KR910002978B1

KR910002978B1 - 하전 입자 빔 리토그래픽 장치 및 방법

Info

Publication number: KR910002978B1
Application number: KR1019860008059A
Authority: KR
Inventors: 펠드맨 마틴; 폴 렙슬터 마틴
Original assignee: 아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니; 오레이 이. 엘버
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1991-05-11
Also published as: EP0221657B1; DE3676273D1; JPS62118526A; EP0221657A1; CN86105432A; KR870003550A; JP2793181B2; CA1238121A

Abstract

내용 없음.

Description

하전 입자 빔 리토그래픽 장치 및 방법

제1도는 본 발명의 원리에 따라 특정 하전 입자 빔 리토래픽 장치를 일반화하여 도시한 도면.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 일부분에 대한 횡단면도.

제3도는 제2도에 도시된 개구 어레이의 일부본에 대한 평면도.

제4도는 제3도의 화살표 4의 방향으로 관찰한 제3도의 일부분에 대한 횡단면 확대도.

제5도는 제1도에 도시된 형태의 장치를 포함하는 전체 시스템의 개략도.

제6도는 제1도의 장치를 변형시킨 장치의 도시도.

제7도는 본원에 서술된 장치에 포함하기 적합한 빔-한정 장치의 2차원 어레이를 도시한 도면.

제8 및 9도는 다른 형태의 하전 입자 방사체를 포함하는 제1도의 변형의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 내식막 웨이퍼 14 : X-Y 이동 테이블

18 : 테이블 위치 설정 장치 20 : 전자 방출 소자

24 : 빔형성, 포커싱 및 블랭킹 조립체 42 : 개구

50 : 제어컴퓨터 70, 72 : 자기조립체

98 : 렌즈조립체

본 발명은 극미소품 장치의 제조에 관한 것으로, 특히, 고속 방식으로 공작물 표면에 직접 기입하는데 적합한 하전 입자 빔 리토그래픽 장치 및 방법에 관한 것이다.

여러 형태의 하전 입자 빔 리토그래픽 장치 기술이 공지되어 있다. 예를 들면 단일 주사 전자 비임을 이용하는 상기한 장치가 고 품질의 섬세한 직접 회로 마스크를 생산하기 위한 실용적인 기구로서 전자 산업에서 널리 사용되어 왔다.

하전 입자 빔 리토그래픽 장치도 내식막 반도체 웨이퍼와 같은 공작물 표면에서 패턴(pattem)을 직접 노출시킬 수 있다. 그러나, 실제로 이러한 직접 기입 장치는 넓은 면의 웨이퍼 상에 패턴을 가입하기에는 비교적 긴 시간이 요구되기 때문에 상업적 생산용으로는 널리 이용되지는 않는다.

하전 입자 빔 리토그래픽 장치의 기록 속도를 증가시키려는 많은 기술이 제안되었다. 예를 들어 미국 특허 제4,393,312호에 기술된 바와 같이, 이러한 장치의 패턴-기입 속도는 주사하는 과정 동안에 단일 기입 스폿트(spot)의 면적이 고속으로 변화하는 래스터 주사 방식을 사용함으로써 증가되었다. 기입 속도를 증가시키도록 제안된 다른 방법은 다중 기록 스폿트가 제공되도록 선형 또는 2차원 렌즈 어레이에 의해 하전 입자의 작은 영역의 소스외 출력을 확대시키는 것이 수반되는데, 예를 들어 미합중국 특허 제4,153,843호 및 1981년 11월 IEEE 전자 장치에 관한 기술 서적, ED-28권, 제11호,1422 내지 1428페이지에 아이.브로디등등에 의한 "고-처리율 직접기입 서브 마이크로메터 리토그래픽용 다중 전자 빔 노출 시스템"내에 기술된바와 같다.

그러나, 현재까지 제안된 어떠한 기술도 직접 기입 방식으로 작동될때 다목적 생산용으로 경제적으로 관심을 끄는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치를 만들기에 충분한 기입 속도로 증가시키지는 못했다.

