KR101042250B1 - Lithograph apparatus for using a ballistic-electron emission device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자의 면 방출이 가능한 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithographic apparatus using a ballistic electron emitting device capable of emitting planes of electrons.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치는 내부가 진공상태로 이루어지며, 전자가 투과가 가능하도록 어느 일 면에 투과창이 구비되는 본체와 상기 본체의 내부에 장착되고, 면 영역으로 전자의 방출이 가능하며, 터널링 효과로 방출되는 전자의 직진성이 확보되도록 구성되는 탄도전자 방출소자와 상기 탄도전자 방출소자로부터 전자의 방출을 위해 탄도전자 방출소자에 전위차를 형성시키도록, 직류의 전류를 공급하는 전원, 전원을 개폐시키는 스위치 및 탄도전자 방출소자의 상부전극과 본체를 접지시켜 방출되지 않은 일부 전자가 탄도전자 방출소자와 본체에 충전되는 것을 방지하는 접지부를 포함하는 전원공급부와 상기 탄도전자 방출소자, 상기 투과창 또는 상기 투과창과 전자가 조사되는 레지스트 사이에, 전자가 투과되지 못하는 물질로 이루어지는 박막 또는 박판 형태로 제공되되, 상기 레지스트에 형성시키고자 하는 패턴으로 형성되는 마스크를 포함하여, 상기 탄도전자 방출소자에서 방출되는 전자를 상기 레지스트에 조사시켜 반응을 일으켜 요구되는 패턴이 형성되도록 구성될 수 있다. In the lithographic apparatus using the ballistic electron emitting device according to the embodiment of the present invention, the inside is made in a vacuum state, and the inside of the main body and the main body having a transmission window provided on one surface to allow electrons to pass therethrough, It is possible to emit electrons to the area, and to form a potential difference in the ballistic electron emitting device configured to secure the straightness of the electrons emitted by the tunneling effect and the ballistic electron emitting device for the emission of electrons from the ballistic electron emitting device. A power supply including a power supply for supplying a current, a switch for opening and closing the power supply, and a grounding part for grounding the upper electrode of the ballistic electron emission device and the main body to prevent the non-emitted electrons from being charged in the ballistic electron emission device and the main body; Between the ballistic electron emission element, the transmission window or between the transmission window and the resist irradiated with electrons, Provided in the form of a thin film or thin plate made of a material that does not transmit electrons, including a mask formed in the pattern to be formed in the resist, by irradiating electrons emitted from the ballistic electron emitting device to the resist to cause a reaction It can be configured to form the required pattern.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 리소그래피 공정을 위한 전자조사가 대면적으로 이루어질 수 있고, 낮은 전력으로도 전자의 방출이 이루어질 수 있으며, 패터닝을 위한 전자의 이동경로를 보정 또는 패터닝을 위한 스캐닝 과정이 요구되지 않아 장치의 구조를 단순화 할 수 있으며, 리소그래피 공정에 요구되는 시간을 단축시킬 수 있다. According to the above configuration, the present invention can be largely irradiated for the lithography process, the emission of electrons can be made even at low power, the scanning process for correcting or patterning the movement path of the electron for patterning Since this is not required, the structure of the apparatus can be simplified, and the time required for the lithography process can be shortened.

리소그래피, 탄도전자, 반도체, 마스크, 레지스트, 터널링 Lithography, Ballistics, Semiconductors, Masks, Resists, Tunneling

Description

탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치{LITHOGRAPH APPARATUS FOR USING A BALLISTIC-ELECTRON EMISSION DEVICE}Lithographic apparatus using ballistic electron emitting device {LITHOGRAPH APPARATUS FOR USING A BALLISTIC-ELECTRON EMISSION DEVICE}

본 발명은 전자의 면 방출이 가능한 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithographic apparatus using a ballistic electron emitting device capable of emitting an electron surface.

일반적으로, 반도체 웨이퍼 등과 같은 반도체 제조 공정 등에는 요구되는 패턴을 형성시키기 위한 공정이 수행되고 있다. 이러한 패턴의 형성과정에는 리소그래피 장치가 이용되고 있는데, 리소그래피 장치는 패턴의 형성을 위해 이용되는 레지스트의 종류 또는 특성에 따라 광 또는 전자를 이용하여 레지스트의 경화작용을 유발하도록 구성된다. In general, a process for forming a required pattern is performed in a semiconductor manufacturing process such as a semiconductor wafer or the like. A lithographic apparatus is used to form such a pattern, and the lithographic apparatus is configured to cause curing of the resist using light or electrons depending on the type or characteristics of the resist used for forming the pattern.

이 중, 전자를 이용하여 패턴을 형성시키는 리소그래피 장치의 경우에는 팁 구조로 이루어지는 전자방출 소자를 이용하여 구성되고 있다. Among these, in the case of the lithographic apparatus in which a pattern is formed using electrons, it is comprised using the electron emitting element which consists of a tip structure.

도 1에 도시된 것과 같이, 게이트 전극(2)이 구비되는 전자 방출팁(1)으로부터 전자가 방출되어 복수의 렌즈(3a,3b,3c,3d)를 통해 방출된 전자의 진행경로가 보정되고 포커싱되어 레지스트와 같은 조사 대상물(4)에 조사되도록 구성된다. As shown in FIG. 1, electrons are emitted from the electron emission tip 1 having the gate electrode 2, and thus the path of the electrons emitted through the plurality of lenses 3a, 3b, 3c, and 3d is corrected. It is configured to focus and irradiate the irradiation object 4 such as a resist.

이 경우, 전자 방출팁(1)으로부터 방출되는 전자는 게이트 전극(2)과 사이에 서 산란과정(scattering event)을 거치게 되기 때문에 전자가 가지고 있는 에너지의 효율이 저하된다. 따라서, 조사 대상물(4)의 반응에 요구되는 에너지로 조사되도록 하기 위해서는 전자가 충분한 에너지를 가지도록 하여야만 한다. 이를 위해서, 전압을 높여야만 하는 단점이 있다. 또한, 고전압의 공급을 위해서는 부수적인 주변장치와 안전을 위한 설계가 요구된다. In this case, since the electrons emitted from the electron emission tip 1 go through a scattering event between the gate electrode 2, the efficiency of energy possessed by the electrons is reduced. Therefore, in order to be irradiated with the energy required for the reaction of the irradiated object 4, the electrons must have sufficient energy. To this end, there is a disadvantage that the voltage must be increased. In addition, high voltage supply requires additional peripherals and safety designs.

