KR20130129109A - 정전렌즈의 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

정전렌즈용의 전극은, 적어도, 제1 관통공을 갖는 제1 기판과, 제2 관통공을 갖는 제2 기판로 이루어지고; 상기 제1 기판은 상기 제2 기판보다도 두께가 얇고; 상기 제1 관통공은 상기 제2 관통공보다도 지름이 작고; 상기 제2 기판은 상기 제1 기판보다도 비저항이 작고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공이 서로에 대해 정렬되도록 중첩되어 있다. 드라이에칭 프로세스에서 상기 관통공 부근에 발생하는 노칭을 저감할 수 있고, 정밀하게 그 관통공을 형성할 수 있다.

Description

정전렌즈의 전극 및 그 제조 방법{ELECTRODE OF ELECTROSTATIC LENS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 정전렌즈용의 전극 및 그 제조 방법과, 정전렌즈 및 그것을 사용한 하전입자선 노광 장치에 관한 것이다.
전자빔 노광 장치에서는, 전자빔의 광학특성을 제어하기 위한 전자렌즈를 이용한다. 전자렌즈는 전자형과 정전형으로 분류된다. 정전형의 전자렌즈는, 전자형의 전자렌즈와 비교하면 구성이 단순하고 소형화에 유리하다. 한편, 마스크를 사용하지 않고 복수개의 전자빔으로 동시에 패턴을 기록하는 멀티빔 시스템이 알려져 있다. 멀티빔 시스템에서는, 전자렌즈를 1차원 또는 2차원으로 배열하여 형성된 전자렌즈 어레이를 이용한다.
전자빔 노광 기술 분야에서는, 미세가공의 한계가 전자 광학소자의 광학수차에 의해 결정되기 때문에, 작은 광학수차를 나타내는 전자 광학소자를 실현하는 것이 중요하다. 일본국 공개특허공보 특개 2007-019194호에는, 애퍼추어(aperture)와 편향체의 적층 구조로 형성하고, 에칭에 의해 관통공을 생성하는 정전렌즈의 구멍 에칭 가공에 의해 고정밀도의 어셈블리로서 형성된 정전형의 하전입자선 렌즈가 개시되어 있다.
정전형의 하전입자선용의 렌즈(이하, 정전렌즈)는, 상기한 바와 같이 전자형의 렌즈와 비교하면 구성이 간단하다. 한편, 렌즈 개구의 제조 오차에 대한 정전렌즈의 광학수차의 민감도가 높다. 특히, 렌즈의 개구가 둥글 경우, 진원도의 면에서 나타내어도 되는 개구 형상의 대칭성에 대하여, 비점수차의 민감도가 높다. 비대칭적인 개구에 의해 수속된 전자빔은, 비점수차와 고차항의 수차를 나타낸다.
종래의 정전렌즈의 구멍 에칭 가공에서는, 애퍼추어와 편향체의 적층구조를 준비한 상태에서 에칭에 의해 관통공을 형성할 때, 편향체의 한면부터 그 이면까지, 단일의 에칭 조작에 의해 관통공을 형성하고 있다. 에칭 시작면측에서 에칭 조작이 진행됨에 따라서, 패턴의 전사 정밀도가 떨어져, 에칭 종료면의 가공 정밀도가 악화한다. 특히, 에칭의 스톱층으로서 SiO2등의 절연막을 이용하는 경우에는, 스톱층이 대전해서 에칭 가스의 이온의 궤도가 구부러져, 구멍의 측면을 에칭하는 노칭(notching)이라고 하는 현상인, 가공 오류가 발생하는 경향이 있다. 최신의 딥(deep) 에칭 장치는, 노칭리스(notchingless) 가공 시스템이라고 불리는, 가공 종단을 검지해서 기판의 챠지를 완화하는 특징을 탑재한 장치들도 포함한다. 그렇지만, 이러한 장치는 고가이다. 또한, 본 발명의 발명자들은, 이러한 고가의 딥 에칭장치를 검사하여, 하전입자선 렌즈 가공시에 정밀도의 오차 및 부족에 의한 수차의 증가를, 도전성 전극 기판 전체면에 있어서 만족스럽게 억제하는 효과를 제공하지 못한다는 것을 발견하였다.
