웨이퍼를 노광하는 데에 필요한 전하를 감소시키고 누적된 에너지를 감소시킨다.
레티클 영역과 도달시에는 빔 에너지가 100keV이고 교차에서는 300keV인 것이 바람직하다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이것은 레티클과 상부 자기 렌즈(11)의 사이에 적절히 하전된 가속판(21)의 한 세트와, 하부 자기 렌즈(12)와 웨이퍼의 사이에 적절히 하전된 감속판(22)의 한 세트를 마련함으로써 달성된다. 상부 및 하부 렌즈(11, 12)는 자기 더블릿을 형성한다.
가속 및 감속의 영역은 총 칼럼 길이에 비하여 꽤 짧을 수 있다. 따라서, 부가된 영역에서의 쿨롱 상호작용은 무시될 수 있다고 가정함으로써 허용 빔 전류의 영향을 얻을 수 있다는 가정이 성립된다.
Figure 112001020088496-pat00011
여기서, I = 빔 전류 = 15㎂,
V = 빔 에너지, 통상 = 100keV; 본 실시예에서 = 300keV.
따라서 쿨롱 상호작용에 대하여 상 번짐의 동일한 부분이 지정될 수 있다면 본 실시예에서 허용 가능한 빔 전류는 135㎂이다.
제4실시예
본 발명의 제4실시예는 후술되는 점을 제외하고는 제1 내지 제3실시예와 동일할 수 있는데, 즉 투영 렌즈 또는 그것의 어느 부분이 빔의 스캐닝 동작과 동기적으로 변위되도록 구성함으로써 유효 필드 크기가 증가된다. 이 방식에서, 전체 스캔에서 빔이 가로지르는 공간의 전부에 걸쳐 소정의 정확성을 가진 필드를 생성할 필요는 없고 다만 전자석 렌즈가 관련 위치에서 빔 교차의 크기가 되기만 할 필요가 있다. 따라서 더 큰 유효 필드를 위해서는 빔을 더 크게 만들 수 있다.
슬라이딩 렌즈의 아이디어는 렌즈의 축이 이동하는 경우에 더 큰 유효 필드가 가능하다는 것이다. 이것은 렌즈를 기계적으로 이동시켜 행해질 수도 있지만, 더 나은 방법은 렌즈의 전자적 동작이다. 이러한 형태의 렌즈는 스트립의 양을 궁극적으로 다이당 하나 씩 감소시켜 오버헤드 타임을 최소화하기 위한 핵심이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 자기 슬라이딩 렌즈가 도 10 및 도 11에 도시되며, 그 각각은 슬라이딩 렌즈를 만드는 자석 시스템의 측면도 및 평면도이다. 이 시스템에서는 사중극 대신에 둥근(구형) 렌즈 필드가 생성된다. 따라서 유효 필드의 각 측면에는 작은 선택 가능한 코일(31)의 열이 위치된다. 빔의 스캐닝 이동에 동조된 적절한 시퀀스로 이들 코일의 각각의 여기를 바꾸어줌으로써 렌즈가 이동될 수 있다. 도 9는 어떻게 주(슬릿) 코일(32)과 작은 코일(31)이 합쳐져 기능적인 둥근 렌즈를 생성하는 지를 도시한다. 작은 코일(31)은 (중간 도면에서 보이는 것 처럼)사중극 필드를 생성한다. 그 사이에 자기장을 부가함(외쪽 도면)으로써 둥근 렌즈가 생성(오른쪽 도면)된다.
이 렌즈의 성능은 프로그램 LORENTZ 3D로 계산되어 있다. 도 12, 도 14, 도 15 및 도 16은 렌즈 구조와 그에 따른 성능을 도시한다. 도 13은 구조 원리를 도시한다. 상기 부분(32)은 갭에 자기장을 생성하기 위한 코일이며 3500 암페어 턴을 가질 수 있고 중앙부에는 사중극(31)을 가진 열이 도시되어 있다. 이들 코일은 중첩될 수 있으며 일반적으로 도시된 것보다 많은 수를 갖는다. 도 12는 수치 시뮬레이션에서 사용된 구성의 와이어프레임도이다. 화살표(33)는 고도의 무수차의 (highly stigmatic) "둥근" 렌즈에서의 전류를 표시한다. 단일 세트의 사중극 코일(31)이 중앙에 도시되어 있다. 도 14 및 도 15에서 XZ 및 YZ 평면에서의 자기장은 화살표로 표시되어 있다. 도 16에서, 더 낮은 진폭 피크를 갖는 곡선은 갭에서 Bz의 도함수(슬릿으로부터 By에 비례)이고 다른 것은 사중극으로 인한 By이다.
제4실시예의 제1변형례는 더 정확히 "둥근" 렌즈를 생성한다. 제4실시예의 제1변형례의 원리는 도 17에 도시되어 있으며 그 구조는 도 18 및 도 19에 도시되어 있다.
제4실시예의 제1변형례에서, 코일(32) 사이의 슬릿의 각 측면상에 두 개의 선택 가능한 코일(31a)에 의하여 사중극 필드가 생성된다. 상기 선택 가능한 코일(31a)은 그것들이 슬릿의 평면에 직교하는 방향에만 존재하고(투영 빔의 전파 방향과 대략 평행하게) 슬릿의 길이를 따라서는 존재하지 않는다는 점에서 제4실시예의 그것과는 상이하다. 도 17에 도시된 바와 같이, 슬릿 필드와 사중극 필드는 제4실시예와 동일한 방법으로 둥근 필드를 생성하도록 합쳐진다. 이 도면과 다음의 도면에서, 음영 표시된 선택 가능한 코일은 코일이 에너자이즈되어 있음을 표시하 는 반면에, x표된 것은 지면을 향하는 전류를, x표되지 않은 것은 지면의 바깥 쪽으로 향하는 전류를 표시한다. 더욱 정밀한 둥근 필드를 만드려면, 다음의 수학식이 만족되어야만 한다:
Figure 112001020088496-pat00012
여기서, BS는 슬릿 자기장이고 BQ는 사중극 필드이다. 이 수학식은 제4실시예의 제1변형례를 더욱 정확하게 만족시킨다.
둥근 렌즈 필드는 다른 코일에 전류를 인가함으로써 변위될 수 있다. 따라서 꼭 네 개의 코일이 아니더라도 코일의 열이 사용될 수 있다. 둥근 렌즈 필드는 동시에 두 세트의 이웃하는 사중극에 전류를 인가함으로써 사용된 총 전류가 한 세트의 사중극을 위하여 필요했던 전류와 동일하게 하는 방식으로 x축상의 임의의 지점에 위치될 수 있다. 두 개의 이웃하는 사중극의 세트간의 여기비는 둥근 렌즈 필드의 정확한 지점을 결정할 수 있다. 만일 사중극 코일이 모두 동일한 것이면, 각 사중극의 코일에 동일한 전류가 인가되어야 한다.
제4실시예의 제2변형례는 수학식(11)을 만족시키기 위하여 사중극 코일(31)이 간단한 권선보다 더 복잡한 형태로 만들어진다. 이것은 도 20에 도시된다.
슬릿 코일(32)의 자기장은 상대적으로 방해받지 않으면서 사중극 코일(31b)의 자기장은 수학식(11)을 만족시키는 형태가 되도록 하는 방식으로 페라이트가 자석 슬릿내에 놓일 수 있다.
자석 슬릿의 렌즈 아이언(lens iron)도 수학식(11)을 만족시키는 자기 사중극 필드를 생성하도록 더 복잡한 형태로 형성될 수 있다. 이것은 국부적으로 초점 거리가 슬릿에서의 길이 위치의 함수로서 적합해지도록 국부적으로 자기장 세기를 바꾼다.
자석 슬릿의 코일의 전류를 바꾸지 않고도 서로 다른 둥근 렌즈 필드 위치에 대하여 초점 거리를 변화시킬 수 있기 위해서 자석 슬릿의 폭이 변화될 수 있다. 하나의 둥근 렌즈 필드의 주변에서 슬릿의 비대칭성으로 인한 수차는 예를 들어, 사중극 코일 열의 와이어에 정확한 전류를 인가함으로써 형성되는 6중극(이하 참조)과 같은 더 높은 차수의 전자-광학적 요소를 가지고 보상될 수 있다.
렌즈 아이언은 분절될 수 있으며 수학식(11)을 만족시키는 자기장을 생성하기 위해서 추가적인 코일이 사용될 수 있다.
코일은 자석 슬릿의 입구에 네 개의 열로, 출구에 네 개의 열로 하고 외각 열의 코일이 안 쪽 열의 코일보다 상당히 얇도록 하여 위치될 수 있다. 얇은 코일은 예를 들어, 재료 공차 및 오정렬을 보정하기 위해서 사중극에 작은 보정 필드를 부가하는 데에 사용될 수 있다.
