KR100738262B1 - 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

리소그래피 장치는 레이저 빔 소스 및 전자 빔 칼럼 (190) 을 포함하며, 이 전자 빔 칼럼은 굴절률 (n) 를 갖는 지지대 (일 실시형태에서 칼럼 하우징의 윈도우 (401)) 를 구비한다. 지지대의 원격 표면상에 배치된 광캐소드 소스 재료를 갖는 지지대는, 일부 실시형태에서 입사 레이저 빔의 내부 각도가 원격 표면에 수직인 선 (305) 에 대하여 θ가 되도록 배치된다. (n sinθ 인) 기판의 개구수는 일 실시형태에서 1 보다 크고, 그 결과 원격 표면에서 광캐소드 소스 재료상에 입사하는 높은 해상도의 스팟 사이즈 직경이 발생한다. 이에 따라 레이저 빔으로부터의 입사 에너지는 광캐소드 소스 재료로부터 상응하는 높은 해상도 전자 빔 (405) 을 방출한다. 전자기 렌즈 구성요소는 전자 빔을 축소하도록 전자 빔 칼럼에서 하향 배치된다. 이 장치로 인하여 반도체 전자 빔 리소그래피를 위한 최소 피쳐 차원 사이즈를 계속적으로 감소시킬 수 있다.
레이저 빔 소스, 광캐소드, 지지대

Description

포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치 및 그 동작 방법{A HYBRID APPARATUS OF PHOTOLITHOGRAPHY AND ELECTRON BEAM LITHOGRAPHY AND METHOD OF OPERATING THEREOF}
본 발명은 포토리소그래피 (photolithography) 와 전자 빔 리소그래피 (electron beam lithography) 의 하이브리드에 관한 것으로서, 특히, 높은 개구수 (numerical aperture) 광캐소드 (photocathode) 소스 조명을 이용하는 전자 빔 칼럼 (electron beam column) 에 관한 것이다.
리소그래피는, 예를 들어, 집적 회로들 및 평면 패널 디스플레이들을 형성하기 위해, 반도체 기판상에 반복가능한 패턴들을 생성하는데 일반적으로 이용된다. 종래의 리소그래피 공정은 기판을 레지스트 층으로 코팅하는 것으로 시작된다. 예를 들어, 대물 레티클 (object reticle; 즉, 마스크) 또는 순차 스캐닝 (즉, 직접 기록) 을 이용하는 이미지 투영 시스템 (image projection system) 은, 노출된 영역들의 성질들을 변경하는 광학 (광) 또는 입자 (전자) 빔으로 레지스트의 선택된 영역들을 노출시킨다. 변경된 성질들을 이용하여, 노출된 영역들 또는 노출되지 않은 영역들을 (레지스트 종류에 의존하여) 제거함으로써, 에칭이나 산화물 성장과 같은 추가 처리에 적절한 패터닝된 레지스트 마스크를 생성하기 위해, 그 레지스트를 현상한다.
현재, 집적 회로의 피쳐 (feature) 사이즈는 계속 감소하고 있으며, 보다 미세한 패턴 해상도를 요구한다. 그러나, 이미지 투영 시스템의 해상도는 타겟 영역상의 빔의 스팟 직경 (spot diameter) 사이즈 (즉, 스팟 해상도) 에 의해 제한된다.
작은 스팟 직경을 초래하는 이러한 종래 기술중 한 가지는 전자 빔 리소그래피이다. 전자 빔 리소그래피 시스템은 워크피스 (workpiece) 상에 정밀한 패턴들을 직접 기록하기 위해 강력한 전자 빔을 가속하여 포커싱한다. 그러나, 피쳐 사이즈가 감소될 수 있도록 하는 보다 정밀한 패턴이 요구된다. 따라서, 종래의 패턴보다 미세한 해상도를 갖는 패턴을 형성하기 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
발명의 개요
본 발명에 따르면, 하이브리드 광학/입자 빔 리소그래피 (이미징) 장치는 레이저 빔 소스 및 전자 빔 칼럼 (electron beam column) 을 포함한다. 이 전자 빔 칼럼은 굴절률 (n) 을 갖는 광학적 투과성 지지대 (optically transmissive support) 를 포함한다. 이 지지대는, 레이저 빔이 입사하는 (제 2) 표면에 반대되는 (제 1) 표면상에 배치된 광캐소드 소스 재료를 구비하며, 지지대의 제 2 표면에 수직인 선에 대하여 레이저 빔의 가장자리 광선의 내부 각도가 θ 이도록 그 레이저 빔을 수광한다. (n sinθ 인) 지지대 내부의 빔의 개구수 (N.A) 는, 일 실시형태에서 1 보다 크며, 그 결과 광캐소드 소스 재료 상에 입사되는 높은 해상도 스팟 사이즈 직경이 발생한다. 레이저 빔으로부터의 에너지는 상응하는 높은 해상도 전자 빔을 광캐소드 소스 재료로부터 방출한다. 전자기 렌즈 구성요소(들)은 일 실시형태에서 전자 빔을 더 축소하도록 광캐소드로부터 아래쪽으로 전자 빔 칼럼에 배치된다.