한편, 전자 방출팁(1)을 통해 방출되는 전자는 산란과정 등에 의해 직진성을 가질 수 없다 따라서, 의도된 조사 대상물(4)의 영역으로 전자를 조사시키기 위해서는 전자의 경로는 보정시키기 위한 구조로 이루어져야만 한다. 즉, 위에서 언급한 바와 같이, 필드렌즈(3a)와 마그네틱 렌즈(3b,3c) 및 정전렌즈(3d) 등이 구비되는 구조로 이루어져야만 하기 때문에 장치의 구성이 복잡하고, 또는 장비의 크기가 커질 수 밖에 없다. 따라서, 레지스트 공정은 충분한 공간이 확보되어야만 하는 제약이 따른다. On the other hand, the electrons emitted through the electron emission tip 1 may not have a straightness due to the scattering process, etc. Therefore, in order to irradiate the electrons to the intended area of the irradiation object 4, the path of the electrons should be configured to correct. Should be. That is, as mentioned above, since the structure of the field lens 3a, the magnetic lenses 3b, 3c, the electrostatic lens 3d, etc. must be provided, the configuration of the device is complicated, or the size of the equipment may be increased. There is no choice but to. Therefore, the resist process is subject to the constraint that sufficient space must be secured.

또한, 전자 방출팁(1)으로부터 방출되는 전자는 방출면적이 점에 가깝기 때문에 패턴의 형성을 위해서는 스캐닝 과정이 요구된다. 즉, 리소그래피 공정은 스캐닝이 이루어지는 시간에 따라 전체 공정시간이 결정되고, 이로 인하여 작업시간을 단축시키는 데에 제약이 따른다. In addition, since the electrons emitted from the electron emission tip 1 have an emission area close to a point, a scanning process is required to form a pattern. That is, in the lithography process, the total process time is determined according to the time at which the scanning is performed, and thus, there is a limitation in reducing the working time.

따라서, 패터닝을 위한 리소그래피 공정의 시간단축과 장치의 구성을 단순화시키고자 하는 노력이 요구된다. Therefore, an effort to shorten the time of the lithography process for patterning and to simplify the configuration of the apparatus is required.

본 발명은 종래의 리소그래피 장치에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다. The present invention has been made in view of at least one of the needs or problems arising in a conventional lithographic apparatus.

본 발명의 일 목적은 리소그래피 공정을 위한 전자조사가 대면적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이다. One object of the present invention is to enable large-scale electron irradiation for the lithography process.

본 발명의 다른 일 목적은 낮은 전력으로도 전자의 방출이 이루어지도록 하여 리소그래피 장치에 요구되는 사용전력을 낮출 수 있도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to enable the emission of electrons even at low power so as to lower the power used for the lithographic apparatus.

본 발명의 다른 일 목적은 전자의 이동경로를 보정하지 않고서도 패터닝 작업이 가능하도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to enable a patterning operation without correcting the movement path of electrons.

본 발명의 또 다른 일 목적은 패터닝을 위한 스캐닝 과정을 최소화 하거나 또는 스캐닝 과정 없이 리소그래피 공정이 수행될 수 있도록 하는 것이다. It is another object of the present invention to minimize the scanning process for patterning or to allow the lithography process to be performed without the scanning process.

본 발명의 또 다른 일 목적은 리소그래피 장치의 구조를 단순화 할 수 있으며 크기를 감소시킬 수 있도록 하는 것이다. It is another object of the present invention to simplify the structure of the lithographic apparatus and to reduce the size.

본 발명의 또 다른 일 목적은 리소그래피 공정에 요구되는 시간의 단축이 가능하도록 하는 것이다. It is yet another object of the present invention to enable shortening of the time required for the lithographic process.

본 발명의 또 다른 일 목적은 스캐닝 과정 없이 패터닝이 요구되는 영역에 대하여 전자가 조사되는 영역이 최대한 동일하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다. Yet another object of the present invention is to allow the region to be irradiated with electrons to be the same as much as possible with respect to the region requiring patterning without a scanning process.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다. A lithographic apparatus using a ballistic electron emitting device according to an embodiment for realizing at least one of the above problems may include the following features.

본 발명은 기본적으로, 리소그래피 공정을 위한 전자조사가 대면적으로 이루질 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다. The present invention is basically based on being configured such that electron irradiation for the lithography process can be made in a large area.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치는 내부가 진공상태로 이루어지며, 전자가 투과가 가능하도록 어느 일 면에 투과창이 구비되는 본체와; 상기 본체의 내부에 장착되고, 면 영역으로 전자의 방출이 가능하며, 터널링 효과로 방출되는 전자의 직진성이 확보되도록 구성되는 탄도전자 방출소자와; 상기 탄도전자 방출소자로부터 전자의 방출을 위해 탄도전자 방출소자에 전위차를 형성시키도록, 직류의 전류를 공급하는 전원, 전원을 개폐시키는 스위치 및 탄도전자 방출소자의 상부전극과 본체를 접지시켜 방출되지 않은 일부 전자가 탄도전자 방출소자와 본체에 충전되는 것을 방지하는 접지부를 포함하는 전원공급부와; 상기 탄도전자 방출소자, 상기 투과창 또는 상기 투과창과 전자가 조사되는 레지스트 사이에, 전자가 투과되지 못하는 물질로 이루어지는 박막 또는 박판 형태로 제공되되, 상기 레지스트에 형성시키고자 하는 패턴으로 형성되는 마스크;를 포함하여, 상기 탄도전자 방출소자에서 방출되는 전자를 상기 레지스트에 조사시켜 반응을 일으켜 요구되는 패턴이 형성되도록 구성될 수도 있다. A lithographic apparatus using a ballistic electron emission device according to an embodiment of the present invention includes a main body having a transmission window formed on a surface thereof so as to allow electrons to pass therethrough; A ballistic electron emission element mounted inside the main body, capable of emitting electrons to a surface region, and configured to ensure the straightness of electrons emitted by the tunneling effect; In order to form a potential difference in the ballistic electron emitting device for emitting electrons from the ballistic electron emitting device, a power supply for supplying a direct current, a switch for opening and closing the power supply, and a grounded upper electrode and the main body of the ballistic electron emitting device are not emitted. A power supply unit including a ground part for preventing some electrons from being charged in the ballistic electron emission device and the main body; A mask provided in the form of a thin film or thin plate made of a material which does not transmit electrons between the ballistic electron emission device, the transmission window or the resist to which the electrons are irradiated, and formed in a pattern to be formed in the resist; Including, may be configured to cause a reaction by irradiating electrons emitted from the ballistic electron emitting device to the resist to form a desired pattern.

