KR20130018134A

KR20130018134A - 하전 입자 빔 묘화 장치 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR20130018134A
Application number: KR1020120085129A
Authority: KR
Inventors: 시게루 데라시마
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-02-20
Also published as: JP2013041946A; JP5777445B2; US20130040240A1; US8686378B2

Abstract

본 발명의 하전 입자 빔 묘화 장치는, 전극 부재를 포함하고 전극 부재를 통해서 복수의 하전 입자 빔을 기판 상에 투영하도록 구성된 정전 렌즈를 포함한다. 전극 부재에는, 복수의 하전 입자 빔을 통과시키는 복수의 제1 개구, 및 복수의 제1 개구와는 상이한 복수의 제2 개구가 형성되고, 복수의 제2 개구의 합계 면적은 복수의 제1 개구의 합계 면적보다 작지 않다.

Description

하전 입자 빔 묘화 장치 및 물품 제조 방법{CHARGED PARTICLE BEAM DRAWING APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}

본 발명은 하전 입자 빔 묘화 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 회로를 미세화하기 위해, 멀티 빔 묘화 장치는 지극히 미세한 패턴을 형성해야 하므로, 기판 상에 전자 빔을 약 10㎚ 직경으로 집광시킨다. 이를 위해, 전자 빔을 집광시키는 최종단의 정전 렌즈(electrostatic lens)는 초점 거리가, 예를 들면, 약 1㎜ 이하로 짧아야 한다. 정전 렌즈는 3개의 전극판으로 형성되기 때문에, 각각의 전극판의 두께가 0.2㎜이면, 레지스트와 가장 레지스트에 가까운 전극판 사이의 거리는 0.5㎜ 이하이다. 이 정전 렌즈는 전자 빔과 일대일 대응하여 배치된다. 멀티 빔 묘화 장치는 효율적으로 패턴을 묘화하기 위해, 몇만 개의 전자 빔을 이용한다. 몇만 개의 전자 빔을 각각 결상시키기 위해, 정전 렌즈는 전자 빔들이 통과하는 그와 같은 개수의 구멍들을 포함하는 전극판들에 의해 형성된다. 이 다수의 전자 빔은, 예를 들면, 0.05㎜의 간격으로 가이드된다. 따라서, 총 25만 개의 전자 빔이 이용된다면, 500 × 500개의 빔에 대응하는 개수로 정전 렌즈가 배치된다. 정전 렌즈들의 면적은 (단순 계산에 의하면) 25㎜ × 25㎜이어야 한다. 그러나, 25만 개의 전자 빔을 각각 제어하기 위해, 예를 들면, 배선의 편의를 위해, 빔들로 조사되는 영역을, 예를 들면, 각각 면적이 5㎜ ×5㎜인 블록들로 분할한다. 1개의 블록에는 100 × 100개의 정전 렌즈가 배치된다. 전자 빔들은 여러 가지의 방법으로 분할될 수 있지만, 효율적으로 패턴을 묘화하기 위해, 예를 들면, 5㎜의 간격을 두고 가이드되는 경우가 많다. 그 결과, 전자 빔들은 45㎜ × 45㎜의 영역에 배치된 25개의 블록에 분산된다. 이것은 이 전극판들을 유지하는, 예를 들면, 프레임을 이용하는 것을 필요로 하기 때문에, 웨이퍼에 대향하는 전자 빔 렌즈 배럴의 표면은 적어도 약 50㎜ × 50㎜의 크기를 갖는다. 노광되는 웨이퍼는 직경이 약 300㎜이고, 웨이퍼와 전극판은 0.2㎜의 간격을 두고 넓은 면적으로 서로 대향하게 된다.

도 7은 종래 기술의 정전 렌즈들의 하나의 블록의 사시도를 도시한다. 도 7을 참조하면, 하전 입자 빔들이 통과하는 그레이(gray) 부분으로 표시된 제1 영역(2)에는 100 × 100개의 빔을 집광하는 렌즈들을 형성하는 10,000개의 개구(1)가 형성되어 있다. 도 7은 도 7의 하부에 타원 부분의 단면 확대도를 좌상부측에 나타낸다. 도 7의 확대도에 도시된 바와 같이, 각각 정전 렌즈를 형성하고 직경이 0.05㎜인 개구들(1)이 등간격으로 배열되어 있는 3개의 전극판(3a, 3b, 3c)은 그들 사이에 스페이서들(6)을 개재하여 배치된다. 모든 전극판들(3a, 3b, 3c)의 두께는 약 0.2㎜이기 때문에, 각각의 직경이 0.05㎜인 개구들(1)은 원통 형상이다. 정전 렌즈를 형성하는 개구들(1)은 블록 내에 100 × 100의 매트릭스 형상으로 배열되어 개구 그룹을 형성하고, 개구 그룹의 주위의 흰 바탕의 제2 영역(4)은 하전 입자 빔들이 통과하지 않기 때문에 개구를 포함하지 않는다. 이러한 블록을 5 × 5개 배치하면, 총 250,000개의 빔에 대응하는 개수의 정전 렌즈들이 배치된다.

