KR20120098756A

KR20120098756A - 변조 디바이스 및 변조 디바이스를 이용한 하전 입자 대중-빔렛 리소그라피 시스템

Info

Publication number: KR20120098756A
Application number: KR1020127013929A
Authority: KR
Inventors: 마르코 얀-야코 빌란트; 렘코 야거; 알렉산더 헨드릭 빈센트 반 벤; 슈타인 빌렘 헤르만 카렐 슈텐브링크
Original assignee: 마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이.
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-09-05
Also published as: US8841636B2; EP2494580A1; EP2494578A1; TW201142905A; NL2005583A; EP2494579B1; KR101609347B1; CN102687233B; CN102668015B; US8759787B2; US20110260040A1; TW201133541A; KR20120098757A; WO2011051305A1; US20140014850A1; NL2005583C2; NL2005584A; CN102687232A; JP2013508991A; US8987677B2

Abstract

본 발명은 복수의 하전 입자 빔렛들을 이용하여 타겟의 표면 상에 패턴을 전달하기 위한 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템(charged-particle multi-beamlet lithography system)에 관한 것이다. 이 시스템은, 빔 생성기(3), 빔렛 블랭커 어레이(9), 차례 구조(111) 및 프로젝션 시스템을 포함한다. 빔 생성기는 복수의 하전 입자 빔렛들을 생성하기 위해 배열된다. 빔 블랭커 어레이는 패턴에 따라 복수의 빔렛들을 패터닝하기 위해 배열된다. 빔 블랭커 어레이는 복수의 변조기들 및 복수의 광 감지 엘리먼트들을 포함하고, 광 감지 엘리먼트들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 수신하고 상기 광 빔들을 전기적 신호들로 변환하도록 배열된다. 광 감지 엘리먼트들은 수신된 패턴 데이터를 하나 이상의 변조기들에 제공하기 위해 상기 하나 이상의 변조기들에 전기적으로 연결된다. 차폐 구조(111)는 변조기들로부터 상기 광 감지 엘리먼트들의 부근에서 생성된 전계들을 실질적으로 차폐하기 위해 전기적으로 도전성 재료로 이루어지며, 차폐 구조는 미리 결정된 전위로 설정되도록 배열된다. 프로젝션 시스템은 패터닝된 빔렛들을 타겟 표면 상에 프로젝팅하기 위해 배열된다.

Description

변조 디바이스 및 변조 디바이스를 이용한 하전 입자 대중-빔렛 리소그라피 시스템{MODULATION DEVICE AND CHARGED PARTICLE MULTI-BEAMLET LITHOGRAPHY SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 하전 입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템에서 이용하기 위한 변조 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 패턴을 타겟 표면에 전달하기 위해 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템에서 하전 입자 빔렛들을 변조하는 방법에 관한 것이다.

하전-입자 다중-빔렛 시스템들은 예를 들어, 본 출원인의 이름으로 미국 특허 제6,958,804호로부터 당분야에 알려져 있다. 이러한 리소그라피 시스템은 패턴을 타겟 표면에 전달하기 위해 복수의 하전 입자 빔렛들을 이용한다. 시스템은 연속적인 방사 소스 또는 일정한 주파수에서 동작하는 소스와 더불어 동작할 수 있다. 패턴 데이터는 전자기 편향에 의해 빔렛들을 변조하도록 배열되는 변조 디바이스에 송신된다. 변조된 빔렛들은 그 후 타겟 표면에 전달된다. 일반적으로, 이 전달 동안, 개별 빔렛들의 직경은 감소한다. 또한, 예를 들어, 빔렛들의 전자기적 스캐닝 및/또는 빔렛들이 서로에 관하여 전달되는 광학 컬럼에 상대적인 타겟 표면의 이동으로 인해 타겟 표면에 대한 빔렛들의 위치은 시간에 경과함에 따라 변한다. 예를 들어, 이러한 상대적 이동은 타겟을 홀딩하기 위한 지지 기판이 제공되는 스테이지를 이용한 기계적 이동에 의해 설정될 수 있다 . 타겟 표면으로 패턴의 고속 전달을 가능하게 하기 위해, 제어 유닛으로부터 변조기들로의 패턴 데이터의 광학 전송은 예를 들어, 광 빔들을 이용함으로써 이용될 수 있다. 변조 디바이스는 그 후 수신된 광 신호들을 대응하는 전기 신호들로 변환할 수 있는 광 감지 엘리먼트들을 포함할 수 있다.

위에서 기술된 바와 같은 시스템을 이용한 패터닝은 빔렛들의 혼란되는 변조(perturbated modulation)로 인해 불일치하는 패턴 전달을 겪을 수 있다. 실험들은 이러한 혼란의 정도는 매우 예측 불가능하다는 것을 보여준다. 그 결과, 이러한 시스템을 이용한 타겟 표면으로의 패턴 전달은 원하는 것보다 덜 신뢰적이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 하전 입자 다중-빔렛 리소그라피시스템을 이용하여 타겟 표면 상으로의 패턴 전달의 신뢰도를 개선하는 것이다. 이 목적은 복수의 하전 입자 빔렛들을 이용하여 타겟의 표면 상에 패턴을 전달하기 위한 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템(charged-particle multi-beamlet lithography system)을 제공함으로써 달성되며, 이 시스템은, 복수의 하전 입자 빔렛들을 생성하기 위한 빔 생성기; 패턴에 따라 복수의 빔렛들을 패터닝하기 위한 빔렛 블랭커 어레이 ? 상기 빔렛 블랭커 어레이는 복수의 변조기들 및 복수의 광 감지 엘리먼트들을 포함하고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 수신하고 상기 광 빔들을 전기적 신호들로 변환하도록 배열되고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 수신된 패턴 데이터를 하나 이상의 변조기들에 제공하기 위해 상기 하나 이상의 변조기들에 전기적으로 연결됨 ? ;, 상기 변조기들로부터 상기 광 감지 엘리먼트들의 부근에서 생성된 전계들을 실질적으로 차폐하기 위한 차폐 구조; 및 패터닝된 빔렛들을 타겟 표면 상에 프로젝팅하기 위한 프로젝션 시스템을 포함한다.

본 발명은 광 감지 엘리먼트들 부근에서 하전 입자 소스로부터 발생하는 전계 및/또는 자계가 가능한 왜곡을 크게 감소시키고 하전 입자 리소그라피의 개선된 성능을 유도한다는 통찰 기초한다.

본 발명은 또한 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템에서 이용하기 위한 변조 디바이스에 관한 것이며, 이 변조 디바이스는 패턴에 따라 복수의 빔렛들을 패터닝하기 위한 빔렛 블랭커 어레이 ? 상기 빔렛 블랭커 어레이는 복수의 변조기들 및 복수의 광 감지 엘리먼트들을 포함하고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 수신하고 상기 광 빔들을 전기적 신호들로 변환하도록 배열되고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 수신된 패턴 데이터를 하나 이상의 변조기들에 제공하기 위해 상기 하나 이상의 변조기들에 전기적으로 연결되고, 변조기들은 수신된 패턴 데이터에 따라 하전 입자 빔렛들을 변조하도록 배열됨 ?; 및 상기 변조기들로부터 상기 광 감지 엘리먼트 부근에서 생성되는 전계들을 실질적으로 차폐하기 위한 전기적으로 도전성 재료의 차폐 구조를 포함하고, 상기 차폐 구조는 미리 결정된 전위로 설정되도록 배열된다.

본 발명은 또한 타겟 표면에 패턴을 전달하기 위해 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템에서 하전 입자 빔렛들을 변조하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, 복수의 변조기들 및 복수의 광 감지 엘리먼트들을 포함하는 빔렛 블랭커 어레이를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 수신하고 상기 광 빔들을 전기적 신호들로 변환하도록 배열되고, 수신된 패턴 데이터를 하나 이상의 변조기들에 제공하기 위해 상기 하나 이상의 변조기들에 전기적으로 연결되고, 변조기들은 제 1 전극, 제 2 전극 및 구멍을 포함하고, 상기 전극들은 상기 구멍에 걸쳐서 전계를 생성하기 위해 상기 구멍들의 대향하는 측면들 상위 위치된다. 방법은 상기 빔렛 블랭커 어레이에 패턴 데이터는 전송하는 단계; 상기 패턴 데이터에 따라 상기 빔렛 블랭커 어레이를 통과하는 빔렛들을 변조하는 단계; 및 상기 광 감지 엘리먼트들 부근에서 생성된 전계로부터 상기 빔렛들을 변조하기 위해 전계를 차폐하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로 빔렛 변조는 광 감지 엘리먼트들 부근에서 발생된 기여들(contributions)이 실질적으로 없는 전계를 이용하여 수행된다.

