KR101168200B1 - 대전 입자 빔렛 노광 시스템 - Google Patents

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마르코 잔-자코 빌란트
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마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이.
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Abstract

본 발명은 대전 입자빔 노광 장치용 대전 입자 광학 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은,
- 적어도 실질적으로 둥그런 제 1 개구를 구비하고 방출된 대전 입자 빔을 부분적으로 차폐하여 하나 이상의 대전 입자 빔렛을 형성하는 제 1 개구 수단;
- 상기 제 1 개구로부터의 대전 입자 빔렛을 상기 렌즈의 이미지 초점 면 내에 또는 그 부근에 포커싱하는 하나 이상의 렌즈를 구비하는 렌즈 시스템;
- 실질적으로 상기 이미지 초점 면에 위치되고, 제어 신호의 수신시에 통과하는 대전 입자 빔렛을 편향시키기 위한 하나 이상의 빔렛 편향기를 구비하는 편향기 수단; 및
- 상기 제 1 개구의 컬레면에 위치되는 실질적으로 둥그런 하나 이상의 제 2 개구를 구비하는 제 2 개구 수단을 구비하며,
상기 제 2 개구는 상기 제 1 개구 및 상기 빔렛 편향기와 정렬되어 상기 빔렛 편향기에 의한 편향시 상기 대전 입자 빔렛이 차단되고 상기 빔렛 편향기에 의해 편향되지 않을 때에는 상기 대전 입자 빔렛이 송신되도록 한다.
대전 입자빔 노광 시스템

Description

대전 입자 빔렛 노광 시스템{CHARGED PARTICLE BEAMLET EXPOSURE SYSTEM}
배경
본 발명은 대전 입자 노광 장치용 대전 입자 광학 시스템에 관한 것으로, 특히 대전 입자들을 이용한 마스크없는 (maskless) 리소그래피 시스템에 관한 것이다.
특히, 리소그래피 시스템의 발전은 무어의 법칙 즉, 매 18 개월 마다 단위 영역 당 트래지스터의 개수가 2 배로 증가한다는 법칙에 의해 움직인다. 따라서, 피쳐 (feature) 크기가 급속도로 감소하여 패턴을 제공하는데 현재 사용되는 마스크의 비용이 급속하게 증가한다. 마스크 비용의 증가를 피하기 위하여, 몇몇 마스크없는 리소그래피 컨셉 (concept) 이 개발중에 있다. 이러한 컨셉에서, 패턴은 패턴 데이터에 의해 표현된다. 마스크는 패턴을 저장하는 매우 효율적인 방식으므로, 이러한 패턴을 기술하는 원시 (raw) 데이터의 량은 매우 크게 된다.
현재의 마스크없는 리소그래피 시스템은 처리량 즉, 시간 당 처리된 웨이퍼의 개수가 제한되고 있다. 이러한 피쳐는 현재의 반도체 소자 프로세싱 라인들에서 이러한 시스템들의 사용을 제한하고 있다. 마스크없는 리소그래피 시스템의 처리량은 복수의 빔렛을 이용하거나 및/또는 데이터 레이트를 증가시킴으로써 향상될 수 있다.
데이터의 공급은 2 가지 방식으로 증가될 수 있다. 데이터 레이트를 증가시 키는 제 1 방식은 빔 소스 또는 빔 소스들에 직접적으로 패턴 데이터를 전송하여, 소스들의 소스를 스위치 온 및 오프시키는 것이다. 다른 방법으로, 소스 또는 소스들은 연속적으로 하나 이상의 빔렛을 방출하고, 패턴 데이터는 패터닝될 타켓을 향하여 빔렛의 경로를 따라 방출된 빔렛을 변조하는 변조 수단에 제공된다.
소스들로의 데이터 공급은 데이터 레이트가 증가되는 경우 즉, 각각의 개별 소소가 소스 의존적이며 쉽게 너무 크게 되는 결정 (settling) 시간을 가지는 경우에 문제시 될 수 있다. 따라서, 빔렛 광 경로를 따라 빔렛을 변조하는 것이 바람직하다.