본 발명의 목적은, 상기 과제를 감안하여, 아주 정밀하게 가공되고, 드라이 에칭 가공에서 노칭이 일어나는 것을 방지할 수 있는, 정전렌즈의 전극 및 그 전극의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 상기 목적은, 정전렌즈용의 전극을 제공하여 달성되고, 상기 전극은, 적어도, 제1 관통공을 갖는 제1 기판과, 제2 관통공을 갖는 제2 기판으로 이루어지고; 상기 제1 기판은 상기 제2 기판보다도 두께가 얇고; 상기 제1 관통공은 상기 제2 관통공보다도 지름이 작고; 상기 제2 기판은 상기 제1 기판보다도 비저항이 작고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공이 서로에 대해 정렬되도록 중첩된다.
본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 이하의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 정전렌즈의 전극의 모식적인 단면도다.
도 2는 본 발명에 따른 예시 2의 정전렌즈의 모식적인 단면도다.
도 3a, 3b, 3c, 3d, 3e 및 도 3f는 본 발명에 따른 예시 1의 정전렌즈의 전극의 제조 방법의 모식도다.
도 4a, 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 예시 1의 정전렌즈의 전극의 제조 방법의 다른 모식도다.
도 5는 본 발명에 따른 예시 3의 하전입자선 노광 장치의 모식적인 개념도다.
일반적으로, 하전입자의 궤도에 렌즈의 개구부의 영향은, 하전입자의 궤도가 상기 개구부로부터 떨어진 만큼 감소된다. 따라서, 적층 구조를 갖는 전극의 상기 하전입자선에 상기 개구부의 가공 정밀도의 영향은, 작은 개구의 정밀도에 의해 거의 지배된다. 따라서, 작은 개구는 고정밀도로 형성되는 것이 필요한 반면에, 큰 개구의 가공 정밀도는 아주 높게 할 필요는 없다. 이하, 본 발명에 따른 하전입자선용의 정전렌즈의 전극과 이 전극의 제조 방법의 실시예에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 제조 방법은, 단일의 적층구조를 갖는 정전렌즈의 전극에 관통공을 고정밀도로 형성하는 방법이다. 본 실시예에 의하면, 기판 12(제1 기판) 및 기판 11(제2 기판)에, 각각, 제1 관통공과 제2 관통공을 따로따로 형성한다. 그 후, 상기 관통공에 의해 상기 기판들을 적층하고 서로 정렬하여, 단일의 적층전극(10)을 생성한다. 2개의 기판을 일체로 적층한 후 관통공을 형성하는 하는 프로세스와 비교하면, 각각의 기판에 형성되는 관통공을 보다 얕게 할 수 있다.
기판 두께와 그 기판 가공시간이 증가할수록, 개구부 종단의 가공 정밀도가 떨어질뿐만 아니라, 개구 입구의 크기 정밀도도 열화한다. 추가로, 기판 두께가 필요한 개구경에 대하여 두꺼워지면 어스펙트비가 증가한다. 그 후, 실제의 개구경은 변동을 나타낸다. 따라서, 전극표면의 관통공의 개구 크기 정밀도는, 단일의 두꺼운 전극을 형성한 전극보다 복수의 기판을 적층하여 형성된 전극에서 보다 높다.
복수의 기판을 적층시에 관통공간에 얼라인먼트 오차가 발생하지만, 이러한 오차는 단일 방향으로만 발생하기 때문에 노광 장치내에서 용이하게 보정될 수 있다. 이에 대하여, 드라이 에칭프로세스에 있어서, 오염, 결정 결함 및 장치진동은, 관통공(15)의 가공 시작측의 엣지 13으로부터 가공 종료측의 엣지 14를 향해서 커지는 가공 오차를 발생할 수 있고, 이온의 평균 자유행정은 상기 오차에 영향을 준다. 이러한 오차는, 단일방향으로 일어나지 않기 때문에, 거의 보정될 수 없다. 따라서, 본 실시예에 의한 구성에서는 쉽게 보정될 수 있는 오차가 발생하지만, 거의 보정될 수 없는 오차의 비율을 감소할 수 있다.