하전 입자의 연장된 소스, 예를 들어 전자-방출 고열 와이어는 개구가 있는 어레이와 함께 사용되어 다중 병렬 전자 빔을 형성한다. 빔의 포커싱 및 개별적인 변조가 어레이에서 실행된다. 한 실시예에서, 어레이는 선형이며, 그것에 의해서 제공되는 병렬 빔의 어레이의 폭은 선택적으로 조사되는 웨이퍼의 폭과 비교된다. 웨이퍼의 전체 표면은 웨이퍼의 표면을 병렬 빔의 어레이로 일소함으로써, 1회의 통과로 노출될 수 있다. 1회의 통행동안, 병렬 비임의 어레이는 표면상의 각각의 떨어져 있는 특성을 선택적으로 조사한다. 1회 통행의 방향으로 가변 길이의 특성이 이렇게하여 규장된다. 직교 배치된 특성들을 규정하도록 표면을 조사하는 것은 예를 들어, 자기 편향 장치에 의해 성취된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 선형 어레이 형태의 개구와 각각 관련되는 연장된 P-n 접합이나 개개의 복수의 P-n 접합이 전자소스로 이용된다. 또 다른 실시예에서, 전자-방출 감광성 소자가 전자소스로 구성되어 있다.

이 장치의 변형에 있어서, 자계는 소스로부터 나온 전자를 선형 어레이상으로 영상화하는데 이용된다. 그 다음에 동일한 자계는 선형 어레이에 의해 제공된 전자의 포커스된 출력 빔을 웨이퍼 표면상으로 투영하기위해 쓰인다.

이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 명료히 설명될 것이다.

출원인의 발명 원리에 따라 만든 리토그래픽 장치는 내식막 반도체 웨이퍼와 같은 공작물의 표면에 하전입자의 다중 병렬 빔을 제공하도록 고안되었다. 이러한 하전 입자 빔은 전자나 이온들로 구성될 수도 있다. 여기서는, 설명을 목적으로 전자 빔이 강조될 것이다. 그러나, 발명의 원리는 전자보다는 이온을 사용하는 장치에 적절할 것이다.

제1도는 웨이퍼(12)상에 형성된 전자-내식막층(10)의 상단 표면위로 다중 소형 병렬 전자 빔을 제어가능하게 주사하기 위한 본 발명의 원리에 따라 만든 특정 리토그래픽 장치를 도시한다. 이제, 웨이퍼(12)는 X-Y-이동 테이블(14)상에 올려진다.

제1도의 통상적인 간섭계(16)과 테이블 위치 설정 장치(18)은 데이블(14)와 결합된다. 간섭계(16)은 X-Y 평면에서 테이블 위치를 정확히 모니터하고 그 것을 나타내는 신호를 제5도에 도시된 제어 컴퓨터(50)에 제공하는데 쓰인다. 제1도외 장치(l8)은 테이블(14)와 기계적으로 결합되며 미리 규정된 방법으로 테이볼(14)를 이동함으로써, 컴퓨터(50)에서 나온 신호에 반응한다. 아래에서 상세히 서술되는 바와 같이, 테이블(14)의 주된 운동은 Y방향으로 발생되도록 제어된다.

제1도의 장치에서, 전자는 연장된 와이어 소자(20)에 의해 공급된다. 소자(2)은 전원(21)과 접속된다. 전원(21)은 예를 들어 전자가 방출되는 온도인 약 1500℃의 비교적 고온으로 소자를 가열시켜 소자를 통해 일정한 d-c 전류가 흐르게 한다. 덧붙여, 소자(20)은 접지와 같은 기준 전위점에 접속된다.

예를 들어, 제1도에 도시된 소자(20)은 적당한 일-함수-감소 물질을 함유한 텅스텐이나 이리디움으로 만들어진 팽팽한 와이어로 구성되어 있다. 특정한 실시예에서, 소자(20)은 토리움으로 코팅된 약 50마이크로미터(㎛)직경의 둥근 와이어로 구성된다.

본 발명의 원리에 따라서, 전자-방출 소자(20)(제1도)은 비교적 같다. 하나의 유익한 실시예에서, X방향으로의 소자(20)의 연장된 길이는 선택적으로 노출되는 층(10)의 전체 X-방향의 폭과 최소한 같은 정도다. 그러한 실시예에서, 층(10)의 전체 표면은 테이블(14)의 1번의 완전한 Y-방향 행정이나 통행으로 기입될 수 있다. 그래서 예를 들어, 만일 대식막 웨이퍼(12)가 X-방향으로 15,24센티미터(㎝)폭이라면, 소자(20)의 X-방향 길이는 적어도 15,24㎝가 된다.