대전 입자 빔 리소그래피 시스템에서, 이 변조 수단은 종종 블랭킹 개구 어레이 (BAA) 또는 편향 (deflection) 어레이로서 알려진 정전 편향 어레이이다. 이러한 어레이들의 일례들은 일찌기 어드반테스트 (advantest) 사에 의한 미국 특허 6188074 호 및 캐논 (Canon) 에 의한 유럽 특허 출원 1253619 호에 개시되어 있다. 임의의 편향 소자를 향하여 전기 신호를 공급하는 경우에, 전기장은 대응하는 개구를 통하여 확립되고, 이에 의해 개구를 통과하는 대전 입자 빔이 편향된다. 편향 어레이 뒤에 개구 플레이트를 배치시킴으로써, 개구들은 편향 어레이의 개구들과 정렬되고, 편향된 빔들이 차단되어 타겟에 도달하지 못 한다.
대전 입자들이 편향 어레이에 도달하기 이전에, 빔들은 매우 자주 개구 어레이를 통과한다. 이 개구 어레이는 몇몇 기능들을 가진다. 단일 소스를 구비하는 리소그래피 시스템에서, 개구 어레이는 복수의 빔렛에서 방출된 빔을 분할하는데 사용된다. 또한, 개구 어레이는 편향 어레이에서 빔의 개구 각도를 결정한다. 부가적으로, 개구 어레이는 편향 어레이상의 열 부하 (load) 를 감소시킴으로써 그 성능을 향상시킨다.
특히, 조밀한 다중빔 설계들에서, 예를 들어 표면들의 대전 또는 대전된 표면들의 불규칙에 기인하는 외부 전자기장에 의해 빔의 위치를 약간 변경시키거나 또는 시스템의 연속적인 구성요소 (렌즈, 개구 등) 의 오정렬은 도즈 (dose) 변동을 야기한다. 도즈 변동의 결과로서, 패터닝될 피쳐들의 임계 치수의 제어는 더 이상 보장되지 않는다. 오정렬 문제를 처리하는 하나의 방법은 각 빔렛의 개구 각도를 증가 즉, 개구 어레이상의 빔렛의 단면을 통로인 개구보다 더 크게 만드는 것이다. 이러한 방식으로, 전체 개구 영역을 조명하는 것이 보장된다.
이러한 접근방식은 몇몇 단점을 가지는데, 이는 고속인 경우에만 적절하게 되고 극도의 도즈 안정성이 요구된다. 비교적 큰 단면은 개구 어레이 상의 열 부하를 증가시킨다. 또한, 빔렛을 완전히 차단하는데 요구되는 편향량이 증가 (설명을 위하여 도면들을 참조) 하며, 이는 이러한 시스템의 속도 및 처리량을 감소시킨다. 또한, 기판의 위치에서의 정확한 도즈 제어를 위하여, 가능한 많이 빔 강도의 최고 (tophat) 분포에 도달하는 것이 바람직하다. 빔의 큰 개구 각도에 의해 빔은 큰 테일을 가질 수 있다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 대전 입자 광학 시스템에서 직면하는 전술한 문제점들을 극복하기 위하여 마스크없는 대전 입자 리소그래피 시스템에 장치를 제공하는 것이며, 특히 이러한 시스템들은 단일빔과 다중빔 양자로 본 발명의 마스크없는 대전 입자 빔 리소그래피 시스템에 사용된다. 따라서, 개선된 속도 및 안전성을 가지는 대전 입자 광학 시스템을 제공할 것을 요구한다.
따라서, 본 발명은 대전 입자빔 노광 장치용 대전 입자 광학 시스템을 제공하며, 상기 시스템은,
- 적어도 실질적으로 둥그런 제 1 개구를 구비하고 방출된 대전 입자 빔을 부분적으로 차폐하여 하나 이상의 대전 입자 빔렛을 형성하는 제 1 개구 수단;
- 상기 제 1 개구로부터 생기거나 또는 이로부터 도달하는 상기 대전 입자 빔렛 또는 빔렛들을 상기 렌즈의 이미지 초점면 내에 또는 그 부근에 포커싱(focus) 하는 하나 이상의 렌즈를 구비하는 렌즈 시스템;
- 상기 이미지 초점면에 실질적으로 위치되며, 제어 신호의 수신시에 대전 입자 빔렛 또는 빔렛들이 상기 편향기를 통과하는 경우에 상기 대전 입자 빔렛 또는 빔렛들을 편향시키기 위한 하나 이상의 빔렛 편향기를 구비하는 편향기 수단; 및
- 제 1 개구의 컬레 (conjugate) 면에 위치되는 실질적으로 둥그런 하나 이상의 제 2 개구를 구비하는 제 2 개구 수단을 구비하며,
상기 제 2 개구는 상기 제 1 개구 및 상기 빔렛 편향기와 정렬되어, 상기 빔렛 편향기들에 의한 편향시 상기 대전 입자 빔렛들이 차단되고 상기 빔렛 편향기들에 의해 편향되지 않을 때에는 상기 대전 입자 빔렛들이 송신되도록 한다.