또한, 관통공의 직경을 기판마다 변경할 수 있다. 기판(12)은, 두께가 얇고, 고정밀도이고 직경이 작은 관통공을 가진다. 그 때문에, 기판 12를, 기판 11의 가공 정밀도가 떨어지는 가공 종료측에 적층함에 의해, 가공 종료측의 엣지(14)에서 가공 정밀도 악화의 기여율이 떨어져, 적층전극(10)으로서 고정밀도 전극을 얻을 수 있다.
기판의 재료로서는, 실리콘이, 입수하기 쉽고 일반적인 가공 장치와 일반적인 프로세스를 적용할 수 있기 때문에 적합하다. 기판 12는, 도핑이 좋지 않고 높은 전기저항치를 나타내는 기판이 바람직하다. 관통공 형성을 위해 반도체 프로세스를 적용 가능한 재질은, 상기 기판마다 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 기판은 단결정의 Si웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하다. 기판 11, 12는, 전극기판으로서 사용하기 위해서 도전성을 나타내는 것이 바람직하다. 기판이 Si로 제조된 경우에는, 마스크 부재로서 Si 기판 표면에 SiO2막 또는 금속막을 형성하여, 이들을 포토리소그래피와 에칭에 의하여 패터닝 조작을 행한다.
상기 기판을 패터닝하는데 사용되는 에칭 수법으로서는, SF6가스와 C4F8가스를 교대로 사용하는 보쉬(Bosch) 프로세스, SF6 또는 CF4을 사용한 등방성 에칭 프로세스, 또는 SF6과 CHF3의 혼합 가스에 의한 이방성 에칭 프로세스를 선택하여도 된다. 관통공을 형성하는 프로세스에서 얼라인먼트 마크로서 Si웨이퍼에 하나 이상의 구멍을 형성할 수 있다. 얼라인먼트 마크로서 형성된 구멍들은 기판을 관통하는 관통공이어도 되거나, 블라인드 비어 홀이어도 된다. 함께 접합되는 기판들은, 얼라인먼트 마크를 현미경으로 관찰하고 있는 조작자에 의해 정렬된다. 가시광을 사용하는 경우에는, 기판의 표면과 이면으로부터 기판 표면의 얼라인먼트 마크를 관찰하여 그 기판들을 정렬한다. 그 기판들을 적층해서 서로 정렬한 후, 그 기판들을 서로 고정되도록 함께 접합하여 단일의 적층전극(10)을 생성한다. 보다 높은 패턴 정밀도로 가공되고 다른 기판 11보다 얇은 두께를 갖는 기판 12를, 보다 낮은 정밀도로 가공된 후자의 기판 11의 개구측에 적층 함에 의해, 하전입자선 렌즈의 수차를 감소시킬 수 있다. 기판들을 적층한 후, 그들은, 퓨전 접합, 직접 접합, 양극접합, 혹은 정렬 후 접착제로 서로 단단하게 고정하는 방법으로 고정되어도 된다.
이하에, 본 발명을 예시들로 더욱 설명하겠다.
예시 1
예시 1로서, 이하, 본 발명을 적용하여 실현된 정전렌즈용의 전극의 제조 프로세스에 관하여 설명한다.
도 3a∼도 3f는, 기판(제2 기판)(11)의 형성 프로세스를 보이고 있다. 우선, 외경 4인치, 기판 두께 525μm, 비저항 0.001∼0.003Ωcm의 실리콘 기판(원래의 기판)을 준비하고, 파이러제닉로(pyrogenic furnace)에서 1050℃ 4시간동안 가공하여, 기판의 전체면에 열산화막을 두께 500nm로 형성한다.
이어서, 드라이에칭에 의해 하드 마스크로서 200nm 두께의 Cr막을 형성하고나서 일반적인 포토리소그래피 프로세스에서, 외경 36μm의 원형 패턴의 하드 마스크를 형성한다(도 3a).
그 후, 상기 원래의 기판의 제1면으로부터 상기 제1면과는 반대면인 제2면을 향해서 비어 홀을 형성한다.
