KR900008793B1 - 마스크형 이온 비임 석판인쇄 시스템 및 방법 - Google Patents

마스크형 이온 비임 석판인쇄 시스템 및 방법 Download PDF

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제임스 이. 우드
존 엘. 바텔트
로스 디. 올네이
제이. 윌리엄 워드
찰스 더블유. 슬레이만
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휴우즈 에어크라프트 캄파니
에이. 더블유. 카람벨라스
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
마스크형 이온 비임 석판인쇄 시스템 및 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명을 사용하는 전체 MIBL 노출 시스템의 기본 구성부품을 개략적으로 도시한 정면도이고,
제2도는 MIBL 시스템에 사용된 이온 비임 소오스의 단면도이며,
제3도는 제2도의 선 3-3을 따라 절취한 단면도이고,
제4도는 이온 소오스로부터 이온을 추출하여 초기 비임으로 형성하기 위해 사용된 전극 어셈블리의 부분확대 단면도이며,
제5도는 이들 각각의 질량에 따라 비임입자를 편향시키기 위해 사용된 사절 자석의 도면이고,
제6도는 사절 자석 어셈블리 일부분의 부분사시도이며,
제7도는 사절 자석 어셈블리 일부분의 단면도이다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
1. 발명의 분야
본 발명은 집적회로 형성에서의 내식막(resist) 노출기술에 관한 것으로, 더욱 상세히 말하면, 마스크식 이온 비임 석판 인쇄 노출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
일반적으로, 직접회로는 반도체 기판상에 원하는 패턴을 발생시키기 위해 사용되는 일련의 마스크로 형성된다. 기판은 처음에 내식막 물질로 코팅되고, 원하는 패턴을 갖는 마스크는 코팅된 기판상에 배치된다. 그 다음에는, 기판이 노출되는데, 마스크 패턴에 의해 가려진 곳을 제외하고 내식막을 고정시킨다. 그 다음에는 가려진 내식막이 용매 조(bath)내에서 세척되고, 소정의 하부층이 기판을 노출시키도록 에칭된다. [네가티브(negative) 내식막의 경우에는, 비노출부분이 세척된다]. 다음에는, 적당한 도팬트(dopant) 또는 물질이 기판에 인가된 다음, 나머지 내식막이 제거되고, 다른 내식막층이 인가되며, 또 다른 마스크 반복이 뒤따른다. 이 처리 공정은 회로 패턴이 완료될때까지 연속적인 마스크에 대해 계속된다.
자외선은 통상적으로 집적회로를 제조하는데 있어서 감광성 내식막과 관련하여 사용된다. 그러나, 최근에는, H+이온이 반도체 기판상의 이온 감지 내식막 물질을 노출시키기 위해 사용되는 이온 비임 석판 인쇄 기술이 개발되었다. 서브마이크로메터(submicrometer)크기로, 광선은 많이 회절되는 반면 이온은 거의 영향을 받지 않기 때문에, 이온 노출은 자외선에 의해 발생된 것보다 높은 해상(resolution) 패턴을 발생시킨다. 대부분의 기본적인 마스크 이온 비임 석판 인쇄(MIBL) 기술은 1978년 7월 18일자로 허여된 미합중국 특허 제4,101,782호, 알. 엘. 세리거(R. L. Seliger), "내식막내에 패턴을 형성하고 이에 유용한 이온 흡수 마스크를 형성하기 위해 처리고정(process For Making Patterns IN Resist And For Making Ion Absorption Masks Useful Therewith)", 및 1979년 6월 12일자로 허여된 미합중국 특허 제4,158,141호, 알. 엘. 세리거(R. L. Seliger)등, "이온 비임을 채널링하기 위한 처리공정(Process For Channeling Ion Beams)"에 기술되어 있다.
종전에는, 이온 주입 가속기가 직접회로의 제조시에 반도체를 도우핑(doping)하는데 사용되었다. 또한, 이 기계는 실험적인 MIBL 시스템에 필요한 이온 노출 비임을 제공하기 위한 실험적인 용도에도 적합하였다. 이 이온 주입 가속기는 종전부터 사용되어 왔기 때문에 편리하지만, 매우크고 이온 비임 석판 인쇄 응용의 경우에 과대한 전력을 공급 받는다. 비임을 마스크 및 하부기판과 정렬하는데 있어서와 적당한 비임전력을 제공하는데 있어서, 또는 노출의 경비면에서 심각한 문제가 생겼다.
세리거등의 미합중국 특허 제4,158,141호에 기술되고 본 발명의 양수인에게 양도된 바와 같은 새로운 채널링 마스크를 사용하면, 마스크는 비임과 정확한 각(anuglar)정렬로 유지되어야 한다. 비임각이 변하는 경우에, 종래에는 대응량만큼 마스크를 경사지게 하여야 했다. 이것은 웨이퍼 및 전체 웨이퍼 단(stage)을 이에 맞게 경사지게하는 절차, 즉 번거로운 절차를 필요로하였다.
마스크를 조명하기 위한 정확한 비임 크기, 형태 및 조준을 이루기 위하여, 비임이 이의 소오스(source)로부터 마스크로 전달되는 동안 비임을 통과시키는 일련의 애퍼츄어(aperture)가 일반적으로 사용되었다. 애퍼츄어의 크기 및 형태는 원하는 비임조준을 발생시키는 비임부분만 전달되도록 선택된다. 각각의 애퍼츄어 주위의 나머지 비임은 차단되거나 소모된다. 그러므로, 초기에 발생되는 대부분의 비임이 또는 기판에 전혀 도달하지 못하기 때문에, 효율이 손실된다. 시스템 전압차가 300KV까지 되므로, 전력 손실은 상당하게 될수 있다.
또한, 종래의 시스템으로는 순수 H+비임을 얻기가 곤란하였다. 비임내의 바람직하지 못한 입자는 마스크를 파괴 및 가열시키어, 왜곡 및 오정렬을 발생시킬수 있고, 바람직하지 못한 내식막 노출을 야기시킬 수도 있다. 이러한 바람직하지 못한 입자는 H원자 및 분자, 이온 소오스 내측의 스퍼터링으로부터 발생되는 금속 불순물 이온, 및 불순물 개스로부터의 이온을 포함한다.