일 실시형태에서, 광캐소드 소스 재료 지지대는 전자 빔 칼럼의 상부에 배치되는 광학적 투과성 윈도우이다. 레이저 빔은 광캐소드 소스 재료상에 충돌하도록 그 윈도우를 통해 전달된다. 다른 실시형태에서, 광캐소드 소스 재료 지지대는, 윈도우 자체로부터는 이격된, 전자 빔 칼럼 내부에 배치되는 광학적 투과성 기판상에 있다. 전자 빔은 진공 상태 내에 존재해야 하기 때문에 윈도우가 필요하고, 따라서 전자 빔은 하우징, 일반적으로 강철 하우징 내에 존재한다. 따라서, 어떤 경우이던지, 광캐소드 소스 재료는, 윈도우 또는 전자 빔 컬럼 하우징 내부에 위치한 전용 지지 기판들 중의 하나인 지지대 상에 배치된다.
일 실시형태에서 지지대의 개구수가 1 보다 크기 때문에, 기저 광캐소드 소스상에 입사하는 레이저 빔의 스팟 사이즈 직경은 작다. 상응하는 높은 해상도 전자 빔이 방출되고 또한 축소되며, 그 결과 높은 해상도 (예컨대, 100 nm 이하) 의 전자 빔 스팟 사이즈 (직경) 를 초래한다. 따라서, 본 발명의 전자 빔 칼럼과 주사 레이저 시스템의 하이브리드로 인하여 반도체 회로 제조용 최소 차원 사이즈를 계속 감소시킬 수 있다.
또 다른 이점은, M 이 전자 광학의 최종 이미지에서의 스팟 사이즈 대 광캐소드에서의 스팟 사이즈의 비율인 경우에, (M)2 에 일반적으로 비례하는 전자 광학적 투과성을 개선하는 것이다. 적절한 M 값은 광캐소드에서 보다 작은 입사 광세기를 허용하고, 그 결과 광캐소드 수명, 및/또는 시스템 스루풋이 개선된다.
일 실시형태에서의 광캐소드 소스 재료 지지대는 사파이어이며, 바람직한 높은 열 전도성, 강도, 및 투과율을 갖는다. 그러나, 사파이어는 단일축 복굴절성 (uniaxially birefringent) 이라는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제점들은, 사파이어 결정의 특정한 배향 및 레이저 빔의 편광을 이용함으로써 극복되므로, 사파이어 결정의 c 축은 지지대의 면으로 배향되고 레이저 빔의 편광은 c 축과 90°이다.
본 발명의 원리는 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면을 참조하여 이해할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 전자 빔 리소그래피 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2a 는 도 1 의 측면을 상세히 도시한다.
도 2b 는 도 1 의 다른 실시형태를 상세히 도시한다.
도 3 은 도 1 시스템의 전자 빔 칼럼을 상세히 도시한다.
도 4a 는 복굴절성 재료 지지대를 갖는 또 다른 실시형태를 도시한다.
도 4b 는 전자 빔 칼럼에서의 도 4a 구조의 사용법을 도시한다.
도면에서 유사한 참조 부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 실시형태는 전자 빔 리소그래피 시스템의 스팟 해상도, 수명, 및 스루풋을 개선한다. 광학 해상도 (R) 는 공지된 수학식 (1) 에 의해 정의된다.
R = kλ/N.A.