보다 구체적으로는, 상기 Cr막을 마스크로서 사용하여, 500nm 두께의 열산화막을 CHF3가스로 드라이에칭 프로세스를 한 뒤, SF6가스와 C4F8가스를 사용한 보쉬 프로세스에 의해 깊이 90μm를 갖고 어스펙트비가 3정도를 나타내는 둥근 비어 홀을 형성한(도 3b). 이 구성에서는, 에칭 스톱층이 없기 때문에 가공 치수에 해로운 노칭이 전혀 발생하지 않는다.
그 후에, 상기 비어 홀의 내벽에 부착하는 CFx계 부착물과, Cr하드 마스크를 산소 플라즈마 애싱으로 제거하고, 황산/과산화수소수로 충분하게 세정한 뒤, 다시 파이러제닉로에서 100nm 두께의 열산화막을 형성했다.
그 결과, 기판 윗면에 형성된 약 510nm두께의 열산화막과, 에칭한 내면과 저면에 형성된 100nm두께의 열산화막을 갖는, 기판이 완성된다.
다음에, 상기 에칭된 기판의 저면의 열산화막을 제거하기 위해서, CHF3가스를 사용해서 저압조건에서 상기 기판을 에칭 프로세스 한다. 상기 기판 윗면과 상기 구멍의 저면을 선택적으로 에칭할 수 없고, 오히려 윗면쪽이 에칭 레이트가 높기 때문에, 미리 희생층으로서 기판 전체면에 500nm 두께의 열산화막을 형성한다.
본 공정에서는, 전기 도금에 의해, 밑바닥의 Si로부터 도금을 성장시켜, 비어 홀에 충전물을 충전하기 위해서 비어 홀 저면만의 산화막이 제거되어 있는 것이 중요하다.
다음에, Cu막을, 지향성이 높은 증착 프로세스로 수직방향으로부터 두께 50nm까지 형성한다. 상기 기판에 Cu도금이 잘 부착하도록 언더코팅으로부터 10nm 두께의 Cr막을 형성한다. 이어서, 상기 기판 주변의 Cu막을 혼산 에천트로 부분적으로 제거하고, 상기 산화막을 BHF(Buffer Hydrogen Fluoride)로 제거하여, 기판 자체의 Si를 노출시켜 전극단자부(31)를 형성한다(도 3c).
그 후, Cu도금액에서 전극단자부(31)에 의해 비어 홀의 저면으로부터 전류를 흘림으로써 비어 홀 저면으로부터 도금을 성장시켜서 Cu를 그 비어 홀에 충전하였다(도 3d).
다음에, 상기 실리콘 기판을 그 실리콘 기판 이면(제2면측)으로부터 백그라인드해서 93μm로 박화하고, 상기 기판의 표면과 이면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)연마함으로써 총 두께 88μm의 기판을 얻었다(도 3e).
끝으로, 혼산으로 Cu를 에칭하고 상기 Cu충전물을 제거함으로써 관통공을 갖는 기판(11)을 얻었다(도 3f).
이하, 도 4a∼4c를 참조하여 기판(12)의 형성 프로세스에 관하여 설명한다.
준비한 기판은 두께 6μm의 디바이스층(41), 두께 1.5μm의 BOX(Buried Oxide)층(42) 및 두께 512μm의 핸들층(43)의 SOI(Sillicon on Insulator)기판이다. 상기 디바이스층의 비저항은 1∼10Ωcm이다.
상기 디바이스층의 표면에, 에칭용의 하드 마스크를 형성하기 위해 Cr를 200nm 두께로 증착한 후, 일반적인 리소그래피와 드라이에칭으로 개구 구멍 직경Φ 30μm의 원형 패턴을 형성한다(도 4a).
다음에, SF6/CHF3의 혼합 가스를 사용하여, 이방성 에칭으로 직경Φ 30μm, 깊이 6μm의 개구 구멍을 형성한다.
이때, SF6/CHF3의 비율을 조정하고, 실리콘과 SiO2의 선택비를 감소시킴으로써 BOX층을 스톱층으로서 작용시키지 않고 상기 디바이스층을 약간 파넣을 수 있어, 얇은 디바이스층에는 노치가 없는 고정밀도의 개구를 형성할 수 있다(도 4b).