출원인의 발명의 다른 실시예에서, 연장된 소자(20)(제1도)의 길이는 웨이퍼(12)의 전체 X-방향 폭보다 적게 고안되었다. 그러한 경우에 있어서, 다중 병렬 빔을 이용하여 증(10)을 완전히 노출시키기 위해서는 테이블(14)의 한번 이상의 Y-방향 행정 또는 통행이 필요하다. 그러나, 모든 경우에 있어서, 1번의 통행 또는 복수의 통행 동작이 선택되든지간에, 출원인의 발명 장치에 포함되는 소자(20)의 길이는 각각와 통행에 있어 다중 빔에 의해 노출되는 웨이퍼 부분의 폭과 같은 길이이다.

제1도의 연장된 와이어 소자(20)에 의해 방출된 전자는 예를 들어, 3쌍의 떨어져 있는 도전성 플레이트로 구성되는 정전기 렌즈 조립체(22)에 의해 포커스 된다. 하단 플레이트쌍의 하부에서, 포커스된 전자는 소자(20)의 길이에 대응하는 X-방향 길이 및 예를 들어 대략 30㎛의 Y-방향 크기를 가진 빔으로 구성된다. 그 다음에, 이 길고 가느다란 빔은 후술되는 개구가 있는 빔-형성, 포커싱 및 블랭킹 조립체(24)의 상단에 입사한다.

상기 서술된 정전기 렌즈 조립체(22)는 제2도에 도시된다. 조립체(22)는 상단 플레이트쌍(25 및 26), 중간 플레이트쌍(27 및 28) 및 하단 플레이트쌍(29 및 30)으로 에루어져 있다. 예시적으로, 각각의 플레이트(25 및 26)는 소자(20)가 접속되는 상기 특정 기준 전위점에 대하여 +10V에 설치되며, 각각의 플레이트(27 및 28)은 +25V에, 각각외 플레이트(29 및 30)은 +50V에 설치된다. 예로써, 제2도에서 도시된 크기 a, b, c, d, e, f 및 g는 각각 대략적으로 50㎛, 75㎛, 125㎛, 75㎛, 500㎛ 및 9.6㎛이다. 도시된 실시예에서, 플레이트(29 및 30)은 조립체(24)의 최상단 표면에 직접 장착된다. 플레이트(25) 내지 (30)은 각각 대략 75㎛ 두께이다.

제2도의 정전기 렌즈 조립체(22)의 포커싱 작용은 방출 소자(20) 및 빔-형성, 포커싱 및 블랭킹 조립체(24)의 지시된 표면(33) 사이에서 전파하는 전자빔의 포락선의 윤곽을 나타내는 점선으로 개략적으로 표시되었다. 전자 빔이 조립체(24)의 지시된 상단 표면에 입사될때, 전자 빔은 고도로 시준되어 대략 조립체(24)의 상단 표면과 직각을 이룬다. 이전에 서술된 바와 같이, 조립체(24)의 지시된 상단 표면과 만나는 점에서 빔의 Y-방향 길이 대략 30㎛이다. 예시적으로, 그 점에서 빔의 전류 밀도는 약 1.0A/a㎡이다.

조립체(24)(제2도)는 예를 들어 실리콘으로 만들어진 주 지지부재(34)로 구성된다. 예시적으로 부재(34)는 그 안에 형성된 연장된 X-방향 홈(36)을 갖는다. 홈(36)의 길이는 대략적으로 소자(20)의 X-방향 길이에 상응한다. 다수의 개구를 갖는 보존 조립체(37)은 부재(34)의 하단면에서 형성된다. 그러한 개구중 하나가 제2도에서 점선(38)로 포시되었다.

방출 소자(20)에서 본, 보조 조립체(37)의 일부-뷘의 평면도가 제3도에 도시된다. 네개의 동일한 간격으로 떨어져 있는 개구(40) 내지 (43)가 지시된 부분에 도시되었다. 한 특정한 실시예에서, 개구는 원통형이며 각각 약 1㎛의 직경 h를 갖는다. 인접한 개구간의 중심간거리 i는 대략 4㎛이다. 상술된 바와 같이, 표면(33)상의 전자 빔의 Y 방향 길이는 약 30㎛이므로, 비교적 균일하고 양호하게 시준된 입사 빔의 중심부만이 조립체(37)에 포함된 개구로 들어간다. 각각의 개구는 필라멘트(20)의 각 부분과 관련되며, 각각의 그러한 필라멘트 부분의 길이는 관련 개구의 직경과 대략적으로 같다.