본 발명의 다양한 양상들은 도면들에서 도시되는 실시예를 참조하여 추가로 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예들에서 이용될 수 있는 무마스크 리소그라피 시스템(maskless lithography system)을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 리소그라피 시스템에서 빔렛 블랭커 어레이의 실시예의 동작을 개략적으로 도시하는 도면.
도 3A는 도 1의 리소그라피 시스템에서 이용될 수 있는 빔렛 블랭커 어레이의 부분의 단면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3B는 본 발명의 실시예에 따른 차폐 구조(shielding structure)가 제공되는 빔렛 블랭커 어레이의 부분의 단면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3C는 도 3B의 블랭커 어레이의 부분의 단면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예들에서 이용될 수 있는 빔렛 블랭커 어레이의 레이아웃의 상면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 차폐 구조가 제공되는 도 3의 빔렛 블랭커 어레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6A는 도 5의 빔렛 블랭커 어레이의 상부 상의 광섬유 어레인지먼트를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6B는 VIB-VIB'를 따라 도 6A에서 도시된 어레인지먼트으 ㅣ단면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6C는 도 6A 및 6B의 광섬유 어레인지먼트의 정렬ㄹ의 보다 상세한 도면을 대략적으로 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 빔렛 블랭커 어레이의 지형학적 어레인지먼트의 상면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 빔렛 블랭커 어레이의 지형항적 어레인지먼트의 상면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 빔렛 블랭커 어레이의 지형학적 어레인지먼트의 상면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 10은 차폐 구조의 실시예를 갖는 빔렛 블랭커 어레이의 단면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 11은 차폐 구조의 실시예를 갖는 빔렛 블랭커 어레이의 단면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 12는 차폐 구조가 제공된 빔렛 블랭커 어레이의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.

다음은 도면들을 참조하여 그리고 단지 예로서 주어지는 본 발명의 다양한 실시예들의 설명이 이어진다. 도면들은 제 축적대로 그려지지 않았으며 예시적인 목적들을 위해 의도된다.

도 1은 하전 입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템(1)의 실시예의 단순화된 개략도를 도시한다. 이러한 리소그라피 시스템은 예를 들어, 미국 특허 번호 제6,897,458호 및 제6,958,804호 및 제7,084,414호 및 제7,129,502호에 기술되며, 이들은 본 출원의 출원인에게 양도되었으며 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.

이러한 리소그라피 시스템(1)은 적합하게, 복수의 빔렛들을 생성하는 빔렛 생성기, 변조된 빔렛들을 형성하기 위해 빔렛들을 패터닝하는 빔렛 변조기, 및 타겟의 표면 상에 변조된 빔렛들을 주사하기 위한 빔렛 프로젝터를 포함한다.

빔렛 생성기는 통상적으로 소스 및 적어도 하나의 빔 분할기를 포함한다. 도 1의 소스는 실질적으로 동종의 확장하는 전자 빔(4)을 생성하도록 배열된 전자 소스(3)이다. 전자 빔(4)의 빔 에너지는 바람직하게는 약 1 내지 10KeV의 범위로 상대적으로 낮게 유지된다. 이를 달성하기 위해, 가속 전압이 상대적으로 낮고, 전자 소스(3)는 다른 세팅들이 또한 이용될 수 있지만, 접지 전위의 타겟에 관하여 약 -1 내지 -10 kV 사이의 범위로 유지될 수 있다.

도 1에서, 전자 소스(3)로부터의 전자 빔은 전자 빔(4)을 시준하기 위한 시준 렌즈(5)를 통과한다. 시준 렌즈(5)는 광학계를 시준하는 임의의 타입일 수 있다. 시준 이전에, 전자 빔(4)은 이중 팔중극(double octopole)(도시되지 않음)을 통과할 수 있다. 후속적으로, 전자 빔(4)은 빔 분할기, 도 1의 실시예에서 구멍 어레이(6)에 충돌한다. 구멍 어레이(6)는 바람직하게는 관통-홀들을 갖는 플레이트를 포함한다. 구멍 어레이(6)는 빔(4)의 차단부가 배열된다. 또한, 어레이(6)는 복수의 병렬 전극 빔렛들(7)을 생성하기 위해 복수의 빔렛들(7)이 통과하는 것을 허용한다.

도 1의 리소그라피 시스템(1)은 많은 수의 빔렛들(7), 바람직하게는 약 10,000 내지 1,000,000 빔렛들을 생성하지만, 물론 더 많은 또는 더 적은 빔렛들이 생성되는 것도 가능하다. 다른 알려진 방법들 또한 시준된 빔렛들을 생성하는데 이용될 수 있다는 것에 주의한다. 제 2 구멍은 전자 빔(4)으로부터 서브빔(subbeam)들을 생성하고 서브빔으로부터 전자 빔렛들(7)을 생성하도록 시스템에 부가될 수 있다 이는 추가의 다운 스트림의 서브빔들의 조작을 허용하며, 이는 결국, 구체적으로는 시스템 내의 빔렛들의 수가 5,000개 이상일 때 시스템 동작에 대해 유리하다고 판명되었다.

변조 시스템(8)으로서 도 1에서 도시된 빔렛 변조기는 통상적으로 복수의 블랭커들의 어레인지먼트를 포함하는 빔렛 블랭커 어레이(9) 및 빔렛 정지 어레이(10)를 포함한다. 블랭커들은 전자 빔렛들(7) 중 하나 이상의 전자 빔렛들을 편향시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 블랭커들은 보다 구체적으로 제 1 전극, 제 2 전극 및 구멍이 제공되는 정전기적 편향기들이다. 그 다음 전극들은 구멍에 걸쳐서 전계를 생성하기 위해 구멍의 대향하는 측면들에 위치된다. 일반적으로, 제 2 전극은 접지 전극, 즉 접지 전위에 연결된 전극이다.

블랭커 어레이(9)의 평면 내에 전자 빔들(7)을 포커싱하기 위해, 리소그라피 시스템은 추가로 콘덴서 렌즈 어레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

도 1의 실시예에서, 빔렛 정지 어레이(10)는 빔렛들이 통과하도록 허용하기 위한 구멍들의 어레이를 포함한다. 빔렛 정지 어레이(10)는 그 기본적인 형태에서, 비록 다른 형성들이 또한 이용될 수 있지만 통상적으로 원형 홀들인 관통-홀들이 제공된 기판을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 빔렛 정지 어레이(10)의 기판은 관통-홀들의 정규적으로 이격된 어레이를 갖는 실리콘 웨이퍼로부터 형성되고 표면 충전을 방지하기 위해 금속의 표면층이 코팅될 수 있다. 몇몇 추가의 실시예들에서, 금속은 CrMo와 같은 순-산화물 스킨(native-oxide skin)을 형성하지 않는 타입으로 이루어진다.

빔렛 블랭커 어레이(9) 및 빔렛 정지 어레이(10)는 빔렛들(7)을 차단 또는 통과시키도록 함께 동작한다. 몇몇 실시예들에서, 빔렛 정지 어레이(10)의 구멍들은 빔렛 블랭커 어레이(9)의 정전기적 편향기들의 구멍들과 정렬된다. 빔렛 블랭커 어레이(9)가 빔렛을 편향시키는 경우, 빔렛 정지 어레이(10) 내의 대응하는 구멍을 통과하지 않을 것이다. 그 대신, 빔렛은 빔렛 블록 어레이(10)의 기판에 의해 차단될 것이다. 빔렛 블랭커 어레이(9)는 빔렛을 편향시키지 않는 경우, 빔렛은 빔렛 정지 어레이(10)의 대응하는 구멍을 통과할 것이다. 몇몇 대안적인 실시예들에서, 빔렛 블랭커 어레이(9) 및 빔렛 정지 어레이(10) 간의 공동동작은 블랭커 어레이(9)의 편향기에 의한 빔렛의 편향이 빔렛 정지 어레이(10)의 대응하는 구멍을 통해 빔렛을 통과시키는 반면, 비-편향은 빔렛 정지 어레이(10)의 기판에 의해 차단하도록 된다.

