KR100596273B1 - 블랭킹 구멍 어레이를 사용하는 대전입자 빔 조광 장치 및 방법 - Google Patents

블랭킹 구멍 어레이를 사용하는 대전입자 빔 조광 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100596273B1
KR100596273B1 KR1019997012086A KR19997012086A KR100596273B1 KR 100596273 B1 KR100596273 B1 KR 100596273B1 KR 1019997012086 A KR1019997012086 A KR 1019997012086A KR 19997012086 A KR19997012086 A KR 19997012086A KR 100596273 B1 KR100596273 B1 KR 100596273B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charged particle
particle beam
beams
electron
beam splitter
Prior art date
Application number
KR1019997012086A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010014053A (ko
Inventor
만코스마리안
Original Assignee
에텍시스템즈인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에텍시스템즈인코포레이티드 filed Critical 에텍시스템즈인코포레이티드
Publication of KR20010014053A publication Critical patent/KR20010014053A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100596273B1 publication Critical patent/KR100596273B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
    • H01J2237/151—Electrostatic means
    • H01J2237/1514—Prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31774—Multi-beam

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

본 발명은 대전입자 빔 조광 장치에 관한 것으로서, 대전입자 빔 컬럼(100)은 대전입자 빔(110)을 복수의 대전입자 빔으로 분리하고, 각 대전입자를 블랭킹 구멍 어레이(108)의 각각의 구멍에 초점을 맞춤으로써 블랭킹 구멍 어레이(108)을 효과적으로 조사하고, 저효율 소스 크기를 갖는 전자 소스, 예를 들어 전계방출 소스 또는 쇼트키 소스가 사용되는 경우, 블랭킹 구멍 어레이의 각각의 구멍내에서 각 빔의 크로스오버가 발생할 수 있고, 결과적으로 기록면에 저노출 픽셀을 형성하기 위해 블랭킹 구멍 어레이를 통과하는 빔을 축소할 필요가 없고, 겹프리즘(104)으로 도시된 빔 스플리터가 광축(A)에 수직으로 배치되어, 전자 빔(110)을 개별적인 작은 빔으로 분리하는 것을 특징으로 한다.

Description

블랭킹 구멍 어레이를 사용하는 대전입자 빔 조광 장치 및 방법{CHARGED PARTICLE BEAM ILLUMINATION OF BLANKING APERTURE ARRAY}
본 발명은 블랭킹(blanking) 구멍 어레이를 사용하는 대전입자 빔 조광 장치, 특히 블랭킹 구멍 어레이를 효율적으로 조사하기 위해 대전입자 빔을 분리하는 것에 관한 것이다.
전자 빔 조광장치와 같은 대전입자 빔 조광장치는 통상 반도체 공정중에 마스크 블랭크 또는 기판의 표면에 소정 패턴을 직접 기록하기 위해 사용된다. 1996년 11월/12월, J. Vac. Sci. Technol. B. 14(6), pp. 3813-3820에 게재된 히로시 야스다 외 다수의 논문, "다중전자 빔 블랭킹 구멍 어레이 시스템 SYNAPSE-2000"에서 논의된 바와 같이, 대전입자 빔을 기판 표면에 일련의 노출 픽셀을 형성하는데 사용되는 다중 빔으로 분리하기 위해 대전입자 빔 조광장치와 함께 블랭킹 구멍 어레이가 사용될 수 있다. 해당 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 블랭킹 구멍 어레이의 각각의 구멍은 각 구멍 근처의 편향판에 가해진 전위로 "개방" 또는 "폐쇄"될 수 있다. 대전된 빔으로 구멍의 개방 또는 폐쇄를 제어함으로써, 블랭킹 구멍 어레이는 기판 표면에 바람직한 패턴의 노출 픽셀을 형성하는데 사용될 수 있다.
도 1은 블랭킹 구멍 어레이를 사용하여 각각의 빔을 발생하는 간략화된 대전입자 빔 컬럼(10)의 단면도이다. 대전입자 빔 컬럼(10)은 전자 빔 조광장치이지만, 다른 대전입자, 예를 들어 이온이 대안적으로 사용될 수도 있다. 컬럼(10)은 통상 진공 밀폐함내에 위치한다.
컬럼(10)은 통상 광축(A)과 일렬 배치되는 전자빔(14)을 발생하는 전자 소스(12)를 포함한다. 정전 또는 자기 전자렌즈(16)는 대략 평행한 전자빔(18)으로 블랭킹 구멍 어레이("BAA")를 투광조사한다. 렌즈(16)가 단일 렌즈로 도시되어 있지만, 바람직한 투광조사를 형성하기 위해 렌즈 시스템이 사용된다. 통상, 직경이 대략 10㎛인 전자 소스는 큰 컬럼 길이를 요구하는 BAA(20)의 많은 영역이 조사되는 경우에 큰 배율을 필요로 한다.