여기서, k 는 시스템 매개변수들에 의존하는 변수 (예컨대, 0.8) 이고,
λ는 이미지를 형성하는데 사용되는 전자기 방사의 자유 공간 파장이며,
N.A. 는 최종 광학 구성요소의 개구수이다.
k 값이 주어진다고 가정하면, 해상도 값 (R) 은, 전자기 방사 (예컨대, 레이저 빔) 의 자유 공간 파장 (λ) 을 감소시킴으로써, 그리고/또는 최종 광학 구성요소 (예컨대, 광캐소드 소스 재료 상에 놓이고 이를 지지하는 윈도우 또는 기판) 의 개구수 (N.A.) 값을 증가시킴으로써 감소된다. 본 발명은, 최종 광학 구성요소의 개구수를 증가시킴으로써 해상도를 개선하는 것이다. 여기서, "최종" 은 광캐소드 소스 재료에 가장 근접한 광학 구성요소를 의미하며, 즉, 지지대이다. 여기서, "광학 구성요소" 는 굴절력 (refractive power) 을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 빔 리소그래피 시스템 (100) 은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 빔 성형 광학장치 (112) 를 갖는 종래의 레이저 (110), 다중 빔 스플리터 (114), 릴레이 광학장치 (116), 다중 채널 음향 광학 (acousto-optical) 변조기 (120), 렌즈 (124), 미러 (128), 대물 렌즈 (185), 및 전자 빔 칼럼 (190) 을 포함한다. (광학 구성요소들 (110, 112, 114, 116, 120, 128, 185) 은 모두 종래의 것들이다) 전자 빔 칼럼 (190) 은 도 2 에 도시된 광캐소드를 포함한다.
이 광캐소드용으로 종래의 재료, 예컨대, 금이 사용되면, 일 함수를 극복할만큼 충분히 높은 광자 에너지를 갖는 종래의 레이저 (110), 예를 들어 257nm 에서 동작하는 2 배 주파수 (frequency doubled) 아르곤 이온 레이저 (예컨대, Coherent 에서 제공되는 사브르-프레드 (Sabre-Fred) 레이저) 가 사용된다. 다르게는, 세시에이트 (cesiated) 광캐소드가 사용되면, 적색에서 동작하는 종래의 레이저 다이오드 어레이가, 레이저-변조기 조합을 대체할 수 있다.
다중 빔 스플리터 (114), 릴레이 광학장치 (116), 및 음향 광학 (acousto-optical) 변조기 (120) 는, 시준된 레이저 빔 (115; collimated laser beam) 을, 명확함 때문에 도 1 에는 3개의 레이저 서브 빔으로만 도시하였지만, 임의의 개수 (예컨대, 8 또는 32) 의 나눠진 시준 레이저 서브 빔들을 포함하는 변조된 레이저 빔 묶음 (bundle) (125) 으로 변환한다. 적절한 레이저 소스는 레이저 다이오드이며, 예를 들어, Spectra Diode Laboratories 의 부품 번호 SDL - 7501 이 있다. 보다 낮은 파장의 광이 사용되면 이에 비례하여 보다 적은 스팟 사이즈 직경이 얻어진다. 변조기 (120) 는, 외부에서 제공되는 전기 신호 (E) 에 응답하여, 일반적으로 레이저 서브 빔을 켜고 끄는 각각의 레이저 서브 빔들의 강도를 변경한다. 또한, 워크피스 (도시하지 않음) 에 최종적으로 기록되는 빔 (125) 에 최적의 조사 프로파일을 제공하기 위해 종래의 그레이 스케일 강도 제어도 이용될 수가 있다. 각 레이저 서브 빔은 전자 빔 칼럼 (190) 의 광캐소드 기판상의 대물 렌즈 (185) 에 의해 개별적인 스팟에 포커싱된다.
광캐소드상에 형성된 스팟 어레이는 전자 빔 칼럼 (190) 에 의해 축소되고 주사된다.
전자 빔 칼럼 (190; 도 3 의 실시형태에서 상세히 도시되고 아래에 설명됨) 은, 전자 빔 칼럼 (190) 의 하부에 배치된 워크피스 상에 전자 빔을 축소하고 포커싱한다. 종래의 x-y 스테이지는 이 워크피스를 전자 빔의 주사 선 방향에 수직인 방향으로 이동시킨다. 워크피스의 이동은 주사되는 동안 연속적일 수 있거나, 관련된 전자 주사 광학이 한 묶음의 전자 빔 주사 선을 완료할 때 각각에만 발생할 수 있다.