MIBL 이외에도, 여러 가지 다른 석판인쇄 기술이 개발되었다. 이 방법은 직접-기입 전자비임석판 인쇄(EBL), X-선 석판 인쇄(XRL) 및 접속 이온 비임 미세제조(microfabrication)방법을 포함한다. 각각의 이 기술들은 보다 효율적이고 실용적인 바람직한 MIBL 시스템을 제작하는데 단점을 갖고 있다. EBL은 최종 집속비임으로의 저속 직렬 패터닝 때문에 서브마이크로메터 외형(submicrometer feature) 크기로 고속 프린팅하기에 적합하지 못하다. 집접회로 제조용으로 사용된 EBL 시스템은 고가 및 복잡성, 저 시스템 효율 및 여분(marginal) 해상을 특징으로 한다. 집접회로 제조용의 XRL 출현은 서브마이크로메터 외형의 저 시스템 효율 때문에 지연되었다. 고 해상도가 얻어질수 있지만, XRL은 고 해상도 내식막의 저(low) X-선 흡수, 및 고 해상도 노출에 유용한 X-선 속(flux)에 의해 어렵게 되었다. 또한, X-선 노출용 소오스로서 싱크로트론(synchrotron) 방출을 사용할 수 있도록 고려되었지만, 매우 많은 기업 투자 자본, 가동 경비(operational cost), 복잡성, 신뢰성, 방사선 안정성의 문제점을 고려하지 않을 수 없었다.
[발명의 요약]
종래 기술에 관련된 상술한 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은 초소형 구조물을 이용하고 이온노출 비임의 크기를 세심하게 제어하면서도, 300KeV까지의 비임 에너지에서 동작하는 새롭고 개량된 MIBL 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
다른 목적은 이온 비임이 형성되어, 종래의 시스템에서 보다 상당히 많은 초기 비임 전류를 사용하는 에너지 효율 방식으로 마스크로 보내지고, 비임 에너지가 편리하게 변화되는 이러한 MIBL 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또 다른 목적은 외부 입자가 효과적으로 제거되고 비임이 거의 순수 H+이온으로 구성되는 이러한 새롭고 개량된 MIBL 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이들 목적 및 그밖의 다른 목적을 달성하기 위해서, 타게트(target)에 관련하여 선정된 위치에 사진식자 마스크를 유지시키기 위한 수단, 이온 소오스, 소오스로부터 이온을 추출하여 확장 비임으로 형성 하기 위한 수단, 및 마스크 위치를 향하여 비임을 조준하기 위한 수단을 포함하는 MIBL 시스템이 제공된다. 이중 전극 추출 메카니즘은 선정된 각분기(angular divergence)로 소오스로부터의 H+이온을 초기 비임으로 형성하고, 비임 경로내에 배치된 제1렌즈는 초기 각분기 보다 상당히 큰 각수렴(angular convergence) 으로 비임을 집속시키므로, 렌즈의 초점 [교차(cross-over)] 지점을 지나서 비임의 각 팽창(anguar expansion)을 증폭시킨다. 그 다음, 비임은 바람직하게 조준된 비임 직경에 대응하는 위치에서 제1렌즈의 초점을 지나서 배치된 제2렌즈에 의해 거의 조준된다. 추출 매카니즘과 제1렌즈 사이의 비임 경로내에 배치된 사절 자석(sector magnet)은 이들의 질량에 따라 비임내의 입자를 편향시킨다. 자석은 원하는 비임 경로를 따라 H+이온을 전달시키지만, 비임중에서 높은 질량의 입자를 편향시킨다.
팔중극(octupole) 편향기는 마스크의 채널링축과 정렬시에 조준 비임을 조종하는데 사용된다. 마스크 비임은 마스크와 정렬되는 내식막 코팅 기판에 의해 수신되고, 기판상에 마스크 패턴을 복제하기 위해 비임에 관련하여 기판을 신속하게 이동시키기 위한 장치가 제공된다.
양호한 실시예에서, 추출 메카니즘은 이온 소오스로부터 연속적으로 간격을 두고 배치된 한쌍의 전극을 포함하는데, 전극들 사이의 간격과 전극에 인가된 상대 전압은 선정된 팽창각을 갖고 있는 비임내의 소오스로부터 이온을 추출하도록 설계된다. 이온 소오스와 부근의 전극사이의 전계 세기는 양호하게 부근의 전극과 멀리 떨어진 전극사이의 전계 세기의 약 1/2이다.
제1 및 제2렌즈는 양호하게 2중 실린더 렌즈를 포함하고, 비임을 형성하고 H+이온을 가속시키기 위해 각각의 렌즈의 유입 및 유출 실린더양단의 선정된 전압차 비를 설정하기 위한 장치를 포함한다. 제1렌즈 유입 실린더는 추출 메카니즘용 유출 전극과 동일한 전압으로 유지되고, 이것의 유출 실린더는 제2렌즈용 유입 실린더와 동일한 전압으로 유지된다. 이온 소오스, 추출 전극/제1렌즈 유입 실린더, 및 제1렌즈 유출 실린더/ 제2렌즈 유입실린더의 전압은 양호하게 제2렌즈 유출 실린더 전압에 관련하여 각각 약 200-300KV, 192-288KV 및 160-240KV의 범위내에 유지된다. 각각의 렌즈의 유입 및 유출 실린더 양단의 전압차의 절대치는 선정된 전압차 비를 유지하면서 변화될 수 있으므로, 간단한 전압 조정으로 비임 에너지에 대해 제어할수 있다.
사절 자석은 초기 확장 비임에 대한 시점(apparent point) 소오스를 보존하고 원하는 비임 경로를 따라 H+이온만을 전달시키도록 특별하게 설계된다 이것은 1.5㎝의 자극 간격, 거의 +8.2°의 경사각에서의 평평한 유입 자극면, 및 거의 +5.5°의 경사각에서의 평평한 유출 자극면을 가진 20°사절 전자기로서 특징 지워 진다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 특징 및 장점에 대해서 상세히 기술하겠다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
본 발명에 의해 이루어진 MIBL 시스템의 개략형태의 정면도는 제1도에 도시되어 있다. 이 시스템은 MIBL 응용시에 사용한 종래의 이온 주입 가속기보다 상당히 작은, 전체 길이가 약 1.7m인 소형의 수직 이온 비임 열(column)을 특징으로 한다. 이 시스템은 300KeV까지의 에너지 및 5μA/㎠까지의 전류 밀도로 H+이온 비임을 발생할 수 있다.