변조 시스템(8)은 제어 유닛(60)에 의해 제공되는 입력에 기초하여 빔렛들(7)에 패턴을 부가하도록 배열된다. 제어 유닛(60)은 데이터 저장 유닛(61), 판독 유닛(62), 및 데이터 변환기(63)를 포함할 수 있다. 제어 유닛(60)은 시스템의 나머지로부터 원격으로, 예를 들어, 청결실의 내부 밖에 위치될 수 있다. 광섬유(64)를 이용하여, 패턴 데이터를 보유하는 변조된 광 빔들(14)은 섬유 어레이 내의 섬유의 단부들(개략적으로 플레이트(15)로서 도시됨)로부터 광을, 점선 박스 및 참조 번호(18)에 의해 개략적으로 표시되는 리소그라피 시스템(1)의 전자 광학부로 프로젝팅하는 프로젝터(65)에 전송될 수 있다.

도 1의 실시예에서, 변조된 광 빔들은 빔렛 블랭커 어레이(9) 상에 프로젝팅된다. 보다 구체적으로, 광섬유 단부들로부터의 변조된 광 빔들(14)은 빔렛 블랭커 어레이(9) 상에 위치한 대응하는 광 감지 엘리먼트들 상에 프로젝팅된다. 광 감지 엘리먼트들은 광 신호를 상이한 타입의 신호 예를 들어, 전기적 신호로 변조하도록 배열될 수 있다. 변조된 광 빔(14)은 대응하는 광 감지 엘리먼트에 결합되는 하나 이상의 블랭커들을 제어하기 위해 패턴 데이터의 일부를 전달(carry)한다. 적합하게는, 광 빔들(14)을 대응하는 광 감지 엘리먼트들 상에 프로젝팅하기 위해 프로젝터(65)와 같은 광학 엘리먼트들이 이용될 수 있다. 부가적으로, 적합한 입사각으로 광 빔들(14)의 프로젝팅을 허용하기 위해, 예를 들어, 프로젝터(65)와 빔 블랭커 어레이(9) 사이에 적합하게 배치되는 미러가 포함될 수 있다. //

프로젝터(65)는 제어 유닛(60)의 제어 하에서 프로젝터 포지셔닝 디바이스(17)에 의해 플레이트(15)와 적절히 정렬될 수 있다. 그 결과, 프로젝터(65)와 광 블랭커 어레이(9) 내의 광 감지 엘리먼트 사이의 거리 또한 변할 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 광 빔들은 적어도 부분적으로, 광학 도파관에 의해 광 감지 엘리먼트를 향해 플레이트로부터 전달될 수 있다. 광 도파관은 광 감지 엘리먼트들에 매우 근접한 위치에서, 적합하게는 1 센티미터 미만으로, 바람직하게는 대략 1밀리미터 떨어져서 광을 안내할 수 있다. 광학 도파관 및 대응하는 광 감지 엘리먼트 간의 단거리는 광 손실을 감소시킨다. 다른 한편, 하전 입자 빔렛들에 의해 점유될 수 있는 공간으로부터 떨어져서 위치되는 프로젝터(65)와 플레이트(15)의 이용은 빔렛 교란(beamlet disturbance)이 최소화되고 빔렛 블랭커 어레이(9)의 구성이 덜 복잡하다는 이점을 갖는다.

빔렛 변조기로부터 나오는 변조된 빔렛들은 빔렛 프로젝터에 의해 스폿(spot)으로서 타겟(24)의 타겟 표면(13) 상에 프로젝팅된다. 빔렛 프로젝터는 통상적으로 타겟 표면 위에 변조된 빔렛들을 스캐닝하기 위한 스캐닝 편향기 및 타겟 표면(13) 상에 변조된 빔렛들을 포커싱하기 위한 프로젝션 렌즈 시스템들을 포함한다. 이 컴포넌트들은 단일 엔드 모듈 내에 존재할 수 있다.

이러한 엔드 모듈은 바람직하게는 삽입 가능하며 교체 가능한 유닛으로서 구성된다. 엔드 모듈은 따라서, 편향기 어레이(11), 프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12)를 포함할 수 있다. 삽입 가능하고 교체 가능한 유닛은 또한 빔렛 변조기를 참조하여 위에서 논의된 바와 같은 빔렛 정지 어레이(10)를 포함할 수 있다. 엔드 모듈을 떠난 이후, 빔렛들(7)은 타겟 평면에 배치된 타겟 표면(13) 상에 충돌한다. 리소그라피 애플리케이션들에서, 타겟은 보통 하전-입자 감지층 또는 레지스트층이 제공되는 웨이퍼를 포함한다.

편향기 어레이(11)는 빔렛 정지 어레이(10)를 통과한 각 빔렛(7)을 편향시키도록 배열된 스캐닝 편향기 어레이의 형태를 취할 수 있다. 편향기 어레이(11)는 상대적으로 작은 구동 전압들의 인가를 가능하게 하는 복수의 정전기적 편향기들을 포함할 수 있다. 편향기 어레이(11)에 프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12)의 업스트림을 유인하지만, 편향기 어레이(11)는 또한 프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12)와 타겟 표면(13) 사이에 위치될 수 있다.

프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12)는 편향기 어레이(11)에 의한 편향 이전에 또는 이후에 빔렛들(7)을 포커싱하도록 배열된다. 바람직하게는, 포커싱은 직경이 약 10 내지 30 나노미터들의 기하학적 스폿 크기를 유발한다. 이러한 바람직한 실시예에서, 프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12)는 바람직하게는 약 100 내지 500배의 축소, 가장 바람직하게는 예를 들어, 300 내지 500배의 범위에서 가능한 많은 축소(demagnification)를 제공하도록 배열된다. 이 바람직한 실시예에서, 프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12)는 유리하게는 타겟 표면(13)에 근접하게 위치될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 빔 프로텍터(도시되지 않음)는 타겟 표면(13)과 프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12) 사이에 위치될 수 있다. 빔 프로텍터는 복수의 적합하게 배치되는 구멍들이 제공된 포일(foil) 또는 플레이트일 수 있다. 빔 프로텍터는 리소그라피 시스템(1) 내의 감지 엘리먼트들 중 임의의 감지 엘리먼트에 이들이 도달할 수 있기 전에 방출된 레지스트 입자들을 흡수하도록 배열된다.

프로젝션 렌즈 어레인지먼트(12)는 따라서 타겟 표면(13) 상의 단일의 화소의 스폿 크기가 정확하다는 것을 보장할 수 있는 반면에 편향기 어레이(11)는 타겟 표면(13) 상의 화소의 위치가 미소 규모(microscale) 단위로 정확하다는 것을 적절한 스캐닝 동작들에 의해 보장할 수 있다. 특히, 편향기 어레이(11)의 동작은 화소가 궁극적으로 타겟 표면(13) 상의 패턴을 구성하는 화소들의 그리드내로 맞춰지도록 된다. 타겟 표면(13) 상의 화소의 미소규모 포지셔닝은 타겟(24) 아래에 존재하는 웨이퍼 포지셔닝 시스템에 의해 적합하게 가능하게 된다는 것이 이해될 것이다.

공통적으로, 타겟 표면(13)은 기판의 상부 상에 레지스트 막을 포함한다. 레지스트 막의 부분들은 하전 입자들, 즉 전자들의 빔렛들의 인가에 의해 화학적으로 변형될 것이다. 그 결과로서, 막의 방사되는 부분은 현상기에서 더 잘 또는 덜 용해성일 것이며, 이는 결과적으로 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 발생시킨다. 웨이퍼 상의 레지스트 패턴은 즉 반도체 제조의 분야에 알려진 바와 같은 구현, 에칭 및/또는 증착 단계들에 의해 아래에 놓인 층에 후속적으로 전달될 수 있다. 명백하게, 방사가 균일하지 않은 경우, 레지스트는 균일한 방식으로 현상될 수 없을 수 있고, 이는 패턴에서의 실수를 야기한다. 그러므로 고-품질 프로젝션은 재생 가능한 결과를 제공하는 리소그라피 시스템의 획득과 관련된다. 방사에서의 어떠한 차이도 편향 단계들에서 발생하지 말아야 한다.