하전 입자 빔은 대기 중에 존재하는 기체 성분들에 의해 산란되어 현저하게 감쇠되기 때문에, 하전 입자 빔 묘화 장치의 하전 입자 빔을 제어하는 전자 광학계는, 하전 입자 빔의 감쇠를 방지하기 위해 진공 상태로 유지된다. 웨이퍼와 전극판 사이의 간극도 마찬가지로 진공으로 유지된다. 하전 입자 빔 묘화 장치는 하전 입자 빔을 이용하여 묘화를 개시하면, 웨이퍼 상에 도포된 레지스트를 하전 입자 빔으로 조사한다. 하전 입자 빔으로 조사된 부분의 레지스트를 구성하는 분자들의 결합들은 일시적으로 절단된다. 레지스트의 종류에 따라, 그 후 가교 반응(cross-linking reaction)이 진행하여, 하전 입자 빔으로 조사된 위치와 하전 입자 빔으로 조사되지 않은 위치 간에 분자 상태의 차이가 발생함으로써, 묘화 패턴이 형성된다. 레지스트에 하전 입자 빔이 조사되어 분자 상태가 변화될 때, 레지스트 구성 재료는 부분적으로 기화해서 레지스트로부터 가스 방출된다(outgassed).

레지스트가 하전 입자 빔으로 조사되는 순간, 유기 성분들과 혼합된 성분들이 레지스트로부터 다량 가스 방출된다. 레지스트를 하전 입자 빔으로 조사하는 것이 종료된 후에도, 레지스트는 그의 분해 반응이 진행하는 동안 가스 방출되는 성분들을 계속해서 배출한다. 레지스트 주변의 가스 배기 능력에 따라, 잔류 가스가 체류하는 체류 시간이 결정된다. 전술한 바와 같이, 웨이퍼와 그것에 대향하는 전극판은, 예를 들면, 약 50㎜ × 50㎜의 면적으로 0.2㎜의 간격을 두고 대향한다. 이 상태에서, 웨이퍼 위의 레지스트가 하전 입자 빔으로 조사될 때, 일부 분해된 분자들이 레지스트로부터 가스 방출되어, 웨이퍼와 전극판 사이의 공간을 채운다. 레지스트로부터 가스 방출된 성분들이 웨이퍼와 전극판 사이의 간극을 통과해서 수평 방향 외측으로 빠지기 위해서는 많은 시간이 걸린다. 가스의 일부 성분들은 정전 렌즈의 각 개구를 통과해서 웨이퍼로부터 볼 때 정전 렌즈의 반대측으로 빠지지만, 이 양은 비교적 적다. 또한, 하전 입자 빔의 조사가 계속되기 때문에, 웨이퍼와 전극판 사이의 공간 내에 레지스트로부터 가스 방출된 성분들이 체류한다. 그 결과, 이 공간의 압력이 상승한다. 대부분의 레지스트들은 유기물을 함유하기 때문에, 이 공간에 레지스트로부터 가스 방출된 유기 분자들이 체류하고, 이에 의해 전극판의 표면에 유기 분자들이 부착되어 퇴적한다. 이 현상은, 하전 입자 빔으로 웨이퍼 표면을 조사함으로써 발생되는 2차 전자들이 웨이퍼에 대향하는 전극판에 도달하고, 웨이퍼에 물리적으로 흡착된 유기 분자들에 작용해서 유기 분자를 전극판의 표면과 결합시킴에 따라 발생한다고 생각된다. 정전 렌즈들의 전극판에 유기 분자들이 퇴적함으로써 정전 렌즈들의 개구 형상들이 변화되면, 하전 입자 빔의 집광 점 또는 집광 상태도 변화되어, 묘화 정밀도가 저하된다. 또한, 퇴적된 유기 분자들이 2차 전자들에 의해 대전되는 경우, 정전 렌즈들의 전계가 흐트러져서, 하전 입자 빔의 집광 점 또는 집광 상태의 위치가 어긋나버린다. 이것도 묘화 정밀도에 악영향을 준다.