제4실시예의 제3변형례에서는, 두 코일에서 전류의 비를 변화시켜 사중극 필드를 z축을 따라 쉬프트할 수 있게 하기 위하여 사중극 코일이 z 방향으로 두 개 또는 세 개의 더 작은 코일(31c, 31d)로 분절된다. 이것은 예를 들어, 슬라이딩 렌즈의 유효 주평면(effective principal plane)이 x 및 y 방향에 대하여 상이한 z 위치를 가질 때에 보정하는 데 사용될 수 있다. 이것은 도 21 및 도 22에 도시되며, 도 22는 어떻게 사중극 필드가 z 방향으로 쉬프트되는 지를 도시한다.
y 방향으로의 수평 전류에 의하여 유도된 사중극 코일의 필드는 렌즈 아이언이나 페라이트로 만들어진 추가적인 슬릿을 사용함에 따라 빔으로부터 차폐될 수 있으며, 슬라이딩 렌즈의 자석 슬릿의 위아래에 놓여 필드 클램프로 불리운다.
필드 클램프는 구조 외측으로의 슬라이딩 렌즈의 자기장의 범위를 z 방향의 양의 방향 및 음의 방향으로 제한하는 데에 사용될 수도 있다.
상기 필드 클램프는 슬라이딩 렌즈의 위 또는 아래에 놓인 슬라이더 디플렉터와 함께 '공유'될 수 있다.
그러면 자석 슬릿내의 서로 다른 위치에서 동시에 하나이상의 둥근 렌즈 필드가 생성될 수 있고 따라서 멀티빔 적용이 가능하다.
슬라이딩 렌즈가 멀티빔 용례에 사용되는 경우에 배치 에러를 최소화하기 위해서는, 실제로 빔을 포커싱하는 데 사용된 모든 렌즈 필드가 두 개의 등거리의 렌즈 필드 사이에 위치되게 하는 방식으로 두 개의 엑스트라 렌즈 필드가 생성되어야 한다. 이것은 대칭성을 고려함에 따르는 것이다.
제4실시예의 제4변형례에서는, 제1변형례에서와 마찬가지로 슬릿의 어느 일측에 두 개의 열로 배향된 선택 가능한 코일(34)만이 제공된다. 그러면 이들은 도 23 내지 도 34에 도시된 바와 같이 그 밖의 다양한 슬라이딩 전자-광학적 요소의 형태를 생성하는 데 사용될 수 있다.
도 23 내지 도 26에서는 슬라이더 디플렉터를 형성하는 데 두 열의 코일(34)이 사용된다. 이들 열의 방향은 x 축과 평행하다. 코일(34)은 상기 열의 방향에 수 직이고 z 축에 평행하게 배향된다. x 방향으로의 편향을 얻기 위해서는 y 방향으로의 자기장이 필요하다. 이 필드는 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이 서로 다른 열에 있는 마주하는 두 개의 코일이 동일한 전류를 가지면서 동일한 열의 코일은 동일하지만 반대 전류를 같도록 하는 방식으로 각 열의 두 개씩 네 개의 코일(35)을 여기시킴으로써 얻어진다.
y 방향으로의 편향을 위해서는 x 방향으로의 자기장이 필요하다. 이것은 동일한 방식이지만, 이제는 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이 동일한 열에 있는 코일에는 동일한 방향의 동일한 전류를 인가하고 첫 번째 두 개의 코일과 마주하는 다른 쪽 코일에 있는 두 개의 코일에는 동일하지만 반대인 전류를 인가함으로써 얻어질 수 있다.
편향 필드는 동시에 x 및 y 의 양 방향으로 편향을 얻도록 중첩될 수 있다. 이것은 두 개의 편향 방향을 위하여 필요한 전류를 더하여 동일한 네 개의 코일에 그 합성 전류를 인가함하거나, 또는 디플렉터를 '네스팅(nesting)'함으로써 즉, 동시에 여덟 개의 코일에 전류를 인가하여 편향 필드의 중간부를 통해 y, z 평면의 주변에 있는 전류에 대칭성을 갖게 함으로써 행해질 수 있다.
편향 필드의 각 형태(즉, x, y 또는 x 및 y 편향 필드)는 열에 있는 나머지 코일에 전류를 인가함으로써 x 축을 따라 변위될 수 있다. 나아가, 그것은 총 전류가 한 세트의 디플렉터에 대하여 동일하게 잔류하게 하는 방식으로 두 세트의 이웃하는 디플렉터에 전류를 인가함으로써 x 축을 따라 어느 임의의 지점에 위치될 수 있다. 두 개의 이웃하는 세트간의 여기비는 편향 필드의 정확한 위치를 결정한다.
이들 열의 방향이 x 축과 나란하고 코일은 열의 방향에 수직하게 배향된 코일(34)의 두 개의 열을 다시 사용하여 사중극을 만드는 데에는 두 가지 기본 원칙이 있다. 이들 원칙는 도 27 내지 도 30에 도시되어 있다.
- 각 열에는 반대되는 전류가 있고 다른 쪽 열에 있는 코일에도 그와 마주하는 반대되는 전류가 있게 하는 방식으로 각 열에 두 개씩 네 개의 코일(35)에 동일한 전류가 인가된다. 이 구성은 전류의 신호에 따라서 x 방향으로의 양의 초점 거리와 y 방향으로의 음의 초점 거리, 또는 x 방향으로의 음의 초점 거리와 y 방향으로의 양의 초점 거리 중 어느 하나를 제공한다. 이 구성은 도 27 및 도 28에 도시되어 있다.
- 각 열에 세 개씩 여섯 개의 코일에 전류와 코일의 모두에 대하여 대칭인 x,z 평면을 갖도록 전류를 인가한다. 바깥 쪽 네 개의 코일상의 전류는 두 개의 중심 코일로부터의 반대 신호이다. 바깥 쪽 네 개의 코일상의 전류는 동일하며, 중심 코일의 전류도 역시 동일하지만 바깥 쪽 코일 전류와 반드시 동일할 필요는 없다. 이 구성은 전류의 신호에 따라서 앞에서의 사중극 구성에 대하여 45°로 회전된 사중극 필드를 제공한다. 이러한 배치는 도 29 및 도 30에 도시되어 있다.
사중극의 두 가지 형태 모두는 이웃하는 코일에 전류를 인가하여 그들 코일도 역시 사중극을 형성하게 하는 방식으로 x 축을 따라 임의의 지점에 위치될 수 있다. 사중극 필드의 변위는 이웃하는 사중극의 코일 여기의 비율에 따라 결정된다.
상기 서술된 슬라이딩 사중극의 두 종류의 필드는 임의의 각도로 회전된 전체 사중극 필드를 생성하도록 조합될 수 있다. 조합된 사중극은 도 31 및 도 32에 도시된 바와 같이 이웃하는 코일에 필요 전류를 인가함으로써 x 축을 따라 임의의 지점에 위치될 수 있다. 사중극 필드의 변위는 이웃하는 조합된 사중극의 코일 여기의 비율에 따라 결정된다. 이 회전된 사중극은 스티그메이터(stigmator)로서 사용될 수 있다.
다시, 코일(34)의 두 개의 열은 도 33 및 도 34에 도시된 바와 같이 슬라이딩 6중극을 형성하는 데에 사용될 수 있다. 이들 열의 방향은 x 축과 나란하다. 코일은 열의 방향에 수직으로 배향된다. 각 열에 세 개씩 여섯 개의 코일(35)에 전류를 인가하여 여기된 코일이 x,z 평면의 주변에 대칭적으로 놓이는 때에 6중극 필드가 유도된다. 코일에서 전류의 방향은 반대 쪽 코일과 이웃하는 코일 모두에 대하여 반대이며, 바깥 쪽 네 개의 코일의 전류는 모두 동일하고 두 개의 중앙 코일의 전류가 동일하다.
제4실시예의 모든 변형례에서, 선택 가능한 코일은 필드 세기를 강화하도록 렌즈 아이언 또는 페라이트 코어(36)의 둘레에 감겨질 수 있다. 전자빔으로부터의 수평 전류를 차폐하고 광축을 따라 자기장의 범위를 한정하기 위해서 슬라이더 디플렉터의 위와 아래에는 렌즈 아이언이나 페라이트의 판이 필드 클램프로서 사용될 수 있다. 상기 코일은 싱글 턴이나 굽은 와이어로 이루어질 수도 있다. 상기 코일은 성능을 최대화하고 수차를 최소화하기 위해서 단순한 권선형보다 더 복잡한 형태로 만들어질 수 있다. 상기 코일은 양쪽 코일에서의 전류의 비율을 변화시켜 디플렉터의 피봇점을 쉬프트시킬 수 있도록 z 방향으로 2이상의 더 작은 코일로 분절 될 수 있다.
제5실시예
본 발명의 제5실시예에서는, 도 35에 도시된 바와 같이 두 개의 슬라이딩 렌즈(41, 42)가 교차(43)의 어느 한 쪽에 더블릿으로 조합된다. 실제적으로 생성된 렌즈의 이동은 화살표로 도시된다. 그 외에는 본 발명의 제5실시예도 상기 서술된 실시예와 동일하다.
제5실시예의 투영 시스템의 제1변형례가 도 37에 도시되어 있다. 이것은 마스크(MA)로부터 기판(W)에 이르는 순서대로 다음을 포함한다:
슬라이더 X-디플렉터(103);
슬라이더 렌즈(101);
슬라이더 X-디플렉터(104);
어퍼쳐(106);
슬라이더 X-디플렉터(107);
슬라이더 X-디플렉터(108);
슬라이더 렌즈(102);
슬라이더 X-디플렉터(109); 및
슬라이더 X-디플렉터(110).