MIBL 광학열은 시스템의 여러 가지 구성부품을 역학적으로 지지하는 참조 번호(2)로 표시한 주변 진공 봉입물을 포함한다. 도면을 간단하게 하기 위해, 진공 봉입물을 상세하게 도시하지 않았고, 약간의 구성부품에 대한 냉각 시스템도 도시하지 않았으며, 전기 리드 또한 상세하게 도시하지 않았다. 이 부분은 본래 종래의 것으로 되어 있고, 바람직하게 구현될 수 있다.
고 효율 H+이온 소오스(4)는 열의 상부에 배치된다. 이온 소오스는 자기 다중 제한(magnetic multiple confinement)을 가진 아크 방전형(arc-discharge type)으로 되어 있다. 이 형태의 장치는 필수적으로 무진계(field-free, 20 가우스 이하) 영역내에 플라즈마의 주(amjor) 부분을 유지하면서, 전자를 이온화하기 위한 긴 제한 시간을 제공함으로써 고 소오스 효율을 달성한다. 이러한 무전계 영역은 고 광학 특성 이온 비임을 추출하기에 적합한 유효 플라즈마 온도가 낮은 일정한 휴지(quiescent) 플라즈마에 의해 점유된다. 작고(0.2인치 이하), 서서히 발산하는 (15mrad 이하) 비임은 2단 추출 메카니즘(6)에 의해 소오스로부터 추출된다. 상세하게 후술되는 추출기(6)은 제1단에서 전계로 추출된 전류 레벨을 조절하고, 제2단에서 전계로 우세하게 추출된 비임 발산을 제어한다.
추출기(6)으로부터의 초기 가속을 수신한 후에, 비임은 가변 전계 사절 전자기(8)로 보내지게 되는데, 가변전계 사절 전자기(8)은 비임내의 다수의 입자가 각각의 입자의 질량에 비례하여 변하는 양만큼 각이지게 편향되게 한다. 이 자석은 비임내의 H+이온이 원하는 비임 경로(10)으로 편향되고, 무거운 이온이 보다 적은 양으로 편향되어 비임으로부터 제거되도록 특별하게 설계되어 있다. 또한, 자석은 광학열 내의 비임의 다른 조종에 있어서 비임의 고특성 가상점(virtual point) 소오스를 보존하고, 거의 원형인 비임 교차면을 유지하도록 설계되어 있다. 고 질량 이온 및 중성 비임 성분을 제거하는 것은 내식막 노출 선량(dose)을 제어하고, 마스크 가열 효과를 감소시키는데 필요하다.
사절 자석(8)은 비임이 최종의 원하는 에너지 레벨로 완전히 가속되기 전에 초기 가속을 수신하는 소정의 위치로 광할 열 내에 배치되는데, 그 이유는 낮은 에너지 위치에서 필요한 자계(magentic field) 가 상당히 적기 때문이다. 그러므로, 자석 구조물은 300KeV까지의 에너지로 H+이온을 다룰 수 있는 자석의 경우보다 더욱 소형으로 제조될수 있다. 게다가, 완전 가속 전에 무거운 입자를 제거시키면 고 전압공급장치상의 전기 부하를 감소시키고, 고 에너지 이온을 정지시킴으로써 발생된 방사선 배경(background)을 제거시킬 수 있다. 사실 자석은 후술한 바와 같이 비임이 가속단의 광학계에 정합되도록 세심하게 설계되어 있다.
사절 자석에 의해 처리된 후에, 본질적으로 순수한 H+비임은 표유(stray) 이온을 제한하기 위해 플레이트(12)의 중앙 애퍼츄어를 통과하게 된다. 애퍼츄어에서의 비임의 반경은 약 0.15㎝로 제한되고, 이것의 각 분기는 10mr로 제한된다. 팔중국 편향기(13)은 열의 광학 축과 질량 분석 비임의 정렬, 및 비임의 형태의 세밀한 조정을 수행하기 위한 메카니즘을 제공하기 위해 애퍼츄어 플레이트(12) 아래에 배치된다. 또한, 편향기는 MIBL시스템이 고 시스템 효율 모우드내로 사용될 때 웨이퍼 스텝핑(stepping) 및 정렬 주기동안 비임을 주기적으로 턴 오프하기 위해 효율적으로 사용될 수 있다. 비임은 실질적으로 내식 노출을 원하는 경우에 이 주기, 즉 전형적으로 전체 1.5초 스텝-정렬- 노출 싸이클중에서 약 0.5초 동안에만 턴온된다. 적당한 전압을 팔중극(13)에 인가하면 열 경로 밖으로 비임을 편향시키어, 효율적으로 비임을 "블랭킹" 시킨다. 이 주기적인 블랭킹을 달성하기 위해 더 적은 수의 전극이 사용될 수 있지만, 팔중극이 비임을 정렬 및 형성하기 위해 동일한 장치가 사용될 수 있기 때문에 팔중극이 양호하다. DC전압은 정렬 및 형성기능을 위해 팔중극에 인가되는데, 더 높은 전압은 비임 "블랭킹"에 제어하기 위해 중첩된다.
애퍼츄어 플레이트(12) 및 팔중극(13)으로부터 나타날 때, 비임은 한쌍의 이중 실린더 렌즈(14 및 16)에 의해 처리된다. 이러한 렌즈는 렌즈의 입구에서 에너지의 고정 배수로 비임을 가속시킬 때 일정한 광학 특성을 갖고 있는 장점을 갖고 있다. 제1렌즈(14)는 한쌍의 중공(hollow) 실린더(18 및 20)을 포함하는데, 이들사이에는 렌즈로 들어갈 때 최소한 3배의 각분기인 수렴각에서 비임을 접속시키도록 전압차가 설정된다. 제2렌즈(16)은 다른 한쌍의 중공 실린더(22와 24)를 포함하는데, 이들사이에는 다른 전압차가 설정된다. 제1렌즈(14)는 제2렌즈(16)의 초점에서 교차하여 비임을 접속시키므로, 비임은 렌즈(16)으로부터 나타날 때 높게 조준된다. 전압차가 적당히 인가된 경우에, 각각의 렌즈는 5인수로 비임 에너지를 증가시켜서, 전체 에너지 배수는 25가 된다.(각각의 렌즈에 의한 비임 에너지의 증가는 이온 소오스 전압에 모두 관련된 입구 전압에 대한 출구 전압의 비와 동일하다).