BAA(20)는 표면(28)의 기록면에 투사된 소정의 노출 픽셀들에 대응하는 많은 작은 구멍(20a)을 포함한다. 통상, BAA(20)의 구멍(20a)의 직경은 대략 10 내지 50㎛(마이크로미터)이거나, 또는 정사각형이고, 하나 내지 수개의 구멍이 개별적인 크기를 갖는 경우에는 각 변의 길이가 10 내지 50㎛이다.
전자빔(24)은 BAA(20)의 각각의 구멍(20a)을 통과한다. 정전편향기(22)는 특정 구멍을 통과하는 전자빔을 전위를 이용하여 편향하여 BAA(20)의 각각의 구멍을 "폐쇄"하는데 사용되고, 이에 의해 전자빔이 기판(28)의 기록면(표면, 예를 들어 레지스트로 구성됨)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 정전편향기(22)는 전자빔(24)이 소정의 노출 패턴에 따라 통과하는 것을 허용하도록 제어된다.
다음에 전자빔(24)은 기판(28)의 기록면상의 렌즈(26) 또는 렌즈시스템에 초점이 맞춰진다. BAA(20)의 구멍(20a)들은 대략 직경이 10㎛이고, 전자빔(24)의 직경이 대략 10㎛이기 때문에, 전자렌즈(26)는 기판(28)의 기록면상에서 100㎚(나노미터)의 해상도를 달성하기 위해 적어도 100까지 전자빔을 축소해야 한다.
대전입자 빔 컬럼(10)에 사용된 큰 배율의 확대 및 축소는 통상 복합 렌즈시스템과 긴 컬럼 길이를 필요로 한다. 대전입자 빔 컬럼(10)에 일반적으로 사용되는 복합 렌즈시스템은 간결함을 위해 도 1에 도시되어 있지 않다. 종래의 대전입자 빔 컬럼(10)의 통상적인 길이는 대략 0.5m이다. 긴 컬럼에 있어서, 전자와 전자 간의 상호작용은 각각의 전자빔에서 빔 불선명을 증가시키고, 결과적으로 효율이 보다 낮아진다.
전자빔(18)을 이용한 BAA(20)의 투광조사에 의해서 효율 손실, 가열 및 충전과 같은 부가적인 의사 효과가 야기된다. 도 2는 구멍(20a) 뿐만 아니라 BAA(20)의 표면 영역을 투광조사하는 전자빔(18)을 이용하는 BAA(20)의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, BAA(20)의 표면을 조사하는 투광조사(18)의 많은 양이 유실되고, 다만 적은 비율의 투광조사(18)가 실제 구멍(20a)을 통과하기 때문에, 전달 효율이 수 %에 불과하다. 결과적으로, 투광조사(18)로부터의 많은 양의 에너지가 구멍(20a)을 통하여 전달되지 않고 BAA(20)의 표면에 흡수된다. 투광조사(18)로부터의 흡수된 에너지는 BAA(20)를 가열하여 구멍 직경을 확장시키고, 열적 표동, 즉 광축(A)에 대하여 서로 비례하는 구멍의 제어되지 않은 이동을 유발한다. 또한, BAA(20)의 표면에 입사하는 투광조사(18)는 종종 BAA(20)의 바람직하지 않은 충전을 초래한다.
부가적으로, 투광조사(18)는 바람직하지 않은 레지스트 노출을 초래하는 구 멍(20a)의 에지 및 측벽에서의 전자의 분산을 발생할 수 있다. 도 3은 화살표로 도시된 단일 전자선 경로(30)를 갖는 BAA(20)의 단일 구멍(20a)의 단면도이다. 통상, BAA(20)의 투광조사에 사용된 전자빔(18)은 BAA(20)와 완전히 수직하지 않는 전자선 경로를 포함한다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 전자빔(30)은 구멍(20a)의 에지 또는 측벽에 의해 소정 각도로 분산될 수 있다. 많은 전자들이 분산되면, 빔은 불선명해지고, 해상도와 패턴 신뢰도가 감소한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 대전입자 빔은 블랭킹 구멍 어레이로 향하는 복수의 대전입자 소형 빔으로 분리된다. 정전 또는 자기 전자 렌즈는 대전입자 빔의 각각의 대전입자 소형 빔을 블랭킹 구멍 어레이의 각각의 구멍에 초점을 맞출 수 있다. 따라서, 소스의 확대는 필요하지 않다. 빔 스플리터는 예를 들어 DC 바이어스 전압을 갖는 전도성 필라멘트를 사용하는 겹프리즘 또는 한 쌍의 수직으로 교차하는 겹프리즘이다. 빔 스플리터를 일렬로 배치함으로써 부가적인 대전입자 소형 빔이 발생될 수 있다.