상기 투영 시스템은 왜곡 및 수차의 영향을 최소로 하기 위해서 4의 반배율(demanification)을 가진 더블릿이다. 따라서 그것은 교차에서 점대칭이다.
더블릿은 또한 레티클에서 렌즈 주평면까지의 광경로길이가 렌즈 주평면과 교차로부터의 광경로길이와 동일할 것을 요구한다. 이 조건은 렌즈의 주평면의 위와 아래에서 같은 거리에 디플렉터를 위치시킴으로써 실현된다.
편향각은 중요하다. 이것은 편향 비점수차를 유발한다. 하나의 디플렉터를 하나의 사중극과 조합시킴으로써 보상이 가능하다.
이 구성은 더블릿 조건을 실현하기 위해서 최소의 요소를 사용하지만, 디플렉터의 위치는 그 위치가 물체의 대칭성과 슬라이더 렌즈의 이미지 초점 거리를 결정하므로 커플링된다.
도 38은 제5실시예의 투영 시스템의 제2변형례를 도시한다. 이것은 마스크(MA)로부터 기판(W)에 이르는 순서대로 다음을 포함한다:
슬라이더 X-디플렉터(113);
어퍼쳐(106);
슬라이더 X-디플렉터(108);
슬라이더 렌즈(102);
슬라이더 X-디플렉터(109); 및
슬라이더 X-디플렉터(110).
마찬가지로, 상기 투영 시스템은 왜곡과 수차의 영향을 최소로 하기 위해서 4의 반배율을 가진 더블릿이며 교차에서 점대칭이다.
더블릿은 또한 레티클에서 렌즈 주평면까지의 광경로길이가 렌즈 주평면과 교차로부터의 광경로길이와 동일할 것을 요구한다. 이 조건은 렌즈 위로의 편향과 렌즈 아래로의 편향에 있어서의 소정 비율에 의하여 실현될 수 있다.
빔은 슬라이더 렌즈를 곧바로 통과한다. 이것은 제6실시예의 제1변형례의 경우에서보다 수차를 더 작게 한다.
슬라이더 렌즈의 바로 위와 아래에 추가적인 디플렉터가 위치된다. 빔이 렌즈 필드를 지나친 후에만 편향 필드를 출발하는 것이 바람직한데, 이는 이 필드가 빔을 회전시키기 때문이다. 따라서 렌즈는 작아야만 하고 필드 클램프는 z 축을 따라 필드를 한정해야 한다. 이것은 도 39 및 도 40에 도시되어 있으며 각각 디플렉터-렌즈-디플렉터 그룹(111, 102, 104 및 108, 102, 109)을 보여준다. 이들 도면에서 슬라이더 렌즈의 선택 가능한 코일은 121a, 121b 및 131a, 131b로 표기되며 슬릿 코일은 122, 132로 표기된다. 슬라이더 디플렉터는 코어(126, 136)에 감겨진 선택 가능한 코일(125, 135)에 의하여 형성된다. 필드 클램프는 124, 127, 134, 137로 표기되어 있다.
편향각은 중요하다. 이것은 편향 비점수차를 유발한다. 하나의 디플렉터를 하나의 사중극과 조합시킴으로써 보상이 가능하다.
이 변형례에서, 빔은 시스템 축과 평행하게 슬라이더 렌즈를 통과한다. 이것의 결과는 최소의 수차 상 번짐으로 나오지만, 반사각은 더 커지고 따라서 편향 수차도 더 크다. 이것은 렌즈 영역내에서 편향이 없기 때문이다.
제5실시예의 투영 시스템의 제3변형례가 도 41에 도시되어 있다. 마스크(MA)에서 기판(W)에 이르는 순서대로 하면 이것은 다음을 포함한다:
슬라이더 X-디플렉터(103);
슬라이더 X-디플렉터(111);
슬라이더 렌즈(101);
슬라이더 X-디플렉터(113);
슬라이더 X-디플렉터(104);
어퍼쳐(106);
슬라이더 X-디플렉터(112);
슬라이더 X-디플렉터(108);
슬라이더 렌즈(102);
슬라이더 X-디플렉터(109); 및
슬라이더 X-디플렉터(110).
이전과 마찬가지로, 상기 투영 시스템은 왜곡과 수차의 영향을 최소로 하기 위해서 4의 반배율을 가진 더블릿이며 교차에서 점대칭이다.
더블릿은 또한 레티클에서 렌즈 주평면까지의 광경로길이가 렌즈 주평면과 교차로부터의 광경로길이와 동일할 것을 요구한다. 이 조건은 렌즈의 주평면의 위와 아래에서 같은 거리에 디플렉터를 위치시킴으로써 실현된다.
빔은 슬라이더 렌즈를 곧바로 통과한다. 이것은 제1변형례의 경우에서보다 수차를 더 작게 한다.
제1변형례와 비교하면, 슬라이더 렌즈의 바로 위와 바로 아래에 추가적인 디플렉터(111, 113)가 위치된다. 빔이 렌즈 필드를 지나친 후에만 편향 필드를 출발하는 것이 바람직한데, 이는 이 필드가 빔을 회전시키기 때문이다. 따라서, 도 39 및 도 40에 도시된 것과 유사하게, 렌즈는 작아야만 하고 필드 클램프는 z 축을 따 라 필드를 한정해야 한다.
편향각은 중요하다. 이것은 편향 비점수차를 유발한다. 하나의 디플렉터를 하나의 사중극과 조합시킴으로써 보상이 가능하다. 이 변형례에서는 슬라이더 렌즈(101, 102)의 위와 아래에 있는 디플렉터의 여기 및 위치에서의 대칭성이 있다.
이 변형례에서, 빔은 시스템 축과 평행하게 슬라이더 렌즈를 통과한다. 이것의 결과는 최소의 수차 상 번짐으로 나온다. 또한, 더블릿 조건은 비점수차 디플렉터의 경우에 사중극 필드를 부가함으로써 실현된다. 하지만, 반사각은 더 커지고 따라서 편향 수차도 더 크다. 이것은 렌즈 영역 및 교차의 주변에 편향이 없기 때문이다.
도 42는 제5실시예의 투영 시스템의 제4변형례를 보여준다. 마스크(MA)에서 기판(W)에 이르는 순서대로 하면 이것은 다음을 포함한다:
슬라이더 X-디플렉터(103);
세 개의 슬라이더 사중극(114, 115, 116);
슬라이더 X-디플렉터(104);
어퍼쳐(106);
슬라이더 X-디플렉터(107);
세 개의 슬라이더 사중극(117, 118, 119); 및
슬라이더 X-디플렉터(110).
이전과 마찬가지로, 상기 투영 시스템은 왜곡과 수차의 영향을 최소로 하기 위해서 4의 반배율을 가진 더블릿이며 교차에서 점대칭이다.
이 변형례에서, 수 개의 사중극(114-116과 117-119)의 조합은 둥근 렌즈처럼 작용한다. 그 이점은 빔이 그러한 렌즈에서 회전하지 않는다는 것이다. 따라서 디플렉터는 편향 필드와 조합되어 편향각을 더 작게 할 수 있다. 이것은 편향 수차를 최소화한다.
더블릿의 조건을 충족시키기 위해서는 대칭성 둥근 렌즈와 함께 다음의 시스템 요건이 만족된다:
- 레티클 평면에 수직으로 출발한 광선은 교차 평면에서 광축을 교차하여야 한다. 이것은 x 및 y 방향에서 실현되어야 한다.
- 레티클 평면에서 광축상의 한 점에서 광축에 대하여 소정 각도로 출발한 광선은 광축과 평행한 교차 평면을 통과하여야 한다. 이것은 x 및 y 방향에서 실현되어야 한다.
편향각은 중요하다. 이것은 편향 비점수차를 유발한다. 하나의 디플렉터를 하나의 사중극과 조합시킴으로써 보상이 가능하다. 이 변형례에서는 슬라이더 렌즈의 위와 아래에 있는 디플렉터의 여기 및 위치에 있어서의 대칭성이 있다. 이것은 사중극 렌즈 필드의 경우에도 마찬가지이다.
이 변형례에서, 초점 거리는 멀티빔 장치내의 빔레트마다 조정될 수 있는데, 이는 슬라이더 렌즈에서의 슬릿 필드를 갖는 경우에서처럼 일반적인 필드가 없기 때문이다. 빔 회전이 없으므로 디플렉터가 사중극과 조합될 수 있다. 더블릿 조건은 비점수차 보정 디플렉터(astigmatism corrected deflector)의 경우에 사중극 필 드를 부가함으로써 실현된다.
도 43은 제5실시예의 투영 시스템의 제5변형례를 보여주며, 이것은 마스크(MA)에서 기판(W)에 이르는 순서대로 하면 다음을 포함한다:
슬라이더 X-디플렉터(103);
하이브리드 슬라이더 디플렉터-사중극(141);
슬라이더 사중극(142);
하이브리드 슬라이더 디플렉터-사중극(142);
슬라이더 X-디플렉터(113);
어퍼쳐(106);
슬라이더 X-디플렉터(107);
하이브리드 슬라이더 디플렉터-사중극(144);
슬라이더 사중극(145);
하이브리드 슬라이더 디플렉터-사중극(145); 및
슬라이더 X-디플렉터(110).
이전과 마찬가지로, 상기 투영 시스템은 왜곡과 수차의 영향을 최소로 하기 위해서 4의 반배율을 가진 더블릿이며, 또한 교차에서 점대칭이다.