후속 개구 또는 개구 어레이 상에 이전 개구 또는 개구 어레이를 이미징함에 의해 시스템을 정렬에 대하여 더욱 안정하게 만들고, 열 부하를 감소시킴을 발견하 였다.
이에 대하여, 컬레 면들은 렌즈 또는 렌즈 시스템의 일 측의 면, 및 차폐 및 차단에 의해 렌즈 또는 렌즈 시스템의 다른 측에 있는 그 이미지면에 의해 형성된 면들을 의미한다.
실시형태에서, 시스템은 복수의 대전 입자 빔렛을 이용하는 본 발명에 따른 대전 입자 빔 노광 장치용 시스템에 관한 것이며, 여기서 상기 제 1 개구 수단은 각 빔렛에 대하여 하나의 개구를 가진 개구 어레이를 형성하는 복수의 상기 제 1 개구를 포함하며, 상기 렌즈 시스템은 렌즈들의 어레이를 형성하는 복수의 상기 렌즈를 구비하며, 각각의 렌즈는 상기 제 1 개구 수단으로부터 복수의 대전 입자 빔렛들 중 하나를 포커싱하도록 위치되며, 상기 제 2 개구 수단은 개구 어레이를 형성하는 복수의 상기 제 2 개구를 포함하며, 상기 편향기 수단은 복수의 상기 빔렛 편향기를 구비하며, 각 빔렛 편향기는 노광될 원하는 패턴에 대응하는 제어 신호의 수신시에 통과하는 대전 입자 빔렛을 편향시키기 위해 위치된다.
시스템의 실시형태에서, 상기 렌즈 또는 렌즈들은 정전 렌즈를 구비한다.
또 다른 또는 추가적인 실시형태에서, 상기 빔렛 편향기 또는 빔렛 편향기들은 정전 편향기를 구비한다. 이것의 추가적인 실시형태에서, 상기 정전 편향기는 2 개 이상의 편향 전극을 구비한다.
일 실시형태에서, 복수의 빔렛을 이용한 장치에 사용되는 시스템은, 상기 제 개구 수단 이전에 배열되며 렌즈의 어레이를 형성하는 복수의 렌즈를 포함하는 제 2 렌즈 시스템를 더 구비하며, 상기 렌즈들은 상기 빔렛들을 집중(converge)시키기 위하여 배열된다.
본 발명의 추가적인 실시형태에서, 상기 시스템은 상기 제 1 개구 수단 이전에 배열되며 상기 제 2 렌즈 시스템의 주평면(principal plane)에서 대전 입자빔 노광 장치의 소스의 이미지를 투영하도록 배열된 복수의 렌즈를 포함하는 제 3 렌즈 시스템을 더 구비하고, 대전 입자 광학 시스템은 제 3 개구 어레이를 더 구비하며, 여기서 제 2 렌즈 어레이는 상기 제 1 개구 어레이 상에 상기 제 3 개구 어레이의 이미지를 투영하도록 배열된다.
본 발명은 기판을 복수의 대전 입자 빔렛으로 노광하는 대전 입자 노광 장치에 관한 것으로, 각각의 대전 입자 빔렛에 대하여 하나의 개구씩 복수의 제 1 개구를 구비하는 제 1 개구 어레이, 상기 제 1 개구와 정렬된 렌즈들의 어레이를 형성하는 복수의 렌즈를 구비하는 렌즈 시스템, 상기 제 1 개구들과 정렬된 복수의 제 2 개구를 구비하는 제 2 개구 어레이를 구비하며, 여기서 상기 렌즈 시스템은 상기 제 1 개구 어레이와 상기 제 2 개구 어레이 사이에 배열되어 상기 제 2 개구 어레이 상에 상기 제 1 개구 어레이를 이미징한다.