전계방출 소스 또는 쇼트키 방출 소스와 같은 소직경의 대전입자 소스가 사용되는 경우, 블랭킹 구멍 어레이의 개별적인 구멍내에서 각각의 대전입자 소형 빔의 교차가 발생할 수 있다. 결과적으로, 기록면상에 작은 노출 픽셀을 형성하기 위해서 블랭킹 구멍 어레이를 통과하는 소형 빔을 축소할 필요가 없거나 적은 양의 축소만이 필요하다. 또한, 구멍의 에지 또는 측벽에서의 대전입자 빔 분산이 제거될 수 있다. 사용된 대전입자 소스의 형태에 관계없이, 블랭킹 구멍 어레이의 개 벌적인 구멍에 각각의 대전입자 빔의 초점을 맞춤으로써, 블랭킹 구멍 어레이의 가열, 열적 표동 또는 충전이 발생하지 않는다. 따라서, 대전입자 빔과 블랭킹 구멍 어레이는 높은 전달 효율을 갖는다.
본 발명의 상기 및 다른 특성, 태양 및 이점들은 다음 설명을 참조하면 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 각각의 빔을 발생하기 위해 블랭킹 구멍 어레이를 사용하는 간단한 대전입자 빔 컬럼의 단면도,
도 2는 블랭킹 구멍 어레이의 구멍 및 표면을 조사하는 투광조사를 사용하는 블랭킹 구멍 어레이의 투시도,
도 3은 구멍의 에지에서의 분산이 도시된 단일 전자빔을 사용하는 블랭킹 구멍 어레이의 단면도,
도 4는 대전입자 빔을 블랭킹 구멍 어레이에 초점이 맞춰지는 4개의 빔으로 분리하기 위해 일렬 배치의 2개의 빔 스플리터를 사용하는 대전입자 빔 컬럼의 단면도,
도 5는 대전입자 빔을 분리하기 위해 1개의 빔 스플리터를 갖는 대전입자 빔 컬럼의 단면도 및
도 6은 1개의 빔을 4개의 빔으로 분리하기 위해 2개의 수직으로 교차하는 겹프리즘을 사용하는 빔 스플리터를 갖는 대전입자 빔 컬럼의 투시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 BAA(108)를 조사하는 대전입자 빔 소스(102)와 2개의 직렬 빔 스플리터를 갖는 대전입자 빔 컬럼(100)의 단면도이다. 간결함을 위해, 대전입자 빔 컬럼(100)은 전자빔 컬럼으로 기술될 수 있으나, 다른 형태의 대전입자 빔, 즉 이온이 사용될 수도 있다.
대전입자 빔 컬럼(100)은 필드 방출 또는 쇼트키 소스와 같은 작고 효율적인 소스 크기와 높은 휘도를 갖는 전자 소스(102)를 포함한다. 예를 들어, 전자 소스(102)는 대략 20㎚의 효율적인 소스 크기와 대략 108A/(㎠steradian)의 휘도를 갖는다. 오레건주 힐스보로시에 위치한 FEI, Inc.로부터 이용 가능한 쇼트키 방출 소스가 이러한 전자 소스의 한 예이다. 물론 전자 소스(102)는 실제로 전자 에미터(도시되지 않음)에 의해 발생되고, 해당 기술분야에 잘 알려진 바와 같은 필수적인 렌즈 구성요소(도시되지 않음)를 포함하는 효율적인 전자 소스이다.
전자 소스(102)는 광축(A)을 따라 전자빔(110)을 발생한다. 전자빔(110)은 예를 들어 대략 0.5μamp와 3μamp 사이의 전류를 갖는다. 겹프리즘(104)으로 도시된 빔 스플리터는 광축(A)에 수직으로 배치되고, 예를 들어 전자 소스(102)의 1㎛ 내지 100㎜ 아래에 위치한다. 겹프리즘(104)은 전자빔(110)을 2개의 개별적인 소형 전자빔(112, 114)으로 분리한다.
도 5는 전자빔(110)의 분산을 도시하는 전자 소스(102)와 겹프리즘(104)의 단면도이다. 전자 홀로그래피 응용에 주로 사용되는 겹프리즘은 장치에 인가된 DC 바이어스 전압을 갖는 얇은 전도성 필라멘트이다. 한 예로서, 겹프리즘(104)은 금 또는 백금과 같은 전도성 금속 재료로 코팅된 석영섬유이고, 대략 1㎛의 직경을 갖는다. 겹프리즘(104)에는 양 또는 음의 DC 전압, 예를 들어 1 내지 100V의 전압이 인가된다. 후속하는 빔 스플리터 또는 BAA(108)와 같은 바람직한 위치에서 전자빔의 초점을 적절히 맞추기 위해 부가적인 전자렌즈가 필요할 수도 있다.
해당 기술분야의 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 겹프리즘(104)에 대한 양의 바이어스 전압은 전자빔(110)내의 (음으로 대전된) 전자를 끌어당기고, 전자빔(110)을 2개의 개별적인 소형 전자빔(112, 114)으로 분리한다. 각각의 소형 전자빔(112, 114)은 최초 전자빔(110)의 전체 전류의 대략 절반이다. 소형 전자빔(112, 114)은 겹프리즘(104)에 의해 분산하는 전자로 인한 손실 때문에 전체 전류의 절반보다 약간 작은 전류를 갖는다. 그러나, 이 손실은 무시할 수 있다.