비임 교차점은 제1렌즈(14)의 최종 조정을 제어하도록 전류가 모니터될수 있는 애퍼츄어 플레이트(26)에 의해 기계적으로 제한되어, 제2렌즈의 초점에 이어 축소 상(image)을 고정시킨다. 교차점으로부터, 비임은 제2렌즈(16)의 주 평면에 도달할때까지 초기 분기와 비교된 증폭된 각분기에서 확장한다. 제2렌즈에서, H+이온은 2mard 이하의 분기 및 1.7㎝ 이상의 직경을 갖고 있는 거의 평행한 비임으로 조준된다. 그러므로, 축소 제 1렌즈(14)를 사용하면 처음에 작은 저 분기 비임을 발생시킨 다음 최종 비임 크기를 얻도록 제1렌즈 가속단에서 비임을 확장함으로서 이온 소오스/자석 영역의 작은 기하학적 구조를 달성할 수 있다. 이와동시에, 비임교차점에서 애퍼츄어 플레이트(26)은 자석(8)과 제1렌즈(14)사이에 형성된 소정의 중성 비임 성분에 대해 식별하면서, 제2렌즈에 들어올 때 적당한 비임 광학계를 이룬다.
제1렌즈의 입구로부터 제2렌즈의 출구까지의 광학열이 전체 길이는 약 1m이다. 300KV 의 최대 인가 전압의 경우에, 렌즈는 최대 열 전압이 절연 진공벽(2)의 대기측에 의해 절연될 수 있는 최대 길이내에 포함된다. 이 벽들은 10+3Pa 이하의 레벨로 기밀 밀봉부를 제공하면서 총 300KV 절연할 수 있는 일련의 세라믹 절연체로 구성된다. 이 절연체는 팽창 계수와 정합하는 접합된 금속 플랜지(flange)에 의해 접합되고, 또한 렌즈 소자를 지지 및 정렬하기 위해서도 사용된다. 전압 항복에 대한 절연체의 저항을 최적하게 하기 위해, 중합체 물질을 절연시킴으로써 제조된 섀도우 링(shadow ring)은 절연체 표면 경로를 증가시키고 정합 플랜지 주위에 반경이 6인치(15.24㎝) 이상인 코로나 차폐물(corona shield)을 지지하기 위해 사용된다.
제2렌즈(16) 바로 아래에 다른 애퍼츄어 플레이트(28)은 비임의 형상이 마스크 개구에 형성되도록 설계된 큰 애퍼츄어를 갖고 있다. 이 애퍼츄어 플레이트 아래에는, 다른 팔중극 편향기(30)이 하부 마스크의 채널링축과의 정렬 상태로 비임을 조종하기 위해 비임 경로내에 배치된다. 일반적으로, 마스크는 단결정 실리콘 막(membrance)으로부터 형성되어, 비임이 최소 산란(scatter), 흡수 및 에너지 손실로 통과하게하는 주기적인 "채널"을 특징으로 한다. 팔중극 편향기는 초소형 팩케이지(package)내에 x-y 편향 결합을 제공하기 때문에 양호하다. 2.3㎝ 직경에　±1°씩 300KeV H+이온 비임을 조종하기 위하여, 팔중극은 10㎝ 보어(bore)와 20㎝의 긴 전극을 갖고 있고, 바이어스 전압은 ±2500V이하이다. 팔중극 전력공급장치는 0.025mrad 미만의 비임 경사각에 대응하는 0.1%내로 팔중극에 인가된 바이어스 전압을 조절하고, 전체크기의 1% 정확도로 전압을 프로그램 한다. 정렬 위치는 마스크의 뒤에 배치된 파라데이 컵(Faraday cup)에 의해 모니터되는 전달 양성자 선속(proton flux)를 피크치로 함으로써 결정된다.
팔중극 편향기(30)에 의해 제공된 비임 조종 능력은 비임과 채널링 마스크사이의 적당한 각 배향을 유지하도록 비임 경로를 편리하게 조정할 수 있게 한다. 이것은 필요한 각 정렬을 유지하기 위해 마스크 뿐만 아니라 웨이퍼 및 지지단의 경사를 필요로하는 번거로운 종래 기술을 대체시킨다. 본 발명에 의하면, 마스크위치가 고정될 수 있다.
마스크(32)는 팔중극 편향기(30) 아래의 비임 경로내에 배치된다. 마스크 위치설정 메카니즘은 본 발명자중 한사람이고 본 출원의 공동 양수인인 존 엘. 바텔트(John. L. Bartelt)가 1984년 3월 16일 출원한 미합중국 특허 제590,135호에 기술된 바와 같은 자동 정렬 시스템(34)를 포함한다. 이 시스템은 마스크상의 정렬 마크를 검출하고, 적당한 정렬을 유지시키기 위해 위치 조정 메카니즘을 작동시킨다. 반도체 웨이퍼 기판(36)은 마스크 아래의 웨이퍼 플랫포옴(platform, 37)상에 지지된다. 형성되어 조준된 이온 비임은 마스크 패턴에 의해 윤곽이 잡힌 영역을 제외하고는 웨이퍼상의 내식막을 노출시키기 위해 마스크를 통과한다. 웨이퍼 플랫포옴(37)은 본 기술 분야에 알려진 바와 같다. 기판상의 마스크 패턴을 복제하기 위해 스텝 및 반복 운동을 실행하기 위해 적당한 메카니즘을 장착하고 있다. 가능한 비정상 마스크-채널링 축과 비임을 정렬하기 위해 팔중극 편향기(30)에 의해 발생된 이온 비임의 경사는 마스크-웨이퍼 정렬 장치에 관련하여 겉보기(apparent)상 쉬프트를 야기시킬수 있다. 이 쉬프트는 마스크-웨이퍼 정렬 전자장치내에 팔중극 편향 전압을 공급함으로서 실시간(real time)내에 보정된다. 그러므로, 웨이퍼 위치 변화가 발생되어 이온 비임 쉬프트를 보상한다.