이어서, 마스크 제거 및 기판 세정을 실행한 후, 파이러제닉 열산화로에서 100nm 두께의 열산화막을 형성한다. 표면의 열산화막은 퓨전 접합시에 필요하다. 도 4c의 디바이스층의 일부가 기판(12)이 된다.
다음에, 기판 11의 에칭 진행 방향이라는 의미에서 에칭 종단측과 기판 12의 상기 디바이스층의 면은, 정밀하게 서로 정렬해서 2개의 기판을 퓨전 접합을 실행해 서로 일체로 결합한다.
더욱이, SOI기판의 핸들층을 백그라인드(back grind)해서 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)을 사용하여 웨트에칭에 의해 릴리스하고, BOX층을 BHF로 제거하여, 최종적으로 일체형의 적층전극(10)을 얻는다.
이렇게하여 정전렌즈에 사용되는 적층전극(10)을 형성함으로써, 단순하게 단일의 94μm 두께의 실리콘 웨이퍼에 관통공을 내어서 준비된 전극과 비교하면 고 가공 정밀도를 달성할 수 있는 적층전극의 제조 방법을 확립할 수 있다.
예시 2
예시 2로서, 본 발명을 적용해서 구성된 복수의 렌즈 전극을 갖는 정전렌즈에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.
본 예시에서는, 적층전극 21, 22, 23의 각각이, 예시 1에 얻어진 것과 같은 적층전극(렌즈 전극)으로서 구성되어 있다. 정전렌즈에서 사용되도록 가장 높은 가공 정밀도가 요구되는 적층전극(22)은, 전술한 SOI를 사용해서 고정밀도 가공으로 얻어진 기판 12를 기판 11의 에칭 시작측에서 상기 기판 11 위에 적층함으로써도 형성된다. 따라서, 상기 적층전극(22)은, 개구 직경 정밀도가 높은 3층의 전극이다.
마찬가지로, 적층전극 21과 23 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 어느 것이 적정하든지 고 개구 정밀도 레벨을 나타내는, 3층의 전극 또는 전극들로서 형성되어도 된다.
예시 2에 있어서, 정전렌즈의 수차에 미치는, 개개의 적층전극의 개구 치수 정밀도의 기여도는, 전극에 주는 전위와 그 전위의 위치에 의해 결정된다. 본 예시에서는, 중앙부분의 적층전극 22에 -3.7kV가 인가되고, 상하의 적층전극 21, 23이 접지되었다.
그 때문에, 부의 전하를 띤 하전입자는 적층전극 22 근방으로 급격하게 감속해서 집속된다. 달리 말하면, 적층전극 22는 중요한 역할을 하고, 그의 개구의 치수 정밀도 레벨은 정전렌즈의 수차에 크게 영향을 미친다.
한편, 적층전극 21의 하전입자선의 투입측과 적층전극 23의 전자탈출측은, 그의 가공 정밀도 레벨이 비교적 낮은 경우에 정전렌즈의 수차에 크게 영향을 미치지 않는다.
3매의 적층전극은, 지지체(24, 25)에 의해 서로 전기적으로 절연되어 있다. 상기 지지체(24, 25)는, 적층전극(21, 22, 23)의 개구 부분에 가설되지 않는 위치에 배치된다. 지지체의 개구부는, 적층전극의 개구부로부터 충분하게 후퇴하고 있는 것이 필요하다.
이것은, 지지체의 개구부가 적층전극의 개구부로부터 충분하게 후퇴하고 있지 않은 경우, 적층전극의 개구부를 통과하는 하전입자는 부분적으로 산란되어 지지체의 벽면에 충돌하여, 그 벽면이 대전하고 거기에서 전장을 변화시킬 수 있기 때문이다. 그 후, 하전입자의 궤도가 변화되어서 수차를 악화시킨다.
지지체는, 세라믹, 알칼리 유리 또는 무알칼리 유리로 만들어진다. 지지체의 선팽창계수는 실리콘에 가까운 재료를 선택할 필요가 있다.
이하, 본 예시의 구체적인 예시의 재료 및 치수에 관하여 설명한다.