소형 전자빔(112, 114)의 편향각은 시스템의 기하학적 특성에 의존하고, 겹프리즘(104)에 인가된 바이어스 전압에 비례한다. 한 예로서, 50㎸의 전자빔은 겹프리즘이 대략 10V로 바이어스될 때 대략 0.1 mrad(millirad)으로 편향될 것이다.
2개의 소형 전자빔(112, 114)는 각각 대전입자 빔 컬럼에 대한 목표면(103)을 형성하는 2개의 "가상" 전자 소스(113, 115)를 규정한다. 각각의 소형 전자빔(112, 114)에 의해 규정된 2개의 가상 전자 소스(113, 115)는 겹프리즘(104)에 의해 도입된 수차 때문에 전자 소스(102)의 크기보다 약간 크다. 겹프리즘(104)와 전자 소스(102) 사이의 거리 뿐만 아니라 겹프리즘(104)에 대한 바이어스 전압을 제어함으로써, 소형 전자빔(112, 114)의 편향각은 바람직한 거리, 예를 들어 수 ㎛로 분리된 가상 전자 소스(113, 115)를 규정하도록 조정될 수 있다.
겹프리즘(106)으로 도시된 제 2 빔 스플리터는 광축(A)에 의해 수직으로 배치되고, 겹프리즘(104)과 평행이며, 겹프리즘(104) 아래에 위치한다. 겹프리즘(106)은 겹프리즘(104)과 구조 및 동작이 유사하다. 1㎛에서 100㎜까지 변화하는 겹프리즘(106)과 겹프리즘(104) 사이의 거리는 소형 전자빔(112, 114)의 편향각에 의존한다. 소형 전자빔(112, 114)은 소형 전자빔(112)을 2개의 개별적인 소형 전자빔(116, 118)으로 분리하고, 소형 전자빔(114)을 2개의 개별적인 소형 전자빔(120, 122)으로 분리하는 겹프리즘(106)을 횡단한다. 따라서, 전자 소스(102)에 의해 발생된 최초의 전자빔(110)은 4개의 개별적인 소형 전자빔(116, 118, 120, 122)으로 분리되고, 이들은 각각 전자빔(110)의 전류의 대략 ¼의 전류를 갖는다. 겹프리즘(106)에 의해 발생된 4개의 개별적인 소형 전자빔(116, 118, 120, 122)은 각각 대략 목표면(103)에 개별적인 가상 전자 소스(117, 119, 121, 123)를 규정한다.
다음으로 종래의 전자렌즈(124)는 BAA(108)의 평면에 소형 전자빔(116, 118, 120, 122)의 초점을 맞춘다. 소형 전자빔(116, 118, 120, 122)은 소형 전자빔(116, 118, 120, 122)의 교차가 BAA(108)의 각각의 구멍(108a)에서 발생하여 구멍(108a)에 가상 전자 소스 이미지(117a, 119a, 121a, 123a)를 형성하는 겹프리즘(104, 106)에 대한 DC 바이어스 전압을 조정함으로써 제어된다. 소형 전자빔(116, 118, 120, 122)이 약간의 경사각으로 구멍(108a)을 통과하는 것으로 도시되어 있지만, 이 경사각은 도 4의 간결함을 위해 크게 확대한 것이고, 대전입자 빔 컬럼(100)의 성능에 그리 중요한 영향을 미치지는 않는다. 그러나, 매우 큰 BAA 크기에 있어서, 경사각은 과도하게 커질 수 있다. 과도하게 큰 경사각에 의해 야기된 수차를 최소화하기 위해 BAA의 바닥면 근처에 전계 전자렌즈가 위치해야 한다.
전자렌즈(124)가 겹프리즘(104, 106) 아래에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 전자렌즈(124)는 또한 대전입자 빔 컬럼(100)의 다른 위치, 예를 들어 겹프리즘(104)과 전자 소스(102) 사이에 배치될 수도 있다. 그러나, 직렬 빔 스플리터와 BAA(108)에 대한 소형 전자빔(116, 118, 120 및 122)의 바람직한 초점을 달성하기 위해 부가적인 렌즈의 사용이 필요할 수도 있다. 바람직한 위치에 전자빔의 초점을 맞추기 위해 다수의 전자렌즈를 사용하는 것은 해당 기술분야의 당업자의 지식수준내에서는 적당한 것이다.