수 개의 사중극의 조합은 둥근 렌즈로서 작용한다. 그 이점은 빔이 이 렌즈에서 회전하지 않는다는 것이다. 따라서 디플렉터는 편향 필드와 조합되어 편향각을 더 작게 할 수 있다. 이것은 편향 수차를 최소화한다.
더블릿의 조건을 충족시키기 위해서는 둥근 렌즈로서 작용하는 대칭성 트리 플릿으로 다음의 시스템 요건이 만족된다:
- 레티클 평면에 수직으로 출발한 광선은 교차 평면에서 광축을 교차하여야 한다. 이것은 x 및 y 방향에서 실현되어야 한다.
- 레티클 평면에서 광축상의 한 점에서 광축에 대하여 소정 각도로 출발한 광선은 광축과 평행한 교차 평면을 통과하여야 한다. 이것은 x 및 y 방향에서 실현되어야 한다.
빔은 중심 렌즈를 곧바로 통과한다. 이것은 아마도 제4변형례의 경우에서보다 더 적은 수차를 유발할 것이다. 하지만 사중극의 사이에 있는 영역에서는 편향이 가능하기 않기 때문에 편향각은 더 크다.
편향각은 중요하다. 이것은 편향 비점수차를 유발한다. 하나의 디플렉터를 하나의 사중극과 조합시킴으로써 보상이 가능하다. 이 변형례에서는 슬라이더 렌즈의 위와 아래에 있는 디플렉터의 여기 및 위치에 있어서의 대칭성이 있다. 이것은 사중극 렌즈 필드의 경우에도 마찬가지이다.
이 변형례에서, 초점 거리는 멀티빔 장치내의 빔레트마다 조정될 수 있는데, 이는 슬라이더 렌즈에서의 슬릿 필드를 갖는 경우와 같은 일반적인 필드가 없기 때문이다. 빔 회전이 없으므로 디플렉터가 사중극과 조합될 수 있다. 빔은 광축과 평행한 중앙의 사중극을 통과한다. 더블릿 조건은 비점수차 보정 디플렉터의 경우에 사중극 필드를 부가함으로써 실현된다. 하지만, 사중극의 사이에는 편향이 없기 때문에 편향각은 제4변형례에서보다 더 크다.
도 44에 도시되어 있는 제6변형례는 슬라이더 디플렉터를 생략하는 것을 제 외하고는 제5변형례와 유사하며, 따라서 단지 하이브리드 슬라이더 디플렉터-사중극 (151, 153, 154, 156)과 슬라이더 사중극(152, 155)을 포함하여 이루어진다. 이 변형례는 최소의 구성요소를 구비하며, 만일 사중극이 서로 먼 거리에 위치될 수 있으면 편향각은 제5변형예의 그것과 유사해진다.
제6실시예
본 발명의 제6실시예는 제5실시예의 변형이다. 도 36에 도시된 바와 같이, 교차(53)의 어느 한 쪽에 다시 위치된 슬라이딩 렌즈(51, 52)는 생성된 구형 렌즈가 화살표로 표시된 바와 같이 활모양의 경로를 따르도록 휘어진다. 영역(54, 55, 56, 57)에는 투영 빔이 휘도록 부가적인 자기장이 생성된다. 그 전반적인 효과는 수차를 줄이는 투영 빔에서 휘어짐의 뾰족함(sharpness)을 감소시키는 것이다.
제7실시예
본 발명의 제7실시예는 상기 서술된 실시예와 동일할 수 있는데 작은 수렴각으로 시스템에서의 쿨롱 상호작용의 영향을 감소시킨다. 작은 수렴각은 넓은 노광 필드를 허용하며 축 색수차를 감소시킨다.
제7실시예에 따르면, 축을 이탈한 전자(off-axis electron)가 축을 가로지르고 나아가 이 축의 둘레로 나선을 그리지 않도록 하기 위해서 전자원(electron source)에 자기장이 제공된다. 따라서, 본 실시예에서 '소용돌이'의 형태를 취하고 있는 교차가 클 수 있고 동시에 웨이퍼에서의 수렴각은 작다. 도달각은 수직이지는 않지만 여전히 조명각의 수용 가능한 범위내에 있다. 이제 필드 곡률 상 번짐은 필드 곡률 왜곡으로 변형된다. 이들은 마스크의 예비-왜곡(pre-distortion)에 의하여 교정될 수 있다.
보다 상세하게는, 전자원에서 자기장(Bs)은 전자에 φ방향의 속도 성분을 준다. 전자의 운동에 수직인 속도는 축으로부터의 거리(rc)에 비례한다. 이 속도(V⊥s), 웨이퍼에서의 횡단 속도(V⊥w) 및 웨이퍼에서의 z 속도(Vza)는 다음에 의하여 주어진다:
Figure 112001020088496-pat00013
Figure 112001020088496-pat00014
Figure 112001020088496-pat00015
웨이퍼에서 10 mrad의 경사각(V⊥w/Vza)에 대하여, 노광 필드(F)가 0.25x0.25㎟ 이라면 1 T 의 자기장이 필요하다. 노광 필드가 1x1 ㎟ 이라면 자기장은 0.25 T이다.
이것은 다음의 소스 특성을 요구한다: 85x85 ㎛2 [340x340 ㎛2]의 정사각형으로부터 80 ㎂가 전류 밀도 J = 1.11 104 A/m2 [4 103 A/m2] 를 수반한다. 이것은 2000K에서 감소된 밝기
Figure 112001020088496-pat00016
에 일치하며, LaB6 또는 산화물 음극의 통상적인 밝기이다. 상기 열거된 값는 0.25x0.25 ㎟ 의 노광 필드에 대한 것이며, 괄호 안의 것은 웨이퍼에서 1x1 ㎟ 의 노광 필드에 대하여 유효한 것이다.
허용 가능한 빔 전류에서의 이득은 다음 두 가지 경우의 사이에서 비교된다:
1. 증가된 노광 필드 크기(1x1 ㎟) 및 감소된 수렴각(0.3 mrad)을 가진 종래의 시스템
2. 증가된 노광 필드 크기(1x1 ㎟) 및 소용돌이 교차를 가진 시스템. 최대 경사각은 10 mrad 이고 수렴각은 0.3 mrad 이다. 어퍼쳐는 이제 정사각형이다. 코너부에서, 빔은 10 mrad ×40 ㎜ 초점거리이므로, 그것은 560x560 ㎛2 의 정사각형이다. 웨이퍼에서의 빔은 1000x1000 ㎛2 이기 때문에 우세한 상호작용은 다시금 교차내에 있다.
상기 가정은 추계적 쿨롱 상호작용에 대하여 얀센의 척도법이 유효하다는 데에서 나온다. 따라서:
Figure 112001020088496-pat00017
여기서, rc = 교차의 반지름; 경우 1 = 12㎛, 경우 2 = 396㎛
소용돌이 교차가 팩터 5.7의 전류 증가를 부여한다는 것을 계산할 수 있다. 이 계산에서의 불확실성으로 인하여, 개선 효과에 대하여는 확신할 수 없으나, 그것은 최소한 팩터 2는 될 것이다. 이것은 웨이퍼에서 1x1 ㎟ 의 노광 필드에서 약 60 ㎂ 의 전류를 준다. 본 실시예에서 장치의 나머지 부분에 대한 소정의 수정도 바람직하다:
ㆍ 도달이 수직하지 아니하다. 비록 그 각도가 조명용으로 사용되는 원뿔내에 있더라도, 그것은 바로 웨이퍼의 높이 에러가 상 번짐 대신에 패턴의 변위를 유발한다는 것을 의미하며 배치상의 요건은 상 번짐에 대한 것보다 더 엄격하다.
ㆍ 마스크는 예비 왜곡되어야 한다. 기울어진 조명에 의하여 유발되는 왜곡은 증가된 노광 필드 크기 때문에 종래의 시스템의 그것에 약 16배가 될 것이다. 따라서 그것들은 웨이퍼에서는 300-800nm 급이므로 마스크 패턴은 코너부에서 약 1.5-3.5㎛로 왜곡되어야 한다.
ㆍ 스캐닝 대신 스테핑. 예비 왜곡된 마스크는 또한 상이한 기재 전략 (writing strategy)을 필요로 한다: 필드내의 각 지점은 우선 양의 경사각으로 조명되고 다음에 조명의 다른 쪽 끝에서는 음의 경사각으로 조명되기 때문에, 조명은 더이상 스트라이프 너머로 계속해서 스캐닝될 수 없다. 따라서 그 대신에, 정사각형 조명 필드에 의하여 조명되는 잘 형성된 정사각형 서브필드가 제공된다. 각 서브필드는 그것이 조명될 때 얼마나 멀리 축을 벗어났는 지에 의존하게 되는 예비 왜곡을 갖는다. 한 시간당 40개의 웨이퍼에서 1x1 ㎟ 서브필드의 조명 시간은 1～2msec 급이다. 서브필드, 디플렉터 및 보정기의 사이는 리세트되어 정착되어야 한다. 노광 중에 양 쪽 방향으로 가령 10㎛의 조명 스캔에 의하여 시임 블렌딩(seam blending)이 행해질 수 있다. 대안책은 가변 형상 조명(variable shaped illumination)이다.