이 경우, 탄도전자 방출소자는 실리콘 소재의 기판과; 기판의 일 면에 배치되는 금속으로 이루어지는 하부전극과; 하부전극과 마주하는 기판의 다른 일 면에 배치되며, 전위차에 의해 여기된 전자를 가속 시키는 터널링부와; 기판과 마주하는 터널링부의 다른 일 면에 배치되는 상부전극;을 포함하여 구성될 수도 있다. In this case, the ballistic electron emitting device includes a substrate made of silicon; A lower electrode made of a metal disposed on one surface of the substrate; A tunneling part disposed on the other surface of the substrate facing the lower electrode and accelerating electrons excited by a potential difference; And an upper electrode disposed on the other surface of the tunneling part facing the substrate.

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또 다른 한편, 탄도전자 방출소자와 투과장 사이에는 전자의 선량을 조절하기 위한 선량 조절전극이 더 구비될 수도 있다. 이 경우, 전원공급부에는 선량 조절전극으로 직류의 전류를 공급하는 별도의 전원이 더 구비될 수도 있다. 그리고, 선량 조절전극은 격자전극으로 이루어질 수도 있다. On the other hand, the dose control electrode for adjusting the dose of electrons may be further provided between the ballistic electron emission element and the transmission field. In this case, the power supply unit may be further provided with a separate power supply for supplying a direct current to the dose control electrode. And, the dose control electrode may be made of a grid electrode.

또한, 선량 조절전극으로 직류의 전류를 공급하는 전원에는 가변 스위치가 더 구비되어 방출전자의 선량 조절을 위해 공급되는 전류의 세기가 조절 가능하도록 구성될 수도 있다. In addition, the power supply for supplying the current of the direct current to the dose control electrode may be further provided with a variable switch may be configured to adjust the intensity of the current supplied for the dose control of the emission electrons.

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이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 리소그래피 공정을 위한 전자조사가 대면적으로 이루어질 수 있다. As described above, according to the present invention, electron irradiation for the lithography process can be made in a large area.

또한, 본 발명에 따르면, 낮은 전력으로도 전자의 방출이 이루어지도록 하여 리소그래피 장치에 요구되는 사용전력을 낮출 수 있다. In addition, according to the present invention, the electrons can be emitted even at a low power, thereby lowering the power used for the lithographic apparatus.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 패터닝을 위한 전자의 이동경로를 보정하기 위한 장치 또는 구성이 요구되지 않거나, 패터닝을 위한 스캐닝 과정을 최소화 하거나 또는 스캐닝 과정이 생략될 수 있어 리소그래피 장치의 구조를 단순화 할 수 있으며 크기를 감소시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, an apparatus or configuration for correcting the movement path of electrons for patterning is not required, the scanning process for patterning can be minimized, or the scanning process can be omitted, thereby simplifying the structure of the lithographic apparatus. Can be reduced in size.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 대면적이 전자 조사가 가능하거나, 스캐닝 과정이 요구되지 않도록 할 수 있게 되어 리소그래피 공정에 요구되는 시간을 단축시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, a large area can be irradiated with electrons or a scanning process is not required, thereby shortening the time required for the lithography process.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 스캐닝 과정 없이도 패터닝이 요구되는 영역에 대하여 전자가 조사되는 영역이 최대한 동일하게 이루어질 수 있다. In addition, according to the present invention, an area irradiated with electrons may be made to be the same as much as possible with respect to an area requiring patterning without a scanning process.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다. In order to help the understanding of the features of the present invention as described above, a lithographic apparatus using a ballistic electron emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described based on embodiments best suited for understanding the technical characteristics of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited by the illustrated embodiments, It is to be understood that the present invention may be implemented as illustrated embodiments.

따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. Accordingly, the present invention may be modified in various ways within the technical scope of the present invention through the embodiments described below, and such modified embodiments fall within the technical scope of the present invention.

그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다. And, in order to help the understanding of the embodiments described below, in the reference numerals described in the accompanying drawings, among the components that will have the same function in each embodiment, the related components are denoted by the same or extension numbers.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 리소그래피 공정을 위한 전자조사가 대면적으로 이루질 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다. Embodiments related to the present invention are basically based on being configured such that electron irradiation for the lithography process can be made in large areas.

본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(100)는 탄도전자 방출소자(110)를 이용하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 탄도전자 방출소자(110)에 관한 구조와 탄도전자가 방출되는 원리에 대하여 설명하면 다음과 같다. The lithographic apparatus 100 according to the embodiment of the present invention may be configured by using the ballistic electron emitting device 110. Referring to the structure of the ballistic electron emitting device 110 according to an embodiment and the principle that the ballistic electron is emitted as follows.

상기 탄도전자 방출소자(110)는 두 전극(111,114) 사이에 터널링부(113)가 구비되게 구성하고, 두 전극(111,114)에 전위차를 발생시켜 상기 터널링부(113)를 통해 전자가 가속되어 방출되도록 구성될 수 있다. The ballistic electron emission device 110 is configured such that the tunneling portion 113 is provided between the two electrodes 111 and 114, and generates an electric potential difference between the two electrodes 111 and 114 to accelerate and emit electrons through the tunneling portion 113. It may be configured to.

도 2를 참조하여 상기 탄도전자 방출소자(110)의 구성에 관한 일 예를 설명하면 다음과 같다. An example of a configuration of the ballistic electron emitting device 110 will be described with reference to FIG. 2.

일정한 면적을 갖는 실리콘 소재의 기판(112) 일 면에 금속으로 이루어지는 하부전극(111)이 배치된다. 그리고, 상기 하부전극(111)과 마주하게 되는 상기 기판(112)의 맞은편 면에는 전자의 가속이 이루어지게 되는 터널링부(113)이 배치된다. 이 경우, 상기 터널링부(113)는 복수의 미세 실리콘 결정(113b)이 함유되는 산화물(113a)로 이루어질 수 있다. 좀더 구체적으로 말하면, 상기 터널링부(113)는 산화막이 형성되는 복수의 실리콘 결정으로 이루어질 수 있다. The lower electrode 111 made of metal is disposed on one surface of the substrate 112 of silicon material having a predetermined area. In addition, a tunneling part 113 in which electrons are accelerated is disposed on the opposite surface of the substrate 112 facing the lower electrode 111. In this case, the tunneling part 113 may be formed of an oxide 113a containing a plurality of fine silicon crystals 113b. More specifically, the tunneling part 113 may be formed of a plurality of silicon crystals in which an oxide film is formed.