적층전극(21, 22, 23)의 제조 방법은 예시 1에서 서술한 방법과 같다. 그 적층전극들의 외경은 4인치다. 적층전극 21의 두께는 94μm이고, 적층전극 22, 23의 두께는 100μm다.
각 전극을 통해 관통공이 뚫려 있고, 보다 얇은 전극(제1 기판)의 개구경은 30μm이고, 보다 두꺼운 전극(제2 기판)의 개구경은 36μm이다.
지지체(24, 25)는, 파이렉스(등록상표명) 유리로 제조되고, 적층전극과 같은 외경 4인치 지름으로 400μm의 두께다.
각 지지체의 개구는, 감광성의 드라이 필름을 지지체에 붙인 뒤, 리소그래피로 패턴을 형성하여, 샌드블라스트에 의해 가공한다.
그 후에, 웨트에칭과 표면연마에 의해 지지체의 가공면을 처리해서 마이크로크랙과 버르(burr)를 제거한다.
상기 지지체의 개구는 적층전극의 개구로부터 2mm만큼 후퇴되어 있다.
다음에, 상기 적층전극(21, 22, 23)과 지지체(24, 25)를 충분히 정렬하고, 순차로 적층한다. 끝으로, 그들은 서로 견고하게 고정된다.
상기 기판들과 상기 지지체들은, 내열성이 있는 실리콘계의 접착제를 사용해서 그 엣지 부분에서 서로 견고하게 고정된다.
예시 3
이하, 예시 3으로서, 본 발명에 따른 정전렌즈를 사용하여 형성된 멀티 하전입자선 노광 장치에 대해서, 도 5를 참조하여 설명한다.
본 예시의 노광 장치는, 개별적인 투영계를 갖는 소위 멀티 칼럼식의 노광 장치로서 구성되어 있다. 전자소스(108)로부터 애노드 전극(110)에 의해 인출된 방사 전자빔은, 크로스오버 조정 광학계(111)에 의해 조사 광학계 크로스오버(112)를 형성하도록 만들어진다. 참조번호 109는 웨넬트(wehnelt) 전극이다.
전자소스(108)로서는 LaB6이나 BaO/W(디스펜서 캐소드)를 사용하여 일반적으로 형성된 소위 열전자형의 전자소스를 이용한다.
크로스오버 조정 광학계(111)는 2단으로 배치된 정전렌즈로 구성된다. 제1단과 제2단의 정전렌즈 각각은 3매의 전극을 구비한다. 상기 정전렌즈는, 중간전극에 부의 전압을 인가하고 상하 전극이 접지되는, 소위 아인젤(einzel)형의 정전렌즈다.
조사 광학계 크로스오버(112)로부터 광역으로 방사된 전자빔(114)은, 콜리메이터 렌즈(115)에 의해 주 전자빔(113)과 평행한 평행 빔(116)이 되고, 애퍼추어 어레이(117)에 조사된다. 상기 애퍼추어 어레이(117)에 의해 분리된 멀티 전자빔(118)은, 제1 집속 렌즈 어레이(119)에 의해 독립적으로 집속되어, 제1 블랭커 어레이(122) 위에 포커싱된다. 참조번호 120은 얼라이너(aligner)다.
제1 집속 렌즈 어레이(119)는, 중간의 전극에 부의 전압을 인가하고 상하 전극이 접지되는 소위 아인젤형의 정전렌즈 어레이인, 3매의 다공 전극으로 이루어진 정전렌즈로 형성된다.
애퍼추어 어레이(117)는 NA(집속 반각)을 규정하는 역할도 갖게 하기 위해서, 제1 집속 렌즈 어레이(119)의 동공면 위치(집속 렌즈 어레이 앞측 초점면 위치)에 놓여져 있다.
제1 블랭커 어레이(122)는, 개별의 편향 전극을 가진 디바이스로, 묘화 패턴 발생 회로(102), 비트맵 변환 회로(103) 및 블랭킹 지령 회로(106)에 의해 생성되는 블랭킹 신호에 근거하고, 묘화 패턴에 따라 개별적인 빔의 온/오프를 제어한다.