도 45 및 도 46은 네 개의 계산된 전자 궤적에 대한 횡단 위치(Tp) 대 길이방향 위치(Lp)를 도시한다. 전자는 10mrad의 각도(도 45에 도시된 종래의 시스템) 및 0.3mrad의 각도(소용돌이 교차를 가진 제6실시예)로 쏘아졌다. 그 결과는 이미지가 웨이퍼로부터 405㎜에서 포커싱되고 팩터 4의 반배율에 이른다는 것을 보여준다.
계산에 있어서 소스 부근의 자기장이 시뮬레이션된다. 입자는 φ방향으로의 추가적인 방향을 갖는다. 에지부 및 코너부에서의 입자는 각각 7.96mrad 및 11.3mrad를 갖는다. 동시에 반 개방각(half opening angle)은 10mrad에서 0.3mrad로 감소된다. 이 계산은 다음의 스폿(spot) 크기를 예상한다:
스폿 위치 스폿 크기 [nm]
최초: 코너부 25
소용돌이: 중앙 0.663
소용돌이: 에지부 0.810
소용돌이: 코너부 2.055
스폿 크기의 감소는 코너부에서 약 팩터 10 이다. 두 계산으로부터 알려진 필드 곡률은 팩터 5 로(피트 계수(fit coefficient): 10mrad에 대하여 -0.786, 0.3mrad에 대하여 -0.0348) 감소된다.
전자가 마스크를 통과할 때 그들은 에너지를 잃는다. 실험 측정을 통해 그 손실은 약 22eV임이 알려진다. 상기 계산은 99.978keV의 에너지를 가진 전자에 대 하여 반복되었다. 스폿 크기에 대한 영향은 최소화(0.02nm의 변화)되었다. 이것은 종래 설계에 비하여 축 색수차를 20의 팩터로 감소시키는 작은 수렴각에 기인한다. 더 느린 전자에 대하여는 초점이 약 -10㎛ 정도 쉬프트되었다.
전자가 웨이퍼에 도달한 때의 각도는 전자가 10mrad의 각도록 쏘아진 때의 정상적인 경우에 대하여 ±40mrad이다. 자기장이 형성되면 개방각은 작아지지만 전자는 그들이 마스크에 도달한 때의 각도를 갖는다. 점 크기는 수 개의 길이방향 위치에 대하여 계산되었다. 도 47은 마스크에서 4.0mm 정사각형 서브필드 크기를 취했을 경우에 계산의 결과를 보여준다. 전자의 에너지는 100keV이었다. 세 개의 곡선은 404mm와 408mm의 사이에서 길이방향 위치(Lp)에 대한 스폿 크기의 표준 편차이다. 웨이퍼는 마스크로부터 약 405mm에 위치될 수 있었다. 이것은 상 번짐 크기가 중앙과 에지부에서 거의 동일해지도록 한다. 화살표(C, Co, E)는 각각 기판의 중앙부, 코너부 및 에지부의 방향을 가리킨다.
마스크에서의 φ방향으로의 운동 때문에, 전자는 그들이 웨이퍼에 도달하면 부가적인 각도를 갖는다. 도 48은 길이방향 위치(Lp)의 서로 다른 값에 대하여 교란되지 않은 경우에 관한 코너부의 회전(Rc)을 도시한다. 전자는 4x4㎟의 격자로부터 쏘아졌다. 이것은 웨이퍼와 마스크간의 거리에 의존하는 마스크의 왜곡을 고려할 수 있다는 것을 의미한다.
상기 계산은 기본적으로 다음 두 가지 사항을 입증한다:
ㆍ 소용돌이 교차를 통하여 우수한 이미징 품질이 실현될 수 있다.
ㆍ 시스템 파라미터의 재최적화(더 큰 노광 필드, 더 작은 수렴각)는 수차의 영향을 감소시키는 데 유리하다. 이것은 확장성을 개선한다.
제7실시예의 소용돌이 교차의 개념은 다이 전체에 대한 유효 필드를 향상시키기 위하여 제4, 제5 및 제6실시예에 따른 슬라이더 렌즈와 함께 조합되어 특히 더 유리할 수 있다.
제8실시예
본 발명의 제8실시예는 후술하는 내용을 제외하고는 상기 서술된 실시예들과 동일할 수 있으며 마찬가지로 작은 수렴각으로 시스템에서의 쿨롱 상호작용의 영향을 감소시키는 것이다.
제8실시예에 따르면, 마스크(MA)는 자기장의 내측에 위치되어 웨이퍼(W)에서 16x 더 강한 필드를 향하여 수렴한다. 따라서 전자는 필드 라인의 주변으로 한번 근사적으로 원을 그리며 웨이퍼상에 4x 반배율된 마스크 이미지를 형성한다. 이 목적을 위하여 가장 곧은 자기장 형태는 자기 단극(magnetic monopole) 또는 1/z2 필드로서, 이는 Journal of Applied Physics 72권(1992, pp.4505, P.Kruit와 M.Lenc가 씀)에 기술된 바와 같다. 이것은 도 49에 도시되어 있다. 도 50에 도시된 큰 링형상 노광 필드는 예를 들어, R = 5㎜이고 S = 0.2㎜일 때 8㎜ 폭으로 생성될 수 있다. 이것은 광축으로부터 동일한 반경에 있는 모든 위치가 동일한 수차를 받기 때문에 가능하다.
빔의 경사각은 필드 크기에 비례한다. 예를 들어, 마스크-웨이퍼 거리는 400㎜이고 웨이퍼에서 환형 노광 필드의 반지름은 5㎜(레티클에서 20㎜)인 경우에, 경 사각은 37.5mrad이다. 이것은 웨이퍼에서는 텔레센트릭 도달(telecentric landing)이 가능하지만 레티클에서는 각도가 29mrad(37.5mrad의 3/4)이라는 것을 의미한다. 이것은 물론 레티클이 얼마나 잘 위치되어야 하는 지를 결정한다. 웨이퍼에서 10nm의 배치 에러에 대하여 레티클의 위치는 광축을 따라 그것의 근축 위치(paraxial position)의 1.2㎛ 보다 작은 범위내에 있어야 한다.
만일 필드 라인에 대하여 빔의 경사각이 0이라면 모든 왜곡이 0이라는 것이 입증될 수 있다.
웨이퍼상에 수직 도달하는 이 형태의 투영 시스템의 기하광학적 성능을 계산하기 위해서 프로그램 MLD(Magnetic Lens Design)를 사용하여 시물레이션된다. 도 51은 그 결과의 일부를 도시한다. 도 51에서, z = 0 mm 는 웨이퍼 평면과 대응하는 한편 z = 400 mm 는 레티클 평면과 대응한다. 레티클 및 웨이퍼의 위치에서 자기장 세기는 각각 0.031T 및 0.5T 이다.
아래의 표는 자기 단극 렌즈의 몇몇 수차 계수를 나타낸다.
등방성(실수부) 비등방성(허수부)
구면 수차 [mm] Cs 22.6
코마 길이 [-] Ccol -0.339 1.42
필드 곡률 [mm-1] Cfc 0.0443
비점수차 [mm-1] Cas -0.0210 -0.0106
왜곡 [mm-2] Cdi -1.56 10-4 6.52 10-4
축 색수차 [mm] Cas 50.0
가로 색수차 [-] Ctc 0.375 -1.57
상기 표에 있는 계수로 하여 다음과 같이 환형 필드에서의 수차 상 번짐을 계산할 수 있다:
Figure 112001020088496-pat00018
Figure 112001020088496-pat00019
괄호 안의 첫 째 항들은 환형 노광 필드의 전체에서 일정하며 보정될 수 있다. 따라서 가장 현저한 영향을 주는 것은 다음과 같다:
Figure 112001020088496-pat00020
Figure 112001020088496-pat00021
제8실시예는 다이나믹 디플렉터를 필요로 하지 않아 유리하다. 자기 단극을 사용하는 제8실시예에서 마스크 및 웨이퍼 모두에의 도달은 수직일 수 있다.
제9실시예
제9실시예는 후술하는 내용을 제외하고는 상기 서술된 실시예들과 동일할 수 있으며 마찬가지로 작은 수렴각으로 시스템에서의 쿨롱 상호작용의 영향을 감소시키는 것이다.
제9실시예에서, 마스크는 마찬가지로 자기장의 내측에 위치되어 웨이퍼에서 16x 더 강한 필드를 향하여 수렴함으로써, 전자는 필드 라인의 주변으로 한번 근사적으로 원을 그리며 웨이퍼상에 4x 반배율된 마스크 이미지를 형성한다. 빔의 주변 에 1이상의 어퍼쳐를 위치시킴으로써 산란 콘트라스트가 발생한다. 교차가 없기 때문에 개구수는 매우 작을 수 있고 따라서 필드가 커질 수 있다. 예비 왜곡된 마스크는 필요하지 않다. 전자원은 자기장내에 있다. 필드의 구성은 도 52에 도시되며, 최종적인 전자 궤적(실선)은 종래의 렌즈에서의 궤적(점선)과 비교하여 도 53에 도시되어 있다.