제4도는 보조 조립체(37)에 형성된 제3도의 개구(42)를 도시한다. 보조 조립체(37)의 상단 표면상에 입사한 전자는 점선(44)로 표시된다. 각각의 개구의 크기가 작기때문에 어떠한 시간에서도 그 안에 존재하는 전자가 거의 없으며 전류상의 공간-전하 한계는 최소라는 것은 중요한 일이다.

제4도에 도시된 보조 조립체(37)를 관통하는 각각의 개구에 대해, 개구(42)의 입구를 둘러싸는 개개의 상단 전극(46), 개구를 둘러싸는 개개의 하단 전극(48) 및 개구를 둘러싸는 개개의 게이팅 전극(50)에 제공된다. "개개의"란 용어는 각 개구를 둘러싸는 전극이 다른 개구를 둘러싸는 전극과 접속되지 않는 것을 의미한다. 그래서, 각 개구는 각기 개별적으로 전기적으로 어드레스 되거나 제어될 수 있다. 예를 들어, 전극(46),(48) 및 (50)은 도우프된 폴러실리콘의 도전층으로 각각 구성된다. 도시된 보조 조립체(37)에서 중간절연층(52) 및 (54)은 실리콘 이산화물로 만들어진다. 예시적으로, 층(46), (48), (50), (52) 및 (54)의 두께 j, k, l, m, 및 n은 대략 0.2㎛, 2㎛, 0.4㎛,1㎛ 및 6㎛이다.

유익하게 제4도의 보조 조립체(37)는 집적-회로 제조 기술을 이용하여 제조된다. 그 방법에 있어서, 비교적 높은 종횡비를 갖는 근접하여 떨어져 있는 미크론 크기의 개구를 갖는 고도로 정밀한 구조를 만드는것이 가능하다.

보조 조립체(37)에서 개구(42)(제4도)와 같은 각각의 개구는 개구의 상부로 들어가는 전체 전자 빔의 일부를 내식막 층으로 전달 또는 전달 못하도록 제어된다. 블랭킹 작용이라 불리는 이 작용은 게이팅 전극(50)에 의해 제어된다. 예식적으로, 개구가 있는 조립체(24)에서 전극(50) 및 각각의 다른 게이팅 전극으로 인가되는 전위는 -100볼트 또는 +400볼트이다. 첫번째 경우(-100볼트)에 있어서, 개구(42)의 상부로 들어간 전자는 그것의 하단을 향해 전파되는 것이 방해 받는다. 두번째 경우에 있어서, (+400볼트), 전자 빔은 개구의 하단으로부터 방출된다(다른 실시예에서, 개구의 양쪽면에서 떨어져 있는 게이팅 전극쌍은 비스듬히 전자를 편향시킴으로써 블랭킹을 성취시킨다).

제4도에 도시된 보조 조립체(36)에 포함된 개구(42)의 상부 및 하단 전극(46) 및 (48)에 인가되는 전위는 예를 들어, 각기 대략적으로 +400볼트 및 +2500볼트이다. 개구(42) 및 각각의 다른 개구에서 그것에 의해 형성되는 전계는 보조 조립체(27)의 밑의 특정 평면상으로 각각의 블랭크 되지 않은 빔을 포커스하기위해 쓰인다. 제4도에 도시된 특정 경우에 있어서, 점선 포락선(56)으로 표시되는 전자 빔은 약 +2500볼트의 전위에서 유지되는 내식막 웨이퍼(12)의 표면에 촛점이 맞춰지는 것으로 도시되었다. 예시적으로, 웨이퍼의 표면에서 포커스된 빔의 직경은 대략 0.25㎛이다. 이 경우에 있어서, 보조 조립체(27)의 하단 및 대식막 웨이퍼(12)의 표면 간의 거리는 약 4㎛이다.