또한, 정전 렌즈들의 전극판들에 하전 입자 빔을 집광하기 위해 몇 킬로볼트의 고전압이 인가된다. 그러므로, 레지스트로부터 가스 방출된 성분들이 체류하는 경우, 정전 렌즈들이 배치된 공간의 진공도가 저하되어, 전극판들 사이에서 방전이 유발된다. 일본 특허 제3728217호는 정전 렌즈들의 전극판들 사이에 체류하는 잔류 가스를 배기하는 방법을 개시한다. 일본 특허 제3728217호에 개시된 방법에 있어서, 대향하는 전극판들에 의해 형성된 공간들 내의 가스를 배기하기 위한 배기 포트들과 밸브들이 공간들의 개수에 대응하는 개수로 설치된다. 이 방법은 전극판들 사이에 체류하는 잔류 가스를 배기함에 있어서 효과적이다. 그러나, 전극판들 사이의 간격이 매우 좁거나 넓고 잔류 가스 또는 체류 가스의 압력이 1 ㎩ 이하인 경우, 컨덕턴스(conductance)를 증가시키는 것이 어렵기 때문에, 배기 능력이 반드시 향상되는 것은 아니어서, 이 방법의 효과는 양호하지 않다.

본 발명은, 예를 들면, 레지스트로부터의 가스 방출의 영향을 감소시키는 점에서 유리한 묘화 장치를 제공한다.

본 발명은 일 특징에 있어서, 진공에서 복수의 하전 입자 빔으로 기판 상에 묘화를 행하는 묘화 장치로서, 전극 부재를 포함하고 상기 전극 부재를 통해서 상기 복수의 하전 입자 빔을 상기 기판 상에 투영하도록 구성된 정전 렌즈를 포함하고, 상기 전극 부재에는, 상기 복수의 하전 입자 빔을 통과시키는 복수의 제1 개구, 및 상기 복수의 제1 개구와는 상이한 복수의 제2 개구가 형성되고, 상기 복수의 제2 개구의 합계 면적은 상기 복수의 제1 개구의 합계 면적보다 작지 않은, 묘화 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 특징들은 첨부 도면을 참조하여 하기의 예시적인 실시 형태들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 제1 실시 형태의 정전 렌즈를 도시하는 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 정전 렌즈를 도시하는 정면도이다.
도 3은 제2 실시 형태의 정전 렌즈를 도시하는 정면도이다.
도 4는 제3 실시 형태의 정전 렌즈를 도시하는 사시도이다.
도 5는 제3 실시 형태의 정전 렌즈를 도시하는 정면도이다.
도 6은 하전 입자 빔 묘화 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 7은 종래 기술의 정전 렌즈를 도시하는 사시도이다.

본 발명은, 진공에서 복수의 하전 입자 빔(예를 들면, 전자 빔 또는 이온 빔)을 이용하여 기판 상에 묘화를 행하는 묘화 장치에 적용될 수 있지만, 복수의 전자 빔을 이용하는 전자 빔 묘화 장치에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 전자 광학계의 하우징을 포함한, 각각의 전자 빔의 경로는, 예를 들면, 진공 펌프(도시 생략)에 의해 진공으로 세팅된다는 것을 유의한다. 전자 총(11)은 크로스오버 화상(12)을 형성한다. 참조 번호 13과 14는 크로스오버 화상(12)으로부터 출사된 전자 빔들의 궤도들을 지시한다. 크로스오버 화상(12)으로부터 출사된 전자 빔들은 전자기 렌즈에 의해 구현된 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(15)의 작용에 의해 콜리메이트 빔(collimated beam)으로 변환되고, 어퍼쳐 어레이(16)에 입사한다. 어퍼쳐 어레이(16)는 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 원형 개구를 포함하고, 입사한 전자 빔을 복수의 전자 빔으로 분할한다. 어퍼쳐 어레이(16)를 통과한 전자 빔들은, 원형의 개구들을 포함하는 3개의 전극판(이 3개의 전극판은 도 6에서 일체화된 전극판으로서 도시됨)에 의해 형성된 정전 렌즈(17)에 입사한다.