전자 빔이 상응하는 주사 선을 걸쳐서 이동할 때, 레이저 빔 묶음 (125) 에서의 상응하는 레이저 서브 빔은, 워크피스의 표면에서 상응하는 주사 선에서 어느 영역이 켜져야 하는지를 제어하도록 변조기 (120) 에 의해 켜지고 꺼진다. 따라서, 전자 빔은 정밀한 이미지를 워크피스 상으로 옮기게 되고, 이 이미지는 소스 (128) 로부터 변조기 (120) 에 외부에서 제공되는 신호 (E) 에 의해 표현된다.
대물 렌즈 (185) 의 최종 (최저) 표면은 바람직하게는 전자 빔 칼럼 (190) 의 상부에서 윈도우 (401) 에 바로 곁에 근접해 있다. 전자 빔은 진공상태 내에 있어야 하기 때문에 윈도우가 필요하며, 다른 방법으로 윈도우는 레이저 빔을 불투명한 전자 빔 칼럼 (190) 진공 인클로저로 수용한다. 광은, 예컨대 1) 지수 매칭 (index matching) 유체 또는 접착제, 2) 2개의 표면을 광학적으로 접촉하거나 (optical contacting), 또는 3) 소산파 (evanescent wave) 가 갭을 통해 결합되도록 그 2개의 표면을 서로의 광의 하나의 파장 내에 배치하는 세 가지 기술중 한 가지를 이용하여, 대물 렌즈 (185) 의 최종 구성요소와 전자 빔 칼럼 윈도우 (401) 사이에 전송된다.
도 2a 는 일 실시형태에서 단면에서 볼 때 전자 빔 칼럼 윈도우 (401) 와 대물 렌즈 (185) 의 하부를 통과하는 2개의 복수 선 (125a, 125b) 의 경로를 도시한다. 대물 렌즈 (185) 는 이 예에서 포지티브 (포커싱) 렌즈 구성요소 (310) 및 반구형 (hemispherical) 렌즈 구성요소 (320) 를 포함한다. (일반적으로 렌즈 (185) 는 도시되지 않은 종래의 다른 광학 구성요소를 포함한다.) 렌즈 구성요소 (320) 는 본 발명의 대물 렌즈 (185) 에서 최종 광학 구성요소이다. 가장자리 광선은 작은 스팟이 되도록 비교적 비스듬한 각도로 윈도우 (401) 로 입력된다. 렌즈 구성요소 (310, 320) 는 단지 예일 뿐이며, 반구형 렌즈 (320) 로 인하여 지수 매칭 유체 또는 좁은 에어 갭 (330) 을 이용할 수 있다. 전자 빔 칼럼 (190) 의 광학적으로 불투명한 전송 하우징의 상부가 403 으로 도시된다.
레이저 서브 빔들 (125a, 125b) 은 지수 매칭 유체 또는 좁은 갭 (330) 내부로부터 그리고 광학적 투과성 윈도우 (401) 를 통해 전달된다. 광학 투과 윈도우 (401) 및 렌즈 (320) 는 예컨대 사파이어, 다이아몬드, 용융 실리카, 불화 칼슘 또는 광학 유리이다. 따라서, 레이저 서브 빔들 (125a, 125b) 각각은 윈도우 (401) 의 하측에 형성된 광캐소드 소스층 (402) 상에 입사하고 상응하는 전자 빔 (405a, 405b, 및 405c) 을 광캐소드 소스층 (402) 으로부터 전자 빔 칼럼 (190) 내의 진공에 방출한다. 광캐소드 소스층 (402) 은, 예를 들어, 금속 박층, 세시에이트 비화 갈륨, 또는 이 실시형태에서 종래에 윈도우 (401) 의 원격 (하부) 표면상에 형성된 세시에이트 반도체 막이다. 세시에이트 반도체 막의 이점은, 적색 광이라도 그 막으로부터 전자를 방출시킬 수 있도록 전자 방출용 일함수가 비교적 낮다는 것이다. 적절한 전자 빔 칼럼의 예로는 Etec Systems, Inc 에서 제공되는 Mebes 5000 과 같은 전자 빔 리소그래피 장비 내의 상용 전자 빔 칼럼이 있다.