대전입자 빔 컬럼(100)은 기록면의 표면에(도시되지 않음) 소형 전자빔(116, 118, 120 및 122)의 초점을 맞추기 위해 부가적인 렌즈(도시되지 않음)를 포함한다. 정전편향기(109)는 통상 통과하는 전자빔을 전위를 사용하여 편향함으로써 BAA(108)의 각각의 구멍(108a)을 "폐쇄"하는데 사용되고, 이에 의해 전자빔이 기록면에 도달하지 못하도록 한다. 정전편향기(109)는 소형 전자빔(116, 118, 120 및 122)이 바람직한 노출 패턴에 따라 통과하도록 하기 위해 제어된다.
BAA(108)는 도 4에 도시된 것보다 상당히 많은 구멍(108a)을 가질 수 있고, 이 구멍들은 바람직한 양의 복수의 전자빔을 달성하기 위해 몇 개의 빔 스플리터를 직렬로 배치함으로써 수용될 수 있다. 게다가, BAA(108)는 도 2에 도시된 BAA(20)와 마찬가지로 2차원의 구멍(108a)을 갖는다. 도 4는 간결함을 위해 1차원으로 분리된 전자빔(110)을 도시하고 있지만, 전자빔(110)은 모든 구멍(108a)을 수용하기 위해 2차원으로 분리될 수 있다.
도 6은 전자빔이 2차원의 4개의 전자빔으로 분할되는 경우의 대전입자 빔 컬럼의 투시도이다. 대전입자 빔 컬럼(150)은 도 4 및 도 5에서 도시한 대전입자 빔 컬럼(100)의 동일하게 명시된 구성요소들과 같이 유사하다. 그러나, 대전입자 빔 컬럼(150)은 전자빔(110)을 2차원으로 분할하기 위해 빔 스플리터(152)를 사용한다. 빔 스플리터(152)의 일례는 2개의 수직으로 교차한 겹프리즘(154, 156)이다. 겹프리즘(154, 156)은 얇은 전도성 필라멘트이고, 서로간에 정확한 각도로 교차하며, DC 바이어스 전압을 갖는다. DC 바이어스 전압은 분할 전자빔의 바람직한 편향각도에 따른 변위이고, 예를 들어, 1 볼트 내지 100 볼트의 범위일 것이다.
도 6에서 기술하였듯이, 빔 스플리터(152)는 전자빔(110)을 4개의 소형 전자빔(158, 160, 162, 164)으로 분할하고, 목적면의 각각의 가상 전자 소스(159, 161, 163, 165)를 규정한다. 빔 스플리터(152)에서 발생된 각각의 4개의 소형 전자빔(158, 160, 162, 164)은 대략적으로 전자빔(110)의 전류의 ¼의 전류를 갖는다. 적절한 바이어스 전압을 빔 스플리터(152)에 인가함으로써, 특정한 기하학적 특성은, 예를 들어 가상 전자 소스(159, 161, 163, 165)는 전자소스(102)에 대한 빔 스플리터(152)의 상대적인 위치를 갖음은 여러개의 마이크로미터로 분할될 수 있다.
빔 스플리터(152)는 도 4에 도시된 대전입자 빔 컬럼(100)의 겹프리즘(104, 106)에서 사용될 수 있으며, 빔 스플리터(152) 내에 직교 교차한 겹프리즘(154, 156)은 각각 직렬 빔 스플리터 컬럼(100)의 광축(A)을 중심으로 한다. 또한, 전자빔(110)은 BAA(108)에 초점을 맞추기 위하여 16개의 개별적인 소형 전자빔으로 분할된다. 각각의 16개의 소형 전자빔은 전자빔(110)의 전류의 대략 16분의 1이다.
모든 구멍(108a)을 이용하고, 미사용 전자빔에서 전류를 소비하는 것을 방지하기 위해 BAA(108)의 구멍(108a)과 동일한 양의 개별적인 전자빔으로 전자빔(110)을 분리하는 것이 바람직하다. 대전입자 빔 컬럼(100)에서 직렬 빔 스플리터의 수를 증가시킴으로써 부가적인 소형 전자빔이 발생될 수 있다. 부가적인 빔 스플리터는 분리된 전자빔의 초점을 다음 직렬 빔 스플리터와 광축(A) 사이의 교차점에 맞추기 위해 전자렌즈를 사용할 필요가 있다. 아래쪽 빔 스플리터에 전자빔의 초점을 맞추기 위해 전자렌즈를 사용하는 것은 당업자의 기술수준내에서는 적당한 것이다.