그리고, 상기 기판(112)과 마주하게 되는 상기 터널링부(113)의 맞은편 면에는 상기 하부전극(111)과 작용에 의해 전위차를 형성하게 되는 상부전극(114)이 배치된다. In addition, an upper electrode 114 which forms a potential difference by the action of the lower electrode 111 is disposed on the opposite surface of the tunneling part 113 facing the substrate 112.

이와 같은 구조를 갖는 탄도전자 방출소자(110)는 다음과 같은 방식에 의해 제조될 수 있다. 우선, 실리콘 소재의 기판(112) 일 면에 하부전극(111)을 접합시킨다. 그리고, 상기 하부전극(111)과 마주하는 기판(112)의 맞은편 면에 폴리실리 콘을 성장시킨다. The ballistic electron emitting device 110 having such a structure may be manufactured by the following method. First, the lower electrode 111 is bonded to one surface of the substrate 112 of silicon material. Then, polysilicon is grown on the opposite surface of the substrate 112 facing the lower electrode 111.

그 후, 상기 폴리 실리콘에 대하여 애노다이징(anodizing : 양극반응)을 통해 폴리실리콘을 다공질화 시킨다. 이 경우, 상기 애노다이징은 하프늄(Hf)과 에탄올(ethanol)의 혼합용액을 사용하여 이루어질 수도 있다. Thereafter, the polysilicon is made porous by anodizing the polysilicon. In this case, the anodizing may be performed using a mixed solution of hafnium (Hf) and ethanol.

그리고, 상기 다공질화 된 폴리실리콘은 황산수용액을 이용한 저온 산화 공정(ECO-electro chemical oxidation) 또는 고온의 퍼니스(furnace)를 이용하여 산화막을 형성시킨다. 즉, 애노다이징 공정을 통해 미세 결정이 형성된 폴리실리콘을 저온 산화공정 고온의 퍼니스를 이용하여 실리콘 결정의 외부면에 산화물질이 형성되도록 한다. 이와 같은 과정에 의해 복수의 실리콘 결정은 산화막에 의해 감싸진 형태로 배열될 수 있다. In addition, the porous polysilicon forms an oxide film using a low temperature oxidation process using an aqueous sulfuric acid solution (ECO-electro chemical oxidation) or a high temperature furnace. That is, the polysilicon in which the fine crystals are formed through the anodizing process is used to form oxides on the outer surface of the silicon crystals by using a furnace having a high temperature of the low temperature oxidation process. By this process, the plurality of silicon crystals may be arranged in a form surrounded by an oxide film.

이와 같은 과정에 의해 상기 기판(112)의 일 면에는 터널링부(113)가 형성된다. 이후, 상기 하부전극(111)과 마주하게 되는 터널링부(113)의 일 면에 금속으로 이루어지는 상부전극(114)을 형성시켜 전계방출 소자, 즉, 탄도전자 방출소자(110)가 제조된다. As a result, a tunneling part 113 is formed on one surface of the substrate 112. Thereafter, an upper electrode 114 made of a metal is formed on one surface of the tunneling part 113 facing the lower electrode 111 to manufacture a field emission device, that is, a ballistic electron emission device 110.

상기와 같이 구성될 수 있는 탄도전자 방출소자(110)는 산화된 다공질(다결정질) 폴리실리콘으로 이루어지는 터널링부(113)에 전계가 인가되는 경우, 하부전극(111)에서 출발한 전자들이 얇은 산화물(산화막)(113a)으로 둘러싸인 실리콘 결정(113b) 내에서 터널링 효과에 의해 가속되어 상부전극(114)을 뚫고 외부(진공)로 방출된다. When the electric field is applied to the tunneling portion 113 made of oxidized porous (polycrystalline) polysilicon, the ballistic electron emission device 110 may be configured as described above. In the silicon crystal 113b surrounded by the (oxide film) 113a, it is accelerated by the tunneling effect to penetrate the upper electrode 114 and is discharged to the outside (vacuum).

좀더 구체적으로 설명하면, 하부전극(111)에서 열적으로 여기된 전자는 금속 으로 이루어지는 상부전극(114)으로부터 인가되는 전계에 의해서 전도대에서 표동하게 된다. 이 경우, 인가된 전압에 의해 대부분의 전압 강하는 SiO2 절연층에서 발생하며, 전계 또한 여기서 집중하게 된다. 전도대에서 표동하는 전자는 SiO2 박막에서 전계에 의해 얇야진 장벽을 터널링하게 되며, 일부의 전자들은 다중 터널링 과정에서 격자 산란 과정(scattering event)없이 진공중으로 방출된다. More specifically, the electrons thermally excited by the lower electrode 111 will be moved in the conduction band by an electric field applied from the upper electrode 114 made of metal. In this case, most of the voltage drop due to the applied voltage occurs in the SiO 2 insulating layer, and the electric field is also concentrated here. Electrons that drift in the conduction band tunnel the barrier thinned by the electric field in the SiO 2 thin film, and some of the electrons are released into the vacuum without a scattering event during the multiple tunneling process.

이 경우, 다른 일부의 전자들은 격자 산란을 거쳐서 에너지를 잃기도 하지만 에너지의 손실은 진공중으로 방출될 수 있는 충분한 에너지가 남게 되는 정도에서 발생한다. In this case, some of the other electrons lose energy through lattice scattering, but the loss of energy occurs to the extent that enough energy remains to be released into the vacuum.

즉, 실리콘 소재의 기판(112)의 일 면에 배치된 하부전극(111)과 터널링부(113)의 일 면에 배치된 상부전극(114) 사이에 전위차를 형성시키면, 인가전압의 대부분은 미세 실리콘 결정(113b) 표면의 얇은 산화막, 즉 미세 실리콘 결정(113b)들 사이의 산화물(113a)에 걸려 강전계가 형성된다. 이 경우, 산화물(산화막)(113a)은 매우 얇기 때문에 전자가 쉽게 통과할 수 있다. That is, when a potential difference is formed between the lower electrode 111 disposed on one surface of the silicon substrate 112 and the upper electrode 114 disposed on one surface of the tunneling portion 113, most of the applied voltage is minute. A strong electric field is formed by being caught by a thin oxide film on the surface of the silicon crystal 113b, that is, the oxide 113a between the fine silicon crystals 113b. In this case, since the oxide (oxide film) 113a is very thin, electrons can pass easily.

이와 같이, 전자는 전계영역을 통과할 때마다 가속이 이루어지고, 이 때, 전자는 산란이 발생하지 않게 되어 직진성을 갖게 되다. 이와 같이 산란이 발생하지 않으면서 직진성을 갖는 전자를 탄도전자(Ballistic electron)라 한다. As described above, the electrons accelerate each time they pass through the electric field region, and at this time, the electrons do not scatter so that the electrons go straight. As such, electrons having straightness without scattering are called ballistic electrons.