제9실시예에서, 레티클과 웨이퍼의 거리가 400mm일 때, 레티클은 2.8 10-3 T의 균일한 자기장내에 위치된다. 160mm 이후에는 필드가 실질적으로 계단식 유형으로 1.1 10-2 T 까지 증가한다. 이 필드에서, 전자는 반원을 그리며 축을 향하여 3/4 지점까지 진행한다. 마스크로부터 360mm 에서, 필드는 마찬가지로 실질적으로 계단식으로 4.5 10-2 T 까지 증가한다. 이것은 전자가 나선을 그리지 않게 하며 웨이퍼를 향하여 직진하게 하여 웨이퍼에 수직으로 도달하게 한다. 제2필드 점프(the second field jump)는 거의 네거티브 전자 렌즈와 같이 작용한다. 빔은 웨이퍼에서의 필드보다 결코 작지 않아서 공간전하 효과는 감소된다. 도입되는 하나의 수차는 색회전 에러(chromatic rotation error)이다. 축이탈 서브필드가 조명되면, 디플렉터와 보정기 필드는 빔을 "곡선형의(curvilinear)" 축상에 유지시킬 수 있고 수직 도달이 유지될 수 있다. 하지만, 빔은 결코 시스템의 축상에 오지 않으므로 콘트라스트 어퍼쳐는 그것의 위치에서 동적이어야 한다. 이를 실현하는 데에는 몇 가지 방법이 있다:
ㆍ 콘트라스트 어퍼쳐는 광 구조(light construction)일 수 있고 그 위치 정 확성은 그리 높지 않아서 기계적 움직임이 구성될 수 있다. 1x1 ㎟ 필드에 대하여, 40 WPH에서 움직임은 약 10 msec에 8mm일 것이므로 즉, 약 1m/sec이다.
ㆍ 기재 전략(writing strategy)은 어퍼쳐가 회전할 필요가 없도록 명령받을 수 있다. 그러면 일련의 어퍼쳐는 회전 디스크상에 제공될 수 있다. 선회(turn around) 필요하면, 반대 방향으로 회전하는, 어퍼쳐를 가진 두 개의 디스크가 사용될 수 있다.
ㆍ 콘트라스트 어퍼쳐는 슬릿일 수 있다.
이 개념의 광학적 특성은 프로그램 MLD(Magnetic Lens Design)으로 계산되었다. 그 결과는 아래의 표와 도 54 및 도 55에 도시되어 있다.
종래 시스템 제9실시예
등방성 (실수부) 비등방성 (허수부) 등방성 (실수부) 비등방성 (허수부)
구면 수차 [mm] Cs 114 13.5
코마 길이 [-] Ccol -3.84 -1.63 0.449 1.29
필드 곡률 [mm-1] Cfc 0.144 0.108
비점수차 [mm-1] Cas 0.0364 0.0394 -0.0134 0.0246
왜곡 [mm-2] Cdi 1.20 10-5 1.12 10-5 2.04 10-3 2.38 10-3
축 색수차 [mm] Cas 45.2 31.2
가로 색수차 [-] Ctc -6.61 10-3 -1.49 10-3 -1.13 -1.66
상기 표는 제9실시예에서 수차 계수의 대부분이 종래 시스템의 그것과 비교할 수 있는 것임을 보여준다. 다만 하나의 예외가 있는데, 즉 가로 색수차이다. 이 상 번짐 효과는 마스크에서의 에너지 손실이 감소되는 경우에 향상될 수 있다.
도 54는 제9실시예에서의 렌즈 레이아웃 및 자기장 세기를 도시하며, 도 55는 전자빔 광선을 도시한다. 곡선(61 및 62)는 각각 XZ 평면 및 YZ 평면에서의 광 선을 도시한다. 곡선(63)은 XY평면에서의 광선을 도시한다.
제9실시예는 다이 전체에 대한 유효 필드를 개선하기 위해서 본 발명의 제4 내지 제6실시예의 슬라이딩 렌즈 개념과 함께 조합되면 특히 더 유리할 수 있다.
제10실시예
본 발명의 제10실시예는 후술하는 내용을 제외하고는 상기 서술된 실시예들과 동일할 수 있으며, 종래의 자기 더블릿을 두 개의 둥근(구형) 렌즈로 대체함으로써 비점수차 교차(astigmatic cross-over)가 제공된다. 도 56에 도시된 바와 같이, 레티클과 웨이퍼에서의 텔레센트리시티(telecentricity) 및 수직한 방향 모두에서 등배율(M = 0.25)과 같은 제약을 충족시킬 수 있다. 중심의 광선만을 고려하면, 제10실시예에서의 교차는 한 점으로부터, 그 사이에 최소 혼동의 원을 가진 한 세트의 교차선으로 변한다. 특히 작은 개방각을 가진 시스템의 경우에는 쿨롱 상호작용 "열점(hot spot)"이 더욱 분포된다. 이것은 작은 수렴각이 웨이퍼에서 1x1 ㎟ 의 넓은 노광 필드와 조합되는 경우에 유리하다.
도 56은 4개의 사중극, 텔레센트릭 및 배율 0.25를 가진 시스템에 대한 주광선을 도시한다. 첫 번째 첨자가 서로 다른 광선은 두 개의 수직 방향으로의 빔을 나타낸다. 점선은 노광 필드의 에지부에서 레티클에 수직으로 시작하고, 실선은 축상의 소정 개방각을 가지고 출발한다.
상기 시스템은 소스 R = 0.75nm (노광 필드 0.25x0.25 ㎟) 및 α= 0.75 mrad의 개방각(웨이퍼 수준에서 3 mrad)을 가진 수차없는(이상적인) 시스템에 대하여 POCAD 에서 모델링되었다. 반올림 에러로 인하여 레티클상의 한 점은 7.5 nm 직경을 가진 점으로 이미징되었다. 만일 사중극 요소에 대하여 최적의 추정값(optimistic estimate) Cs = f 에 따른 수차를 더하면, 코너 필드에서의 수차는 미크론급이다.
사중극에 대하여는 더 작은 개방각이 예상된다. 수차없는 투영 시스템은 α= 0.075 mrad (레티클 수준), 또는 0.3 mrad (웨이퍼 수준)에서 모델링되었다. 소정 배율에서의 이미징은 이 이상적인 시스템에 대하여 완벽히 이루어진다. 상 번짐 크기의 디스크는 모든 필드 좌표에 대하여 0.4 nm 미만이다. 반올림 에러로 인하여 정확한 점 포커스는 발견되지 않는다. 따라서 POCAD 모델이 잘 들어맞는다. 모든 사중극 요소에 Cs = 1/S = f (최적의 최소 추정값)과 동일한 구면 수차를 더한 후에는, 상 번짐의 디스크는 직경이 100 nm 급이 된다.
모델링된 시스템은 도 57에 도시되며 네 개의 사중극은 71, 72, 73 및 74이다. 75는 웨이퍼이다. 간단한 광선 추적 프로그램을 이용하면, 레티클 에지(코너부가 아닌)에서의 점들에 대하여 (예상되는)여러 각도(다만 한 방향으로의)에서 방출된 광선에 대하여 도달 위치가 계산되었다. 그 결과는 아래의 표에 열거되어 있으며, 10개의 광선의 두 개의 시리즈의 좌표를 나타낸다. 두 세트의 광선은 각각의 필드 위치(x = 2mm, y = 0 mm 및 x = 0 mm, y = 2 mm)로부터 기원하며 레티클에서 0-0.075 mrad 의 범위에서 각도 α= arctan x' 및 β= arctan y'로 방출된다.
Figure 112001020088496-pat00022
도달 위치는 약 4㎛ 정도 벗어나지만 모든 광선에 대한 차이는 약 182nm(x 방향) 및 100nm(y 방향)일 뿐이라는 결론을 내릴 수 있다. 이들 수치는 큰 왜곡과 그 밖의 어떤 수차를 제시하며 가장 불만스러운 수치는 보상될 수 있다. 따라서 분석적 모델에 따라 사중극을 기반으로 하는 투영 시스템이 가능하다는 결론이 나온다. 1x1 ㎟ 노광 필드 및 0.3 mrad 수렴각에서의 초기 결과는 큰 왜곡을 나타내며, 합리적인 수차를 제외한 왜곡은 마스크에서 보정될 수 있다.
추계적 쿨롱 상호작용은 수렴각에 독립적인 라인 교차 사이에 있는 디스크의 크기에 반 정도 되는 교차 직경에 등가이다.
사중극 시스템의 개념은 다이 전체에 대한 유효 필드를 향상시키기 위하여 상술된 제4 내지 제6실시예와 관련하여 서술된 슬라이더 렌즈와 함께 조합될 수 있다. 이제 슬라이더 렌즈는 사중극 렌즈이어야 한다. 이것은 슬릿 렌즈의 필드를 제거함으로써 상기 서술된 바와 같이 설계하여 얻을 수 있다.
제10실시예의 변형례에서는 대칭성 더블릿을 만드는 데에 2x2 사중극을 사용하는 대신에 두 개의(비대칭성) 사중극 트리플릿을 사용할 수도 있다. 트리플릿은 둥근 렌즈로서 효과적으로 작용한다. 이것은 비점수차 교차가 없다는 것을 의미한다. 하지만, 시스템을 지나는 빔 경로는 보통의 더블릿과 마찬가지로 콘트라스트 어퍼쳐에 관하여는 (비)대칭적이다. 이것은 수차 보상이 더 우수하다는 것을 의미한다. 빔 경로내에서는 회전이 없기 때문에 비등방성 수차는 없다. 이것은 레티클에서 정전기장을 사용하는 필드 곡률의 보정 후에는 좀 더 적은 수차가 존재한다는 것을 의미한다. 이것은 더 많은 빔 전류를 허용한다. 필드의 곡률의 보상은 레티클에서 전기장이 있으므로 가능하다. 필드 곡률의 보정과 증가된 샷 필드(shot field) 크기를 가지면, 빔 전류는 그와 비교되는 둥근 렌즈계 더블릿 시스템보다 더 높아진다.