도 2b 는, 광캐소드가 윈도우 (420) 의 표면상에 배치되지 않는다는 점을 제외하고, 다소의 관점에서 도 2a 의 구조와 유사한 구조를 도시한다. 대신에, 광캐소드 소스층 (424) 은 광캐소드 소스층을 지지하는 도 2a 의 윈도우 (401) 역할을 하는 투명 기판 (426) 지지대 상에 형성된다. 렌즈 구성요소 (310) 는 윈도우 (420) 를 통과하는 레이저 빔을 반구형 렌즈 (320) 상으로 포커싱한다. 이러한 배열에서, 렌즈 (320) 와 지지대 (426) 사이에 비휘발성 지수 매칭 재료층 (330) 또는 좁은 진공 갭이 존재한다. 레이저 빔 및 전자 빔은 도 2b 에 도시되지 않는다. 또한, 도 2a 및 2b 에서, 다양한 렌즈 및 구조 (424, 426) 를 위한 종래의 장착 구조는 도시되지 않는다.
(도 2b 에서 광캐소드 기판 (426) 또는) 윈도우 (401) 의 빔의 개구수 (N.A.) 는 일부 실시형태에서 매우 높다 (예컨대, 1보다 크다). 효율적인 개구수는 공지된 수학식 (2) 에 의해 정의된다.
N.A. = n sinθ
여기서, n 은 지지대 재료의 굴절률이고,
θ는 광캐소드 소스 재료 (402) 상에 복수의 레이저 빔 (125) 이 입사하는 광학 축 (305) 에 대한 상기 복수의 레이저 빔 (125) 의 각도이다.
(광캐소드 기판 또는) 윈도우의 굴절률 (n) 은 일부 실시형태에서 비교적 높고 (예컨대, SF6 유리용으로 약 1.80), 광학 축 (305) 에 대한 윈도우 (또는 기판) 내의 복수의 레이저 빔 (125) 의 각도 (θ) 는 비교적 둔각이다 (예컨대, θ= 64°). 따라서, 일부 실시형태에서 윈도우 (또는 기판) 의 효율적인 개구수는 1 이상이다 (이 개구수는, θ가 64°이고 렌즈 구성요소 (320) 의 굴절률이 1.80 이라면, 약 1.62 이다).
1/e2 강도 점 (intensity point) 에서 절단된 (truncated) 레이저 빔에 의해 조사되는 개구수 (NA) 의 포커싱 대물 렌즈는 이론적인 스팟 사이즈 d = .57 λ/NA (d 는 반치폭(full width, half maximum) 직경) 를 발생시킨다. 따라서, 광캐소드 소스 재료 상의 레이저 빔 스팟 사이즈 직경은, 레이저 빔의 자유 공간 동작 파장 (λ) 이 635 nm 이라면, 223nm 인 반치폭 ("FWHM"; full width half maximum) 만큼 작게 될 수 있다.
도 3 은 전자 빔 칼럼 (190) 및 도 1 시스템의 광학부의 관련부를 보다 상세하게 도시한다. 도 3 은 도 2a, 2b 실시형태에 속한다. (기판/윈도우는 광캐소드 소스 재료 (402, 404) 를 지지하는 것으로 도시되지 않는다.) 도 3 에서, 스팟 사이즈 직경이 감소되도록 복수의 전자 빔 (405a, 405b, 405c) 이 전자 빔 칼럼 (190) 에서 더 축소된다. 각 전자 빔 (405a, 405b, 405c) 은 전자기 렌즈 (410, 430) 에 의해 축소되고, 편향 시스템 (440) 에 의해 편향되며, 워크피스 (W; 예컨대, 반도체 웨이퍼 또는 마스크 블랭크(blank)) 상으로 입사한다. 워크피스 (W) 는, 일반적으로 복수의 전자 빔 (405) 이 워크피스 (W) 상으로 래스터 (raster) 주사되도록 (편향 시스템 (440) 에 의해 결정되는) 주사 방향에 수직하여 연속적으로 이동하거나 스테핑 (stepping) 방식으로 (상기한) 이동가능한 x-y 스테이지 (440) 상에 배치된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라, 광캐소드 지지대용으로 특별한 재료가 사용된다. 일 실시형태에서, 그 재료로는, 높은 열전도성, 기계적 세기, 및 자외선을 포함하여 넓은 파장 영역에 걸친 전송 때문에 사파이어 재료가 사용된다. 그러나, 사파이어는 "복굴절성 (birefringent)" 으로 칭해지는 부류의 재료이므로, 일반적으로 상이한 각도에서 상이한 편광들의 광을 굴절한다. 이것은 이러한 재료 내부에 또는 이러한 재료를 통하여 높은 개구수인 작은 스팟을 형성하는 것을 다소 어렵게 만든다.