본 발명의 실시형태에서, 상기 장치는 적어도 하나의 부가적인 개구 어레이 및 적어도 하나의 부가적인 렌즈 어레이를 구비하며, 여기서 각 개구 어레이 사이에, 후속 렌즈 어레이 상에 이전의 렌즈 어레이를 이미징하기 위하여 배열된 렌즈 어레이가 위치된다.
또한, 본 발명은 기판을 하나 이상의 대전 입자 빔렛에 노광하기 위한 대전 입자 노광 장치에 관한 것으로, 상기 대전 입자 빔렛의 일부를 차단하기 위한 실질 적으로 둥그런 제 1 개구, 상기 제 1 개구들과 정렬되고 하나 이상의 렌즈를 구비하는 렌즈 시스템, 상기 제 1 개구들과 정렬된 실질적으로 둥그런 제 2 개구, 및 제어 신호의 수신시에 빔렛이 상기 편향기를 통과하는 경우에 상기 빔렛을 편향시키기 위한 하나 이상의 빔렛 편향기를 구비하는 편향 수단을 구비하며, 상기 렌즈 시스템은 상기 제 1 개구와 상기 제 2 개구 사이에 배열되어 상기 제 2 개구 상에 상기 제 1 개구의 이미지를 투영하며, 상기 편향기는 실질적으로 상기 렌즈 시스템의 이미지 초점면에 위치된다.
다양하게 예상된 실시형태들에서, 이 접근방식은 이하의 실시형태의 설명에서 상기 특징들 중 하나 이상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 시스템 또는 장치를 이용하여 타겟 노광 표면 상의 패턴을 노광하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명의 시스템 또는 장치로 처리된 기판에 관한 것이다.
본 발명의 실시형태에서, 상기 대전 입자 빔 또는 대전 입자 빔렛은 전자 빔이다. 또 다른 실시형태에서, 상기 대전 입자 빔 또는 대전 입자 빔렛은 이온 빔이다.
또한, 본 발명은 상술한 본 발명의 대전 입자 광학 시스템의 장치를 구비하는 대전 입자 빔 리소그래피 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 대전 입자 빔 리소그래피 시스템으로 처리되는 기판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상술한 장치를 구비하는 대전 입자빔 현미경 시스템에 관한 것이다.
도면들
본 발명은 대전 입자 광학 시스템 특히, 본 발명에 따른 마스크없는 리소그래피 시스템의 이하의 실시형태에서 추가적으로 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 대전 입자 광학 시스템의 단면을 나타낸다.
도 1a 는 도 1 의 상면도를 나타낸다.
도 2 는 다중빔렛 대전 입자 광학 시스템의 단면을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3d 는 문제점들을 설명한다.
도 4a 내지 도 4c 는 추가적인 문제점들을 설명한다.
도 5 는 본 발명에 따른 단일 빔 시스템에 대한 대전 입자 광학 시스템의 제1 실시형태를 나타낸다.
도 6 은 본 발명에 따른 다중빔 시스템에 대한 대전 입자 광학 시스템의 제 1 실시형태를 나타낸다.
도 7 은 본 발명에 따른 다중빔 시스템에 대한 대전 입자 광학 시스템의 제 2 실시형태를 나타낸다.
도 8 은 본 발명에 따른 다중 입자빔 시스템에 대한 대전 입자 광학 시스템의 제 3 실시형태를 나타낸다.
도 9 는 상기 시스템의 또 다른 실시형태를 나타낸다.
본 발명의 상세한 설명
도 1 은 대전 입자 소스, 2 개의 개구, 2 개의 렌즈, 및 하나의 정전 편향기를 구비하는 대전 입자 빔 노광 장치의 광학축에 따른 단면을 나타낸다. 도 1a 는 도 1 의 상면도를 나타낸다.
소스 (1) 는 분기하는 대전 입자 빔 (2) 을 방출한다. 실질적으로 둥그런 제 1 개구 (3) 는 제 1 렌즈 (4) 에 닿는 빔의 개구 각도를 제한한다. 부가적으로, 이는 시스템으로부터 떨어져 열을 가지므로, 제 1 렌즈 (4) 의 성능을 향상시킨다. 상기 렌즈 (4) 는 실질적으로 정전 편향기 (5) 의 면에 빔을 포커싱한다. 제어 신호들의 수신시에, 정전 편향기 (5) 는 통과하는 대전 입자 빔을 편향시킨다. 실질적으로 둥그런 제 2 개구 (6) 는 수 개의 목적을 가질 수 있다. 제일 먼저, 제 2 개구는 제 2 렌즈 (7) 에 대응하는 빔의 개구 각도를 제한할 수도 있다. 둘째로, 제 2 개구는 정전 편향기 (5) 에 의해 빔이 편향된 경우에 빔을 차단한다. 빔이 제 2 개구 (6) 를 통하여 송신되는 경우에, 제 2 렌즈 (7) 는 이미지 면 (8) 상에 그 빔을 포커싱한다.