제4도의 개구(42)와 같은 각각의 개구 주변의 전극으로 연가되는 전위를 선택적으로 변화시킴으로서, 전송되는 빔외 촛점 평면의 위치가 변화될 수 있다. 따라서 공작물 표면에서 포커스된 빔의 직경이 변화될 수 있어서 전자 빔에 노출되는 공작물 표면의 폭을 선택적으로 변화시킬 수 있다.

개구(42)(제4도)와 같은 개구의 내부 측벽에 모이고 충돌하는 전자는 원치않는 전계가 장치에 형성되게한다. 상기의 효과를 피하는 유익한 방법은 개구 측벽의 선택된 부분상에 비교적 고-저항성인 물질의 얇은코팅을 형성하는 것이다. 그 다음에, 상기 서술된 전극(46), (48) 및 (50)에 고빔을 전기적으로 접속시킨다. 이것은 전자의 누설통로를 제공할 것이다. 이러한 목적을 위해 실리콘 질화물 또는 붕소 질화물과 같은물질이 적합하다.

본 출원인의 발명에 대한 특정 설명의 실시예에서, 제4도에 도시된 형태의 대략 38,100개 개구는 보조조립체(37)에서 X-방향 선형 배일로 배열된다. 따라서, 전자 빔과 같은 수의 빔이 웨이퍼(12)의 전체 X-방향폭을 가로 질러 내식막 웨이퍼(12)의 표 면에서 Y-방향으로 서로 떨어져 있는 병렬 통로를 따라 일제히 주사된다. 그러한, 단일-통행 주사를 형성하는 동안 개구와 관련된 각각의 빔은 각각의 Y-방향어드레스 위치에서, 각각의 개구의 게이팅 전극으로 인가되는 제어 전압 값에 따라 블랭크 되거나 또는 그렇지 않는다.

상기 서술된 형태의 단일-통행 주사 시스템에서 데이타 처리의 필요 조건은 굉장히 많다. 특히, 상기 이유 때문에, 전체 웨이퍼 폭보다 작은 여러번의 통행으로 Y-방향 주사를 하는 것이 종종 유익하다. 각각의그러한 통행후에, 테이블(14)는 X-방향으로 이동되고 바로 이전의 주사와 인접한 또 다른 주사가 실행된다.

그러한 다수회-통행 시스템에서, 전자-방출 소자(20)의 길이는 1㎝정도에 불과하다. 그래서, 15.24㎝폭의 웨이퍼에 대해, 실질적으로 전체 웨이퍼를 노출시키기 위해서는 약 15번의 연속적인 인접한 통행이 필요하다. 그러한 경우에 있어서, 1㎝길이의 소자(20)의 출력이 보조 조립체(37)(제2도에 도시됨)의 상단표면에 포커스되어 약 2500개의 개구의(개구와 개구간의 간격은 상술한 바와 동일하다고 가정함) 선형 어레이를 둘러싸는 전자 빔을 제공한다.

본 발명의 원리에 따라 만든 전체 리토그래픽 시스템의 데이타 처리 및 정보 전송 동작은 제5도에서 간략화한 형태로 개략적으로 표시된다. 내식막 웨이퍼상에서 노출되는 한 레벨을 표시하는 좌표 정보는 디스크(60)에 기억된다. 상기 기술된 특정한 형태의 다수회의 1㎝ 넓이의 주사를 가정하고, 1㎝씩 반복되는 패턴 영역이 0.5㎛의 어드레스 구조를 갖는 대식막 웨이퍼상에서 노출되는 것으로 가정하면, 디스크(60)은 대략적으로 레벨당 4×10⁸비트를 기억한다.

제5도의 디스크(60)에 기억된 정보는 컴퓨터(50)에 의해 추출되어 다수의 1메가비트 랩 칩을 포함하는다수의 랭(랜덤-억세스-메모리)유니트의 병렬 어레이에 인가된다. 그 다음에 컴퓨터(50)에 의해 램 유니트로 전송된 정브는 표준 유니트(62)에서 다중화된 다음, 광 데이타 링크(64)와 같은 고속 전송선에 직렬형태로 인가된다. 유익하게, 제1도에서 개략적으로 지시된 바와 같이, 링크(64)의 단부는 조립체(24)상에서 직접 종결된다. 예시적으로, 조립체(24)는 렁크(64)의 단부에 접속된 표준 광검파기(도시되지 않음)를 포함한다. 다음에, 광검파기의 전기적 출력은 통상적인 디멀티플렉서(66)(제5도)에 인가된다. 디멀티플렉서(66) 및 관련된 극미소품 상호 접속부 또는 리드는 상기 기술된 개구에서 게이팅 전극으로 연장되며 종래의 반도체 처리 기술을 이용하여 실리콘 부재(34)(제2도)의 한 부분에 집적-회로 형대로 제조된다. 그러한 방법에 의하면, 복잡한 회로 소자 및 무수한 단자를 포함하는 저가이며 고 집적의 소형 조립체를 제공하는 것이 가능하다.