그 빔이 온인 상태에서는, 제1 블랭커 어레이(122)의 편향 전극에는 전압을 인가하지 않고, 빔이 오프인 상태에서는, 제1 블랭커 어레이(122)의 편향 전극에 전압을 인가해서 멀티 전자빔을 편향한다.
제1 블랭커 어레이(122)에 의해 편향된 멀티 전자빔(125)은 후단에 배치된 제1 스톱 애퍼추어 어레이(123)에 의해 차단되어, 빔이 오프의 상태가 된다. 마찬가지로, 제2 블랭커 어레이(127)에 의해 편향된 멀티 전자빔(129)은, 후단에 배치된 제2 스톱 애퍼추어 어레이(128)에 의해 차단되어, 빔이 오프의 상태가 된다.
본 예시의 블랭커 어레이는, 2단으로 배치되어 있다. 제1 블랭커 어레이(122) 및 제1 스톱 애퍼추어 어레이(123)와 각각 같은 구조의 제2 블랭커 어레이(127) 및 제2 스톱 애퍼추어 어레이(128)가, 후단에 배치되어 있다. 상기 제1 블랭커 어레이(122)를 통과한 멀티 전자빔(124)은 제2 집속 렌즈 어레이(126)에 의해 제2 블랭커 어레이(127) 위에 포커싱된다.
한층 더, 멀티 전자빔은 제3 집속 렌즈 어레이(130) 및 제4 집속 렌즈 어레이(132)에 의해 집속되어서 웨이퍼(133) 위에 포커싱된다.
제2 집속 렌즈 어레이(126), 제3 집속 렌즈 어레이(130) 및 제4 집속 렌즈 어레이(132)는, 제1 집속 렌즈 어레이(119)와 같이 아인젤형의 정전렌즈 어레이다.
특히, 제4 집속 렌즈 어레이(132)는, 축소율이 100배정도로 설정된 대물렌즈로서 작용한다.
이에 따라, 제1 블랭커 어레이(122)의 중간결상면상의 전자빔(121)(스폿 지름이 FWHM(Full Width at Half Maximum)에서 2μm)이, 웨이퍼(133)면상에서 100분의 1로 축소되어, FWHM에서 20nm정도의 멀티 전자빔이 웨이퍼 위에 포커싱된다. 제4 집속 렌즈 어레이(132)는, 본 예시 2에 나타낸 것과 같은 하전입자선용의 정전렌즈 어레이로서 작용한다.
상기 웨이퍼상의 전자빔의 스캔은 편향기(131)로 행할 수 있다. 편향기(131)는, x 방향 및 y방향으로 2단의 편향을 행하기 위해서 4단으로 배치된 대향전극을 사용하여서 구성된다(도 5에서는 간략함을 기하기 위해 2단의 편향기를 1유닛으로서 도시하고 있다).
편향기(131)는 편향 신호발생회로(104)로부터의 신호에 의해 구동된다.
패턴 묘화 동작동안에 웨이퍼(133)는 X방향으로 스테이지(134)에 의해 연속적으로 이동하도록 구동된다.
레이저 길이 측정기에 의해 실시간으로 측정된 길이를 참조하여, 웨이퍼면상의 전자빔(135)은 편향기(131)에 의해 Y방향으로 편향된다. 이 빔은, 제1 블랭커 어레이(122) 및 제2 블랭커 어레이(127)에 의해 묘화 패턴에 따라 개별적으로 온/오프된다.
이에 따라, 상술한 구성으로, 웨이퍼(133)면 위에 원하는 패턴을 고속으로 묘화할 수 있다.
본 발명에 따른 정전렌즈 어레이를 사용함으로써 수차가 적게 결상될 수 있다.
그 때문에, 다음에, 미세한 패턴을 생성할 수 있는 멀티 하전입자선 노광 장치를 실현할 수 있다. 멀티 빔의 수는, 멀티 빔이 통과하는 개구 형성 에어리어를 크게 하는 경우 관련된 전극의 두께를 두껍게 할 수 있기 때문에 증가시킬 수 있다. 그 때문에, 패턴을 고속으로 생성할 수 있는 멀티 하전입자선 노광 장치를 실현할 수 있다.
추가로, 저비용 정전렌즈를 사용할 수 있기 때문에 멀티 하전입자선 노광 장치를 저렴하게 제공할 수 있다.