도 2 는 다중빔 시스템에 대한 동일한 동작 원리를 나타낸다. 복수의 빔렛 (9) 은 연속적으로 제 1 개구 어레이 (10), 제 1 렌즈 어레이 (11), 편향기 어레이 (12), 빔렛 정지 어레이로서 기능하는 제 2 개구 어레이 (13), 송신된 빔렛 (15) 을 이미지 면 (8) 상에 다시 포커싱하는 제 2 렌즈 어레이 (14) 를 통과한다. 또한, 렌즈 어레이 대신에, 일 면에 배열되는 단일 렌즈들이 사용될 수 있다. 모든 이러한 구성요소들의 기능은 도 1 의 등가물들과 비교될 수 있다. 빔렛 (9) 은 복수의 대전 입자 소스를 사용하거나, 또는 예를 들어 개구 플레이트에 의해 단일의 대전 입자 소스에 의해 방출되는 콜리메이트된 대전 입자 빔을 분할함으로써 생성될 수도 있다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 개념은 널리 사용되지만, 그 개념은 높은 편향 주파수에서의 동작시에 특히 중요하게 되는 주요한 단점을 가진다. 단일 빔 시스템의 경우에, 제 2 개구 (6) 상의 스폿은 뚜렷하게 규정되지 않는다. 단일 빔 시스템의 세기는 약해진다. 그 결과, 빔렛 (16) 을 완전히 차단하는데 필요한 편향 각도는 양호하게 규정되지 않는다. 따라서, 큰 편향 각도가 차단 동작을 보증하기 위하여 요구된다. 그러나, 높은 편향 주파수에서는, 작은 편향 각도가 바람직하다.
정전 편향기 (5) 의 면에 생성되는 중간 이미지가 정확하게 위치되지 않는 경우에 부가적인 문제들이 실제로 발생한다.
도 3a 는 정확하게 위치되는 편향기의 일례를 나타낸다. 빔렛은 2 개의 개구의 영역을 채운다.
도 3b 에서, 약간 회전된 각도 A 가 가지는 영향을 설명한다. 이 경우에, 빔렛 (2) 의 일부는 제 1 개구 (3) 에 의해 차단된다. 따라서, 개구 (6) 는 완전히 채워지지 않으므로, 도즈 변동을 야기한다.
도 3c 에서, 제 1 개구 (3) 의 영역은 도 3b 의 문제점을 극복하기 위한 시도로서 확대되며, 광학 시스템은 입력 빔렛 (2) 의 각도의 변동에 덜 영향받게 한다. 그러나, 이 경우에, 빔렛 (2) 은 제 2 개구 (6) 에 의해 부분적으로 차단된다. 따라서, 이 해결책은 문제점을 해결하지 못 한다.
도 3d 에서, 광학 축 o 의 o 으로부터 o' 로의 작은 시프트의 영향을 설명한다. 알려진 해결책은 제 1 개구의 영역을 증가시키는 것이다. 그러나, 도 3d 로부터, 이것이 문제점을 해결하지 못한다는 것을 알 수 있다. 제 2 개구 (6) 는 여전히 빔렛 (2) 의 일부를 차단한다.
도 4a 에서, 시스템을 더욱 안정하게 만들도록 하기 위하여, 빔렛 (2) 의 개구 각도를 크게 하고, 제 1 개구 (3) 를 크게 한다. 이 상황에서, 제 2 개구 (6) 상의 열 부하는 이 개구가 현재 빔렛 (2) 의 일부를 차단할 때 증가한다. 또한, 개구로부터 빔렛 (2) 을 완전히 제거하기 위하여, 개구 플레이트 (6) 를 이용하여 빔렛을 차단하는 것은 더 큰 편향 각도를 요구하므로 더 강한 정전 필드를 필요로 한다. 이는 편향기를 더욱 복잡하게 한다. 또한, 이는 편향기를 더 느리게 만든다.