따라서, 상부전극(114)에 도달한 전자는 열평형 상태보다 매우 높은 운동에너지를 가지므로 상부전극(114)을 지나쳐 진공속으로 방출이 된다. Therefore, since the electrons reaching the upper electrode 114 have a much higher kinetic energy than the thermal equilibrium state, the electrons passing through the upper electrode 114 are emitted into the vacuum.

도 3에 도시된 것과 같이, 탄도전자 방출소자(110)를 이용하여 구성되는 리 소그래피 장치(100)는 상기 설명된 탄도전자 방출소자(110)가 리소그래피 장치(100)의 본체(120) 내부에 장착되어 탄도전자를 방출하도록 구성된다. 이러한 구성에 의해 상기 리소그래피 장치(100)는 탄도전자를 웨이퍼(10) 등에 도포된 레지스트(20) 상에 조사시켜, 레지스트(20) 물질의 반응을 일으키므로 요구되는 패턴이 형성되도록 할 수 있다. As shown in FIG. 3, in the lithographic apparatus 100 constructed using the ballistic electron emitting element 110, the above-described ballistic electron emitting element 110 is formed inside the main body 120 of the lithographic apparatus 100. It is mounted on and configured to emit ballistic electrons. By such a configuration, the lithographic apparatus 100 may irradiate the ballistic electrons onto the resist 20 coated on the wafer 10 or the like, causing reaction of the resist 20 material so that a desired pattern may be formed.

상기 리소그래피 장치(100)의 구성에 관한 일 예를 보다 구체적으로 설명하면, 리소그래피 장치(100)의 본체(120)는 내부가 진공상태를 유지하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 본체(120)의 어느 일 영역에는 상기 탄도전자 방출소자(110)로부터 방출된 전자가 조사 대상물인 레지스트(20)에 조사될 수 있도록 투과창(121)이 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 투과창(121)은 본체(120) 내부가 진공상태를 유지할 수 있도록 본체(120)와 기밀상태를 유지하도록 장착될 수도 있고, 이와 달리 상기 본체(120)의 일부 영역에 일체로 형성되도록 구성할 수도 있다. Referring to an example of the configuration of the lithographic apparatus 100 in more detail, the main body 120 of the lithographic apparatus 100 may be configured such that the inside thereof maintains a vacuum state. In addition, a transmission window 121 may be provided in one region of the main body 120 so that the electrons emitted from the ballistic electron emission element 110 may be irradiated to the resist 20, which is an object to be irradiated. In this case, the transmission window 121 may be mounted to maintain the airtight state with the main body 120 so that the inside of the main body 120 can maintain a vacuum state, otherwise, integrally in a partial region of the main body 120. It may be configured to be formed.

상기 탄도전자 방출소자(110)는 상기 본체(120)의 내부에 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 탄도전자 방출소자(110)의 상부전극(114)은 상기 투과창(121)과 대면하는 방향으로 배치된다. The ballistic electron emission element 110 may be mounted in the main body 120. In this case, the upper electrode 114 of the ballistic electron emission element 110 is disposed in a direction facing the transmission window 121.

이 경우, 상기 탄도전자 방출소자(110)는 상기 설명된 것과 같이 일정 영역의 크기를 갖는 면 영역으로부터 전자의 방출이 가능하도록 구성된다. 또한, 방출되는 전자가 산화된 다공질의 폴리실리콘 구조에 의한 터널링 효과로 인해 가속되어 방출이 이루어지도록 구성된다. 이 경우, 터널링 효과로 인하여 전자의 직진성이 확보될 수 있다. In this case, the ballistic electron emitting device 110 is configured to enable the emission of electrons from the surface area having a predetermined size as described above. In addition, the emitted electrons are configured to be accelerated and released due to the tunneling effect by the oxidized porous polysilicon structure. In this case, the straightness of the electrons may be secured due to the tunneling effect.

상기 탄도전자 방출소자(110)의 구성에 의해 방출되는 전자는 상기 터널링부(113)를 통과하면서 산란이 발생하지 않거나 최소화 될 수 있다. 즉, 산란에 의해 발생하는 에너지의 손실을 최소화 할 수 있다. 따라서, 약한 전력(전류의 세기)에 의해서도 전자를 충분한 에너지를 가진 상태로 방출되어 레지스트(20)의 반응에 요구되는 충분한 선량의 전자 방출이 가능하게 된다. Electrons emitted by the configuration of the ballistic electron emission element 110 may not be scattered or minimized while passing through the tunneling portion 113. That is, it is possible to minimize the loss of energy caused by scattering. Therefore, even with weak power (intensity of current), electrons are released in a state of having sufficient energy, and electron emission of a sufficient dose required for the reaction of the resist 20 is enabled.

그리고, 상기 리소그래피 장치(100)에는 상기 탄도전자 방출소자(110)에 의해 전자가 방출되도록 전류를 공급하기 위한 전원 공급부(130)가 구비된다. 이 경우, 전원 공급부(130)는 직류 전류를 공급하는 전원(131)이 구비되고, 상기 전원(131)의 개폐를 위한 스위치(132)가 구비될 수 있다. In addition, the lithographic apparatus 100 is provided with a power supply 130 for supplying a current so that electrons are emitted by the ballistic electron emitting device 110. In this case, the power supply unit 130 may be provided with a power supply 131 for supplying a DC current, and may be provided with a switch 132 for opening and closing the power supply 131.

상기 전원(131)의 양극(+)은 상부전극(114)에 연결되고, 상기 전원(131)의 음극(-)은 하부전극(111)에 연결된다. The positive electrode (+) of the power source 131 is connected to the upper electrode 114, and the negative electrode (−) of the power source 131 is connected to the lower electrode 111.

이러한 구성에 의해 상기 전원(131)으로부터 전류가 공급되는 경우, 상부전극(114)과 하부전극(111) 사이에는 전위차가 형성되고, 이로 인해 상부전극(114)으로부터 하부전극(111)으로 전계가 형성되어 하부전극(111)에서 여기된 전자가 상부전극(114)으로 이동하게 된다. 이때, 상기 언급한 바와 같이 전자는 터널링부(113)를 통과하면서 가속되어 상부전극(114)을 통해 방출된다. When a current is supplied from the power source 131 by such a configuration, a potential difference is formed between the upper electrode 114 and the lower electrode 111, thereby causing an electric field to flow from the upper electrode 114 to the lower electrode 111. The electrons that are formed and excited in the lower electrode 111 move to the upper electrode 114. At this time, as mentioned above, electrons are accelerated while passing through the tunneling part 113 and are emitted through the upper electrode 114.