가변 전력공급장치(38)은 가속열의 여러 가지 단에 필요한 전압을 제공한다. 비임 안정성 및 균일성을 유지하기 위하여, 0.1%이하의 조절 및 리플(ripple)을 갖고 있는 전력공급장치가 사용되어야 한다. 더욱 엄격한 안정성이 필요한 경우에는, 초기 비임의 전류 레벨, 또는 사절 자석을 통과한 후의 비임 에너지와 같은 파라메터를 제어하기 위해 폐쇄 궤환(feedback) 제어 루우프가 삽입될 수 있다. 일반적으로, 비임 전류 세기는 선정된 값의 10%이내에 유지되어야 한다.
전력공급장치(38)은 200-300KV 범위의 DC전압을 이온 소오스(4)에 제공하고, 192-288KV 범위의 전압을 추출전극(6), 애퍼츄어 플레이트(12) 및 제1렌즈의 유입 실린더(18)에 제공하며, 160-240KV 범위의 전압을 제1렌즈 유출실린더(20), 애퍼츄어 플레이트(26) 및 제2렌즈 유입 실린더(22)에 제공한다. 제2렌즈 유출실린더(24)는 접지된다. 전력공급장치로부터의 모든 전압 출력은 함께 변하므로, 모든 전압 출력은 소정의 시간에 이 각각의 범위내의 유사한 값으로 있게 된다.
기준 전압으로서, 이온 소오스 전압을 취하면, 제 1 렌즈(14)의 유출 및 유입 실린더에 인가된 전압의 비는 5 : 1이고 제2렌즈(16)의 유입 및 유출 실린더에 인가된 전압의 비도 마찬가지로 5 : 1이라는 것을 알 수 있다. 특히, 전력공급장치(38)로부터의 여러 가지 전압 출력이 이 범위들의 중간에 있는 경우에, 추출 전극(6) 및 이온 소오스에 관련된 제1렌즈 유입 실린더(18)에서의 전압이 -10KV로 되고, 제1렌즈 유출 실린더(20) 및 제2렌즈 유입 실린더(22)에서의 전압은 -50KV로 되며, 제2렌즈 유출 실린더(24)에서의 전압이 -250KV로 된다. 전력공급장치(38)로부터의 출력들이 서로 맞물리게 변하기 때문에, 전력공급장치의 간단한 조정은 비임 크기를 보존하도록 2개의 렌즈 양단의 전압비를 5 : 1로 유지하면서 비임 전력을 변화시키는데 사용될 수 있다.
양호한 H+이온 소오스는 제2도 및 제3도에 상세하게 도시되어 있다. H2개스는 아크 챔버(40)내로 빠져나오는데, 이 챔버내에서 텅스텐 필라멘트(42)로부터의 전자는 플라즈마 방전을 발생시키기 위해 개스를 이온화시킨다. 희토류(rare earth, Sm-Co) 영구 자석(44)는 챔버의 중앙을 향해 플라즈마를 제한하기위해 아크 챔버의 원통축주위에 중심잡은 팔중극 형태로 장착된다. 자계는 전자경로 길이를 증가시키어, 더 많은 전자-이온 충돌이 플라즈마내에 있게 되고, H2의 H+로의 변환을 증진시킨다. 챔버 외측의 자계는 인접 자석쌍을 접속시키는 연강 요크(yoke, 46)에 의해 클램프된다. 클램프(48)은 아크 챔버에 관련하여 적소에 각각의 요크를 유지시키기 위해 각각의 요크내에 제공된다. 자석이 과열되지 않게하고 방전 전력으로 인한 전계 세기의 후속적인 손실을 방지하기 위햐여, 아크 챔버는 챔버 후방판(52)내의 오리피스(orifice 50)을 통해 흐르는 강제식 프레온에 의해 냉각된다.
아크 챔버 내측에서, 자계 세기는 극 근처의 벽에서의 약 1.5KG로부터 챔버축에서의 10G이하로 변한다. 이 구성은 고 방전 효율을 발생시키는 애노드 벽에서의 고 전자 제한을 정적(quiescent) 플라즈마가 발생될 수 있는 저 자계 영역(20G 이하)와 결합시킨다. 전자는 캐소드 전위에서 바이어스된 흑연 전극(54)에 의해 아크 챔버의 한 단부에서 제한된다. 플라즈마 제한 전극상의 이 바이어스는 다음에 기술한 추출 전극의 영향에 우선하여 방출 이온의 소정의 초기 조준을 제공한다.
제한 전극(54)는 아크 챔버의 방출단부로부터 전방향으로 확장되는 질화 붕소 절연 고정구(56)상에 장착된다. 제1추출 전극(58)은 제한 전극(54)로부터 간격을 두고 떨어져 이 전극(54)와 평행하게 배치된 절연 고정구에 의해 유지되고, 제2추출 전극(60)은 제한 전극(54)로부터 대향측상에 제1추출 전극(58)로부터 간격을 두고 떨어져 평행하게 배치된 절연 고정구에 의해 유지된다. 각각의 전극은 아크 챔버내로부터 이온비임을 통과시키기 위한 중앙 애퍼츄어를 갖고 있다.
제2도 및 제3도에 도시한 이온 소오스 구성의 대안으로서, 아크 챔버와 동심으로 있고 축 방향으로 분극된 한 셋트의 환상 자석이 사용될 수 있다. 이 배열은 다소 큰 무전계 영역을 제공하지만, 챔버 벽에서의 낮은 자계 세기로 인해 전체 효율이 낮게 되어, 전자 손실이 크게 된다. 그러나, 무전계 영역은 소정의 경우에 큰 영역 비임을 추출할 수 있게 한다.
가상점 소오스를 갖는 이온 비임을 얻기 위해 사용된 추출 메카니즘은 제4도에 상세하게 도시되어 있다. 크기, 상대 위치 및 전극에 인가된 전압은 원하는 크기 및 각 분기로 이온 비임을 발생시키도록 설계되어 있다. 제4의 전극의 배향은 제2도에 도시한 표시부의 반사경상이다. 제한 전극(54)는 두께가 약 0.25㎜이고, 67의 각으로 축으로부터 떨어져 외향으로 벌어지는 0.25㎜ 직경의 애퍼츄어(62)를 갖고 있다. 전극(54)의 전위는 다른 전극에 인가된 전압과 비교하기 위해 0기준전압으로 취해질 수 있다.