도 4b 는 도 4a 의 광학 구조에 대한 빔렛 (2) 의 미소 회전 또는 광학 축의 효과를 나타내며, 열 부하는 상당히 증가한다.
도 4c 는 위치 o 로부터 위치 o' 로의 빔렛 (2) 의 광학 축에서의 시프트의 영향을 나타내며, 또한 제 2 개구에 대한 열 부하가 증가한다. 제 1 개구 (3) 에 대한 열부하도 또한 증가한다. 또한, 이미지 면 (8) 에 대한 빔렛의 위치는 빔렛의 광학축의 위치 및 빔렛의 광학 축의 각도에 따라 변한다.
위치 변동의 결과로서, 개구들을 통과하는 전류는 각각의 개별 개구에 대하여 다르다. 따라서, 이미지 면 (8) 에 도달하는 전류는 대전 입자 빔렛 (15) 마다 변한다. 면이 노광될 때, 예를 들어 반도체 웨이퍼 또는 포토 마스크는 상기 이미지 면 (8) 에 위치되고, 전류 변동은 도즈를 변동 즉, 단위 영역 당 대전된 입자들의 개수를 변동시킨다. 이러한 도즈 변동으로 인하여, 고해상도 피쳐들을 가진 패턴의 임계 치수 제어는 더 이상 가능하지 않게 된다. 위치 변동의 부정적인 영향 을 감소시키기 위한 방법은 도 4b 및 도 4c 에 나타낸 바와 같이 개구들에 대응하는 개구 각도를 크게하는 것이다. 전류의 일부가 "버려" 지더라도, 각각의 개별 개구는 현재 개별 대전 입자 빔렛의 유사 영역을 송신한다.
상기 개구들에서의 빔 스폿의 위치변동에 의해 야기되는 부가적인 문제점은 이하와 같다. 소스가 특이하지 않고 유한 크기를 가지므로, 각 빔렛 내의 전류 분포는 동일하지 않다. 빔렛의 주변에서, 전류 밀도는 더 작게 된다. 따라서, 도 4a 에서 설명한 해결책은 상기 문제점들 완전히 해결하지 못 한다. 따라서, 개구 각도는 이전보다 더욱 더 커져야 하므로, 빔렛의 송신 부분만이 균일한 전류 밀도를 가진 중심 영역의 부분을 포함한다. 이러한 방식으로, 비균일 효과가 보상된다.
개구 각도의 단순한 확대는 주요한 결점을 가진다. 더 큰 개구 각도를 가진 개구에 후속하는 렌즈의 렌즈 충전물이 증가한다. 따라서, 렌즈의 성능이 저하된다. 본 발명의 목적은 전자 광학 시스템을 제공하는 것이며, 여기서 위치 변동에 대한 전술한 문제점들을 피하기 위하여 요구되는 최대 개구 각도가 최소화된다. 부가적으로, 본 발명은 작은 편향 각도의 사용이 제어 신호의 등록시에 통과하는 빔 또는 빔렛을 차단하게 한다.
도 5 및 도 6 은 각각 단일 빔과 다중빔 전자 광학 시스템에 대한 본 발명의 제 1 실시형태를 나타낸다. 도 5 에서, 제 1 개구 (3) 는 제 2 개구 (6) 의 컬레 면에 위치된다. 그 결과, 위치 변동의 영향을 최소화하기 위하여 제 1 개구 (3) 에 의해 결정되는 요청된 개구 각도는 이전 보다 더 작게 된다. 따라서, 제 1 렌 즈 (4) 의 충전물이 감소되어, 이에 의해 그 성능을 향상 즉, 보다 작은 수차 (aberration) 를 도입한다. 또한, 제 2 개구 (6) 상의 스폿은 샤프하게 되고, 이에 의해 정전 편향기 (5) 의 편향 각도를 양호하게 규정하여 통과하는 대전 입자 빔을 차단한다. 제 1 개구 (3) 에 대한 열 부하는 너무 크게 되므로, 일부 개구 소자들은 대전 입자 빔의 경로에 따라 직렬 순서로 배열된다. 그 후, 개구 소자들은 서로 정렬되고, 전자 광학 경로에 따라 직경을 감소시키면서 직렬 순서로 배열되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 빔 제한 개구 소자는 제 2 개구 (6) 상에 이미징된다. 또한, 제 2 개구 (6) 가 바람직하기로는 전자 광학 경로를 따라 직경을 감소시키면서 직렬의 개구 소자를 구비하는 경우에, 제 1 개구 (3) 의 빔 제한 개구 소자는 제 1 렌즈 (4) 에 의해 제 2 개구 (6) 의 빔 제한 개구 소자상에 투영된다. 유사한 방식으로, 본 발명의 제 1 실시형태는 도 6 에 나타낸 다중빔 시스템으로 구현된다.