각각의 소형 전자빔(116, 118, 120 및 122)의 교차는 각각의 가상 전자 소스(117, 119, 121 및 123)의 이미지를 형성한다. 가상 전자 소스(117, 119, 121 및 123)는 대략 전자 소스(102)와 동일한 직경, 예를 들어 20㎚의 직경을 갖기 때문에, 소형 전자빔(116, 118, 120 및 122)의 교차는 쇼트키 또는 전계방출 소스와 같은 소직경 전자 소스가 사용되는 경우에 바람직하지 않은 과조사 없이 구멍(108a)내에서 발생한다. 빔 스플리터(104, 106)의 사용은 과조사를 최소화하여 BAA(108)를 효율적으로 조사하기 때문에, BAA(108)의 표면의 가열 또는 충전시 전자빔에서 소비되는 전류는 거의 또는 전혀 없다. 따라서, 대전입자 빔 컬럼(100)은 종래의 투광조사에 의해 야기되는 가열, 열적 표동 및 충전과 같은 의사 효과를 최소화한다. 또한, 소직경 전자 소스(102)가 사용디는 경우에, 교차는 구멍(108a)내에서 발생하고, 이에 따라 구멍 에지 및 측벽에서의 전자 분산을 최소화된다. 게다가, BAA에 대한 확대 또는 기록면에 대한 축소가 거의 또는 전혀 필요하지 않고, 따라서 대전입자 빔 컬럼(100)은 종래의 컬럼보다 덜 복잡하고, 상당히 짧으며, 이에 따라 전자와 전자 간의 상호작용이 최소화되어 보다 높은 수율이 달성된다.
전자 소스(102)로서 종래의 열이온 또는 LaB6 전자 에미터가 사용되는 경우에, 소형 전자빔(116, 118, 120 및 122)은 한계에 가깝게 구멍(108a)을 과조사하기 때문에, 기록면(도시되지 않음)에 도달하기 전에 잠재적으로 전자 분산을 발생하는 소형 전자빔(116, 118, 120 및 122)을 축소할 필요가 있다. 그럼에도 불구하고, 열이온 또는 LaB6 전자 에미터를 사용할 때에도, 대전입자 빔 컬럼(100)은 종래의 방법에 비해 BAA(108)를 효율적으로 조사하고, 이에 따라 가열, 열적 표동 및 충전이 감소한다.
본 발명은 특정 예를 참조하여 상당히 상세히 기술되었지만, 다른 예들도 가능하다. 예를 들어, 대전입자 빔 컬럼(100)은 바람직하다면 이온 빔 컬럼일 수도 있다. 게다가, 정전렌즈(124)의 위치가 변경될 수 있고, 또는 부가적인 정전렌즈가 BAA(108)의 면에 전자빔(116, 118, 120 및 122)의 초점을 맞추기 위해 사용될 수 있다. 복수의 소형 전자빔을 발생하기 위한 바람직한 수의 전자빔(110) 분리를 달성하기 위해 부가적인 직렬 빔 스플리터가 사용될 수 있다. 겹프리즘(104, 106)은 부가적인 분리된 소형 전자빔을 2차원으로 발생하기 위해 도 6에 도시된 수직 겹프리즘(154, 156)을 사용하는 빔 스플리터(152)로 대체될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구의 범위의 취지와 범위는 도면에 도시된 예의 설명에 한정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 대전입자 빔 컬럼에 있어서,
    대전입자 빔을 방출하는 대전입자 빔 소스와,
    상기 대전입자 빔 소스의 아래쪽에 위치하고, 상기 대전입자 빔을 복수의 대전입자 빔으로 분리하는 빔 스플리터와,
    블랭킹 구멍 어레이를 포함하고,
    상기 복수의 대전입자 빔은 상기 블랭킹 구멍 어레이로 향하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터의 아래쪽에 위치하고, 상기 복수의 대전입자 빔의 초점을 상기 블랭킹 구멍 어레이에 맞추는 대전입자 빔 렌즈를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 대전입자 빔의 각각의 대전입자 빔은 상기 블랭킹 구멍 어레이의 각각의 구멍으로 향하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 대전입자 빔의 각각의 대전입자 빔은 상기 블랭킹 구멍 어레이 의 각각의 구멍에 초점이 맞춰지는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 대전입자 빔의 각각의 대전입자 빔은 상기 대전입자 빔 컬럼의 목표면에서 개별적인 가상 대전입자 빔 소스를 규정하고, 상기 개별적인 가상 대전입자 빔 소스는 상기 대전입자 빔 소스와 이격되어 있고, 상기 가상 대전입자 빔 소스의 이미지는 상기 블랭킹 구멍 어레이의 각각의 구멍으로 향하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전입자 빔 소스는 전자 소스인 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 소스는 전계방출 소스인 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 소스는 쇼트키(schottky) 소스인 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 바이어스 전압이 인가되는 전도성 필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 바이어스 전압이 인가되는 한 쌍의 직교하여 배치된 전도성 필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터의 아래쪽에 제 2 빔 스플리터를 추가로 포함하고, 상기 제 2 빔 스플리터는 상기 복수의 대전입자 빔을 부가적인 대전입자 빔으로 분리하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 블랭킹 구멍 어레이의 아래쪽에 위치하고, 상기 블랭킹 구멍 어레이의 구멍을 통과하는 상기 복수의 대전입자 빔을 기판의 표면으로 향하게 하는 제 2 대전입자 빔 렌즈를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 대전입자 빔 컬럼.