또한, 정전렌즈 어레이의 어레이 수가 증대하고, 개구 형성 면적이 커지는 경우에, 정전렌즈 어레이의 제조 수율은 저하를 방지할 수 있고, 저비용 노광 장치를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 정전렌즈 어레이는, 제1 집속 렌즈 어레이(119), 제2집속 렌즈 어레이(126) 또는 제3 집속 렌즈 어레이(130) 등의 집속 렌즈 어레이로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 정전렌즈는, 도 5에 도시된 것과 같은 복수의 빔 대신에 하나의 빔만을 사용하도록 구성된 하전입자선 노광 장치에 적용될 수 있다.
그 경우에서도, 수차가 적은 렌즈를 사용함으로써 미세한 패턴을 생성할 수 있는 멀티 하전입자선 노광 장치를 실현할 수 있다.
본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예와 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 폭넓게 해석해야 한다.

Claims (7)

  1. 정전렌즈용의 전극으로서,
    상기 전극은, 적어도,
    제1 관통공을 갖는 제1 기판과, 제2 관통공을 갖는 제2 기판으로 이루어지고;
    상기 제1 기판은 상기 제2 기판보다도 두께가 얇고;
    상기 제1 관통공은 상기 제2 관통공보다도 지름이 작고;
    상기 제2 기판은 상기 제1 기판보다도 비저항이 작고,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판은, 상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공이 서로에 대해 정렬되도록 중첩되어 있는, 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 관통공은,
    상기 제2 기판에 가공되는 원래의 기판의 제1면측으로부터, 상기 제1면과 대향하는 제2면에는 관통하지 않는 구멍을, 상기 원래의 기판에 형성하는 공정;
    상기 구멍에, 전기 도금에 의해 충전물을 충전하는 공정;
    상기 제2면측으로부터, 상기 충전물을 충전한 상기 원래의 기판을 박화하는 공정; 및
    상기 박화된 상기 원래의 기판으로부터 상기 충전물을 제거하는 공정에 의해, 형성되는, 전극.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원래의 기판의 상기 제2면측에 상기 제1 기판이 적층되는, 전극.
  4. 복수의 렌즈 전극을 갖는 하전입자선용의 정전렌즈로서, 상기 복수의 렌즈 전극이, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 상기 전극을 구비한, 정전렌즈.
  5. 하전입자선 노광 장치로서,
    전자소스;
    상기 전자소스로부터 방사된 전자빔을 집속하는 집속 렌즈 어레이; 및
    묘화 패턴에 따라, 상기 집속된 전자빔을 제어하는 블랭커 어레이를 구비하고,
    상기 집속 렌즈 어레이는, 청구항 4에 따른 상기 정전렌즈로 이루어진, 노광 장치.
  6. 정전렌즈용의 전극의 제조 방법으로서,
    제1 기판에 제1 관통공을 형성하는 공정;
    상기 제1 기판보다도 비저항이 작은 제2 기판에 가공되는 원래의 기판에, 상기 원래의 기판의 제1면측으로부터 상기 제1면과 대향하는 제2면을 향하여, 상기 제1 관통공보다 큰 지름을 갖는 구멍을 형성하는 공정;
    상기 구멍에, 전기 도금을 사용해서 충전물을 충전하는 공정;
    상기 제2면측으로부터, 상기 충전물을 충전한 상기 원래의 기판을 박화하는 공정;
    상기 박화된 상기 원래의 기판으로부터 상기 충전물을 제거함으로써 제2 관통공을 형성하는 공정; 및
    상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공을 서로에 대해 정렬하고 나서, 상기 제1 관통공이 형성된 상기 제1 기판과 상기 제2 관통공이 형성된 상기 제2 기판을 적층하는 공정을 포함하는, 전극의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 관통공이 형성된 상기 제1 기판과 상기 제2 관통공이 형성된 상기 제2 기판을 적층하는 상기 공정에 있어서,
    상기 제2 관통공이 형성된 상기 제2 기판의 상기 제2면측에, 상기 제1 관통공이 형성된 상기 제1 기판이 적층되는, 전극의 제조 방법.
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