단지, 본 발명의 제 2 실시형태는 다중빔 시스템들 특히, 단일 소스를 구비하는 시스템들에만 적용될 수 있다. 도 7 은 본 발명의 제 1 실시형태에 포함되는 단일 소스 다중빔 전자 광학 시스템을 나타낸다. 대전 입자 소스 (17) 는 분기 (diverging) 빔 (18) 을 방출하고, 이는 제 1 개구 어레이 (10) 에 도달하지 이전에 콜리메이터(collimator) 렌즈 (19) 에 의해 콜리메이팅된다. 그 후, 제 1 개구 어레이 (10) 는 그 빔을 복수의 빔렛들로 분할된다. 나머지 동작은 도 6 에 대하여 설명한 시스템의 동작과 유사하다. 콜리메이터 렌즈 (19) 는 상기 시스템에서 부가적인 수차를 야기한다.
이러한 수차를 감소시키기 위하여, 상기 시스템은 도 8 에 나타낸 바와 같이 구성될 수 있다. 이러한 접근 방식에 대한 세부사항은 본 출원인에 의해 PCT/NL2004/000174 에 개시되어 있고, 상기 문헌은 마치 충분히 설명되어 있는 것 처럼 참조된다. 이 구성에서, 부가적인 렌즈 어레이 (20) 는 상기 콜리메이터 렌즈 (19) 와 상기 대전 입자 소스 (17) 사이에 위치된다. 부가적인 렌즈 어레이 (20) 의 현저한 가열을 피하기 위하여, 그 성능을 저하시킴에 의해, 제 3 개구 어레이 (21) 는 렌즈 어레이 (20) 와 소스 (17) 사이에 배치된다. 다음으로, 개구 어레이 (21) 는 방출된 대전 입자 빔 (18) 을 복수의 빔렛 (22) 으로 분할하고, 부가적으로 큰 열 부하를 처리한다.
도 9 는 도 8 에 나타낸 시스템에 적용되는 본 발명의 제 1 실시형태를 나타낸다. 위치 변동에 관한 제 1 실시형태와 동일한 이론에 따라서, 제 3 개구 어레이 (21) 의 위치는 제 1 개구 어레이 (10) 의 컬레 면에 위치되어야 한다. 개구 각도들을 위치 변동을 처리하기에 충분히 크게 하면서 모든 렌즈 어레이 (11, 14, 20) 의 렌즈 충전물을 최소화한다. 또한, 빔렛 정지 어레이 (13) 상의 스폿이 뾰족하게 남아 있어, 이에 의해 작은 최소 편향 각도로 인한 높은 주파수를 사용하여 편향시킬 능력을 가진다.
상술한 설명은 바람직한 실시형태의 동작을 나타내기 위하여 포함되며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않음을 이해하여야 한다. 상기 설명으로부터, 많은 변동이 본 발명의 사상 및 범위로 여전히 포함되는 기술 분야에서의 당업자에게 명백하게 된다.