도 2는 도 1의 리소그라피 시스템에서 빔렛 블랭커 어레이(9)의 실시예의 동작을 개략적으로 도시한다. 특히, 도 2는 빔렛 블랭커 어레이(9) 및 빔렛 정지 어레이(10)를 포함하는 빔렛 변조기의 부분의 단면도를 개략적으로 도시한다. 빔렛 블랭커 어레이(9)에는 복수의 구멍들(35)이 제공된다. 참조를 위해, 타겟(24)이 또한 표시되었다. 이 도면은 축적대로 그려지지 않았다.

빔렛 변조기의 도시된 부분은 3개의 빔렛들(7a, 7b 및 7c)을 변조하도록 배열된다. 빔렛들(7a, 7b, 7c)은 단일의 서브빔으로부터 또는 단일의 소스로부터 발생하는 빔으로부터 생성될 수 있는 빔렛들의 단일 그룹의 부분을 형성할 수 있다. 도 2의 빔렛 변조기는 각각의 그룹에 대한 집중(convergence)의 공통 지점(P)을 향해 빔렛들의 그룹들을 집중시키기 위해 배열된다. 집중의 공통 지점(P)은 바람직하게는 빔렛들의 그룹에 대한 광학 축(O) 상에 위치된다.

도 2에 도시된 빔렛들(7a, 7b, 7c)을 고려하면, 빔렛들(7a, 7c)은 빔렛과 광학 축(O) 사이에서 연장하는 입사각을 갖는다. 빔렛(7b)의 방위는 실질적으로 광학축과 평행이다. 빔렛 정지 어레이(10)의 기판에 의해 편향된 빔렛들의 차단을 설정하기 위해 빔렛 편향의 방향은 각각의 빔렛에 대해 상이할 수 있다. 빔렛(7a)은 좌측을 향해, 즉 점선 7a-에 의해 표시된 도 2의 "-" 방향을 향한 편향에 의해 차단된다. 다른 한편, 빔렛들(7b, 7c)은 각각의 빔렛들의 차단을 설정하기 위해 우측을 향해, 즉 "+" 방향을 향해 편향될 것이다. 이 차단 방향들을 각각 점선들(7b+ 및 7c+)에 의해 표시된다. 편향 방향의 선택은 임의적이지 않을 수 있다는 것에 주의한다. 예를 들어, 빔렛들(7a)에 있어서, 점선(7a+)은 우측을 향한 빔렛(7a)의 편향이 빔렛 정지 어레이(10)를 통과할 것임을 도시한다. 그러므로 7a+를 따른 빔렛(7a)의 편향은 부적절할 것이다. 다른 한편, 도 점선(7b-)으로 표시되는 좌측을 향한 빔렛(7b)의 편향은 옵션일 것이다.

도 3A는 도 1의 리소그라피 시스템에서 이용될 수 있는 빔렛 블랭커 어레이(9)의 부분의 단면도를 개략적으로 도시한다. 빔렛 블랭커 어레이(9)는 복수의 변조기들(101)을 포함한다. 변조기는 제 1 전극(103a), 제 2 전극(103b), 및 구멍(105)을 포함한다. 전극들(103a, 103b)은 구멍에 걸쳐서 전계를 생성하기 위해 구멍(105)의 대향하는 측면들 상에 위치된다.

광 감지 엘리먼트(107)는 광 빔들(도시되지 않음)을 전달하는 패턴 데이터를 수신하도록 배열된다. 광 감지 엘리먼트(107)는 전기적 연결(109)을 통해 하나 이상의 변조기들(101)에 전기적으로 연결된다. 광 감지 엘리먼트(107)는 광 빔들을 통해 패턴 데이터를 수신하고, 광 신호를 전기적 신호로 변환하고, 그 후 전기적 연결(109)을 통해 수신되고 변환된 패턴 데이터를 하나 이상의 연결된 변조기들(101)로 포워딩한다. 하나 이상의 변조기들(101)은 그 후 수신된 패턴 데이터에 따라 전자 빔렛들(7)과 같은 통과하는 하전 입자 빔렛들을 변조한다. 광 감지 엘리먼트(107)에는, 광 빔에 의해 전달되는 데이터의 정확한 판독을 방해할 수 있는 반사된 광에 의해 야기되는 배경 방사(background radiation)를 감소시키기 위해 반사 방지 코팅(108)이 제공될 수 있다.

따라서, 빔렛들의 변조는 빔렛 블랭커 어레이(9) 내의 구멍들에 걸쳐서 전계의 인가의 제어에 기초한다. 그러나 도 1에 제시된 것과 같은 리소그라피 시스템의 실제 이용은 유효한 변조가 항상 가능한 것은 아님을 도시한다. 광 감지 엘리먼트(107)는 그들의 표면상의 산란되는 전자들의 수집(collection)으로 인해 전계 소스로서 작용할 수 있다는 것이 판명되었다. 이는 특히 도 3A 및 도 3B의 코팅(108)과 같은 반사 방지 코팅이 이용되는 경우가 그 경우이다. 반사 방지 코팅은 일반적으로 전기적으로 절연성이며, 이는 산란된 하전 입자들의 상대적으로 빠른 수집을 초래한다. 부가적으로, 광 감지 엘리먼트들, 예를 들어, 광섬유들에 광을 전달하는데 이용되는 컴포넌트들 특히, 그들의 도전성 코팅으로 완전히 코팅되지 않는 경우 하전 입자들을 또한 수집할 수 있다.

산란되는 하전 입자들의 국부적인 수집에 의해 야기되는 전계들의 강도는 일반적으로 통계적인 파라미터들 및 다른 제어 가능하지 않은 행위자(actor)들에 의존한다. 그러므로 전계들이 얼마나 많이 있을지 그리고 이들이 정확히 위치될 장소를 예측하는 건은 매우 난해하다. 실험들은 산란되는 전자들의 수집으로부터 발생하는 전계들이 하전 입자 빔렛의 위치에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여준다. 이는 빔렛 위치가 안정되지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 하전 입자 빔렛 편향의 정도도 또한 예측 불가능하게 될 수 있다. 그 결과, 빔렛 블랭커 어레이를 통한 변조에 의해 획득된 패터닝된 빔렛들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 통해 빔렛 블랭커 어레이(9)에 제공된 패턴에 대응하는 패턴을 전달하지 않을 수 있다.

도 3B는 본 발명의 실시예에 따라 차폐 구조(111)가 제공된 빔렛 블랭커 어레이(9)의 부분의 단면도를 개략적으로 도시한다. 차폐 구조(111)는 전기적으로 도전성 구조이며, 변조기들(105)로부터, 광 감지 엘리먼트들(107)의 부근에서, 예를 들어, 보호 및/또는 반사 방지 목적을 위해 광 감지 엘리먼트들(107)을 덮을 수 있는 전기적으로 절연성 층의 상부 상에서 생성된 자계들 및/또는 전계들을 차폐하도록 배열된다. 본 명세서의 잔여부에서, 표현 "전계"에 대한 참조는 전계 및/또는 자계를 의미한다고 이해되어야 한다.

차폐 구조(111)는 변조기들(101)에 의해 생성된 전계들과 부가적인 전계들의 간섭을 감소시키고 그리고 바람직하게는 제거하다. 전계 간섭의 감소 또는 제거는 변조기(101)에 의한 하전 입자 빔렛들(7)의 변조를 더 정확하고 강건(robust)하게 한다. 차폐 구조(111)는 미리 결정된 전기 전위로 유지된다. 바람직하게는, 차폐 구조(111)는 접지 전위에 연결된다.

도 3B에서 도시될 수 있는 바와 같이, 차폐 구조가 반드시 빔렛 블랭커 어레이(9)와 접촉할 필요는 없다. 차폐 구조(111)의 목적은 광 감지 엘리먼트들(107)의 부근에서 생성된 전계들을 차단(stop)시키기 위한 것이다. 빔렛 블랭커 어레이(9)와 차폐 구조(111)의 고정된 연결은 이 목적을 달성하는데 필수적인 것이 아님을 주의한다.