제11실시예
제11실시예는 상기 서술된 제4 내지 제6실시예의 슬라이더 개념의 변형례이다. 도 58은 투영 빔(PB)과, 슬라이더 렌즈(80)내의 슬릿(81)에서 화살표가 가리키는 그것의 스캐닝 동작을 도시한 슬라이더 개념의 단면도이다. 제10실시예에서는 슬라이더 개념의 유효 필드 크기가 샷 크기에 비하여 크다는 사실을 이용하여 시스템의 내측에 제2빔을 제공할 수 있다. 두 개의 빔은 교차 영역을 제외한 시스템의 내측에서 비교적 꽤 떨어져 있다. 교차 영역 바깥 쪽의 쿨롱 상호작용은 무시할 수 있다. 이 영역은 총 빔 경로에 비하여 짧기 때문에, 쿨롱 상호작용은 이중 전류를 가진 단일 빔 시스템의 경우보다 작다. 이것은 총 빔 전류가 실질적으로 단일 빔 전류의 두 배이상일 수 있다는 것을 의미한다. 또한 상 번짐의 추계적인 부분은 이것이 주로 교차 영역에서 발생되기 때문에 증가한다. 전체적인 공간 전하 상 번짐은 이것이 주로 교차의 바깥 쪽 영역에서 발생되기 때문에 그리 크게 증가하지 않을 것이다.
하나의 슬라이더 렌즈에 두 개의 빔을 사용하는 것 이외에, 또한 두 개의 렌즈(82, 83)를 도 59에 도시된 바와 같이 나란히 조합시키는 것도 가능하다. 이들 빔레트(PB1, PB2, PB3, PB4)는 하나의 다이에 서로 다른 노광 필드를 인쇄할 수 있다. 그러나 수 개의 다이에서 인쇄하는 것도 가능하고, 예를 들어 16개의 빔레트의 배열이 4x4 다이에서 인쇄하는 때에는 최소의 편향이 요구된다.
도 60은 멀티플 빔을 가진 슬라이더 렌즈 시스템을 도시한다. 도 61은 단일 빔 대 멀티플 빔 시스템에서의 쿨롱 힘을 도시한다. 멀티플 빔을 가진 슬라이더 시스템에서는 도 61에서 대각선으로 해칭된 영역인 두 개의 빔이 중첩되는 곳에는 궤적의 작은 일부만이 존재한다. 이들 빔레트는 아주 작은 영역에서만 간섭하기 때문에, 쿨롱 상호작용은 빔 전류의 더 낮은 멱으로 스케일된다. 따라서 동일한 쿨롱 상호작용 상 번짐에서 단일 빔을 가진 것보다 더 많은 전류가 투영 시스템을 통과할 수 있다. 이 개념을 이용하면 동시에 수 개의 다이에서 인쇄하는 것도 가능하다. 이것은 웨이퍼의 가열을 감소시킨다.
도 62는 제11실시예의 제1변형례의 투영 시스템을 도시한다. 이 변형례에서는 각각의 장치(202)를 통과하는 전자-광학적 시스템(201, 203)을 각각 스캐닝함으로써 5개의 빔레트가 기판상에 포커싱된다. 각 전자-광학적 시스템은 도 44에서와 같이 구성된다.
몇 개의 빔레트는 개별 다이 위에 기재(writing)하는 동시에 하나의 슬라이더 시스템내에 조합된다. 빔레트를 왼 쪽부터 오른 쪽으로 1 내지 5로 번호 붙히면, 기재 전략은 다음과 같이 설명될 수 있다:
- 각 기계적 스캔에서 다이 전체가 노광된다. 하지만, 스트라이프 1은 다이 1에 노광되고, 스트라이프 2는 다이2에 노광되는 등의 방식이다.
- 이제 웨이퍼 스테이지가 다음 번 다이 위치로 이동된다. 이제 스트라이프 1은 다이 2에 노광되고, 스트라이프 2는 다이 3에 노광되는 등의 방식이다.
- 이제 웨이퍼 스테이지가 다음 번 다이 위치로 이동된다. 이제 스트라이프 1은 다이 3에 노광되고, 스트라이프 2는 다이 4에 노광되는 등의 방식이다. 이러한 방식으로 다이 전체가 노광된다.
빔레트간의 거리는 다이 크기에 의존한다. 따라서 어퍼쳐 배열도 다른 다이 크기에 대하여 바뀌어야 한다.
각 빔레트의 광축은 일직선이다. 이것은 빔레트가 추가적인 편향없이 조합된다는 것을 의미한다. 도 44에 도시된 디플렉터는 예를 들어, 다이 크기의 1/5의 유효 필드를 노광하는 데 사용된다.
회전 및 배율의 교정을 위하여, Waskotron(Mr Waskiewicz에 의하여 구상된, 기판 수준에서 전기장/이미지의 크기 및/또는 회전 오프셋을 바로잡는 데 사용되는 장치)과 같은 요소가 각 빔레트에 대하여 어퍼쳐의 주변에 위치될 수 있다. 상기 시스템은 4중극 세트에서의 조정 가능한 초점길이를 제공한다. 이것이 가능한 것은 모든 구성요소가 소정 빔레트에 대하여 단지 국부적으로만 작용하기 때문이다. 대안적으로, 조정할 필요가 없도록 기계 및 전자에 대하여 소정의 제조 공차가 주어진 큰 초점심도를 사용할 수도 있다.
이 시스템은 각 빔레트의 광축이 일직선이므로 각 빔레트에 대하여 동일한 초점거리를 제공한다. 또한, 회전 및 배율 보정기는 어퍼쳐 평면에서 교차내에 위치될 수 있다.
제11실시예의 제2변형례의 투영 시스템이 도 63에 도시되어 있다. 이 변형례에서, 도 44에 도시된 바와 같은 광학 시스템(204, 205)이 다시 사용되지만 빔레트 편향이 배치되어 어퍼쳐(202)에는 공통 교차(common cross-over)가 있다.
이러한 구성으로 수 개의 빔레트가 동일한 다이에 기재를 하는 동시에 하나의 시스템내에서 조합된다. 그 결과는 다이 전체를 노광하는 데 하나의 기계적 스캔만으로 족하다는 것이다. 공통 교차는 추가적인 쿨롱 상호작용을 부여한다. 빔레트를 독립적인 것으로 여길 수는 없다. 빔레트간의 거리는 다이 크기에 의존한다. 하지만 이것은 어퍼쳐에는 중요하지 않다. 각 빔레트의 광축은 현저하게 휘어져 있다. 이것은 빔레트가 추가적인 편향과 조합되어 그 결과 편향 수차가 더 커진다는 것을 의미한다.
이러한 구성의 이점은 하나의 기계적 스캔 동안에 하나의 완전한 다이에 기재하는 것이 현재의 광학 스캐너와 같다는 것이다. 하지만, 각 빔레트의 광축이 휘어져 있으므로 각 빔레트의 초점거리는 서로 다르다. 또한, 모든 빔이 간섭하고 분리된 빔레트의 경우에서보다 쿨롱 상호작용이 더 크기 때문에, 회전 및 배율 보정 기는 어퍼쳐 평면에서 교차내에 위치될 수 없다. 나아가 빔레트의 충전밀도(packing density)는 다이 크기의 증가와 함께 증가하고 정적 편향각이 크다(0.4 rad).
제11실시예의 제3변형례는 도 64에 도시된 투영 시스템이며, 이것은 각 빔레트에 대하여 개별 교차를 이용하지만 모든 빔레트는 동일한 다이 위에 기재한다. 마찬가지로, 전자-광학적 시스템(210, 211)은 도 44에 도시된 것과 같지만 빔레트가 어퍼쳐(212)내의 개별 교차를 거쳐 하나의 다이 위에 오게 하도록 편향각 세트를 갖는다.
따라서, 수 개의 빔레트가 동일한 다이 위에 기재하는 동시에 하나의 슬라이더 시스템내에서 조합된다. 그 결과 다이 전체를 노광하는 데 하나의 기계적 스캔만으로 족하다. 레티클상의 패턴은 스트럿에 의하여 분리된 스트라이프로 구성된다. 각 스트라이프의 패턴은 빔레트의 광축에서 거울 대칭된다. 그 예는 도 64에 도시되어 있다.
빔레트간의 거리는 다이 크기에 의존한다. 따라서 어퍼쳐 배열도 다른 다이 크기에 대하여 바뀌어야 한다. 빔레트는 완벽히 분리되어 최소의 쿨롱 상호작용을 주고 있다. 각 빔레트의 광축은 현저히 휘어져 있다. 이것은 빔레트가 추가적인 편향과 조합되어 그 결과 편향 수차가 더 커진다는 것을 의미한다.