본 발명에 의하면, 사파이어 재료 또는 다른 재료의 특정한 배향을 갖고 조밀하게 집중된 스팟을 형성하기 위해 입사 레이저 빔의 편광이 요구되는 한, 광캐소드 지지대용으로 사파이어 또는 다른 복굴절성 재료가 사용될 수 있다는 것이 판정되었다. 사파이어는, 다른 모든 축과 상이하게 기능하는 한 방향 c 축을 갖는다는 점에서 단일축 결정의 일 예이다. 이 재료는 c 축에 대하여 회전 대칭 (symmetric) 된다. 윈도우 (지지대) 재료의 면에서 c 축을 배향하고 c 축에 대하여 90°배향된 레이저 빔의 편광에 의해 최상의 이미징 특성을 갖는다.
이러한 구조는, 작은 스팟이 광캐소드 지지대 재료 내부에 또는 재료를 통해 생성되는 어떠한 응용에서도 이용될 수 있다. 상기한 광학적으로 접촉되거나 지수 매칭되거나 소산적으로 결합되는 상황처럼 최종 포커싱 구성요소가 바로 곁에 근접한 위치에 존재할 필요가 없다.
도 4a 는 일반적으로 상기한 바와 같은 복굴절 광캐소드 지지대 재료를 사용하는 것을 나타낸다. 이 경우, 선형 편광된 레이저 빔 (460) 은, 중심 축 (462) 을 갖고, 사파이어 (또는 다른 복굴절성 재료) 광캐소드 지지대 (466) 상에 입사한다. 화살표 (E; 468) 는 레이저 빔 전계 (electric field) 의 배향이다. 결정 사파이어 지지대의 c 축은 470 로 도시된다. 물론, 화살표에 의해 도시된 c 축 및 레이저 빔 전계의 배향은 실제 구조가 아니라 벡터이다. 실제 광전자 방출 재료 (470) 는 지지대 (466) 의 하부면 상에 도시된다. 이것은 광캐소드 지지대로서 사용되는 단일축 복굴절성 재료용의 바람직한 배향을 나타낸다.
전자 빔 칼럼에서 지지대 재료의 사용법은 도 4b 에서 측면으로 도시되며, 도 4a 에 도시된 것과 같은 참조부호를 갖는 유사한 구성요소를 구비한다. 또한, 이 실시형태에서 복굴절 지지대 재료 (466) 가 윈도우인 전자 빔 칼럼 하우징 (472) 이 도시된다. 도 2a 의 실시형태와 유사하게, 광캐소드 소스 재료 (470) 는 윈도우 (466) 의 하면 상에 형성되어 있다. 그러나, 도 2a 와는 달리, 윈도우 (466) 에 상당히 근접한 위치에 필요한 렌즈 (320) 와 같은 최종 포커싱 구성요소가 존재하지 않는다.
본 발명의 원리를 특정한 실시형태에 관련하여 설명하였지만, 이러한 실시형태는 단지 예시일 뿐이며 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 당업자는 본 발명의 원리에 따라 다양한 수정을 행할 수 있다. 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해서 한정된다.

Claims (18)

  1. 레이저 빔의 소스; 및
    상기 레이저 빔에 대해 투과성인 재료의 광캐소드 지지대와 상기 지지대의 원격 표면상에 배치된 광캐소드 소스 재료를 포함하는 전자 빔 칼럼을 구비하며,
    상기 광캐소드 소스 재료 및 상기 지지대는 상기 레이저 빔의 상기 소스에 대하여 배치되어서, 상기 레이저 빔이 상기 원격 표면에 의해 정의되는 면에 수직인 선에 대해 소정의 각도로 상기 지지대를 통해 방사되고, 이로써 전자 빔을 방출하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 빔을 축소하도록 상기 광캐소드 소스 재료에 대하여 배치되는 전자 렌즈 구성요소를 더 포함하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 정상상태의(stationary) 레이저 빔인, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 주사하도록 배치된 광학 구성요소를 더 포함하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지대와 상기 레이저 빔의 상기 소스 사이의 광학 경로상에 배치되고, 이로써 상기 레이저 빔이 상기 지지대를 향하도록 하는 이머젼 (immersion) 렌즈를 더 포함하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이머젼 렌즈와 상기 지지대 사이에 배치된 유체를 더 포함하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 이머젼 렌즈는 용융된 실리카, 불화 칼슘, 사파이어, 다이아몬드 및 광학 유리로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료로 된, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지대는, 용융된 실리카, 불화 칼슘, 사파이어, 다이아몬드 및 광학 유리로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료로 된, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 상기 소스는 복수의 주사된 레이저 빔들을 출력하고,
    상기 지지대의 재료는 상기 복수의 주사된 레이저 빔들에 대하여 투과성이며,
    상기 광캐소드 소스 재료 및 상기 지지대는, 상기 복수의 주사된 레이저 빔들이, 상기 지지대를 통하여 상기 원격 표면에 의해 정의되는 면에 수직인 선에 대해 소정의 각도로 방사되도록 배치되고,
    상기 복수의 주사된 레이저 빔은, 상기 원격 표면에서의 상기 광캐소드 소스 재료 상에 입사되고, 이로써 대응하는 복수의 주사된 전자 빔들을 방출하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지대는 상기 전자 빔 칼럼의 하우징내에 배치된 윈도우인, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 빔 칼럼의 하우징내에 배치되며, 상기 레이저 빔에 대해 광학 투과성인 윈도우를 더 포함하고,
    상기 지지대는 상기 윈도우로부터 이격되어 있는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    기판의 굴절률은 n 이고, 상기 소정의 각도는 θ이며, n sinθ는 1 보다 큰, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지대는, c 축을 주위로 회전 대칭인 상기 c 축을 갖는 단축 복굴절 결정 재료로 되며,
    상기 c 축은 상기 광캐소드 소스 재료의 주 표면에 의해 정의된 면과 평행한 면에서 연장되고,
    상기 레이저 빔의 편광 방향은 상기 c 축에 대하여 90°인, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지대 재료는 사파이어인, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치.
  15. 레이저 빔의 축이 지지대의 대향하는 표면에 의해 정의되는 면에 수직인 선에 대해 소정의 각도가 되도록, 전자 빔 칼럼 내의 상기 지지대의 표면 위로 상기 레이저 빔을 향하게 하는 단계; 및
    전자 빔이 입사 레이저 빔에 응답하여 감광성 재료로부터 방출되도록, 상기 지지대의 상기 대향하는 표면에 배치된 감광성 재료상으로 상기 레이저 빔을 향하게 하는 단계를 포함하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치의 동작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 지지대의 표면 위로 상기 레이저 빔을 향하게 하는 상기 단계는, 복수의 주사된 레이저 빔들을 향하게 하는 단계를 포함하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치의 동작 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 지지대는, c 축을 주위로 회전 대칭인 상기 c 축을 갖는 단축 복굴절 결정 재료로 되고,
    상기 c 축은 광캐소드 소스 재료의 주 표면에 의해 정의된 면에 평행한 면에서 연장되며,
    상기 레이저 빔의 편광 방향이 상기 c 축에 대하여 90°가 되도록 상기 레이저 빔을 배열하는 단계를 더 포함하는, 포토리소그래피와 전자빔 리소그래피의 하이브리드 장치의 동작 방법.
  18. 감광성 재료가 배치된 지지대 위로 입사 레이저 빔을 향하게 하는 단계로서, 상기 지지대는 c 축을 주위로 회전 대칭인 상기 c 축을 갖는 단축 복굴절 결정 재료인, 단계;
    상기 복굴절 결정 재료의 c 축이 상기 감광성 재료의 주 표면에 의해 정의되는 면에 평행한 면에서 연장되도록 상기 지지대를 배향하는 단계; 및
    상기 복굴절 결정 재료의 편광 방향이 상기 c 축에 대하여 90°가 되도록 상기 입사 레이저 빔을 배향하는 단계를 포함하는, 광캐소드 동작 방법.
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