도 3C는 도 3B의 블랭커 어레이의 부분의 단면도를 개략적으로 도시한다. 특히, 도 3C는 차폐 구조(111)의 높이(h)와 광 감지 엘리먼트(107)와 빔렛 블랭커 어레이(9)로 차폐 구조(111)의 수직 프로젝션(projection) 간의 거리(d) 간의 비율을 예시한다. 거리(d)는 이하 측면 차폐 거리로서 지칭될 것이다. 바람직하게는, 높이(h)는 적어도 대략 측면 차폐 거리(d)와 동일하다. 이러한 치수들은 광 감지 엘리먼트들의 부근에서 생성된 전계들을 유효하게 차폐하는 것을 허용한다. 특히 높이(h)가 측면 차폐 거리(d)보다 약 2.5배를 초과하는 경우, 변조기들의 동작시에 광 감지 엘리먼트들의 부근에서 생성된 전계들의 영향은 무시할 만하다.

도 4는 본 발명의 실시예들에서 이용될 수 있는 빔렛 블랭커 어레이(9)의 레이아웃의 상면도를 개략적으로 도시한다. 도 4에서 도시된 빔렛 블랭커 어레이(9)는 빔 영역들(121) 및 비-빔 영역들(122)로 분할된다. 빔 영역들(122) 및 비-빔 영역들(122)의 폭이 대략 동일한 것으로 도시되었지만, 이것은 필수적이지 않다. 영역들의 치수들은 이용된 레이아웃에 기초하여 상이할 수 있다.

빔 영역들(121)은 빔 영역들을 변조하기 위한 하나 이상의 변조기들을 포함한다. 비-빔 영역들(122)은 하나 이상의 광 감지 엘리먼트들을 포함한다. 무마스크 리소그라피 시스템의 광학 컬럼에서의 빔 영역들(121) 및 비-빔 영역들(122)의 이용은 변조기 및 광 감지 영역의 밀도가 증가될 수 있다는 이점을 갖는다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 차폐 구조(111)가 제공되는 도 4의 빔렛 블랭커 어레이를 개략적으로 도시한다. 적어도 그의 프로젝션이 빔렛 블랭커 어레이 표면에 실질적으로 수직 방향인 차폐 구조(111)는 비-빔 영역들(122) 내의 광 감지 엘리먼트들과 빔 영역들(121) 내의 변조기들 사이에 위치된다. 차폐 구조(111)는 광 감지 엘리먼트들의 부근에서 생성된 전계들을 실질적으로 차폐하도록 배열된다.

도 5의 차폐 구조(111)는 개방단 박스형 구조(open-ended box-like structure)를 형성하는 측벽들을 포함하는 것으로서 기술될 수 있다. 측벽들은 예를 들어, 부가적인 구조(111')로의 연결에 의해 단일의 바디로 통합될 수 있다. 단일의 바디는 증가된 기계적 견고함의 이익을 갖는다. 또한, 구조(111, 111’)는 더 쉽게 취급될 수 있다. 차폐 구조(111, 111')를 형성하기 위한 상이한 컴포넌트들의 통합은 예를 들어, 용접에 의해 기능적 차폐 구조(111)를 형성하는 별개의 벽들에 부분들(111’)을 부가함으로써 실행될 수 있다. 대안적으로, 차폐 구조는 예를 들어, 전기적 방전 가공(electrical discharge machining)과 같은 기법들을 이용함으로써 하나의 조각에 이탈되게 제조될 수 있다. 통합된 차폐 구조(111, 111')를 생성하는 또 다른 방식은 지지 기판에 상이한 컴포넌트들을 부착하는 것이다. 이 기판은 빔렛 블랭커 어레이(9) 또는 그들의 컴포넌트일 수 있지만, 별개의 적합한 기판일 수 있다.

차폐 구조(111)는 반드시 빔렛 블랭커 어레이(9)에 물리적으로 연결될 필요는 없다. 빔렛 블랭커 어레이(9)의 충분히 근접한 거리 내에 위치되는 경우, 차폐 구조(111)는 전계를 여전히 충분하게 차폐할 수 있다.

도 5에서 도시되는 실시예에서, 차폐 구조(111)는 추가로 부분(111')을 포함한다. 이 부가적인 부분(111’)은 차폐 구조(111)에 기계적인 지지부를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 부가적인 부분(111')은 전기 케이블들과 같은 다른 잠재적으로 교란하는 전계 생성 소스들로부터 발생하는 전계 및/또는 자계들을 차폐하도록 배열된다.

차폐 구조(111)에 적합한 재료들은 충분히 높은 전기적 도전성을 갖는 재료들이다. 부가적으로 재료는 충분한 강도 및 가공성을 가져야 한다. 차폐 구조의 메인 컴포넌트로서 이용하기 위한 예시적인 적합한 재료는 티타늄(Ti)이다. 이용될 수 있는 다른 예시적인 재료들은 몰리브덴(Mo) 및 알루미늄(Al)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 차폐 구조는 Mo로 코팅된 Ti-플레이트를 이용하여 제조될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 차폐 구조는 Al 스페이서들을 갖는 Mo 시트들(sheets)의 스택을 포함한다.

도 1을 참조하여 논의되는 바와 같이, 광 빔들은 광섬유 어레이를 이용함으로써 광 감지 엘리먼트들로 지향될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 광 손실들을 감소시키기 위해 광 감지 엘리먼트들과 섬유 어레이 간의 거리를 비교적 짧게 유지하는 것이 유리하다.

도 6A는 도 5의 빔렛 블랭커 어레이(9) 위에 선택적으로 배치되는 광섬유 어레인지먼트(131)의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 광섬유 어레인지먼트(131)는 비-빔 영역들(122) 내의 광 감지 엘리먼트들로 광 빔들을 전달하는 패턴 데이터를 안내하도록 배열되는 복수의 광섬유들(133)을 포함한다. 섬유들(133)은 빔렛 블랭커 어레이(9)의 빔 영역(121) 내의 구멍들을 통과하도록 배열되는 하전 입자 빔 영역들의 통과(passage)를 이들이 방해하지 않도록 위치된다.

도 6A의 예시적인 광섬유 어레인지먼트(131)는 비-빔 영역(122) 당 2개의 위치들을 포함한다. 제 1 위치(131a)는 하나의 측면으로부터 비-빔 영역(122) 위의 공간에 진입하는 다수의 섬유들(133)을 포함하는 반면에, 제 2 부분(131b)은 대향하는 측면들의 비-빔 영역(122) 위의 공간에 진입하는 다수의 섬유들(133)을 포함한다. 각 부분(131a, 131b) 내의 섬유들(133)의 수는 서로 동일할 수 있다. 상이한 부분들의 이용은 섬유(133) 당 더 많은 공간을 허용하고 섬유들(133)을 손상시키는 위험을 감소시킨다.

도 6B는 VIB-VIB'를 따라 도 6A에 도시된 어레인지먼트의 단면도를 개략적으로 도시한다. 어레인지먼트(131) 내의 섬유들(133)은 섬유 어레이(135)에서 종결된다. 섬유 어레이(135) 내의 섬유들의 단부들은 빔렛 블랭커 어레이(9)의 비-빔 영역 내의 광 감지 엘리먼트들(도시되지 않음)로 지향된다. 섬유 어레이(135)는 바람직하게는, 섬유 어레이(135) 내의 열등하게 배향되는 섬유들(133)로 인한 정렬 에러들을 최소화하기 위해 빔렛 블랭커 어레이(9)의 표면에 가까운 부근에 배치된다.

비-빔 영역을 포함하는 완전한 인클로저의 이용은 비-빔 영역 내의 위치들로부터 발생하는 전계들에 대한 유효한 차폐를 제공한다. 도 6B에서 알 수 있는 바와 같이, 이 실시예에서, 벽(111') 내의 하나 이상의 작은 개구들(137)은 이 인클로저 내로 섬유들의 도입을 허용하도록 제공된다. 차폐 이유들을 위해, 이 개구들(137)의 단면 영역은 바람직하게는, 가능한 작다. 부분들의 이용은 섬유 어레이의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 단면 영역의 치수를 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 그러나 마찰 및/또는 스트레인(strain)으로 인한 섬유들에 대한 손상을 방지하기 위해 개구(137)의 단면 영역은 다소 크게 선택될 수 있다.