제1추출 전극(58)은 전극(54)로부터 약 5㎜ 간격을 두고 떨어져 있고, 두께가0.5㎜이며, 0.25㎜ 직경의 애퍼츄어(64)를 갖고 있고, 전극(54)상의 전압에 관련하여 -2KV의 공칭 인가 전압을 갖고 있다.
실제로, 제2추출 전극(60)은 한쌍의 병렬 전극(66 및 68)로 구성된다. 전극(66)의 중심은 제1추출 전극(58)의 중심으로부터 10㎜ 떨어져 있고, 1㎜의 두께를 갖고 있다. 중심이 전극(58)로부터의 다른 측상의 전극(66)의 중심으로부터 2㎜ 떨어진 전극(68)은 두께가 0.5㎜이다. 전극(66 및 68)의 각각의 애퍼츄어(70, 72)는 직경이 각각 0.25㎜이고 전극(58 및 54)의 애퍼츄어와 정렬된다. -10.1KV 및 -10KV의 공칭 전압이 전극(66 및 68)에 각각 인가된다. 전극(60)은 하향 전자가 방전챔버로 들어가지 못하게 하기 위해 약간 높은 전압을 갖고 있는 제1전극을 갖는 2중 병렬 전극 구성으로 구현된다.
다수의 전극에 인가된 공칭 전압은 비임의 출력 에너지를 제어하기 위해 20％까지 조정될 수 있다. 도시한 구성에 의하면, 8내지 12KeV의 H+비임은 10％ 범위내에서 전류 및 조준이 일정하게 발생될 수 있다. 열 설계시의 2개의 가속 렌즈와 결합하면, 이 에너지 범위는 200-300KeV의 최종 비임 에너지에 대응한다.
추출 비임의 개량된 조준을 위해서, 전극(54와 58)사이의 제1갭내의 전계 세기는 전극(58과 66)사이의 제2갭내의 전계 세기의 1/2이다. 전류 세기, 소오스 효율 및 비임 조준에 있어서 향상된 성능은 제4도에 0기준전압으로서 취해져 있는 소오스 캐소드 전위에 플라즈마 제한 전극(54)를 바이어스 함으로써 달성된다. 제한 전극(54)내의 애퍼츄어(62)의 작은 직경은 이온 소오스로부터의 매우 낮은 중성 기류(gas flow)를 제공한다. 결과적으로, H2개스는 방전 챔버내에 잔류하는 시간이 길게되어, H+이온 발생 확률을 증가시킨다. 또한, 낮은 개스 부하는 10-5Torr 이하의 배경 압력이 제2렌즈(16)의 영역내의 열의 저전압 단부로부터만 진공 펌핑하는 동안 이온 소오스 영역내에 유지될 수 있게 한다. 그러므로, 전하 교환 처리로 인한 비임 전류의 손실이 감소되고 전압 절연 상태는 별도의 고압 진공 시스템 또는 번거로운 차동 펌핑 방식을 필요로 하지 않고서 보존된다. 제4도의 비임 추출 메카니즘이 5×10-6Torr 이하의 배경 압력에서의 10-12mrad 각 분기로 10KeV에서 15-20㎂의 비임을 발생하도록 사용되었다.
가변 자계 사절 전자석(8)의 양호한 설계가 제5도에 도시되어 있다. 추출 전극으로부터 나오는 확장 비임(74)는 일반적으로 H원자 및 분자, 이온 소오스내측의 스퍼터링으로 발생되는 금속 불순물 이온, 경우에 따라서는, 불순물 개스로부터의 소정의 이온과 같은 바람직하지 못한 입자를 포함한다. 자석(8)은 비임내의 다수의 입자의 경로를 각이지게 편향시킨다. 각각의 입자가 편향되는 양은 입자의 질량에 반비례하고, 자석은 H+이온만이 MIBL 열의 축에 대응하는 원하는 경로(76)을 따라 전달되도록 특별하게 설계된다. 자석의 작용은 원통 대칭성을 거의 변화시키지 않고서 설계된 경로(76)과 정렬하도록 H+이온을 편향시키기 위한 것이다. 그러므로, 자석으로부터 나오는 H+비임(78)은 가상점 소오스에 의해 특징지워 지는데 이것은 렌즈(14 및 16)로 비임을 나중에 처리하는데 중요하다. H2 +으로 구성된 비임(80)과 같은 무거운 입자는 보다 적은량만큼 편향되고 애퍼츄어 플레이트(12)에 의해 차단된다.
자석(8)의 주요 특징은 제5도에 도시되어 있다. 20 사절 전자석은 1.5㎝의 극 갭 및 평평한 경사진 극면을 가진 것이 사용된다. 입구 및 출구 극면 경사각은 각각 +8.2 및 +5.5 이다. 10KeV의 입사 비임 에너지 및 1KG의 자계의 경우에, 자석은 3.2이상의 질량 분리능을 갖고 있고, 애퍼츄어 플레이트(12)의 12.9㎝뒤에 배치된 포인트 소오스(82)로부터 발생하는 것으로 나타나는 대칭 비임을 발생시킨다.
자석 극 구조물은 제6도에 도시되어 있다. 철 요크(84)는 도전성 코일(도시 하지 않음)이 말린 철 코어(86)과 한 자극편(88)사이에 자기 결합을 지지 및 제공한다. 대향 자극편(90) 및 코어(86)의 대향 단부는 제2철 요크(도시 하지 않음)에 의해 지지되고 함께 자기적으로 결합된다. 이온 비임은 2개의 극편들사이를 통과하고, 극편들사이의 자계에 의해 편향된다.