이 경우, 상기 상부전극(114)은 접지부(133)와 연결되어 방출되지 않은 일부 전자가 탄도전자 방출소자(110)에 충전되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 본체(120) 또한 접지부(133)와 연결되어 본체(120)에 전자가 충전되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의해 상부전극(114)과 본체(120)의 포텐셜 에너지가 발생하지 않도록 하여 전자의 방출이 보다 효율적으로 이루어지도록 구성할 수도 있다. In this case, the upper electrode 114 may be configured to prevent some electrons not connected to the ground portion 133 from being charged in the ballistic electron emitting device 110. In addition, the main body 120 may also be connected to the grounding part 133 to prevent electrons from being charged in the main body 120. By such a configuration, the potential energy of the upper electrode 114 and the main body 120 may not be generated so that the electrons may be emitted more efficiently.

이와 같은 구성에 의해 리소그래피 장치(100)는 전원(131)으로부터 직류전류가 상부전극(114)에 인가되면, 상부전극(114)와 하부전극(111) 사이의 전위차로 인해 상부전극(114)으로부터 하부전극(111)으로 전계가 형성된다. 이와 같이 형성되는 전계에 의해 하부전극으로부터 여기된 전자가 상부전극(114)으로 이동하게 된다. 이 과정에서 전자는 터널링부(113)를 통과하면서 가속되어 상부전극(114)을 통해 본체(120)의 내부 진공 영역으로 방출되어 본체(120)의 투과창(121)을 통해 조사 대상물인 레지스트(20)로 조사된다. In such a configuration, when the direct current is applied to the upper electrode 114 from the power source 131, the lithographic apparatus 100 may move from the upper electrode 114 due to the potential difference between the upper electrode 114 and the lower electrode 111. An electric field is formed with the lower electrode 111. Electrons excited from the lower electrode move to the upper electrode 114 by the electric field formed as described above. In this process, the electrons are accelerated while passing through the tunneling part 113 and are discharged to the internal vacuum region of the main body 120 through the upper electrode 114, and the resist, which is irradiated through the transmission window 121 of the main body 120 ( 20).

이와 같이 리소그래피 장치(100)로부터 조사되는 전자는 웨이퍼(10)에 도포된 레지스트(20)를 반응시켜 요구되는 패턴을 형성하게 된다. 이 경우, 리지스트(20)와 리소그래피 장치(100) 사이에는 요구된 패턴을 갖는 마스크(30)가 배치되고, 마스크(30)에 형성된 패턴에 상응하는 영역으로 전자가 투과되어 레지스트(20)를 반응시키게 된다. As such, the electrons irradiated from the lithographic apparatus 100 react with the resist 20 applied to the wafer 10 to form a desired pattern. In this case, a mask 30 having a desired pattern is disposed between the resist 20 and the lithographic apparatus 100, and electrons are transmitted to a region corresponding to the pattern formed on the mask 30 to thereby resist the resist 20. Will react.

한편, 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이, 리소그래피 장치(100)는 자체에 마스크가 구비되도록 구성할 수도 있다. Meanwhile, as shown in FIGS. 4A and 4B, the lithographic apparatus 100 may be configured such that a mask is provided thereon.

예를 들어, 도 4a에 도시된 것과 같이, 상부전극(114)의 상부에 레지스트(20)를 일정한 패턴으로 형성시키기 위한 마스크(115)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 마스크(115)는 탄도전자 방출소자(110) 자체에 레지스트를 도포하고, 종래의 리소그래피 장치를 이용하여 레지스트를 경화시켜 패턴화된 마스크가 형성 되도록 구성할 수도 있다. 이와 달리, 전자가 투과되지 못하는 물질로 이루어지는 박막(또는 박판)을 접합시켜 마스크(115)를 형성시킬 수도 있다. For example, as illustrated in FIG. 4A, a mask 115 may be formed on the upper electrode 114 to form the resist 20 in a predetermined pattern. In this case, the mask 115 may be configured to apply a resist to the ballistic electron emitting device 110 itself, and to harden the resist using a conventional lithography apparatus to form a patterned mask. Alternatively, the mask 115 may be formed by bonding a thin film (or a thin plate) made of a material that does not transmit electrons.

다른 한편, 도 4b에 도시된 것과 같이, 본체(120)에 구비되는 투과창(121)에 레지스트(20)를 일정한 패턴으로 형성시키기 위한 마스크(122)를 형성할 수도 있다. 이 경우에도 레지스트를 이용하여 마스크(122)를 형성하거나, 또는 전자가 투과되지 못하는 물질로 이루어지는 박막(또는 박판)을 투과창(121)에 접합시켜 마스크(122)를 형성시킬 수도 있다. On the other hand, as shown in FIG. 4B, a mask 122 for forming the resist 20 in a predetermined pattern may be formed in the transmission window 121 provided in the main body 120. Also in this case, the mask 122 may be formed using a resist, or a thin film (or thin plate) made of a material that does not transmit electrons may be bonded to the transmission window 121 to form the mask 122.

상기와 같은 구성의 경우, 탄도전자 방출소자(110)의 방출면적을 조사 대상물의 조사면적에 상응하는 크기로 형성하여 스캐닝 과정 없이 전체 영역이 동시에 조사되어 패턴이 형성되도록 할 수도 있다. In the case of the above configuration, the emission area of the ballistic electron emitting device 110 may be formed in a size corresponding to the irradiation area of the object to be irradiated so that the entire area may be irradiated simultaneously without a scanning process to form a pattern.

다른 한편, 상기 탄도전자 방출소자(110)로부터 방출되어 투과창(121)을 통과하는 전자의 양을 조절하도록 구성할 수도 있다. 다시 말해서, 투과창(121)을 통과하는 전자의 선량이 조절되도록 구성할 수도 있다. On the other hand, it may be configured to adjust the amount of electrons emitted from the ballistic electron emitting element 110 and passed through the transmission window 121. In other words, the dose of electrons passing through the transmission window 121 may be adjusted.