몇몇 경우에 있어서, 조립체(24)(제1도)의 하단과 내식막 웨이퍼(12)의 상단 사이에 존재하는 것으로 기술된 간격이 비교적 좁으면 실제상 어려움이 있을 수 있다. 간격이 넓으면 테이블(14)상에 웨이퍼를 유지시키는 것이 쉬워지며 리토그래픽을 행하는 동안 중심선 조정 및 포커스 트랙킹(focus tracking)과 같은 표준동작의 수행을 더욱 쉽게 만든다. 이렇게 간격이 넓은 것을 특징으로 하는 시스템은 제6도와 관련되어 서술된다.

부가적으로, 지금까지 서술된 것의 요점은, 이 장치가 여러가지 폭의 다수의 서로 떨어져 있고 길다란 영역을 노출시키는 것이다. 실제상, 주사된 영역사이의 공작물 부분을 선택적으로 노출시킬 수 있는 것이 바람직스럽다. 제6도에 도시된 특히, 유익한 방법을 성취하는 여러 방법이 이제 서술된다.

제6도에 도시된 시스템은 제1도의 변형이다. 두 시스템에서 동일한 성분은 동일한 참조번호로 표시되었다.

제6도의 시스템에서 부가적인 소자에는 예를 들어, 두개의 떨어져 있는 코일로 구성된 자기 조립체(70)및 (72)가 포함된다. 에너지를 받을때, 이 코일은 코일간에 Z방향으로 병렬로 연장하는 힘의 선을 갖는 대체로 균일한 자계를 만든다. 대안적으로, 조립체(70) 및 (72)는 완전한 영구-자석 조립체의 각각의 폴 편으로 구성될 수 있다.(도체 근처에서 형성되는 와류 전류를 막을 수 있다면, 테이블(14)는 그러한 영구-자석 조립체의 한 폴편으로 구성되도록 고안될 수 있다).

제6도의 자기 조립체(70), (72)의 목적은 이중으로 하는 것이다. 첫째로 이 조립체는 와이어 소자(20)에 의해 방출된 전자의 자기 영상을 수행하는데 소용된다. 그러한 경우에 있어서, 길고 좁게 시준된 전자 빔은 조립체(24)에 포함된 선형 어레이 개구의 상단에 비친다. 제6도 시스템의 특징은 조립체(24)가 저-전압작동하며, 공작물 표면의 영역이 자계와 무관하다는 것이다.

제6도의 소자(20)와 조립체(24)의 상단 간의 공간에서 자기 조립체(70), (72)에 의해 영상이 만들어졌기때문에, 제1도에 도시된 정전기 렌즈 조립체(22)는 상기 공간에서 필요치 않다, 그러나, 연장된 X-방향슬릿을 갖는 도전성 플레이트(73)가 제6도의 소자(20)과 조립체(24)사이의 공간에 도시되었다. 플레이트(73)은 소자(20)에 대하여 약 +10,000볼트의 전위에 설치되며, 시스템에서 가속 및 빔-형성 전극으로 사용된다. 부가적으로, 플레이트(73)는 고일 소자(20) 및 조립체(24)간의 효과적인 열차폐물로서 사용된다.

제6도에 도시된 자기 조립체(70) 및 (72)는 조립체(24)의 하단으로부터 발산된 빔을 내식막 웨이퍼(12)의 표면으로 투영하기 위해 사용된다. 달리 표현하면, 조립체(70) 및 (72)는 조립체(24)에 의해 형성되는모든 포커스를 공작물 표면으로 전송하는 작용을 한다. 실제로, 이것은 표면상의 포커싱이 조립체(24)에 의해서만 실행되는 것 보다 조립체(24)외 하단 및 공작물 표면사이의 간격이 더 크게할 수 있다. 특정 실시예에서, 제6도에 지적된 간격 p는 대력적으로 5밀리미터의 정도되게 한다. 실시예에서, 비록 측멱 모멘트 효과가 정전기 포커스를 방신시킬지라도, 자기 포커싱 기능에는 영향을 미치지 않기 때문에, 조립체(24)에 의해 제공된 0.5㎛ 지경의 포커스된 빔은 비교적 정확히 포커스된 방법으로 내식막 공작물의 표면으로 전송된다.