  13. 대전입자 빔 조광 방법에 있어서,
    대전입자 빔을 발생하는 단계,
    상기 대전입자 빔을 복수의 대전입자 빔으로 분리하는 단계 및
    상기 복수의 대전입자 빔을 블랭킹 구멍 어레이로 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 대전입자 빔은 상기 블랭킹 구멍 어레이의 각각의 구멍으로 향하는 것을 특징으로 하는 조광 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 대전입자 빔은 전자빔인 것을 특징으로 하는 조광 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 대전입자 빔을 복수의 대전입자 빔으로 분리하는 상기 단계는
    상기 대전입자 빔을 제 1 빔 스플리터로 교차시키는 단계 및
    상기 대전입자 빔을 편향하는 바이어스 전압을 상기 제 1 빔 스플리터에 인가하여, 상기 대전입자 빔을 복수의 대전입자 빔으로 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 대전입자 빔을 제 2 빔 스플리터로 교차시키는 단계 및
    상기 복수의 대전입자 빔의 상기 각각의 대전입자 빔을 편향하는 제 2 바이어스 전압을 상기 제 2 빔 스플리터에 인가하여, 상기 각각의 대전입자 빔을 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 방법은
    상기 제 1 빔 스플리터 아래에 직렬 빔 스플리터를 제공하는 단계와
    상기 복수의 대전입자 빔의 각각의 대전입자 빔을 편향하는 상기 직렬 빔 스플리터의 각각의 빔 스플리터에 바이어스 전압을 인가하여, 각각의 대전입자 빔을 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 서로 직교하여 배치된 한 쌍의 교차형 전도성 필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 대전입자 빔을 블랭킹 구멍 어레이로 향하게 하는 상기 단계는
    상기 복수의 대전입자 빔의 상기 각각의 대전입자 빔에서 상기 복수의 대전입자 빔의 초점을 맞추는 단계와
    상기 블랭킹 구멍 어레이의 각각의 구멍에 상기 각각의 대전입자 빔의 상기 교차가 위치하도록 상기 빔 스플리터에 대한 상기 바이어스 전압을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조광 방법.
KR1019997012086A 1998-05-07 1999-04-28 블랭킹 구멍 어레이를 사용하는 대전입자 빔 조광 장치 및 방법 KR100596273B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/074,558 US6157039A (en) 1998-05-07 1998-05-07 Charged particle beam illumination of blanking aperture array
US09/074,558 1998-05-07
PCT/US1999/009537 WO1999057745A1 (en) 1998-05-07 1999-04-28 Charged particle beam illumination of blanking aperture array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010014053A KR20010014053A (ko) 2001-02-26
KR100596273B1 true KR100596273B1 (ko) 2006-07-03

Family

ID=22120215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019997012086A KR100596273B1 (ko) 1998-05-07 1999-04-28 블랭킹 구멍 어레이를 사용하는 대전입자 빔 조광 장치 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6157039A (ko)
EP (1) EP0981830A1 (ko)
JP (1) JP2002513990A (ko)
KR (1) KR100596273B1 (ko)
CA (1) CA2296583A1 (ko)
IL (1) IL133747A0 (ko)
WO (1) WO1999057745A1 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6888146B1 (en) * 1998-04-10 2005-05-03 The Regents Of The University Of California Maskless micro-ion-beam reduction lithography system
US6989546B2 (en) * 1998-08-19 2006-01-24 Ims-Innenmikrofabrikations Systeme Gmbh Particle multibeam lithography
US6608308B1 (en) * 1999-05-26 2003-08-19 Nikon Corporation Electrostatic lens systems for secondary-electron mapping-projection apparatus, and mapping-projection apparatus and methods comprising same
AU1926501A (en) * 1999-11-23 2001-06-04 Ion Diagnostics, Inc. Electron optics for multi-beam electron beam lithography tool
AU2001239801A1 (en) * 2000-02-19 2001-08-27 Ion Diagnostics, Inc. Multi-beam multi-column electron beam inspection system
US6734428B2 (en) * 2000-02-19 2004-05-11 Multibeam Systems, Inc. Multi-beam multi-column electron beam inspection system
US6943351B2 (en) * 2000-02-19 2005-09-13 Multibeam Systems, Inc. Multi-column charged particle optics assembly
WO2001075947A1 (fr) * 2000-04-04 2001-10-11 Advantest Corporation Appareil d'exposition multifaisceau comprenant une lentille elctronique multi-axiale, une lentille electronique multi-axiale pour la focalisation de faisceaux d'electrons, et procede de fabrication de dispositif semi-conducteur
US7122795B2 (en) * 2001-04-18 2006-10-17 Multibeam Systems, Inc. Detector optics for charged particle beam inspection system
JP4647820B2 (ja) * 2001-04-23 2011-03-09 キヤノン株式会社 荷電粒子線描画装置、および、デバイスの製造方法
US6614035B2 (en) * 2002-01-30 2003-09-02 International Business Machines Corporation Multi-beam shaped beam lithography system
KR101060557B1 (ko) * 2002-10-25 2011-08-31 마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이. 리소그라피 시스템