도 6C는 도 6A 및 6B의 광섬유 어레인지먼트의 정렬의 보다 상세한 도면을 대략적으로 도시한다. 도 6C에서 알 수 있는 바와 같이, 섬유 어레이(135) 내의 섬유들(133)은 실질적으로 빔렛 블랭커 어레이(9)의 비-빔 영역에 위치된 대응하는 광 감지 엘리먼트들(107)과 정렬된다.

도 6C에서 도시되는 실시예에서, 섬유 어레이(135)는 마이크로렌즈들(139)의 어레이를 포함한다. 마이크로렌즈들(139)의 이용은 광학 통신을 개선한다. 마이크로렌즈들(139)은 각각의 섬유들(133)에서 떠나는 광들을 광 감지 엘리먼트(107) 상으로 포커싱하도록 배열된다. 마이크로렌즈들(139)은 따라서 광 감지 엘리먼트(107)의 수광 표면의 광 빔의 스폿 크기를 감소시킨다. 마이크로렌즈들의 이용은 섬유 어레이(135)와 광 감지 엘리먼트들(107) 간의 정렬 요건들을 완화시킬 수 있다. 감소된 스폿 크기의 작은 편위는, 각각의 섬유(133)를 떠나는 대부분(전부가 아닌 경우)의 광이 그의 수광 표면상에 여전히 떨어지기 때문에 광 감지 엘리먼트에 의해 여전히 취급될 수 있다.

마이크로렌즈들(139)을 이용하는 대신, 섬유 어레이(135)는 감소된 광 손실을 갖는 통신을 달성하기 위해 광 감지 엘리먼트(107)의 부근 가까이 배치될 수 있다. 이러한 실시예는 마이크로렌즈들(139)의 부재로 인해 덜 복잡하게 된다는 이점을 갖는다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 빔렛 블랭커 어레이의 지형학적 어레인지먼트의 상면도를 개략적으로 도시한다. 빔렛 블랭커 어레이(9)는 빔 영역들(121) 및 비-빔 영역들(122)로 재차 분할된다. 도 7에서, 빔 영역들(121) 및 비-빔 영역들(122)은 앞서 논의된 바와 같이 차폐 구조(111)를 형성하는 벽들에 의해 분리된다.

빔 영역들(121)은 복수의 변조기들(101)을 포함한다. 비-빔 영역들(122)은 복수의 광 감지 엘리먼트들(107)을 포함한다. 광 감지 엘리먼트들(107)의 적합한 예들은 포토다이오드들 및 포토트랜지스터들을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는다.

비-빔 영역들(122)은 추가로 디멀티플렉서들(140)을 포함한다. 이 실시예에서, 광 감지 엘리먼트들(107)에 의해 수신된 광 신호들은 2개 이상의 변조기(101)에 대한 정보를 포함하는 멀티플렉싱된 신호들이다. 광 감지 엘리먼트들(107)에 의해 수신된 신호는 디멀티플렉서(140)에 전달된다. 디멀티플렉서(140)는 이 신호를 디멀티플렉싱하고 전용 전기적 연결들(142)을 통해 정확한 변조기(101)에 디멀티플렉싱된 신호들을 포워딩한다.

멀티플렉싱된 광 신호들, 디멀티플렉서들(140) 및 디멀티플렉싱된 전기적 신호들의 결과로서, 광 감지 엘리먼트들(107)의 수는 변조기들(101)의 수보다 적다. 광 감지 엘리먼트들(107)의 수를 제한하는 것은 비-빔 영역들(122)의 치수들의 감소를 가능하게 한다. 빔 영역들(121)은 그 후 블랭커 어레이(9)의 단위 영역 당 변조기들(101)의 수를 증가시키기 위해 서로 더 근접하게 배치될 수 있다. 비-멀티플렉싱된 실시예들에 비교해서, 빔렛 블랭커 어레이(9)의 레이아웃은 그 후 동일한 수의 변조기들(101)이 이용되는 경우 더 간결하게 될 것이다. 블랭커 어레이(9)의 치수들은 실질적으로 동일하게 유지되는 경우, 더 많은 변조기들이 이용될 수 있다. 대안적으로, 비-빔 영역들(122)의 크기를 감소시키는 대신, 도 7에서 도시된 바와 같은 멀티플렉싱된 실시예의 이용은 더 큰 수광 영역을 갖는 광 감지 엘리먼트들(107)의 이용을 가능하게 한다. 광 감지 엘리먼트(107) 당 더 큰 수광 영역의 이용은 정확한 광 감지 엘리먼트들(107)로 광 신호를 지향시키는데 요구되는 광전송(optics)의 복잡성을 감소시키고 광 빔들과 광 감지 엘리먼트들(107)의 정렬에 관련된 요건들을 완화시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 빔렛 블랭커 어레이(9)의 지형학적 어레인지먼트의 상면도를 개략적으로 도시한다. 도 7에 도시된 실시예들과 대조적으로, 차폐 구조(111)는 이제 비-빔 영역(122) 내에 디멀티플렉서들(142) 광 감지 엘리먼트들(107)과 광 감지 엘리먼트들(107)의 부분을 포함한다. 이 모듈러 접근법은 오기능 채널들 및/또는 디멀티플렉서들(142) 같은 컴포넌트들이 더 쉽게 정확하게 될 수 있다는 이점을 갖는다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 빔렛 블랭커 어레이(9)의 지형학적 어레인지먼트의 상면도를 개략적으로 도시한다. 도 8에서 도시된 실시예와 대조적으로, 차폐 구조(111)는 이제 단지 비-빔 영역(122) 내에 광 감지 엘리먼트들(107)만을 포함한다.

앞선 실시예들, 특히 도 6A 내지 6C를 참조하여 기술된 실시예들이 광섬유들을 통해 광 감지 엘리먼트들의 부근의 위치로 패턴 데이터 전달 광 빔들의 전달을 위해 지향되었지만, 이는 특히, 빔렛 블랭커 어레이에 근접한 영역에서 자유 공간 광전송들을 이용하는 것이 동일하게 가능할 수 있다. 자유 공간 광전송들의 이용은 어떠한 공간도 섬유들의 수용을 위해 보존될 필요가 없다는 이점을 갖는다. 또한, 상이한 광 경로들은 미러(mirror)들과 같은 광학 엘리먼트들을 이용함으로써 생성될 수 있다. 자유 공간 광전송들에서 광학 엘리먼트들의 이용은 광 경로들을 형성하는 유연성을 증가시킨다. 광섬유들의 기계적 제한, 예를 들어, 작은 공간에서 휘어지는 제한된 능력은 어떠한 역할도 수행하지 않는다.

도 10은 자유 공간 광전송을 이용한 차폐 구조(111)의 실시예를 갖는 빔렛 블랭커 어레이(9)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 여기서 점선 화살표로 표시되는 광 빔들(141)은 대략 90도의 입사각을 갖는다. 이것은 필수적인 것은 아니란 점에 주의한다.

도 10의 차폐 구조(111)의 특정 실시예는 그 위에 연장하는 측벽들(161)이 제공되는 기판(160)을 포함한다. 측벽들(161)은 빔렛 블랭커 어레이(9)내의 하나 이상의 구멍들(105)과 정렬되는 기판(160) 내의 구멍들(165)에 인접하게 위치된다. 도 10의 빔렛들(7)이 빔렛 어레이(9)를 실질적으로 수직으로 통과하지만, 이것은 필수적인 것이 아니란 점에 주의한다.

측벽들(161)은 도전성 재료들로 적합하게 이루어진다. 몇몇 실시예들에서, 측벽(161)은 구멍(165) 주위에 원주형으로 배열된다. 몇몇의 다른 실시예들에서, 측벽(161)은 하나 이상의 광 감지 엘리먼트들(107)에 의해 정의되는 측면 영역(lateral area) 주위에 원주형으로 배열된다. 이러한 경우에, 광 감지 엘리먼트들의 측면 영역 주위에 연장하는 측벽 및 구멍(165) 주위에 연장하는 측벽을 포함하는 측벽들(161)의 구조가 제공될 수 있다. 차폐 구조(111)는 빔렛 블랭커 어레이(9)에 대해 밀봉되어야만 하는 것은 아니다.