정전 렌즈(17)가 최초로 크로스오버 화상을 형성하는 위치에 개구들을 매트릭스 형상으로 설치함으로써 스톱핑 어퍼쳐(19)가 형성된다. 매트릭스 형상으로 전극들을 설치함으로써 형성된 블랭킹 편향기(18)는 이 스톱핑 어퍼쳐(19)에서 전자 빔들의 블랭킹 동작을 실행한다. 블랭킹 편향기(18)는 블랭킹 제어 회로(32)에 의해 제어되고, 블랭킹 제어 회로(32)는 묘화 패턴 생성 회로(29), 비트맵 변환 회로(30), 및 블랭킹 명령 생성 회로(31)에 의해 생성되는 블랭킹 신호에 따라 제어된다. 스톱핑 어퍼쳐(19)를 통과한 전자 빔들은 복수(예를 들면, 3개)의 전극판을 포함하는 정전 렌즈(21)에 의해 웨이퍼 또는 마스크 등의 기판(22) 상에 투영되어 원래의 크로스오버 화상(12)의 화상을 기판(22) 상에 형성한다.

기판 스테이지(스테이지)(23)는 기판(22)을 유지하고 기판(22)의 표면 상에서 이 기판에 평행한 방향(Y 방향)으로 주사할 수 있다. 패턴을 묘화하는 동안, 기판(22)이 Y 방향으로 스테이지(23)에 의해 연속적으로 이동하고, 기판(22)의 표면 위의 화상은, 예를 들면, 레이저 거리 측정기에 의해 얻어진 스테이지(23)의 거리 측정 결과를 기준으로 하여 편향기(20)에 의해 X 방향으로 편향되고, 블랭킹 편향기(18)에 의해 블랭킹된다. 편향기(20)는 편향 신호 발생 회로(33)에 의해 발생되는 편향 신호를 편향 앰프(34)에 송신함으로써 제어된다. 콜리메이터 렌즈(15), 정전 렌즈(17), 및 정전 렌즈(21)는 렌즈 제어 회로(28)에 의해 제어되고, 모든 노광 동작은 컨트롤러(27)에 의해 통괄적으로 제어된다.

이 묘화 장치의 묘화 방식에 대해서 설명한다. 전자 총(11)에 의해 출사된 전자 빔(13)은 격자 패턴으로부터 X 방향으로 거리 L만큼 어긋난 지그재그 패턴으로 그의 구성이 변화되도록, 어퍼쳐 어레이(16)에 의해 M(행) × N(열) 매트릭스 형상으로 분할된다. 묘화 동안, 스테이지(23)가 제1 방향(X 방향)에 수직인 제2 방향(Y 방향)으로 연속적으로 이동하는 동안, 복수의 전자 빔은 기판(22)의 표면 상에서 X 방향으로 주사할 수 있는 거리 L의 범위 내의 각각의 화소에 대하여 편향기(20)에 의해 반복적으로 편향된다. 거리 L은 편향기(20)의 편향 스트로크(deflection stroke)에 의해 결정된다. 이때의 스테이지 속도는 레지스트 감도와 전자 빔의 전류 밀도의 값으로부터 결정된다.

묘화 장치는 기판(22)에 대하여 Y 방향으로 설정된 거리만큼 스테이지(23)를 연속적으로 이동하면서 묘화를 행한 후, 스테이지(23)를 Y 방향으로 N열의 스텝들만큼 이동해서 다시 Y 방향으로 연속적으로 스테이지(23)를 이동하면서 묘화를 행한다. 묘화 장치는 기판(22)의 각각의 반환 위치에서 X 방향으로 M행의 스텝들만큼 스테이지(23)를 이동하고 다시 Y 방향으로 연속적으로 스테이지(23)를 이동하면서 묘화를 행한다. 이 동작을 반복함으로써, 레지스트가 도포된 기판(22)의 전체 표면 상에 전자 빔을 이용하여 패턴이 묘화될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 전자 광학계의 최종 단에 배치되는 정전 렌즈(21)에 대해서 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1 및 도 2는 제1 실시 형태의 3개의 전극판(3a, 3b, 3c)을 포함하는 정전 렌즈(21)를 도시하는 도면이다. 정전 렌즈(21)의 전극판들(3) 사이의 간격들은, 4개의 블록의 경계들에 배치된 스페이서들(6)에 의해 소정의 간격으로 유지된다. 각각의 블록의 중앙에는 복수의 전자 빔이 통과하는 다수의 제1 개구(1)를 포함하는 제1 영역(2)이 적어도 1개 형성된다. 제1 실시 형태에서는 4개의 제1 영역(2)이 형성된다. 전자 빔들이 통과하지 않는 전극판들(3)의 제2 영역(4)에는, 제1 영역(2)을 둘러싸도록 제1 개구들(1)과는 상이한 제2 개구들(8)이 형성된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 개구 그룹을 갖는 블록 구조의 전극판들(3)에 있어서, 전극판들(3)의 면적에 대한 제1 개구들(1)의 합계 면적의 비율은 약 10%이다. 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 전극판(3a)의 하방의 위치에 기판(22)의 레지스트 표면이 인접한다. 또한, 전극판들(3b, 3c)이 적층되기 때문에, 제1 개구들(1)만으로는 컨덕턴스를 높게 유지하기가 불충분하므로, 레지스트로부터 가스 방출되는 성분들을 전극판(3)의 반대측 공간(상방 공간)으로 배출하기가 곤란하다. 면적이 큰 기판(22)과 전극판(3a)이 서로 대향하기 때문에, 그들의 간극에서 가스 방출된 성분들을 수평 방향으로 배출하기가 곤란하여, 결과적으로 그들 사이에 형성된 공간의 압력이 상승한다.