이온 소오스/추출기 메카니즘은 자석 및 열 렌즈 어셈블리에 관련하여 정확하게 고정되거나 위치가 조정된다. 일반적으로, 역학적인 정렬 정확도는 비임 직경의 10％이하로 되어야 한다. 장착 구조물은 미소 x,y 및 각 조정을 제공하는 이온 소오스 및 자석 어셈블리에 양호하게 제공된다. 이온 소오스와의 정렬을 용이하게 하는 자석 장착 구조물의 일부분이 제7도에 도시되어 있다. 요크(84)를 제위치에 유지시키는 지지 구조물(92)는 소오스 및 추출기 전극으로부터 이온 비임을 받는 입구 포트(port, 94), 자석으로부터 나오는 편향된 H+비임을 전달시키는 출구 포트(96), 및 자석의 대향측상의 입구 포트(94)와 동축(coaxial)인 정렬 포트(98)을 포함한다. 제2정렬 포트(100)은 출구 포트(96)으로부터 자석의 대향 측상에 형성되고 출구 포트(96)과 동축으로 된다. 자석 어셈블리는 포트의 축을 따라 보내진 레이저 비임을 사용하는 MIBL 열축에 정렬되고, 또한 자석 어셈블리는 애퍼츄어(94 및 98)의 축을 따라 보내진 레이저 비임을 사용하는 이온 소오스와 정렬된다. 소오스 및 자석의 실제 크기를 작게함으로써 MIBL 시스템의 고 전압부를 구성하는 완전한 어셈블리가 초소형의 기하학적 구조로 팩케이지 될 수 있다.
제1도를 다시 참조하면, H+비임은 자석을 통과한 후, 애퍼츄어 플레이트(26)에서의 비임 교차점을 지나서 3보다 큰 인수만큼 비임의 각 팽창을 증가시키는 제1렌즈(14)에 도달한다. 애퍼츄어 플레이트(26)을 지나서, 비임은 제2렌즈(16)의 주 평면에 도달할 때까지 열축을 따라 약 27㎝ 드리프트함으로써 확장한다. 여기서, H+이온은 2mrad 이하의 분기 및 1.7㎝이상의 직경을 갖는 팽창 비임내에 조준된다. H+이온은전력공급장치의 셋팅에 따라 200-300KeV의 최종 에너지로 렌즈로부터 나온다. 렌즈(16)으로부터 나온 후에, 비임은 팔중극 편향기(30)내로 들어가기 전에 비임 프로필(profile)의 프린지(fringe)내의 소정의 비-균일성을 제거하기 위해 플레이트(28)에 의해 약 1.5㎝의 직경으로 애퍼츄어된다. 팔중극 편향기(30)내에서, 비임은 마스크(32)의 채널링축과 정렬되도록 조종된다.
지금까지 종래 기술에 비해 상당한 장점을 제공하는 MIBL 시스템 및 방법에 대해서 기술하였다. 이것은 다른 시스템보다 상당히 더 소형이므로, 반도체 제조 세척실에 관련된 경비를 감소시키고, 외부 자계에 의한 비임 편향 가능성을 감소시키며, 진공 펌핑 필요 조건을 감소시킨다. 기술한 시스템은 전형적인 이온 주입 가속기보다 4-5배작고 에너지 효율이 상당히 크고 전자 비임 노출열과 크기에 있어서 비교할 만한 팩케이지내의 MIBL에 필요한 성능을 제공한다. 비임 에너지 및 크기 필요 조건의 유사한 범위로 소정의 이온 비임 노출 시스템을 초소형으로 할 수 있고, 이온 주입 장치보다 가격이 상당히 저렴하게 된다. 본 분야에 숙련된 기술자들은 다수의 변형 및 선택적인 실시예를 고안할 수 있으므로, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (27)

  1. 이온 소오스, 소오스로부터 이온들을 추출하고 확장 비임내에 이온들을 형성하기 위한 수단, 석판 인쇄 노출에 적합한 분기 및 크기로 비임을 조준하기 위한 수단, 비임 경로내에 거의 고정된 각 배향으로 결정성 채널링 마스크를 배치하기 위한 수단, 상기 마스크에 관련하여 거의 고정된 각 배향으로 내식막 코팅된 기판을 정렬하기 위한 수단, 고정된 마스크의 채널링축과 고정 정렬상태로 조준 비임을 조종하기 위한 수단, 비임의 조종을 보상하고 기판상에 거의 고정된 마스크 상을 유지시키기 위해 비임에 전체적으로 횡단하여 기판의 위치를 조정하기 위한 수단, 을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 추출 이온 경로내의 사절 자석을 더 포함하고, 상기 자석이 각각의 입자의 질량에 따라 비임내의 입자를 편향시키기에 적합하게 되며, 원하는 비임 경로를 따라 선정된 질량의 이온을 전달시키는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 확장 비임내에 추출된 이온을 형성하기 위한 상기 수단이 초기 각 팽창으로 비임내에 이온을 형성하기 위해 이온 소오스와 자석사이에 배치된 수단, 및 자석과 조준수단사이의 이온 경로내에 배치되고 자석으로부터 전달된 비임의 각 팽창을 증폭시키기에 적합한 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 추출 수단이 이온 소오스로부터 연속적으로 간격을 두고 배치된 한쌍의 전극, 및 소오스 부근의 전극에 저전압을 인가하고 소오스로부터 멀리 떨어진 전극에 비교적 고 전압을 인가하기 위한 수단을 포함하고, 전극 간격들과 인가된 전압이 선정된 팽창각으로 이온 비임내의 전극을 지나서 소오스로부터 이온을 추출하기 위해 소오스와 부근 전극사이와 2개의 전극들사이에 전계를 설정하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 마스크의 채널링축과 정렬상태로 조준 비임을 조정하기 위한 수단이 조준 수단과 마스크사이에 배치된 팔중극 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비임 조준 수단이 비임 경로내에 배치되고 비임의 상당 부분을 삭제하지 않고서 비임을 조준하기에 적합한 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 추출 수단이 이온 소오스로부터 연속적으로 간격을 두고 배치된 한쌍의 전극, 및 소오스 부근의 전극에 저 전압을 인가하고 소오스로부터 멀리 떨어진 전극에 비교적 고 전압을 인가하기 위한 수단을 포함하고, 전극 간격들과 인가된 전압이 전극을 지나서 소오스로부터 이온을 추출하고 추출된 이온에 선정된 에너지 레벨을 부여하도록 선택되며, 상기 조준 수단이 선정된 양 만큼 이온 에너지 레벨을 증폭시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 전극들에 전압들을 인가하기 위한 상기 수단이 동일 비로 인가 전압을 조정하여, 증폭된 이온 에너지 레벨을 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 추출 수단과 조준 수단사이의 비임 경로에 인접하여 배치된 다수의 전극들을 더 포함하고, 상기 전극들은 기판 노출 순차의 비임 블랭킹 주기동안 마스크로부터 멀리 떨어져 비임을 편향시키기에 적합한 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전극들이 조준 수단에 관련하여 비임을 형성하고 정렬하기에도 적합한 팔중극 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템.