이 변형례는 하나의 기계적 스캔 동안에 하나의 완전한 다이에 기재하는 것이 현재의 광학 스캐너와 같다는 것이다. 또한, 회전 및 배율 보정기는 어퍼쳐 평면에서 교차내에 위치될 수 없고, 분리된 빔레트로 인하여 쿨롱 상호작용은 최소이 다. 하지만, 각 빔레트의 광축이 휘어져 있으므로 각 빔레트의 초점거리는 서로 다르다. 또한, 어퍼쳐의 위치는 다이 크기 의존성이며, 빔레트의 충전밀도는 다이 크기의 감소와 함께 증가하고 정적 편향각이 크다(0.12 rad).
이상에서 본 발명의 특정한 실시예에 대하여만 서술되었지만 본 발명이 서술된 바와 다르게도 실행될 수 있다. 본 발명이 서술 내용에 국한되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 향상된 스루풋을 가진 전자빔 리소그래피장치가 제공된다.

Claims (46)

  1. 방사선의 투영 빔을 공급하는 방사 시스템과;
    투영 빔을 소정 패턴에 따라 패터닝하는 역할을 하는 패터닝 수단을 지지하는 지지 구조체와;
    기판을 고정기판을 고정하는 기판테이블; 및
    기판의 목표영역에 패터닝된 빔을 투영하는 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 방사 시스템과 상기 투영 시스템 중 하나 이상은 전자기장의 광축이 상기 스캐닝 동작과 동기상태로 상기 축에 수직인 하나 이상의 방향으로 변위되도록 상기 투영 빔에 작용하는 상기 전자기장을 생성하는 슬라이딩 전자-광학적 요소(sliding electron-optical element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자-광학적 요소는 렌즈, 디플렉터 또는 스티그메이터 중 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자-광학적 요소는 상기 축에 실질적으로 평행인 자기장과 상기 축에 실질적으로 수직인 사중극 자기장의 합으로 형성되는 자기 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 축에 실질적으로 평행인 상기 자기장은 고정적이고 상기 사중극 자기장은 상기 스캐닝 동작과 동기상태로 변위되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전자-광학적 요소는 상기 축에 실질적으로 평행인 상기 자기장을 생성하기 위한 요크가 마련된 한 쌍의 슬릿 코일 및, 상기 사중극 자기장을 생성하기 위하여 상기 투영 빔이 스캐닝되는 공간의 어느 한 쪽에 쌍으로 배열된 선택 가능한 코일의 배열을 포함하여, 상기 슬릿 코일의 쌍은 정적이며 상기 선택 가능한 코일의 개개의 코일들은 한 쌍, 두 쌍, 세 쌍 또는 그 이상의 쌍의 그룹으로 선택적으로 에너자이즈되어 상기 전자석 렌즈의 축을 변위시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제5항에 있어서,
    각 그룹이 한 쌍, 두 쌍 또는 세 쌍의 코일로 이루어진 상기 선택 가능한 코일의 두 개의 그룹은 두 쌍의 코일 사이의 위치에 축을 가진 필드를 형성하도록 동시에 에너자이즈되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자-광학적 요소는 상기 투영 빔의 전파 방향에 수직인 평면에 자기장을 생성시키기 위한 도체를 구비하며 상기 투영 빔이 스캐닝 되는 공간의 대향하는 쪽들에 배열된 두 줄의 선택 가능한 코일을 포함하여, 상기 코일은 상기 공간의 임의의 위치에서 디플렉터 또는 다중극 필드를 형성하도록 선택적으로 에너자이즈가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 선택 가능한 코일 각각은 상기 투영 빔의 전파 방향에 평행인 방향으로 이격되어 있는 제1부분 및 제2부분을 포함하여, 상기 제1 및 제2부분은 개별적으로 에너자이즈가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자-광학적 요소는 상기 스캐닝 동작과 물리적으로 동기상태에서 변위되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자-광학적 요소는 상기 스캐닝 동작과 전자적으로 동기상태에서 변위되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 시스템은 렌즈로서 기능하는 두 개의 슬라이딩 전자-광학적 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 두 개의 슬라이딩 전자-광학적 요소는 빔 교차의 전후에 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 전자-광학적 요소는 상기 광축을 상기 투영 시스템의 축에 실질적으로 수직인 실질적으로 선형 경로를 따라서 변위시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 전자-광학적 요소는 상기 광축을 실질적으로 활 모양의 경로를 따라서 변위시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 슬라이딩 광학 요소의 전후에 상기 투영 빔을 편향시키기 위한 추가적인 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 시스템은, 상기 투영 시스템내에서 이격되고 그에 의하여 동시에 스캐닝되는 복수의 투영 빔을 생성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 투영 시스템은 1이상의 상기 투영 빔이 각각의 슬롯을 따라 스캐닝되는 복수의 실질적으로 평행한 상기 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  18. 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치에 있어서,
    하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템과;
    마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블과;
    기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
    기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 하전 입자의 소스의 부근에서 상기 소스로부터 방출된 축이탈 하전 입자에 각속도 성분을 부여하도록 자기장을 생성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 하전 입자에 부여된 추가적인 속도 성분이 상기 축으로부터의 거리에 비례하도록 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  20. 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치에 있어서,
    하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템과;
    마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블과;
    기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
    기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 투영 시스템은 2개 이상의 다중극 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 투영 시스템은 실질적으로 텔레센트릭(telecentric)인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 네 개의 사중극 렌즈는 비대칭 더블릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 투영 시스템은 두 개의 트리플릿을 형성하는 6개의 사중극 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 두 개의 트리플릿은 반-대칭성(anti-symmetric)인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  25. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 사중극 렌즈는 자기 사중극 렌즈인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  26. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 사중극 렌즈 중 하나이상은 상기 투영 빔의 스캐닝 동작과 동기상태로 스캐닝하는 사중극 필드를 생성하기 위한 슬라이더 렌즈인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  27. 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치에 있어서,
    하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템과;
    마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블과;
    기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
    기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 투영 시스템은 마스크의 부근, 기판의 부근 및 마스크로부터 기판으로의 빔 경로의 부근에 자기장을 생성하는 자기장 생성기를 포함하며, 상기 자기장은상기 빔 경로와 실질적으로 평행하고 상기 마스크에서 상기 기판쪽으로 세기가 커지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 자기장은 그 세기가 단조 증가하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 자기장은 자기 단극 필드인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 투영 렌즈는 환형 노광 필드를 형성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 자기장은 그 세기가 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 자기장은 그 세기가 두 단계로 증가하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    상기 자기장은 상기 단계별 증가의 사이에는 그 세기가 일정한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  34. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    상기 기판 앞에서의 세기의 마지막 단계 증가는 네거티브 렌즈로서 작용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  35. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    마스크와 기판의 사이에 분산 콘트라스트를 증가시키기 위한 1이상의 어퍼쳐 스톱(aperture stop)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  36. 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하전 입자의 소스의 부근에 자기장을 생성하기 위한 제2자기장 생성기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  37. 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기장은 M이 기판상의 마스크 패턴의 이미지의 배율일 때 (1/M)2의 율로 마스크에서 기판으로 그 세기가 증가하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 자기장은 16정도 또는 25정도의 율로 그 세기가 증가하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  39. 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치에 있어서,
    하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템과;
    마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블과;
    기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
    기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 투영 시스템은 두 개 이상의 전자석을 포함하며, 상기 마스크와 기판에 가장 가까운 전자석은 각각 마스크와 기판에 인접한 자극편을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 마스크와 기판에 가장 가까운 전자석은 원뿔형의 페라이트 스택을 구비하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  41. 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치에 있어서,
    하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템과;
    마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블과;
    기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
    기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 투영 시스템은 350mm 정도 미만의 길이, 바람직하게는 320mm 정도 미만의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  42. 기판상에 마스크의 마스크 패턴을 이미징하는 리소그래피 투영장치에 있어서서,
    하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템과;
    마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블과;
    기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
    기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 투영 시스템은 이미징 렌즈로서 기능하는 전자석 시스템과 상기 투영 시스템내의 빔 에너지를 변화시키는 정전기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 정전기 시스템은 상기 마스크의 부근에서 상기 투영 빔의 하전 입자를 가속시키는 제1전기장 생성기 및 상기 기판의 부근에서 상기 하전 입자를 감속시키는 제2전기장 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  44. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 빔은 전자빔인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  45. 하전 입자의 투영 빔을 공급하도록 구성되고 배치된 조명 시스템과;
    마스크를 고정하도록 구성된 제1대물홀더가 마련된 제1대물테이블과;
    기판을 고정하도록 구성된 제2대물홀더가 마련된 제2대물테이블; 및
    기판의 목표영역상에 마스크의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영 시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피장치를 사용하는 디바이스 제조방법에 있어서,
    상기 제1대물홀더에 패턴을 가진 마스크를 제공하는 단계;
    상기 제2대물홀더에 적어도 부분적으로는 에너지감응물질의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    마스크의 부분을 조사하고 상기 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 목표영역상에 이미징하는 단계를 포함하며;
    상기 리소그래피 장치는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  46. 제45항의 방법에 의하여 제조된 디바이스.
KR1020010048362A 2000-08-14 2001-08-10 리소그래피장치, 디바이스 제조방법 및 그것에 의하여제조된 디바이스 KR100572253B1 (ko)

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