그래서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 정전 렌즈(21)를 형성하는 전극판들(3)의 전자 빔들이 출사하지 않는 제2 영역(4)에, 전자 빔들로 조사된 레지스트로부터 가스 방출된 성분들을 배출하기 위한 제2 개구들(8)을 형성한다. 제2 개구들(8)은 전극판들(3)의 구조적 강도를 유지하면서, 가능한 한 많은 개수로 3개의 전극판(3)에 형성된다. 도 1 및 도 2에서 가스 방출된 성분들을 배출하기 위한 각각의 제2 개구(8)는 원형 형상이지만, 타원형 형상 또는 직사각형 형상일 수도 있다. 예로서, 각각의 직경이 1㎜인 제2 개구들(8)이 면적이 5㎜ × 5㎜인 블록의 제1 영역(2)의 주위에 설치되는 경우, 1개의 블록에 제2 개구(8)를 약 16개 형성할 수 있다. 이 경우, 컨덕턴스는 거의 2배로 되고, 기판(22)과 전극판들(3) 사이의 압력 상승은 반으로 된다.

하나의 블록에 있어서, 압력 상승을 보다 확실하게 억제하기 위해, 가스 방출된 성분들을 배출하기 위해 형성되는 다수의 제2 개구(8)의 합계 면적을 증가시키는 것이 바람직한 것은 물론이다. 그러나, 제2 개구들(8)의 합계 면적이 동일하다면, 큰 개구를 적은 개수로 형성하는 경우가 작은 개구를 많은 개수로 형성하는 경우보다 컨덕턴스가 커지기 때문에, 전자의 경우가 압력 상승을 억제하는 효과가 더 크다. 본 실시 형태와 같이, 각각의 제1 개구(1)의 직경이 각각의 전극판(3a, 3b, 3c)의 두께보다 작은 경우, 제1 개구들(1)은 원통 형상으로 되어, 컨덕턴스가 상대적으로 저하된다. 각각의 제2 개구(8)의 크기를 각각의 전극판(3)의 두께보다 크게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 원형의 제2 개구들(8)의 직경을 각각의 전극판(3)의 두께보다 크게 할 수 있거나, 직사각형의 제2 개구들(8)의 짧은 변의 길이를 이 두께보다 크게 할 수 있거나, 또는 타원형의 제2 개구들(8)의 단축을 이 두께보다 크게 할 수 있다.

전자 광학계의 최종 단에 배치되는 정전 렌즈(21)는 보통 3개의 전극판(3a 내지 3c)에 의해 형성된다. 3개의 전극판(3a 내지 3c)이 가스 방출된 성분들을 배출하기 위한 각각의 제2 개구(8)의 직경과 거의 동일하거나 또는 그보다 넓은 간격을 두고 설치되는 경우, 제2 개구들(8)의 위치가 3개의 전극판(3a 내지 3c) 간에 어긋나더라도, 가스 방출된 성분들의 통과에는 악영향이 거의 없다. 그러나, 본 실시 형태와 같이, 제2 개구들(8)이 약 0.5㎜의 간격으로 설치되고 직경이 약 1㎜인 경우, 제2 개구들(8)의 전극판들(3a 내지 3c) 간에 있어서의 위치가 크게 어긋나면, 3개의 전극판(3)을 통과하는 가스 분자들의 이동에 악영향을 준다. 3개의 전극판(3a 내지 3c)의 제2 개구들(8) 중 적어도 일부가 정렬된 경우, 즉, 그들이 관통 홀을 형성하는 경우, 전극판들(3a 내지 3c)에 충돌하지 않고 정전 렌즈(21)의 반대측(상방)으로 배출될 수 있는 가스 방출된 분자들의 양이 상당히 존재하므로, 배기 효율이 향상된다. 그러므로, 제2 개구들(8)은 전극판들(3a 내지 3c)에 관통 홀을 형성하도록 정렬될 수 있다.