제6도는 또한 주된 Y-방향 주사를 행하는 동안 빔의 X-방향 이동을 성취하기 위한 유익한 수단을 도시한다. 이것은, 에너지를 받았을때 자기 조립체(74)에 의해 실행되며, 조립체(74)는 조립체(24)와 내식막웨이퍼(12)의 상단 간의 공간에서 아래쪽으로 전파하는 빔의 고속 X-방향 편향을 이루기 위해 사용된다. 그러한 방법에 있어서, Y-방향 주사 동안 형성된 연장된 영역간의 특정 부분은 테이블(14)가 이동되는 각각의 주된 주사동안 선택적으로 노출된다.

서로 떨어진 Y-방향 주사 사이의 영역에서 상기 특정한 노출을 성취하는데 다른 방법도 사용가능하다. 그래서, 예를 들어 연속적인 사이끼우기식 Y-방향 주사는 이들 영역을 채우기에 효과적으로 쓰일 수 있다. 또한, 각각의 주된 Y-방향 주사동안 예를 들어 압전 트랜스듀서에 의해 테이블(14)의 고속의 기계적운동은 노출되는 표면의 측면으로 배치된 영역을 채우기 위해 사용될 수 있다. 그 대신에, 몇몇 경우에 있어서, 주된 Y-방향 주사 동안 공작물 표면상에 중복되거나 경계한 인접 빔과 같은 조립체(24)로부터 방사하는 빔을 고의로 약간 디포커스(difocus)하는 것도 가능하다.

또 다른 방법은 조립체(24)의 변형을 수반한다. 제7도에 개략적으로 도시된 변형에 있어서, 요프-셋(off-set)개구의 병렬 열이, 제1도, 2도 및 제3도에 도시된 1개의 연장된 개구의 일만을 포함하는 상기 서술된 조립체(24)를 대체하도록 고안된 조립체(76)에 포함되어 있다. 조립체(24)에 대해 상술된 바와 같이, 조립체(76)의 각각의 개구는 상단, 하단 전극 및 개별적으로 제어되는 게이팅 전극을 함유한다.

예시적으로, 제7도에 도시된 조립체(76)의 편평한 상단 표면의 폭 q은 대략적으로 18㎛이다. 실제로, 이 편평한 표면의 전체 넓이는 위에 놓여진 X-방향 연장 소자(20)로부터 방사되며 관련 빔 형성 소자에의해 한정되는 시준된 전자로 조사된다. 아래에 놓여진 공작물 표면이 Y-방향으로 이동함에 따라, 조립체(76)의 선택된 개구를 블랭킹 또는 블랭킹하지 않으므로서, 공작물 상의 Y-방향 및 X-방향 수트립(strip)을 노출시킬 수 있다.

특히, 제7도로부터 명백한 바와 같이, 개구(77) 내지 (79)에 각기 포함된 게이팅 전극으로 순차적으로 제어 전압을 인가함으로서 스트림을 X-방향으로 선택적으로 노출하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들어 개구(77)를 전파된 빔에 의해 노출된 제1표면 영역이 상기 개구(78)의 바로 위의 점에 도달함에 따라 개구(78)과 결합된 게이팅 전극은 개구(78)에 의해 규정된 빔을 순간적으로 공작물 표면에 충돌시키도록 제어될수 있다. 이것은 제1영역과 경계한 제2X-변위 영역의 노출을 일으킨다. 유사하게, 개구(79)와 결합된 게이팅 전극을 추후에 순차적으로 제어하는 것은 제2영역에 경계한 제3X-변위 영역을 순간적으로 노출시킬수 있다. 오프-셋 개우의 전체 어레이에 걸쳐 그러한 블랭킹 방법을 행함으로써, 공작을 표면의 X-연장영역은 컴퓨터(50)의 제어하에 공작물의 각각의 Y-방향 운동동안 선택적으로 노출될 수 있다.