Claims (20)

  1. 복수의 대전 입자 빔렛(beamlet)들을 이용하는 대전 입자빔 노광 장치에 있어서,
    - 복수의 라운드형(round) 제1 개구들을 구비하며 대전 입자 빔렛을 부분적으로 차폐하는 제1 개구 수단;
    - 렌즈 어레이를 형성하는 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 시스템으로서, 각 렌즈는, 상기 제1 개구 수단으로부터의 상기 복수의 대전 입자 빔렛들 중 하나의 빔렛을 상기 렌즈들의 이미지 초점 면 내에 또는 그 부근에 포커싱하도록 위치되는 것인, 상기 렌즈 시스템;
    - 상기 이미지 초점 면에 위치되며, 제어 신호의 수신시에 빔렛 편향기를 통과하는 상기 대전 입자 빔렛들을 편향시키기 위한 복수의 빔렛 편향기들을 포함하는 편향기 수단; 및
    - 상기 제1 개구들의 컬레면(conjugate plane)에 위치되는 복수의 라운드형 제2 개구들을 포함하는 제2 개구 수단을 포함하며,
    상기 제2 개구들은 상기 제1 개구들 및 상기 빔렛 편향기들과 정렬되어 상기 빔렛 편향기들에 의한 편향시 상기 대전 입자 빔렛들이 차단되고 상기 빔렛 편향기들에 의해 편향되지 않을 때에는 상기 대전 입자 빔렛들이 송신되도록 하고,
    상기 제1 및 제2 개구 수단은 상기 빔렛의 상류 방향으로 볼 때 상기 빔렛의 개구 각도를 제한하도록 위치되는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 개구들은 각각의 빔렛에 대하여 하나의 개구를 구비하는 개구 어레이를 형성하고, 상기 복수의 렌즈들은 렌즈 어레이를 형성하고, 각각의 렌즈들은 상기 제1 개구 수단으로부터 상기 복수의 대전 입자 빔렛들 중 하나의 빔렛을 포커싱하도록 위치되며, 상기 복수의 상기 제2 개구들은 개구 어레이를 형성하는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 렌즈들은 정전 렌즈 (electrostatic lens) 를 포함하는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 빔렛 편향기들은 정전 편향기를 포함하는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 정전 편향기는 2개 이상의 편향 전극을 포함하는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 개구 수단 이전에 배열되며, 렌즈 어레이를 형성하는 복수의 렌즈들을 포함하는 제2 렌즈 시스템을 더 포함하며, 이 렌즈들은 상기 빔렛들을 수렴(converge)시키기 위하여 배열되는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 개구 수단 이전에 배열되며, 상기 제2 렌즈 시스템의 주평면(principal plane)에 대전 입자 빔 노광 장치의 소스의 이미지들을 투영하도록 배열된 복수의 렌즈들을 포함하는 제3 렌즈 시스템; 및
    상기 제3 렌즈 시스템 이전에 배열된 제3 개구 어레이를 더 포함하며,
    상기 제2 렌즈 시스템은 상기 제1 개구 어레이 상에 상기 제3 개구 어레이의 이미지들을 투영하도록 배열되는 것인, 대전 입자빔 노광 장치.
  8. 복수의 대전 입자 빔렛들에 기판을 노광시키기 위한 대전 입자빔 노광 장치에 있어서,
    각각의 대전 입자 빔렛에 대하여 하나의 개구씩 복수의 제1 개구들을 구비하는 제1 개구 어레이, 렌즈 어레이를 형성하는 복수의 렌즈들 - 이 복수의 렌즈들은 상기 제1 개구들과 정렬됨 - 을 포함하는 렌즈 시스템, 및 상기 제1 개구들과 정렬되는 복수의 제2 개구들을 포함하는 제2 개구 어레이를 포함하며,
    상기 렌즈 시스템은 상기 제1 개구 어레이와 상기 제2 개구 어레이 사이에 배열되어 상기 제2 개구 어레이 상에 상기 제1 개구 어레이를 이미징하는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 대전 입자빔 노광 장치는 적어도 하나의 부가적인 개구 어레이 및 적어도 하나의 부가적인 렌즈 어레이를 더 포함하며,
    후속의 개구 어레이 상에 이전의 개구 어레이를 이미징하기 위하여 배열된 렌즈 어레이가 각각의 개구 어레이 사이에 위치되는 것인, 대전 입자빔 노광 장치.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 대전 입자 빔 또는 대전 입자 빔렛은 전자 빔인 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 대전 입자 빔 또는 대전 입자 빔렛은 이온 빔인 것인 대전 입자빔 노광 장치.
  12. 제1항 또는 제8항에 따른 장치를 포함하는 대전 입자 빔 리소그래피 시스템.
  13. 제1항 또는 제8항에 따른 장치를 포함하는 대전 입자빔 현미경(microscopy) 시스템.
  14. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 부가적인 개구 어레이 및 적어도 하나의 부가적인 렌즈 어레이를 포함하며,
    각각의 개구 어레이 사이에, 후속 개구 어레이 상에 이전의 개구 어레이를 이미징하기 위하여 배열된 렌즈 어레이가 위치되는 것인 대전 입자빔 노광 장치.
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