[제2 실시 형태]

도 3은 제2 실시 형태의 정전 렌즈(21)를 도시한다. 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태보다 작은 제2 개구(8)를 각각의 전극판(3)에 다수 개 형성한다. 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 멀티 빔 조사에 의해 패턴을 묘화하는 경우, 편향기(20)의 편향 전극을 이용하여 그의 전압을 변화시키면서 각각의 전자 빔을 턴 온/오프함으로써, 기판(22)에 라인들 또는 도트들을 형성할 수 있다. 이 동작을 전자 빔 주사라고 정의한다. 이 전자 빔 주사에서는, 특정한 방향으로 하나의 라인을 묘화한다. 묘화 방법에 따라, 전자 빔의 주사 방향에 수직인 방향으로 주사할 수 있는 편향기를 이용해서 평면을 묘화할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 전자 빔의 주사 방향에 수직인 방향으로 스테이지(23)를 이동시킨다. 이하, 이 동작을 스테이지 주사라고 칭한다.

전자 빔들로 조사된 기판(22) 위의 레지스트의 화학 결합 상태는 에너지 조사에 의해 변화된 후, 레지스트의 일부 성분들이 기화해서 가스 방출된다. 이 현상은 레지스트가 전자 빔으로 조사되자마자 시작되고, 예를 들면, 화학 증폭형 레지스트에서 연쇄 반응이 진행하기 때문에, 전자 빔의 조사가 종료한 후에도 반응은 진행한다. 이에 의해, 전자 빔들로 조사된 후에도 어떤 분자들은 레지스트로부터 기화한다. 또한, 레지스트는, 예를 들면, 약 50㎚의 두께를 갖고, 표면에서뿐만 아니라 기판(22)에 가까운 영역에서도 반응을 일으킨다. 이때, 레지스트 내에서 기화된 분자들은 레지스트를 빠져나와서 표면으로부터 이탈하고, 전자 빔의 조사 후에도 배출된다. 이와 같이, 전자 빔 묘화 동안 레지스트로부터의 가스 방출은 레지스트가 전자 빔으로 조사되자마자 시작되고, 조사 후에도 특정 시간 동안 계속된다. 그 때문에, 이 가스 방출된 성분들이 적절히 배출되지 않으면, 레지스트 표면 위의 공간의 압력이 상승한다. 제2 영역(4) 중, 레지스트의 조사시에 가스 방출된 성분들의 국소 분포에 기인하여, 스테이지(23)의 주사 방향(9)을 따르는 영역들(4a)은 주사 방향(9)에 수직인 방향을 따르는 영역들(4b)보다도 레지스트로부터 가스 방출되는 성분들을 더 많은 양 발생시키고 수집한다. 영역들(4a)은 스테이지(23)의 주사 방향에 있어서 복수의 제1 개구(1)에 인접하고, 영역들(4b)은 스테이지(23)의 주사 방향에 수직인 방향에 있어서 복수의 제1 개구(1)에 인접한다.

본 실시 형태에서, 복수의 전자 빔이 통과하는 제1 영역(2)은, 제2 방향(스테이지(23)의 주사 방향(9))에 평행한 한 쌍의 제1 변과, 제1 방향에 수직인 제2 방향에 평행한 한 쌍의 제2 변에 의해 둘러싸인 직사각형 형상을 갖는다. 제2 영역(4) 중, 제2 변들로부터 제2 방향을 따라 소정의 폭을 갖는 영역들(4a)은, 제1 변들로부터 제1 방향을 따라 소정의 폭을 갖는 영역들(4b)의 제2 개구들(8)의 비율(면적 밀도)보다 높은 비율의 제2 개구들(8)을 포함한다. 이것은 전자 빔들로 조사된 레지스트로부터 가스 방출되는 성분들을 정전 렌즈(21)의 반대측(상방)으로 효율적으로 배출할 수 있게 한다. 이에 의해, 주사 방향(9)에 평행한 제2 방향을 따라 영역들(4a)에 제2 개구들(8)을 다수 개 형성함으로써 전극판들(3)의 강성이 감소하는 것을, 주사 방향(9)에 수직인 제1 방향을 따라 영역들(4b)에 제2 개구들(8)을 상대적으로 적은 개수 형성함으로써 보상할 수 있다.