이러한 구성의 일 예로 도 5에 도시된 것과 같이, 투과창(121)과 탄도전자 방출소자(110) 사이에는 선량 조절전극(140)이 더 구비될 수도 있다. 상기 선량 조절전극(140)은 직류전류를 공급하는 별도의 전원(134)에 연결되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 전원과 선량 조절전극(140) 사이에는 가변 스위치(135)가 연결되어 전류의 세기가 조절 가능하도록 구성할 수도 있다. As an example of such a configuration, as shown in FIG. 5, a dose control electrode 140 may be further provided between the transmission window 121 and the ballistic electron emitting device 110. The dose control electrode 140 may be configured to be connected to a separate power supply 134 for supplying a DC current. In this case, the variable switch 135 may be connected between the power supply and the dose control electrode 140 to adjust the intensity of the current.

이 경우, 상기 선량 조절전극(140)에 연결되는 전원(134)은 음극(-)이 선량 조절전극(140)에 연결되고, 양극(+)이 상기 접지부(133)에 연결되어 접지가 이루어 지도록 구성할 수 있다. 이러한 접지 구성에 의해 선량 조절전극(140)에 전자가 충진되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의해 선량 조절전극(140)에 포텐셜 에너지가 발생하지 않도록 하여 전자의 방출이 보다 효율적으로 이루어지도록 구성할 수도 있다. In this case, the power source 134 connected to the dose control electrode 140 has a negative electrode (-) connected to the dose control electrode 140, and a positive electrode (+) connected to the ground part 133 to ground. Can be configured to By such a grounding configuration, the dose control electrode 140 may be configured to prevent electrons from filling. By such a configuration, the potential energy may not be generated in the dose control electrode 140, and thus the electrons may be more efficiently emitted.

한편, 상기 선량 조절전극(140)은 격자 구조의 전극으로 구성될 수도 있다. On the other hand, the dose control electrode 140 may be composed of a grid-shaped electrode.

그리고, 이 경우에도 상기 설명된 것과 같이 리소그래피 장치(100)와 조사 대상물인 레지스트(20) 사이에 독립된 마스크(30)가 배치되어 레지스트(20)로 전자의 조사가 이루어지도록 구성할 수도 있고, 이와 달리, 상기 탄도전자 방출소자(110)의 상부전극(114)에 패턴화된 마스크(115)가 형성되도록 하거나, 또는 상기 투과창(121)에 패턴화된 마스크(122)가 형성되도록 구성할 수도 있다. Also in this case, as described above, an independent mask 30 may be disposed between the lithographic apparatus 100 and the resist 20 to be irradiated so that electrons may be irradiated to the resist 20. Alternatively, the patterned mask 115 may be formed on the upper electrode 114 of the ballistic electron emitting device 110 or the patterned mask 122 may be formed on the transmission window 121. have.

한편, 탄도전자 방출소자(110)의 상부전극(114)은 두께에 따라 전자의 방출특성이 달라질 수 있다. 다시 말하면, 전자는 상부전극의 두께에 따라 방출되는 선량이 달라질 수 있다. On the other hand, the upper electrode 114 of the ballistic electron emitting device 110 may vary the emission characteristics of the electron depending on the thickness. In other words, the electrons can be emitted according to the thickness of the upper electrode.

도 6은 진공 중으로 전자를 방출시키는 경우, 금속의 두께에 따라 달라지는 전자의 방출특성을 나타낸다. 이 경우, 탄도전자 방출소자로부터 방출되는 전자의 전류밀도를 측정하기 위하여 상부전극과 일정 거리에 애노드를 배치하였다. 그리고, 상기 탄도전자 방출소자와 애노드는 진공 상태에 배치되었다. 6 shows emission characteristics of electrons depending on the thickness of the metal when the electrons are emitted in a vacuum. In this case, in order to measure the current density of electrons emitted from the ballistic electron emitting device, an anode was disposed at a predetermined distance from the upper electrode. The ballistic electron emission element and the anode were disposed in a vacuum state.

이 상태에서 탄도전자 방출소자로 인가되는 전압(Vps)은 0V 초과 20V 이하의 범위로 주어졌다. 그리고, 방출된 전자가 도달되는 애노드에 인가되는 전압(Va)은 1kV로 고정을 시켰다. In this state, the voltage (Vps) applied to the ballistic electron emitting element was given in the range of more than 0V and less than 20V. The voltage Va applied to the anode to which the emitted electrons reached was fixed at 1 kV.

그래프에서 보는 바와 같이, 탄도전자 방출소자에 인가되는 전압(Vps) 값이 증가함에 따라 탄도전자 방출소자의 전류의 밀도와 방출된 전자가 도달되는 애노드의 전류 밀도가 증가하는 것을 알 수 있다. 한편, 백금 10nm의 두께로 상부전극을 형성한 경우 측정된 방출전자가 도달되는 애노드의 전류밀도 값은 백금 5nm의 두께로 상부전극을 형성한 경우 보다 그 값이 작은 것을 알 수 있다. As shown in the graph, it can be seen that as the value of the voltage (Vps) applied to the ballistic electron emission device increases, the current density of the ballistic electron emission device and the current density of the anode to which the emitted electrons reach. On the other hand, when the upper electrode is formed with a thickness of 10 nm of platinum, it can be seen that the value of the current density of the anode where the measured emission electrons are reached is smaller than that of the upper electrode having a thickness of 5 nm of platinum.

다시 말해서, 상부전극의 두께는 방출되는 전자의 특성에 영향을 주게 되는 것을 알 수 있다. In other words, it can be seen that the thickness of the upper electrode affects the characteristics of the emitted electrons.

또한, 상부전극(114)은 두께는 물론 구성되는 금속의 종류에 따라 전자의 방출특성이 달라질 수도 있다. 따라서, 터널링부(113)를 구성하는 실리콘 결정(113b)의 성분(또는 특성) 또는 산화물(산화막)(113a)의 성분(또는 특성)에 상응하는 금속의 종류로 상부전극(114)을 형성하여 전자의 방출효율이 보다 안정적으로 이루어지도록 구성할 수 있다. In addition, the emission characteristics of the electrons may vary depending on the type of the metal, as well as the thickness of the upper electrode 114. Accordingly, the upper electrode 114 is formed of a type of metal corresponding to the component (or characteristic) of the silicon crystal 113b or the component (or characteristic) of the oxide (oxide) 113a constituting the tunneling portion 113. The emission efficiency of the electron can be configured to be more stable.

본 발명에 따른 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치는 상기와 같이 설명된 실시예들로 한정되게 적용되는 것이 아니라, 다양한 변형을 위하여 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다. The lithographic apparatus using the ballistic electron emitting device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, but all or some of the embodiments may be selectively combined for various modifications.

도 1은 종래의 리소그래피 장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional lithographic apparatus.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄도전자 방출소자의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a ballistic electron emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치의 구성에 관한 일 례를 개념적으로 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view conceptually illustrating an example of the configuration of a lithographic apparatus using the ballistic electron emission element shown in FIG. 2.