차폐 구조(111)의 실시예는 도 7에서 개략적으로 도시된 바와 같은 지형학적 어레인지먼트에 특히 적합하다. 일 방향(도 7에서 수직 방향)으로 측면 벽의 긴 연장에서, 차폐 구조(111)의 높이 요건들은 데이터 전달 광 빔들이 광 감지 엘리먼트들(107)로 지향될 수 있는 각도에 상당한 영향을 미치지 않는다. 특히, 차폐 구조의 높이가 측면 차폐 거리보다 실질적으로 큰 설계가 이용되는 경우, 차폐 구조를 형성하는 벽들의 방향에 실질적으로 수직인 중요한 컴포넌트들에 따른 방향들로부터 광을 도입하는 것은 광이 광 감지 엘리먼트(107)에 도달할 수 있는 각도를 제한한다.

차폐 구조(111)를 형성하는 측벽들의 방향으로 차폐된 영역들의 긴 연장은 광 빔들의 이러한 제한된 가능 엔트리(limited possible entry)가 빔들이 측면 벽 배향에 실질적으로 수직인 중요한 컴포넌트들에 따른 방향으로부터 발생하는 경우에만 일어난다는 것을 이제 보장한다. 측벽 배향과 실질적으로 평행한 방향으로부터 입사될 때 광이 차폐된 영역에 결합될 수 있는 각도는 상당한 차폐가 이 방향들에서 요구되지 않기 때문에 폭넓게 변할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 차폐 구조(111)는 반드시 빔렛 블랭커 어레이(9)에 물리적으로 연결될 필요는 없다. 그러나 몇몇 실시예들에서, 양 구조들은 연결된다. 예를 들어, 도 11은 차폐 구조(111)가 솔더 볼들(170)을 이용하여 블랭커 어레이(9)에 연결되는 실시예를 도시한다. 솔더 볼들(170)은 IC 제조에 공통적으로 이용되는 패시베이션 층(도시되지 않음)을 통해 연장할 수 있다. 이러한 솔더 연결의 이용은 상대적으로 작은 영역을 포함하는 차폐 구조(111)의 실시예들, 예를 들어, 도 8 및 도 9에서 도시된 바와 같은 지형학적 어레인지먼트를 갖는 실시예들에 특히 적합할 수 있다.

또한, 위에 도시된 실시예들에서, 차폐 구조(111)는 적어도 측면 차폐 거리와 치수면에서 유사한 높이를 갖는 벽-유형 구조이다. 그러나 몇몇 애플리케이션들은 구멍(175)을 갖는 플레이트(171)를 포함하는 차폐 구조(111)를 이용하는데 충분할 수 있다. 몇몇 구멍들은 빔렛 블랭커 어레이(9) 내의 구멍들(105)과 정렬되는 반면에, 다른 것들은 데이터 전들 광 빔들(도시되지 않음)에 의해 이러한 엘리먼트의 조명을 허용하도록 광 감지 엘리먼트들(107)과 정렬된다.

도 11에 도시된 실시예는 변조기들(105)의 전자기적 편향기들(103a 및 103b)과 상이한 레벨들로 광 감지 엘리먼트들(107)의 연결을 가능하게 하도록 배열되는 상호연결 구조(173)가 제공되는 빔렛 블랭커 어레이(9)를 포함한다. 이러한 다중-레벨 연결 구조는 빔렛 블랭커 어레이(9) 내의 변조기 피치를 감소시킬 수 있고, 이는 설계를 더 간결하게 할 수 있다.

플레이트(171)는 예를 들어, 솔더 볼들(170)을 통해 빔렛 블랭커 어레이(9)에 물리적으로 연결될 수 있지만, 점선 윤곽선이 제공된 구조(171')에 의해 도 11에서 표시되는 일정한 거리에서 또한 위치될 수 있다. 이러한 경우에, 빔렛 블랭커 어레이(9) 및 구조(171')는 양 구조들이 서로에 대해 적절히 정렬된다는 것을 보장하기 위해 동일한 프레임에 연결될 수 있다. 구조(171') 및 블랭커 어레이(9) 간의 거리는 광 감지 엘리먼트들(107)에 "적중(hit)"하도록 데이터 전달 광 빔들에 대한 가용 각도 및 전계 차폐의 원하는 정도에 기초하여 적절히 설계될 수 있다.

플레이트(171, 171')는 구멍들이 펀칭에 의해 형상화되는 금속 조각일 수 있다. 이러한 조각의 예는 리드프레임으로서 반도체 산업에서 지칭된다. 대안적으로, 플레이트(171, 171’)는 예를 들어, 하나 이상의 적합한 에칭 기법들을 이용함으로써 형성되는 관통-홀들이 제공되는 반도체 또는 세라믹 기판의 형태를 취할 수 있다.

하전 입자 빔렛(7)의 방향은 필수적이지 않다는 점에 주의한다. 도 11에서 도시된 실시예가 또한 이용될 수 있으며, 미립자 빔렛(7)은 실질적으로 상향 방향으로 구멍(105)을 통과한다.

도 12는 차폐 구조(111)가 제공되는 빔렛 블랭커 어레이(9)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예의 빔렛 블랭커 어레이(9)는 제 1 기판(200) 및 제 2 기판(201)을 포함한다. 편향기들(103a, 103b)의 변조기들은 제 1 기판(200) 상에 정의된다. 광 감지 엘리먼트들(107)은 제 2 기판(201)의 표면에 정의된다. 솔더 볼들(202)은 제 1 기판(200)으로부터 제 2 기판(201)으로의 기계적 연결들 및 광 감지 엘리먼트(107)과 편향기들(103a, 103b), 및/또는 임의의 중간 회로 간의 전기적 연결들을 제공한다. 광 빔들(141)은 이제 다행햐는 방향, 예를 들어, 컬럼의 상부 측면으로부터 광 감지 엘리먼트들(107)에 도달한다. 그에 더해, 방사 구멍들(205)은 제 1 기판(200)에 존재한다. 도시된 실시예에서, 차폐 구조(111)는 제 2 기판(201)에 접속되고 측벽들의 형태를 취한다. 측벽들은 단일의 방향(예를 들어, 도 7의 지형학적 어레인지먼트 참조)으로 연장할 수 있거나 또는 하나 이상의 광 감지 엘리먼트들(107)(예를 들어, 도 8 및 도 9의 지형학적 어레인지먼트 참조)을 포함할 수 있다.

본 발명은 위에서 논의된 특정한 실시예들을 참조하여 기술되었다. 이 실시예들은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어남 없이 당업자들에게 잘 알려진 다양한 변형들 및 대안적인 형태들이 허락된다는 것이 인지될 것이다. 이에 따라, 특정한 실시예들이 기술되었지만, 이들은 단지 예시적이며 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에서 정의된다.