US7215070B2 (en) * 2003-02-14 2007-05-08 Mapper Lithography Ip B.V. System, method and apparatus for multi-beam lithography including a dispenser cathode for homogeneous electron emission
JP4794444B2 (ja) * 2003-09-05 2011-10-19 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 粒子光学システム及び装置、並びに、かかるシステム及び装置用の粒子光学部品
WO2005112073A1 (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Mapper Lithography Ip B.V. Charged particle beam exposure system
DE602007003089D1 (de) * 2006-04-03 2009-12-17 Ims Nanofabrication Ag Teilchenstrahl-belichtungsvorrichtung mit gesamtmo
EP2365514B1 (en) * 2010-03-10 2015-08-26 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Twin beam charged particle column and method of operating thereof
US8791424B2 (en) * 2010-08-26 2014-07-29 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Control grid design for an electron beam generating device
FR2996015B1 (fr) * 2012-09-25 2014-09-12 Sagem Defense Securite Illuminateur de dispositif de photolithographie permettant la diffraction controlee
WO2018140903A2 (en) * 2017-01-27 2018-08-02 Howard Hughes Medical Institute Enhanced fib-sem systems for large-volume 3d imaging

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52119178A (en) * 1976-03-31 1977-10-06 Toshiba Corp Electron beam exposure device
CA1100237A (en) * 1977-03-23 1981-04-28 Roger F.W. Pease Multiple electron beam exposure system
NL8200559A (nl) * 1982-02-15 1983-09-01 Ir Jan Bart Le Poole Prof Dr Bestralingsinrichting met bundelsplitsing.
NL8201732A (nl) * 1982-04-27 1983-11-16 Bernardus Johannes Gerardus Ma Bestralingsinrichting met bundelsplitsing.
JPS59119666A (ja) * 1982-12-27 1984-07-10 Fujitsu Ltd イオンビ−ム照射装置
JPS59184524A (ja) * 1983-04-04 1984-10-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電子ビ−ム露光装置
CN86105432A (zh) * 1985-09-27 1987-05-27 美国电话电报公司 带电粒子束曝光
NL8702570A (nl) * 1987-10-29 1989-05-16 Philips Nv Geladen deeltjes bundel apparaat.
EP0404608B1 (en) * 1989-05-19 1995-02-22 Fujitsu Limited Blanking aperture array, method of producing blanking aperture array, charged particle beam exposure apparatus and charged particle beam exposure method
US5369282A (en) * 1992-08-03 1994-11-29 Fujitsu Limited Electron beam exposure method and system for exposing a pattern on a substrate with an improved accuracy and throughput
JP2605592B2 (ja) * 1993-07-29 1997-04-30 日本電気株式会社 電子線ホログラフィによるナノサイズドットパターン形成方法および描画装置
DE4412137A1 (de) * 1993-12-28 1995-10-26 Alexander Dr Zarubin Mikroskop, welches mit geladenen Teilchen arbeitet
JPH07201701A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Fujitsu Ltd 電子ビーム露光装置および露光方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0981830A1 (en) 2000-03-01
IL133747A0 (en) 2001-04-30
CA2296583A1 (en) 1999-11-11
WO1999057745A1 (en) 1999-11-11
JP2002513990A (ja) 2002-05-14
US6157039A (en) 2000-12-05
KR20010014053A (ko) 2001-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100596273B1 (ko) 블랭킹 구멍 어레이를 사용하는 대전입자 빔 조광 장치 및 방법
JP5053514B2 (ja) 電子ビーム露光システム
US9653254B2 (en) Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements
US20050199827A1 (en) Charged particle beam apparatus, charged particle beam control method, substrate inspection method and method of manufacturing semiconductor device
JP2002541623A (ja) 高速大規模並列マスクレスデジタル電子ビーム直接描画リソグラフィおよび走査型電子顕微鏡のための静電集束アドレス可能電界放出アレイチップ（ＡＦＥＡ’ｓ）
JPH09139344A (ja) 低輝度を有する電子ビーム・リソグラフィ・システム
JPH02295040A (ja) 集束イオンビーム装置
US6528799B1 (en) Device and method for suppressing space charge induced aberrations in charged-particle projection lithography systems
JP7319456B2 (ja) 粒子ビームシステム及び個別粒子ビームの電流強度を柔軟に設定するためのその使用
KR100365880B1 (ko) 성형 전자 빔 칼럼 및 그 생성방법
US5763893A (en) Electron gun and electron-beam transfer apparatus comprising same
KR100757215B1 (ko) 전자빔 리소그라피 도구용 조명 시스템
KR100850034B1 (ko) 리소그래피 툴용 전자 에미터
JPH09153455A (ja) 電子ビーム描画装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090415

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee