KR100866337B1 - 전자빔을 이용한 패턴형성장치, 그 제어방법 및패턴형성방법 - Google Patents

전자빔을 이용한 패턴형성장치, 그 제어방법 및패턴형성방법 Download PDF

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홍원표
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최헌종
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 전자빔을 이용한 패턴형성장치에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 전자빔을 사용하여 보다 세밀하고 넓은 범위에 전자회로패턴을 형성하기 위하여 본 발명의 일 형태에 따르면, 패턴이 형성되며, 형성된 패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 패턴형성 대상물; 상기 패턴형성 대상물의 표면에 서로 인접한 패턴 형성영역을 갖도록 배치되는 적어도 1개 이상의 전자빔 방출장치를 포함하여 이루어지는 전자빔을 이용한 패턴형성장치를 제공한다.
전자빔, 회로패턴, 분할

Description

전자빔을 이용한 패턴형성장치, 그 제어방법 및 패턴형성방법{Device for forming pattern using electron beam, Controlling method for the same and Method for forming pattern}
본 발명은 패턴형성장치에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 전자빔을 사용하여 보다 세밀하고 넓은 범위에 전자회로패턴 또는 나노스케일의 회로금형 패턴등을 형성하는 패턴형성장치에 관한 것이다.
일반적으로 나노미터 수준의 매우 정밀한 초정밀 계측기술 및 공정제어기술은 광학부품과 같은 고정도 부품의 형상을 단시간에 측정하거나, 초고집적화 반도체 공정에서 마스크 선폭을 측정하며, 초정밀 치수의 형상을 미세 가공하는 등의 다양한 분야에 걸쳐 점차 활용성이 증대되고 있다.
이러한 나노 소자기술에 관련된 장치로는 전자빔(Electron beam) 장치가 있으며, 대상 시료의 위치를 미세하게 제어하기 위한 스테이지 등이 있다.
그 중, 전자빔을 이용하여 시료인 반도체 웨이퍼 등의 표면에 전자회로의 패턴을 형성하거나 측정하는 방법이 근래에 널리 쓰이고 있다. 상기와 같은 전자빔을 사용하여 시료의 표면에 전자회로패턴을 형성하는 방법은 정밀도가 높아서 전자 회로패턴의 폭을 보다 좁게 할 수 있다.
하지만, 전자빔을 사용하여 전자회로의 패턴을 형성하는 방법은 회로의 선폭을 매우 좁고 정밀하게 형성할 수 있으나, 전자회로패턴을 형성할 수 있는 영역이 좁아 수백마이크로 이상 영역의 패턴을 정밀하게 가공하기가 어려우며, 또한 가공시간이 수 일이 걸리는 등의 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 회로패턴이 형성되는 패턴형성 대상물을 고정하는 고정부; 상기 패턴형성 대상물의 표면에 서로 인접한 회로패턴 형성영역을 갖도록 배치되는 적어도 1개 이상의 전자빔 방출장치를 포함하여 이루어지는 패턴형성장치를 제공한다.
또한, 상기 패턴형성 대상물은 원통형상으로 이루어지고, 회전할 수 있도록 이루어질 수 있다.
상기 전자빔 방출장치는, 상기 패턴형성 대상물의 둘레부에 복수개가 배열될 수 있다. 그리고, 상기 패턴형성 대상물의 표면에 형성된 회로패턴은 시료에 전사(轉寫)되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 전자빔을 주사하는 적어도 1개 이상의 전자빔 방출장치; 상기 각 전자빔 방출장치에서 방출된 전자빔에 의해 회로패턴이 형성되는 영역을 갖는 패턴형성 대상물에 형성되는 회로패턴의 영역이 기 형성된 회로패턴과 서로 인접하는 위치에 형성되도록 이동되는 상기 패턴형성 대상물을 고 정하는 고정부를 포함하여 이루어지는 패턴형성장치가 제공된다.
상기 패턴형성 대상물은 원통형상으로 이루어지고, 상기 고정부는 상기 전자빔 방출장치에 의해 상기 패턴형성 대상물의 표면에 형성된 패턴이 기 형성된 패턴과 서로 인접한 위치에 형성되도록 회전하는 상기 패턴형성 대상물을 회전 가능하도록 지지할 수 있다.
상기 고정부는, 상기 전자빔 방출장치에 의해 상기 패턴형성 대상물의 표면에 형성되는 회로패턴이 기 형성된 회로패턴과 인접해지도록 상기 패턴형성 대상물을 그 회전축 방향으로 이송시키는 것일 수 있다.
그리고, 상기 고정부는 상기 패턴형성 대상물을 착탈 가능하게 고정할 수 있다.
한편, 상기 고정부의 위치를 이동시키는 이송부가 더 포함되어 이루어질 수 있다. 또한, 상기 이송부는, 상기 고정부를 X, Y, Z축 중 적어도 어느 한 축 방향으로 이송시키는 것일 수 있다.
그리고, 상기 이송부는, 상기 전자빔 방출장치에 의해 상기 패턴형성대상물에 형성되는 패턴이 기 형성된 패턴에 인접하는 위치에 형성되도록 상기 패턴형성 대상물을 이송하는 것일 수 있다.
또한, 상기 패턴형성 대상물을 표면에 형성된 회로패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 패턴형성 대상물 표면의 소정영역에 전자회로패턴의 일부를 형성하는 제1단계 및 상기 패턴형성 대상물의 표면을 소 정위치 이동하여 이동된 면에 전 단계에서 형성된 일부의 전자회로패턴과 연속된 전자회로패턴을 형성하는 제2단계를 수행하는 패턴형성방법을 제공한다.
상기 제1단계 및 제2단계에서 상기 전자회로패턴은 전자빔 방출장치로서 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제2단계에서, 상기 패턴형성 대상물의 표면의 이동은 상기 패턴형성 대상물의 회전으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 패턴형성 대상물을 표면에 형성된 회로패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 전사단계를 더 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 전체 회로패턴을 입력받는 입력단계, 상기 입력된 전체 회로패턴을 소정영역으로 분할하는 분할단계, 패턴형성 대상물의 표면에 상기 분할된 회로패턴 중 어느 한 부분을 형성하는 제1패턴형성단계; 상기 패턴형성 대상물의 표면을 전 단계에서 형성된 회로패턴의 영역만큼 이동시키는 이동단계; 이동된 패턴형성 대상물의 표면에 나머지 회로패턴 중 적어도 일부분의 회로패턴을 기 형성된 회로패턴과 연속적으로 형성되도록 형성하는 제2패턴형성단계를 수행하는 패턴형성장치의 제어방법이 제공된다.
상기 패턴형성 대상물은 원통형의 형상으로 이루어지며, 상기 패턴형성 대상물의 표면의 이동은 상기 패턴형성 대상물의 회전으로 이루어지도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1패턴형성단계와 이동단계 및 제2패턴형상단계는 동시에 이루어질 수 있다.
상기 제1패턴형성단계 및 제2패턴형성단계는 전자빔 방출장치로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 패턴형성 대상물을 표면에 형성된 회로패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 전사단계를 더 수행할 수 있다.
본 발명의 전자빔 패턴형성장치 및 그 제어방법 및 패턴형성방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
여러 개의 전자빔 방출장치를 사용하여 전자회로패턴을 기존 가공영역 보다 넓은 영역으로 형성하므로, 나노미터 수준의 패턴을 가진 다양한 응용분야의 적용이 가능 할 수 있으며, 전자빔 방출장치를 여러 개 사용할 경우 전체전자회로패턴을 형성하는 시간이 보다 줄어들게 되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 요부를 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 전자빔 방출장치의 일 예를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 패턴형성 대상물과 전자빔 방출장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 형태에 따른 패턴형성장치는, 패턴이 형성되는 패턴형성 대상 물(120)과, 상기 패턴형성 대상물(120)에 패턴을 형성하는 전자빔 방출장치(110), 그리고, 상기 패턴형성 대상물(120)을 고정하는 고정부(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 전자빔 방출장치(110)는 전자빔을 방출하여 상기 패턴형성 대상물(120)에 전자회로의 패턴을 형성하는 장치이다. 상기 전자빔 방출장치(110)는 회로패턴의 형성영역이 크지 않아 적용분야에 한계가 있으며, 이의 대안으로 추가 공정이 사용되는 등의 단가상승에 나쁜 영향을 끼친다. 또한 전체 회로패턴을 형성할 경우에는 오랜 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 보다 넓은 영역의 패턴 형성과 형성시간을 단축시키기 위하여, 상기 전자빔 방출장치(110)가 복수 개 구비될 수 있다.
도 2는 상기 복수개의 전자빔 방출장치(110)중 어느 하나 전자빔 방출장치(112)의 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
상기와 같은 전자빔 방출장치(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전자빔 Tip(111: FE Tip)으로부터 방출된 전자가 소스렌즈(112) 및 가변어퍼쳐(113)와 스티그마(114), 블랭커(115), 블랭킹 어퍼쳐(116) 및 디플렉터(117)와 대물렌즈(118)를 거치면서 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 집속되도록 이루어질 수 있다.
물론, 상기와 같은 구성은 상기 전자빔 방출장치(110)의 한 예이며, 다른 구성을 가지도록 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 전자빔 방출장치의 의미는 위에서 설명한 전자빔을 방출하는 장치일 수 있으며, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 회로패턴을 형성하는 레이저 빔을 방출하는 레이저 빔 방출장치 일 수도 있고, 또는 이온을 방출하여 회로패턴을 형성하는 집속이온 빔 방출장치일 수도 있다. 상기 레이저 빔 방출장치 및 집속이온 빔 방출장치는 그 자세한 구조의 설명은 생략하기로 한다. 즉, 본 발명에서 전자빔 방출장치라 함은 전술한 전자빔 방출장치 및 레이저 빔 방출장치 및 집속이온빔 방출장치등을 모두 포함하는 의미로 볼 수 있다.
그리고, 상기 고정부(130)는 상기 패턴형성 대상물(120)을 회전 또는 이동 가능하게 지지하는 것일 수 있다.
또한, 상기 전자빔 방출장치(110)는 그 부피 및 너비가 형성되는 회로패턴에 비하여 커서, 상기 복수개의 전자빔 방출장치(110)를 상기 패턴형성 대상물의 표면과 수직하게 설치할 경우 연속적인 회로패턴의 형성이 어렵다. 따라서, 상기 전자빔 방출장치(110)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각 전자빔 방출장치(110)에 의해 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성되는 회로패턴이 서로 인접되도록 여러 각도로 경사지게 복수개가 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 회로패턴이 서로 인접된다라는 의미는 상기 각 전자빔 방출장치(110)에 의해 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성된 각각의 전자회로패턴의 일부가 인근의 전자회로패턴과 연속적으로 이어질 수 있도록 형성된다라는 의미이다.
본 형태의 설명에서는 상기 전자빔 방출장치(110)가 제1전자빔 방출장치(112), 제2전자빔 방출장치(114), 제3전자빔 방출장치(116), 제4전자빔 방출장치(118)등 4개로 구성된 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명은 상기 전자빔 방출장치의 개수로 제한되는 것은 아니며, 상기 전자빔 방출장치의 개수 는 여러 개가 형성될 수 있을 것이다.
또한, 상기 패턴형성 대상물(120)은 이동 가능하게 형성되어 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 회로패턴이 형성된 후, 표면이 이동되어 회로패턴이 형성되지 않은 부분에 상기 전자빔 방출장치(110)에서 방출된 전자빔이 집속되어 상기 회로패턴에 이어지는 또 다른 회로패턴을 형성하도록 이루어지는 것이다.
상기와 같은 패턴형성 대상물(120)은 평면으로 이루어져 평면상에서 이동이 가능하도록 이루어질 수도 있으나, 본 형태의 설명에서는 상기 패턴형성 대상물(120)이 원통형으로 이루어지고, 회전 가능하도록 형성되는 것을 제시한다.
그리고, 전술하였다시피, 상기 고정부(130)은 상기 원통형의 패턴형성 대상물(120)을 회전 가능하게 지지하도록 이루어질 수 있다. 또한, 그 회전축방향으로 소정범위 이동시킬 수 있도록 이루어질 수 도 있다.
그리고, 상기 패턴형성 대상물(120)의 둘레 주위에 복수개의 각 전자빔 방출장치(110)는 상기 패턴형성 대상물(120)의 둘레 표면에 서로 인접한 회로패턴의 영역을 갖도록 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 형태에 따른 전자빔 패턴형성장치의 패턴형성 대상물의 표면에 전자회로패턴의 일부분이 형성되는 상태를 도시한 전개도이고, 도 7은 본 발명의 일 형태에 따른 전자빔 패턴형성장치의 패턴형성대상물의 표면에 전체전자회로패턴이 형성된 상태를 도시한 전개도이다.
즉, 본 발명의 일 형태에 따른 복수개의 전자빔 방출장치(110)는 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 각각의 회로패턴을 형성하는 영역을 형성한다. 본 형 태의 설명에서는 상기 제1전자빔 방출장치(112)에 의해 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성되는 회로패턴의 영역을 제1회로패턴영역(142)이라 하고, 상기 제2전자빔 방출장치(114)에 의해 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성되는 회로패턴의 영역을 제2회로패턴영역(144)이라 하고, 상기 제3전자빔 방출장치(116)에 의해 형성되는 회로패턴의 영역을 제3회로패턴영역(146)이라 하고, 상기 제4전자빔 방출장치(118)에 의해 형성되는 회로패턴의 영역을 제4회로패턴영역(148)이라 하기로 한다. 상기 제1회로패턴영역(142)와 제2회로패턴영역(144) 및 제3회로패턴영역(143) 그리고 제4회로패턴영역(144)는 서로 인접되어 연속된 회로패턴을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 패턴형성 대상물(120)이 이동됨에 따라 상기 제1회로패턴영역이 형성되는 경로를 L1이라 부르기로 하고, 상기 제2회로패턴영역이 형성되는 경로를 L2라 부르기로 하고, 상기 제3회로패턴영역이 형성되는 경로를 L3라 부르기로 하고, 상기 제4회로패턴영역이 형성되는 경로를 L4라 부르기로 한다. 이 때, 상기 패턴형성 대상물(120)은 회전됨으로써, 그 표면이 이동하는 것일 수 있다. 상기와 같이 패턴형성 대상물(120)이 회전할 때 그 표면이 이동하는 방향을 R방향이라 칭하기로 한다.
또한, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 복수개의 전자빔 방출장치(112,114,116,18)에 의해 한번의 회전에 의해 형성되는 영역을 R1이라 부르기로 하고, 그 후에 상기 패턴형성 대상물(120)이 축방향으로 이동된 후 상기 복수개의 전자빔 방출장치 (112,114,116,18)가 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 회로패 턴을 형성하는 영역을 R2라 부르기로 한다. 또한, 상기 패턴형성 대상물(120)이 축방향으로 이동되는 방향을 H방향이라 칭하기로 한다.
상기 각 전자빔 방출장치(110)은 서로 인접한 패턴형성영역을 형성하므로, 도 5와 같이 패턴형성 대상물(120)의 표면에 서로 연속적으로 형성된 전자회로패턴의 일부들(142, 144, 146, 148)이 형성된다. 상기 회로패턴들(142, 144, 146, 148)이 형성되면 상기 패턴형성 대상물(120)이 소정각도 회전하여 패턴형성 대상물(120)의 표면이 R 방향으로 이동될 수 있다.
따라서, 상기 이동된 패턴형성 대상물(120)의 표면에 상기 기 형성된 회로패턴들(142, 144, 146, 148)과 연속적인 또 다른 회로패턴들을 형성시키게 된다. 상기한 단계들이 반복되면서 상기 제1전자빔 방출장치(112)는 상기 L1을 따라 회로패턴을 형성하고, 상기 제2전자빔 방출장치(114)는 상기 L2를 따라 회로패턴을 형성하며, 상기 제3전자빔 방출장치(116)은 상기 L3를 따라 회로패턴을 형성하고, 상기 제4전자빔 방출장치(118)은 상기 L4를 따라 회로패턴을 형성할 수 있다.
따라서, 상기 원통형의 패턴형성 대상물(120)이 1회전을 완료하면, 상기 각 L1, L2, L3, L4에 회로패턴들이 모두 형성되어 R1의 회로패턴형성이 완료된다. 물론, 상기 L1및 L2 와 L3, L4에 형성된 회로패턴들은 모두 서로 연속적이게 형성된다.
상기와 같이, R1의 회로패턴의 형성이 완료되면, 상기 패턴형성 대상물이 H방향으로 소정거리 이송되고, R2 영역에 상기와 같은 방법으로 R1 영역에 형성된 회로패턴과 연속된 회로패턴이 형성되고, 상기와 같은 과정을 통하여 도 7에 도시 된 바와 같이 패턴형성 대상물(120)의 표면에 전체회로패턴이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 패턴형성 대상물(120)을 축방향으로 이송시키는 구성요소는 상기 고정부(130)일 수도 있고, 별도로 구비되어 상기 고정부(130) 및 상기 고정부(130)를 이송시키는 이송부일 수도 있다.
그리고, 상기 패턴형성 대상물(120)은 그 표면에 전자회로의 전체패턴형성이 완료되면, 형성된 전체회로패턴(140)을 시료(150)에 전사(轉寫)하는 금형과 같은 구성요소일 수 있다.
즉, 시료(150)에 전자회로패턴을 직접 형성하지 않고, 원통형태의 패턴형성 대상물(120)에 일단 전자회로패턴(140)을 형성한 후에, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성된 전자회로패턴(140)을 시료(150)의 표면에 전사할 수 있는 것이다.
상기 시료(150)는 반도체의 웨이퍼(wafer)가 될 수도 있고, LCD 광학필름의 전자회로가 될 수도 있는 등 여러 가지가 될 수 있다.
물론, 상기 패턴형성 대상물 자체가 반도체의 웨이퍼 또는 LCD 광학필름의 전자회로가 될 수도 있다.
따라서, 보다 부피가 작은 원통형의 패턴형성 대상물(120)을 이용하여 연속적인 전체회로패턴을 보다 빠른 시간에 형성할 수 있어 장치의 부피가 축소되고, 패턴의 형성시간이 단축되어 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 패턴형성장치의 다른 형태를 설명하기로 한다.
본 형태의 패턴형성장치는 전술한 형태의 패턴형성장치와 유사하게 패턴이 형성되는 패턴형성 대상물(120)을 고정하는 고정부(130)과, 상기 패턴형성 대상물(120)에 패턴을 형성하는 복수개의 전자빔 방출장치(110)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 전자빔 방출장치(110)의 구성은 전술한 형태의 전자빔 방출장치(110)와 유사하므로, 전술한 형태의 전자빔 방출장치(110)의 설명으로 갈음하기로 한다.
상기 패턴형성 대상물(120)은 전술한 형태의 패턴형성 대상물(120)과 마찬가지로 상기 각 전자빔 방출장치(110)에서 방출된 전자빔에 의해 회로패턴이 형성되는 영역을 갖고, 또한 이동 가능하게 구비된다. 그리고, 상기 패턴형성 대상물(120)은 상기 각 전자빔 방출장치(110)에 의해 형성된 회로패턴영역이 기 형성된 회로패턴과 인접하는 위치에 형성되도록 이동 가능하게 구비된다.
그리고, 상기 고정부(130)는 상기 패턴형성 대상물(120)을 회전 또는 이동 가능하게 지지하는 것일 수 있다.
도 6은 본 형태의 전자빔 방출장치에 표면에 각 전자빔 방출장치에 의해 전자회로패턴이 형성되는 상태를 도시한 전개도이고, 도 7은 본 발명의 다른 형태에 따른 패턴형성장치에 의해 패턴형성 대상물의 표면에 전자회로 패턴이 형성된 상태를 도시한 전개도이다.
먼저, 패턴형성 대상물(120)의 표면에 상기 전자빔 방출장치(112, 114, 116, 118)에서 방출된 전자빔에 의해 전자회로패턴의 일부들(142,144,146,148)들이 형성된다. 이 때, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 상기 전자회로패턴의 일부들은 전술한 형태와는 달리 반드시 서로 연속적일 필요는 없으며, 상기 패턴형성 대상 물(120)이 그 표면에 형성되는 회로패턴의 일부들이 기 형성된 회로패턴과 인접되어 연속을 형성할 수 있는 위치로 이동하는 것이다.
본 형태의 발명에서는 상기 패턴형성 대상물(120)이 전술한 형태와 유사하게 원통형으로 형성되는 것을 예로 설명한다. 또한, 상기 원통형의 패턴형성 대상물(120)은 회전가능하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 원통형상의 패턴형성 대상물(120)이 회전되면서 그 표면 둘레에 전자회로패턴이 형성되는 것이다. 또한, 상기 패턴형성 대상물(120)은 그 회전축방향으로 소정범위 이동시킬 수 있도록 이루어질 수 있다.
이 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전자빔 방출장치에 의해 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성되는 회로패턴의 일부(142,144,146,148)들은 서로 연속적일 필요는 없지만, 적어도 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면이 이동됨에 의하여 L1, L2, L3, L4에 형성되는 전자회로패턴의 일부들은 기 형성된 전자회로패턴과 연속적으로 형성되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 L1, L2, L3, L4의 전자회로패턴들은 서로 연속을 이루도록 형성될 수 있다.
따라서, 전술한 형태에서와 같이, 상기 패턴형성 대상물을 회전시켜 그 표면을 R방향으로 이동시키면서 전자회로패턴을 형성하여 R1영역에 회로패턴의 형성을 완료한 후, 상기 패턴형성 대상물을 H 방향으로 축 방향 이동시켜 R2영역에 전술한 R1영역에 형성한 방식과 마찬가지로 전자회로패턴을 형성할 수 있다. 이 때에도 상기 R2 영역에 형성된 전자회로패턴은 상기 R1 영역에 기 형성된 전자회로패턴들과 연속을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기와 같은 과정을 반복하 면 도 7에 도시된 바와 같이 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 전체회로패턴이 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 기 형성된 전자회로패턴의 일부들과 서로 연속적이 되도록 인접된 전자회로패턴을 형성할 수 있는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 형태에 따른 상기 고정부(130)는 상기 패턴형성장치(120)을 착탈 가능하게 지지할 수도 있다.
또한, 상기 고정부(130)의 위치를 이동시키는 이송부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기와 같은 이송부는 볼 스크류(미도시) 및 상기 볼 스크류(미도시)를 회전시키는 모터(미도시), 그리고, 상기 고정부(130) 또는 이송대상물체가 올려지는 지지판(미도시) 그리고, 상기 볼 스크류(미도시)의 회전에 따라 상기 지지판(미도시)을 일측으로 가압하여 이송시키는 슬라이더(미도시) 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 이송부(미도시)는 상기 고정부(130)를 X축이나 Y축 또는 Z축 중 적어도 어느 한 축 방향으로 이송시킬 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다. 서로 다른 이송방향을 가지는 이송부(미도시)가 복수 개 조합되어 상기 고정부(130)를 이송시킬 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 이송부는 상기 전자빔 방출장치(110)로부터 방출된 전자빔에 의해 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성되는 회로패턴이 기 형성된 회로패턴과 인접되게 형성되도록 상기 패턴형성 대상물(120)를 이송시킬 수 있도록 이루어질 수 있다.
즉, 상기 패턴형성 대상물(120)의 H방향, 즉 축방향 이송은 상기 이송부가 담당할 수도 있고, 또는 상기 고정부(130)가 담당할 수도 있다.
그리고, 상기 패턴형성 대상물(120)은 그 표면에 전체전자회로의 패턴형성이 완료되면, 형성된 전자회로패턴을 시료(150)에 전사(轉寫)하는 구성요소일 수 있다.
즉, 시료(150)에 전자회로패턴을 직접 형성하지 않고, 원통형태의 패턴형성 대상물(120)에 일단 전자회로패턴을 형성한 후에, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성된 전자회로패턴을 시료(150)의 표면에 전사할 수 있는 것이다.
한편, 이하에서는 본 발명에 따른 패턴형성 대상물에 패턴을 형성하는 방법을 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 형태에 따른 패턴형성방법을 도시한 순서도이다.
본 형태에 따른 패턴형성방법은, 패턴형성 대상물(120)의 표면의 소정영역에 전자회로패턴의 일부를 형성하는 제1단계(S110)와, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면을 소정위치 이동(S120)하여 이동된 면에 전 단계에서 형성된 일부의 전자회로패턴과 연속된 전자회로패턴을 형성하는 제2단계(S130)를 포함하여 이루어질 수 있다.
일반적으로, 전자빔 방출장치(110)가 패턴형성 대상물의 표면에 한번에 형성할 수 있는 전자회로패턴영역의 크기는 100입방마이크로미터 내외여서, 전체전자회로패턴영역의 넓이보다 작다. 따라서, 상기 패턴형성장치의 제어부에서는 상기 전 자빔 방출장치(110)가 1회에 형성하는 단위패턴영역을 미리 설정하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제1단계(S110)는 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 상기 전자빔 방출장치(110)를 통하여 기 설정된 영역으로 전자회로패턴의 일부분을 형성하는 단계이다.
상기 제1단계(S110)에서, 상기 기 설정된 전자회로패턴의 일부분을 형성하한 후에는 제2단계(S130)가 수행된다.
상기 제2단계(S130)에서는, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면을 소정위치 이동한 후에 이동된 면에 상기 전자빔 방출장치(110)를 통하여 기 형성된 전자회로패턴의 일부와 연속된 전자회로패턴의 다른 일부분을 형성하는 단계이다.
이 때, 상기 패턴형성 대상물(120)은 원통형상으로 이루어져, 회전함으로써, 표면을 이동시키도록 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2단계(S130)에서, 상기 제1단계(S110)에서 형성된 전자회로패턴의 일부와 연속된 전자회로패턴의 다른 일부분의 형성이 완료된 후에는, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면을 이동시킨 후, 상기 기 형성된 전자회로패턴과 연속된 전자회로패턴의 또 다른 일부분을 형성시키는 단계가 수행되며, 상기와 같은 단계는 상기 패턴형성 대상물의 표면에 전체전자회로패턴의 형성이 완료될 때 까지 반복될 수 있다.
또한, 상기의 각 단계 패턴형성이 동시에 이루어 질 수 도 있다.
그리고, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 전체전자회로패턴의 형성이 완 료된 후에는 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성된 전자회로패턴을 시료(150)에 전사하는 단계가 더 포함될 수 있다.
또 한편, 이하에서는, 본 발명에 따른 패턴형성장치의 제어방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 형태에 따른 패턴형성장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 패턴형성장치의 제어부에 형성해야 할 전체전자회로패턴을 입력받는 단계(S210)가 수행된다.
그리고, 상기 입력된 전체전자회로패턴을 소정영역으로 분할하는 단계(S220)가 수행된다. 전술하였다시피, 상기 전자빔 방출장치(110)가 한번에 형성할 수 있는 전자회로패턴의 크기는 전체전자회로패턴의 넓이보다 작다. 따라서, 상기 패턴형성장치의 제어부에서, 상기 전자빔 방출장치(110)가 1회에 형성할 수 있는 단위패턴영역을 설정하여, 상기 넓이만큼으로 전체전자회로패턴을 분할하는 단계(S220)가 수행되는 것이다.
그리고, 제1패턴형성단계(S230)가 수행된다. 상기 제1패턴형성단계(S230)는 상기 단계(S220)에서 분할된 단위패턴영역만큼 상기 전자빔 방출장치(110)를 사용하여 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 전자회로패턴의 일부(142)를 형성하는 단계이다.
그리고, 상기 제1패턴형성단계(S230)가 완료된 후에는 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면을 상기 전 단계에서 형성된 전자회로패턴의 일부(142)만큼 이동시 키는 이동단계(S240)가 형성된다.
본 형태의 설명에서는 상기 패턴형성 대상물(120)이 원통형상으로 이루어져 회전함으로써 패턴형성 대상물(120)의 표면이 이동되는 것을 예로 들어 설명한다.
상기 패턴형성 대상물(120)이 회전되어 상기 패턴형성 대상물의 표면이 상기 제1패턴형성단계(S230)에서 형성된 전자회로패턴의 영역만큼 이동된 후에는 제2패턴형성단계(S250)가 수행된다.
상기 제2패턴형성단계(S250)에서는 상기 분할된 전체 전자회로패턴 중 전 단계에서 형성된 전자회로패턴의 일부(142)와 이어지는 전자회로패턴의 다른 일부분을 상기 패턴형성 대상물(120)에 기 형성된 전자회로패턴과 연속적이게 형성하는 단계이다.
상기 패턴형성 대상물(120)의 표면 둘레에 상기 전체전자회로패턴이 모두 형성될 때까지 상기 이동단계(S240)와 제2패턴형성단계(S250)는 반복될 수 있다.
또한, 상기 제1패턴형성단계(S230)와 이동단계(S240) 및 제2패턴형성단계(S250)는 동시에 이루어질 수도 있으며, 회로패턴의 형성과 측정이 동시에 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1패턴형상단계(S230)에서 전자회로패턴을 형성하는 전자빔 방출장치와 상기 제2패턴형성단계(S250)에서 전자회로패턴을 형성하는 전자빔 방출장치는 동일한 전자빔 방출장치일 수도 있고, 서로 다른 전자빔 방출장치일 수도 있다.