Claims

복수의 하전 입자 빔렛들을 이용하여 타겟의 표면 상에 패턴을 전달하기 위한 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템(charged-particle multi-beamlet lithography system)으로서,
복수의 하전 입자 빔렛들을 생성하기 위한 빔 생성기;
패턴에 따라 복수의 빔렛들을 패터닝하기 위한 빔렛 블랭커 어레이 ? 상기 빔렛 블랭커 어레이는 복수의 변조기들 및 복수의 광 감지 엘리먼트들을 포함하고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 수신하고 상기 광 빔들을 전기적 신호들로 변환하도록 배열되고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 수신된 패턴 데이터를 하나 이상의 변조기들에 제공하기 위해 하나 이상의 변조기들에 전기적으로 연결됨 ? ;
상기 변조기들로부터 상기 광 감지 엘리먼트들의 부근에서 생성된 전계들을 실질적으로 차폐하기 위한 전기적으로 도전성 재료의 차폐 구조 ? 상기 차폐 구조는 미리 결정된 전위로 설정되도록 배열됨 ?; 및
패터닝된 빔렛들을 타겟 표면 상에 프로젝팅하기 위한 프로젝션 시스템
을 포함하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 빔렛 블랭커 어레이는 적어도 하나의 변조기를 포함하는 제 1 영역 및 변조기들 없는 제 2 어레이가 제공되는 기판을 포함하고, 상기 빔렛 블랭커 어레이 상으로의 상기 차폐 구조의 프로젝션은 영역들 사이의 경계를 형성하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 인접한 스트립(strip)들의 형태를 취하고, 상기 차폐 구조는 길이 및 높이를 갖는 벽을 포함하고, 상기 벽의 높이와 실질적으로 평행하고 상기 벽의 길이와 실질적으로 수직하는 방향에서 상기 빔렛 블랭커 어레이의 기판 표면 상으로의 프로젝션은 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 1 영역을 분리하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 구조는 개방단 박스형 구조(open-ended box-like structure)를 형성하는 측벽들을 포함하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 개방단 박스형 구조들의 제 1 단부는 상기 빔렛 블랭커 어레이의 기판 표면에 마주하고, 상기 개방단 박스형 구조의 대향하는 제 2 단부는 상기 빔렛 블랭커 어레이에서 멀리 떨어져서 마주하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 5 항에 잇어서,
상기 개방단 박스형 구조의 제 2 단부에는 실질적으로 제 2 단부를 닫는 덮게가 제공되는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 덮게는 제거 가능한 덮개인,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 구조에 의해 둘러싸이는 체적(volumn)은 상기 패턴 데이터 전달 광 빔들을 상기 광 감지 엘리먼트들에 안내하기 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 포함하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 엘리먼트들은 광섬유들의 어레이를 포함하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈(microlense)들의 어레이를 더 포함하고 상기 마이크로렌즈들은 섬유 어레이 내의 하나 이상의 섬유들에 대응하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측면 벽들 중 적어도 하나는 상기 패턴 데이터 전달 광 빔들을 상기 차폐 구조에 의해 둘러싸이는 체적에 도입하기 위해 배열되는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 차폐 구조의 측벽들 중 적어도 하나는 광섬유들의 엔트리를 상기 차폐 구조에 의해 둘러싸이는 체적내에 수용하기 위한 개구를 포함하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 차폐 구조의 측벽들 중 적어도 하나는 상기 패턴 데이터 전달 광 빔들의 광에 대해 투명한 부분을 포함하는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 4 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 구조의 높이와, 상기 광 감지 엘리먼트와 상기 빔렛 블랭커 어레이로 상기 차폐 구조의 최근접 측벽의 수직 프로젝션(perpendicular projection) 사이의 거리 간의 비율은 약 1보다 크고, 바람직하게는 약 2.5보다 큰,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 감지 엘리먼트들에는 반사 방지 코팅이 제공되는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 결정된 전위는 접지 전위인,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
제 1 항에 있어서,
변조기는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 구멍을 포함하고, 상기 전극들은 상기 구멍에 걸쳐서 전계를 생성하기 위해 구멍의 대향하는 측면들 상에 위치되는,
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템.
하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템에서 이용하기 위한 변조 디바이스로서,
패턴에 따라 복수의 빔렛들을 패터닝하기 위한 빔렛 블랭커 어레이 ? 상기 빔렛 블랭커 어레이는 복수의 변조기들 및 복수의 광 감지 엘리먼트들을 포함하고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 수신하고 상기 광 빔들을 전기적 신호들로 변환하도록 배열되고, 상기 광 감지 엘리먼트들은 수신된 패턴 데이터를 하나 이상의 변조기들에 제공하기 위해 상기 하나 이상의 변조기들에 전기적으로 연결되고, 변조기들은 수신된 패턴 데이터에 따라 하전 입자 빔렛들을 변조하도록 배열됨 ?; 및
상기 변조기들로부터 상기 광 감지 엘리먼트 부근에서 생성되는 전계들을 실질적으로 차폐하기 위한 전기적으로 도전성 재료의 차폐 구조 ? 상기 차폐 구조는 미리 결정된 전위로 설정되도록 배열됨 ? ;
를 포함하는,
변조 디바이스.
제 18 항에 있어서,
상기 복수의 변조기들의 변조기는 제 1 전극, 제 2 전극, 및 구멍을 포함하고, 상기 전극들은 상기 구멍에 걸쳐서 전계를 생성하기 위해 구멍의 대향하는 측면들 상에 위치되는,
변조 디바이스.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 빔렛 블랭커 어레이는 적어도 하나의 변조기를 포함하는 제 1 영역 및 변조기들 없는 제 2 어레이가 제공되는 기판을 포함하고, 상기 빔렛 블랭커 어레이 상으로의 상기 차폐 구조의 프로젝션은 영역들 사이의 경계를 형성하는,
변조 디바이스.
제 20 항에 있어서,
상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 인접한 스트립(strip)들의 형태를 취하고, 상기 차폐 구조는 길이 및 높이를 갖는 벽을 포함하고, 상기 벽의 높이와 실질적으로 평행하고 상기 벽의 길이와 실질적으로 수직하는 방향에서 상기 빔렛 블랭커 어레이의 기판 표면 상으로의 프로젝션은 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 1 영역을 분리하는,
변조 디바이스.
제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 구조는 개방단 박스형 구조(open-ended box-like structure)를 형성하는 측벽들을 포함하는,
변조 디바이스.
제 22 항에 있어서,
상기 개방단 박스형 구조들의 제 1 단부는 상기 빔렛 블랭커 어레이의 기판 표면에 마주하고, 상기 개방단 박스형 구조의 대향하는 제 2 단부는 상기 빔렛 블랭커 어레이에서 멀리 떨어져서 마주하는,
변조 디바이스.
제 23 항에 있어서,
상기 제 2 어레이는 실질적으로 제 2 단부를 닫는 덮게가 제공되는,
변조 디바이스.
제 24 항에 있어서,
상기 덮게는 제거 가능한 덮개인,
변조 디바이스.
제 22 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 구조에 의해 둘러싸이는 체적은 상기 패턴 데이터 전달 광 빔들을 상기 광 감지 엘리먼트들에 안내하기 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 포함하는,
변조 디바이스.
제 26 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 엘리먼트들은 광섬유들의 어레이를 포함하는,
변조 디바이스.
제 27 항에 있어서,
상기 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈(microlense)들의 어레이를 더 포함하고 상기 마이크로렌즈들은 섬유 어레이 내의 하나 이상의 섬유들에 대응하는,
변조 디바이스.
제 22 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측면 벽들 중 적어도 하나는 상기 패턴 데이터 전달 광 빔들을 상기 차폐 구조에 의해 둘러싸이는 체적에 도입하기 위해 배열되는,
변조 디바이스.
제 29 항에 있어서,
상기 차폐 구조의 측벽들 중 적어도 하나는 광섬유들의 엔트리를 상기 차폐 구조에 의해 둘러싸이는 체적내에 수용하기 위한 개구를 포함하는,
변조 디바이스.
제 29 항에 있어서,
상기 차폐 구조의 측벽들 중 적어도 하나는 상기 패턴 데이터 전달 광 빔들의 광에 대해 투명한 부분을 포함하는,
변조 디바이스.
제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 구조의 높이와, 상기 광 감지 엘리먼트와 상기 빔렛 블랭커 어레이로 상기 차폐 구조의 최근접 측벽의 수직 프로젝션(perpendicular projection) 사이의 거리 간의 비율은 약 1보다 크고, 바람직하게는 약 2.5보다 큰,
변조 디바이스.
제 18 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 감지 엘리먼트들에는 반사 방지 코팅이 제공되는,
변조 디바이스.
제 18 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 결정된 전위는 접지 전위인,
변조 디바이스.
타겟 표면에 패턴을 전달하기 위해 하전-입자 다중-빔렛 리소그라피 시스템에서 하전 입자 빔렛들을 변조하는 방법으로서,
복수의 변조기들 및 복수의 광 감지 엘리먼트들을 포함하는 빔렛 블랭커 어레이를 제공하는 단계 ? 상기 광 감지 엘리먼트들은 패턴 데이터 전달 광 빔들을 수신하고 상기 광 빔들을 전기적 신호들로 변환하도록 배열되고, 수신된 패턴 데이터를 하나 이상의 변조기들에 제공하기 위해 상기 하나 이상의 변조기들에 전기적으로 연결되고, 변조기들은 제 1 전극, 제 2 전극 및 구멍을 포함하고, 상기 전극들은 상기 구멍에 걸쳐서 전계를 생성하기 위해 상기 구멍들의 대향하는 측면들 상위 위치됨 ? ;
상기 빔렛 블랭커 어레이에 패턴 데이터는 전송하는 단계;
상기 패턴 데이터에 따라 상기 빔렛 블랭커 어레이를 통과하는 빔렛들을 변조하는 단계; 및
상기 광 감지 엘리먼트들 부근에서 생성된 전계로부터 상기 빔렛들을 변조하기 위해 전계를 차폐하는 단계
를 포함하는,
하전 입자 빔렛들을 변조하는 방법.