[실시 형태 3]

다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여 제3 실시 형태의 정전 렌즈(21)를 설명한다. 본 실시 형태는, 덕트들(ducts)(10)이 3개의 전극판(3)을 관통하여, 제1 및 제2 실시 형태보다 상당히 큰 제2 개구들(8)이 덕트들(10)의 내측 표면들에 의해 구획화되는 예를 제공한다. 덕트들(10)은 3개의 전극판들(3)을 그들 사이에 소정의 간격을 유지하면서 지지한다. 이때, 덕트들(10)은 전극판들(3)을 지지하여 그들 사이에 빈 공간들을 남기는 스페이서들로서 기능하기 때문에, 덕트들(10)은 절연 재료로 형성된다. 또한, 정전 렌즈(21)를 형성하는 전극판들(3)에는, 예를 들면, 약 5㎸의 전위차가 생기기 때문에, 덕트들(10)은 이 전위차에 의해 발생되는 전압을 견디기에 충분히 높은 절연 내성을 가져야 한다. 덕트들(10)용으로는, 거의 가스 방출을 일으키지 않는 재료, 예를 들면, 글래스 또는 세라믹스 등을 이용할 수 있다. 이러한 덕트들(10)을 배치함으로써, 레지스트로부터 가스 방출된 성분들이 정전 렌즈(21)의 전극판들(3) 사이의 간극들에 들어가지 않고 정전 렌즈(21)를 통과하게 해준다. 덕트들(10)은 가스 방출된 성분들을 모두 제1 개구들(1)에 들어가지 않도록 방지할 수 없지만, 그럼에도 제1 개구들(1)에 들어가는 가스 방출된 성분들의 양을 적게 유지할 수 있다. 제2 개구들(8)은 블록 배치에 있어서 제1 영역들(2) 사이 및 주위에 배치된다. 각각의 제2 개구(8)의 크기는, 예를 들면, 2㎜ × 6㎜이다. 이렇게 큰 제2 개구들(8)을 형성할 수 있는 경우, 정전 렌즈(21)의 컨덕턴스를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 기판(22)과 전극판(3) 사이의 간극의 가스 방출된 성분들에 기인한 압력 상승은, 제2 개구들(8)이 존재하지 않을 경우보다 약 한 자릿수 작게 유지할 수 있다. 본 실시 형태의 덕트들(10)과는 별개로 전극판들(3)의 지지 부재들 또는 스페이서들로서 절연체들을 배치할 수도 있다.

제1 내지 제3 실시 형태에 따르면, 정전 렌즈(21)를 형성하는 전극판(3)과 레지스트 사이의 공간에 레지스트로부터 가스 방출된 성분들이 체류하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 전극판들(3)에 대한 탄소 오염(오염 물질)의 부착을 억제하는 효과가 발생한다. 또한, 레지스트로부터의 가스 방출에 기인하는 전극판들 사이의 압력 상승도 억제할 수 있어서, 방전의 가능성을 감소시킬 수 있다.

[물품 제조 방법]

본 발명의 실시 형태에 따른 물품 제조 방법은, 예를 들면, 반도체 디바이스 등의 마이크로디바이스, 또는 미세구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 이 제조 방법은, 기판 상에 도포된 감광제 상에 전술한 묘화 장치를 이용해서 잠상 패턴을 형성하는 단계(기판 상에 묘화를 행하는 단계)와, 형성 단계에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 다음과 같은 주지의 단계들(예를 들면, 산화, 성막, 증착, 도핑(doping), 평탄화, 에칭, 레지스트 제거, 다이싱, 본딩, 및 패키징)을 포함할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 물품 제조 방법은 종래의 방법들보다 물품의 성능/품질/생산성/제조 비용 중 적어도 하나에 있어서 더 유리하다.

본 발명은 예시적인 실시 형태들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시 형태들로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 하기의 청구항들의 범위는 그러한 변경 및 등가의 구조와 기능을 모두 포괄하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.