도 4a는 도 2에 도시된 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치의 구성에 관한 다른 일 례를 개념적으로 도시한 단면도이다. FIG. 4A is a cross-sectional view conceptually illustrating another example of the configuration of a lithographic apparatus using the ballistic electron emission element illustrated in FIG. 2.

도 4b는 도 4a에 도시된 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치의 변형된 일 례를 개념적으로 도시한 단면도이다. FIG. 4B is a cross-sectional view conceptually illustrating a modified example of the lithographic apparatus using the ballistic electron emission element illustrated in FIG. 4A.

도 5는 도 2에 도시된 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치의 구성에 관한 또 다른 일 례를 개념적으로 도시한 단면도이다. FIG. 5 is a cross-sectional view conceptually illustrating still another example of a configuration of a lithographic apparatus using the ballistic electron emission device illustrated in FIG. 2.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄도전자 방출소자의 상부전극 두께에 따른 전자의 방출특성을 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing the emission characteristics of electrons according to the thickness of the upper electrode of the ballistic electron emission device according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *

10 ... 웨이퍼 20 ... 리지스트10 ... wafer 20 ... resist

30,115,122 ... 마스크 100 ... 리소그래피 장치30,115,122 ... mask 100 ... lithographic apparatus

110 ... 탄도전자 방출소자 111 ... 하부전극110 ... ballistic electron-emitting device 111 ... bottom electrode

112 ... 기판 113 ... 터너링부112 ... substrate 113 ... turning part

114 ... 상부전극 120 ... 본체114 ... upper electrode 120 ... body

121 ... 투과창 130 ... 전원공급부121 ... transmission window 130 ... power supply

131,134 ... 전원 132,135 ... 스위치131,134 ... power 132,135 ... switch

133 ... 접지부 140 ... 선량 조절전극133 ... grounding 140 ... dose control electrode

Claims (12)

내부가 진공상태로 이루어지며, 전자가 투과가 가능하도록 어느 일 면에 투과창이 구비되는 본체와; A main body which is made in a vacuum state and has a transmission window provided on one surface thereof to allow electrons to pass therethrough; 상기 본체의 내부에 장착되고, 면 영역으로 전자의 방출이 가능하며, 터널링 효과로 방출되는 전자의 직진성이 확보되도록 구성되는 탄도전자 방출소자와; A ballistic electron emission element mounted inside the main body, capable of emitting electrons to a surface region, and configured to ensure the straightness of electrons emitted by the tunneling effect; 상기 탄도전자 방출소자로부터 전자의 방출을 위해 탄도전자 방출소자에 전위차를 형성시키도록, 직류의 전류를 공급하는 전원, 전원을 개폐시키는 스위치 및 탄도전자 방출소자의 상부전극과 본체를 접지시켜 방출되지 않은 일부 전자가 탄도전자 방출소자와 본체에 충전되는 것을 방지하는 접지부를 포함하는 전원공급부와;In order to form a potential difference in the ballistic electron emitting device for emitting electrons from the ballistic electron emitting device, a power supply for supplying a direct current, a switch for opening and closing the power supply, and a grounded upper electrode and the main body of the ballistic electron emitting device are not emitted. A power supply unit including a ground part for preventing some electrons from being charged in the ballistic electron emission device and the main body; 상기 탄도전자 방출소자, 상기 투과창 또는 상기 투과창과 전자가 조사되는 레지스트 사이에, 전자가 투과되지 못하는 물질로 이루어지는 박막 또는 박판 형태로 제공되되, 상기 레지스트에 형성시키고자 하는 패턴으로 형성되는 마스크;를 포함하여,A mask provided in the form of a thin film or thin plate made of a material which does not transmit electrons between the ballistic electron emission device, the transmission window or the resist to which the electrons are irradiated, and formed in a pattern to be formed in the resist; Including, 상기 탄도전자 방출소자에서 방출되는 전자를 상기 레지스트에 조사시켜 반응을 일으켜 요구되는 패턴이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치.And a reaction pattern by irradiating electrons emitted from the ballistic electron emission device to the resist to form a desired pattern. 제 1 항에 있어서, 상기 탄도전자 방출소자는 The method of claim 1, wherein the ballistic electron emitting device 실리콘 소재의 기판과; A silicon substrate; 상기 기판의 일 면에 배치되는 금속으로 이루어지는 하부전극과; A lower electrode made of a metal disposed on one surface of the substrate; 상기 하부전극과 마주하는 상기 기판의 다른 일 면에 배치되며, 전위차에 의해 여기된 전자를 가속 시키는 터널링부와; A tunneling part disposed on the other surface of the substrate facing the lower electrode and accelerating electrons excited by a potential difference; 상기 기판과 마주하는 상기 터널링부의 다른 일 면에 배치되는 상부전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치. And an upper electrode disposed on the other surface of the tunneling portion facing the substrate. 제 2 항에 있어서, 상기 터널링부는 산화된 다공질의 폴리실리콘으로 이루어 져 복수의 미세 실리콘 결정이 산화막에 둘러싸이는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치. A lithographic apparatus according to claim 2, wherein the tunneling portion is made of oxidized porous polysilicon so that a plurality of fine silicon crystals are surrounded by an oxide film. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 탄도전자 방출소자와 투과장 사이에는 전자의 선량을 조절하기 위한 선량 조절전극이 더 구비되고, The method of claim 1, further comprising a dose control electrode for adjusting the dose of electrons between the ballistic electron emission element and the transmission field, 상기 전원공급부에는 선량 조절전극으로 직류의 전류를 공급하는 별도의 전원이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치. The power supply unit is a lithographic apparatus using a ballistic electron emission device, characterized in that the additional power supply for supplying a direct current of the direct current to the dose control electrode. 제 8 항에 있어서, 상기 선량 조절전극은 격자전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치. The lithographic apparatus of claim 8, wherein the dose regulating electrode comprises a lattice electrode. 제 8 항에 있어서, 상기 선량 조절전극으로 직류의 전류를 공급하는 전원에는 가변 스위치가 더 구비되어 방출전자의 선량 조절을 위해 공급되는 전류의 세기가 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 탄도전자 방출소자를 이용한 리소그래피 장치. The method of claim 8, wherein the power supply for supplying a current of direct current to the dose control electrode is further provided with a variable switch is configured to adjust the intensity of the current supplied for the dose control of the emission electrons ballistic electron emission Lithographic apparatus using the device. 삭제delete 삭제delete
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