  11. 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템에 사용하기 위한 비임 형성 메카니즘에 있어서, 포인트 소오스를 갖고 있는 H+이온 비임을 발생시키기에 적합한 H+이온 비임 소오스, 각각의 입자의 질량에 따라서 비임 내의 입자를 편향시키기 위해 비임 경로내에 배치되고, 가상 소오스를 갖는 확장 비임으로서 자석에서 나가도록 원하는 비임 경로를 따라 H+이온을 편향시키며, 다른 경로들을 따라 비임내의 보다 큰 질량 입자들을 편향시키고, 1.5㎝ 극갭과 거의 +8.2 경사각의 평평한 입구 극면, 및 거의 +5.5 경사각의 평평한 출구 극면을 가진 20 사절 전자석으로서 특징지워지는 사절 자석, 가상 소오스를 축소시키도록 편향된 비임을 처리하기 위한 수단, 및 상기 처리된 비임을 조준하기 위한 수단, 및 상기 처리된 비임을 조준하기 위한 광학 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광학수단이 자석으로부터 나오는 비임의 각 분기보다 상당히 큰 각수렴으로 자석으로부터 유출 비임을 접속시키기에 적합한 제1렌즈, 및 제1렌즈로부터의 교차점을 지나서 비임을 조준하기에 적합하고, 원하는 조준 비임 직경에 대응하는 위치에서 비임 경로내에 배치되는 제2렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  13. 마스크 이온 비임 석판 인쇄 시스템에 사용하기 위한 비임 형성 메카니즘에 있어서, 선정된 각분기를 갖고 있는 원하는 이온의 비임을 발생시키기에 적합한 이온 비임 소오스, 비임으로부터 원하는 이온과 상이한 질량의 입자를 제거하고 가상 소오스상을 갖는 비임을 재지향하기 위한 수단, 상기 선정된 각분기보다 상당히 큰 각 수렴으로 교차점에 비임을 접속시키고 비임이 소오스 상을 축소시키기 위해 비임 경로내에 배치된 제1렌즈, 및 제1렌즈로부터 교차점을 지나서 비임을 조준하기에 적합하고, 원하는 조준된 비임 직경에 대응하는 위치에서 비임 경로내에 배치되는 제2렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  14. 제13항에 있어서, 제1 및 제2렌즈가 각각 2중 실린더 렌즈, 및 비임을 형성하고 비임내의 이온을 가속시키기 위해 각각의 렌즈의 유입 실린더와 유출 실린더 양단에 선정된 전압차비를 설정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  15. 제14항에 있어서, 상기 선정된 전압차비를 보유하면서 각각의 렌즈의 유입 및 유출 실린더 양단의 전압차의 절대값을 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  16. 제14항에 있어서, 이온 비임 소오스가 비임 이온에 초기 에너지 레벨을 부여하는 추출 입구 전극을 포함하며, 제1렌즈용 유입 실린더와 동일한 전압 레벨에 전극을 유지시키기 위한 수단, 및 제2렌즈용 유입 실린더와 동일한 전압 레벨에 제1렌즈의 유입 실린더를 유지시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  17. 제16항에 있어서, 이온 소오스, 추출 전극/제1렌즈 유입 실린더, 및 제1렌즈 유출 실린더/제2렌즈 유입 실린더가 전압에 있어서 제2렌즈 유출 실린더 전압에 관련하여 각각 약 200-300KV, 192-288KV 및 160-240KV의 범위내에 유지되는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  18. 제14항에 있어서, 제1렌즈의 입구에서의 비임의 각분기가 약 10mr이고, 제1렌즈가 비임 교차점을 지나서 최소한 3의 인자만큼 비임의 각분기를 증폭시키며, 제2렌즈에 의해 조준된 후의 비임의 직경이 최소한 약 1.7㎝이고 , 제2렌즈를 통과한는 비임 소오스로부터의 전체 열 길이가 약 1-2m인 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  19. 제14항에 있어서, 제1렌즈의 초점을 둘러싸는 비임 애퍼츄어를 더 포함하고 이 애퍼츄어가 비임내의 표유 이온을 제한하기에 충분히 작은 직경을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  20. 제13항에 있어서, 입자 제거 수단과 제1렌즈사이의 비임 경로내에 배치되고, 이 경로로부터 떨어져 비임을 편향시키고 제1 및 제2렌즈에 관련하여 비임을 형성 및 정렬하기에도 적합한 팔중극 편향기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 메카니즘.
  21. 석판인쇄 공정에 사용하기에 적합한 비임을 발생시키기 위한 방법에 있어서, 확장 이온 비임을 형성하는 단계, 비임을 조준하는 단계, 거의 고정된 선정된 각 위치에 정렬된 석판 인쇄 마스크 및 타케트를 유지시키는 단계, 고정된 마스크와 선정된 고정 채널링 정렬상태로 조준 비임을 조종하는 단계, 및 마스크를 통해 전달된 비임으로 타게트를 조명하는 단계, 및 비임의 조종을 보상하고 거의 고정된 마스크 상을 타게트상에 유지시키기 위해 비임에 전체적으로 횡단하여 타게트의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 비임이 초기 각분기로 형성되고, 초기 각분기보다 큰 각수렴으로 비임을 집속시키는 단계를 더 포함하여, 집속후의 비임이 증폭된 각분기를 갖고 초기 각분기보다 짧은 거리에서 원하는 비임 크기에 도달하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 비임이 H+이온을 포함하고, 비임으로부터의 H+보다 큰 질량을 갖고 있는 입자를 제거시키기에 적합한 사절 자석을 통해 초기 비임을 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 비임 이온이 집속중에 고에너지 레벨로 가속되고 조준중에 고에너지 레벨로 다시 가속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제22항에 있어서, 비임이 원하는 비임 크기에 대응하는 교차점을 지난 거리에 배치된 조준 렌즈를 통과함으로써 조준되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제21항에 있어서, 비임이 조준되기 전에 비임 경로로부터 마스크까지 비임을 편향시킴으로써 비임을 블랭킹시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제21항에 있어서, 마스크가 채널링 마스크인 것을 특징으로 하는 방법.
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