1: 제1 개구(들)
2: 제1 영역
3: 전극판(들)
4: 제2 영역
6: 스페이서들
8: 제2 개구(들)
17, 21: 정전 렌즈
22: 기판
23: 기판 스테이지
27: 컨트롤러
28: 렌즈 제어 회로
29: 묘화 패턴 생성 회로
30: 비트맵 변환 회로
31: 블랭킹 명령 생성 회로
32: 블랭킹 제어 회로
33: 편향 신호 발생 회로
34: 편향 앰프

Claims

진공에서 복수의 하전 입자 빔으로 기판 상에 묘화를 행하는 묘화 장치이며,
전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재를 통해서 상기 복수의 하전 입자 빔을 상기 기판 상에 투영하도록 구성된 정전 렌즈를 포함하고,
상기 전극 부재에는, 상기 복수의 하전 입자 빔을 통과시키는 복수의 제1 개구, 및 상기 복수의 제1 개구와는 상이한 복수의 제2 개구가 형성되고, 상기 복수의 제2 개구의 합계 면적은 상기 복수의 제1 개구의 합계 면적 이상인, 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 정전 렌즈는 복수의 상기 전극 부재와, 상기 복수의 전극 부재를 관통하여 연장하는 복수의 덕트를 포함하고, 상기 복수의 덕트는 절연 재료로 형성되고, 상기 복수의 제2 개구는 상기 복수의 덕트의 내측 표면들에 의해 각각 구획화되는, 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 기판을 유지하고, 주사 방향으로 이동되도록 구성된 기판 스테이지를 더 포함하고,
상기 주사 방향에 있어서 상기 복수의 제1 개구에 인접한 상기 복수의 제2 개구의 면적 밀도는, 상기 주사 방향에 수직인 방향에 있어서 상기 복수의 제1 개구에 인접한 상기 복수의 제2 개구의 면적 밀도보다 큰, 묘화 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제2 개구 각각의 면적은 상기 복수의 제1 개구 각각의 면적보다 큰, 묘화 장치.
진공에서 복수의 하전 입자 빔으로 기판 상에 묘화를 행하는 묘화 장치이며,
전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재를 통해서 상기 복수의 하전 입자 빔을 상기 기판 상에 투영하도록 구성된 정전 렌즈를 포함하고,
상기 전극 부재에는, 상기 복수의 하전 입자 빔을 통과시키는 복수의 제1 개구, 및 상기 복수의 제1 개구와는 상이한 제2 개구가 형성되고, 상기 제2 개구의 컨덕턴스(conductance)는 상기 복수의 제1 개구의 합계 컨덕턴스 이상인, 묘화 장치.
물품 제조 방법이며,
묘화 장치를 이용하여 기판 상에 묘화를 행하는 단계,
묘화가 행해진 상기 기판을 현상하는 단계, 및
현상된 상기 기판을 상기 물품을 제조하기 위해 가공하는 단계를 포함하고,
상기 묘화 장치는 복수의 하전 입자 빔으로 기판 상에 묘화를 행하고,
상기 묘화 장치는,
전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재를 통해서 상기 복수의 하전 입자 빔을 상기 기판 상에 투영하도록 구성된 정전 렌즈를 포함하고,
상기 전극 부재에는, 상기 복수의 하전 입자 빔을 통과시키는 복수의 제1 개구, 및 상기 복수의 제1 개구와는 상이한 복수의 제2 개구가 형성되고, 상기 복수의 제2 개구의 합계 면적은 상기 복수의 제1 개구의 합계 면적 이상인, 물품 제조 방법.
물품 제조 방법이며,
묘화 장치를 이용하여 기판 상에 묘화를 행하는 단계,
묘화가 행해진 상기 기판을 현상하는 단계, 및
현상된 상기 기판을 상기 물품을 제조하기 위해 가공하는 단계를 포함하고,
상기 묘화 장치는 복수의 하전 입자 빔으로 기판 상에 묘화를 행하고,
상기 묘화 장치는,
전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재를 통해서 상기 복수의 하전 입자 빔을 상기 기판 상에 투영하도록 구성된 정전 렌즈를 포함하고,
상기 전극 부재에는, 상기 복수의 하전 입자 빔을 통과시키는 복수의 제1 개구, 및 상기 복수의 제1 개구와는 상이한 제2 개구가 형성되고, 상기 제2 개구의 컨덕턴스는 상기 복수의 제1 개구의 합계 컨덕턴스 이상인, 물품 제조 방법.