그리고, 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 전체전자회로패턴의 형성이 완료된 후에는 상기 패턴형성 대상물(120)의 표면에 형성된 전자회로패턴을 시 료(150)에 전사하는 단계가 더 포함될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 요부를 도시한 단면도;
도 2는 도 1의 전자빔 방출장치의 일 예를 도시한 사시도;
도 3은 도 1의 전자빔 방출장치 및 패턴형성 대상물을 도시한 사시도;
도 4는 도 3의 측면도;
도 5는 본 발명의 일 형태에 따른 전자빔을 이용한 패턴형성장치에서 패턴이 형성되는 패턴형성 대상물의 표면을 도시한 전개도;
도 6은 본 발명의 다른 형태에 따른 전자빔을 이용한 패턴형성장치에서 패턴이 형성되는 패턴형성 대상물의 표면을 도시한 전개도;
도 7은 본 발명의 전자빔을 이용한 패턴형성장치에서 패턴이 형성된 패턴형성 대상물의 표면을 도시한 전개도;
도 8은 본 발명의 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 패턴형성 대상물이 시료에 회로패턴을 전사하는 상태를 도시한 평면도;
도 9는 본 발명의 전자빔을 이용한 패턴형성방법의 일 형태를 도시한 순서도; 및
도 10은 본 발명의 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
110 : 전자빔 방출장치 120 : 패턴형성 대상물
130 : 고정부 140 : 회로패턴

Claims (22)

  1. 패턴이 형성되도록 원통형상으로 이루어져 회전가능하게 구비되는 패턴형성대상물을 회전가능하게 지지하며 회전축 방향으로 이동시키는 고정부; 및
    상기 패턴형성 대상물의 표면에 서로 연속된 패턴 형성영역을 갖도록 배치되는 복수개의 전자빔 방출장치;
    를 포함하여 이루어지는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자빔방출장치는,
    상기 패턴형성 대상물의 둘레부에 복수개가 배열되는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패턴형성 대상물을 표면에 형성된 회로패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  5. 전자빔을 주사하는 복수개의 전자빔 방출장치; 및
    상기 각 전자빔 방출장치에서 방출된 전자빔에 의해 회로패턴이 형성되는 영역을 갖는 패턴형성 대상물에 형성되는 회로패턴의 영역이 상기 패턴형성 대상물에 기 형성된 회로패턴과 서로 연속되는 위치에 형성도록 이동되는 상기 패턴형성 대상물을 고정하는 고정부;
    를 포함하여 이루어지는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패턴형성 대상물은 원통형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 전자빔 방출장치에 의해 상기 패턴형성 대상물의 표면에 형성되는 회로패턴이 기 형성된 회로패턴과 연속되도록 회전하는 상기 패턴형성 대상물을 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 전자빔 방출장치에 의해 상기 패턴형성 대상물의 표면에 형성되는 회로패턴이 기 형성된 회로패턴과 연속되도록 상기 패턴형성 대상물을 그 회전축 방향으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 패턴형성 대상물을 탈착 가능하게 고정하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 고정부의 위치를 이동시키는 이송부가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 고정부를 X, Y, Z축 중 적어도 어느 한 축 방향으로 이송시키는 것임을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 전자빔 방출장치에 의해 상기 패턴형성 대상물의 표면에 형성되는 패턴이 기 형성된 회로패턴과 연속되는 위치에 형성될 수 있도록 상기 패턴형성 대상물을 이송하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 패턴형성 대상물의 표면에 형성된 회로패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치.
  14. 패턴형성 대상물 표면에 전자회로패턴의 일부를 형성하는 제1단계; 및
    상기 패턴형성 대상물의 표면을 이동하여 이동된 면에 상기 1단계에서 형성된 일부의 전자회로패턴과 연속된 전자회로패턴을 형성하는 제2단계;
    를 수행하는 전자빔을 이용한 패턴형성방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1단계 및 제2단계에서 상기 전자회로패턴은 전자빔 방출장치로서 형성하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 패턴형성 대상물의 표면의 이동은 상기 패턴형성 대상물의 회전으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 패턴형성 대상물을 표면에 형성된 회로패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 전사단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성방법.
  18. 전체 회로패턴을 입력받는 입력단계;
    상기 입력된 전체 회로패턴을 복수개의 영역으로 분할하는 분할단계;
    패턴형성 대상물의 표면에 상기 분할된 회로패턴 중 어느 한 부분을 형성하는 제1패턴형성단계;
    상기 패턴형성 대상물의 표면을 전 단계에서 형성된 회로패턴의 영역만큼 이동시키는 이동단계; 및
    이동된 패턴형성 대상물의 표면에 나머지 회로패턴 중 적어도 일부분의 회로패턴을 기 형성된 회로패턴과 연속적으로 형성되도록 형성하는 제2패턴형성단계;
    를 수행하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1패턴형성단계와 이동단계 및 제2패턴형성단계는 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 제어방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 패턴형성 대상물은 원통형의 형상으로 이루어지며, 상기 패턴형성 대상 물의 표면의 이동은 상기 패턴형성 대상물의 회전으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 제어방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1패턴형성단계 및 제2패턴형성단계는 전자빔 방출장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형상장치의 제어방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 패턴형성 대상물을 표면에 형성된 회로패턴을 시료에 전사(轉寫)하는 전사단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 패턴형성장치의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007188951A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法

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