상기 서술된 특정 와이어 소자(20)와 다른 연장된 전자 방사체로 하전 입자 빔 리토그래픽 시스템에서 이용될 수 있다. 그러므로, 예를 들어 P-n 접합 또는 금속-반도체 접합을 포함하는 표준 순방향 바이어스 또는 역 방향 바이어스 실리콘 다이오드 또는 드리오드가 소자(20)의 대체물로 관심을 끈다. 예시적으로, 1개의 연장된 상기 장치가 소자(20)의 직접적인 대체물로서 사용될 수 있다. 조립체에서 개구와 함께 각기 정렬된 전자-방출 장치를 다수 구비하는 선형 어레이도 실행 가능하다. 후자의 정렬의 장점은 상기 장치가 방출 또는 비 방출시키도록 개별적으로 제어될 수 있는 점이다. 그러한 경우에 있어서, 개구에서 개객의 게이팅 전극은 필요하지 않다.

상기 서술된 형태의 개개의 전자 방출 장치를 포함하는 특정 리토그래픽 장치의 일부분이 제8도에 개략적으로 도시된다. 도면에 지적된 바대로 실리콘 부재(80)은 보소 조립체(94)에 형성된 빔-포커싱 개구(88 내지 92)의 각각의 상단에 위치한 개개의 P-N 접합 장치(82 내지 86)를 포함한다. 각각의 개구는 제4도에 연관하여 상기 설술된 형태의 개개의 상단 및 하단 전극(도시되지 않음)을 포함한다.

제8도에 도시된 개개의 전자-방출 장치(82) 내지 (86)는 전술된 컴퓨터(50)로부터 장치에 인가되는 신호에 의해 방출 또는 비 방출 상태로 되도록 각기 제어된다. 표준 집적 회로 제조 기술을 이용하므로써, 부재(80)내의 각각의 방출 장치에 디멀티플렉싱 회로 장치 및 접속부를 형성하는 것이 유익하며, 이렇게 하여 낮은 가격 및 뛰어난 신호도를 특징으로 하는 고밀도 집적 구조가 형성된다.

게다가, 제9도에 도시된 바와 같이, 감광성 전자 방사체도 사용될 수 있다.

제9도의 장치는기 광원(96) 및 관련 렌즈 조립체(98)를 포함한다. 또한, 이들 종래의 소자는 광-투명 블록(106)의 하단 표면상에 형성된 표준 감광성 전자 방사체(100 내지 104)상으로 연장된 X-방향 광선을 투영시키는데 사용된다. 각각의 방사체는 보조 조립체(108)에 규정되어 있는 각각의 개구의 상단에 위치한다. 상단, 하단 및 게이팅 전극(제9도에 도시되지 않음)에 의하여 방사체로부터 발산된 각 전지 빔은 블랭크 또는 비 블랭크된다. 또한, 내식막 웨이퍼(12)를 향해 전파되는 각각의 빔은 전술한 동일한 방법으로 포커스된다.

대안적으로, 제9도에 도시된 광원(96)은 감광성 방사체(100 내지 104)와 연관된 개개의 다수개의 광원을 포함할 수 있다. 그러한 경우에 있어서, 각각의 광원의 출력은 각각의 방사체에 입사되도록 조립체(98)에 의해 포커스된다. 어떤 경우에는, 다수개의 광원이 온 또는 오프되도록 개별적으로 제어하는 것이 유익하다. 또는 방사체(100 내지 104)는 방사체상에 입사하는 광에 반응 또는 비 반응하도록 전기적으로 바이어스될 수 있다. 어떤 경우이던간에, 보조 조립체(108)의 개구에서 게이팅 전극은 필요하지 않는다.

또 다른 변형이 가능하다. 예를 들어, 비록 전술한 것이, 다중 빔이 X-Y-이동 테이블에 대하여 정지된 상태로 있는 장치를 강조했을지라도, 테이블을 정지 상태로 유지하거나, 전체 빔 형성 조립체를 이동시키는 것이 실용적이다. 이것은 실행 가능하며 실제로 빔 형성 조립체가 비교적 작고 가볍게 될 수 있으며, 신뢰성 있는 고속 방식으로 이동되도록 쉽게 제어될 수 있기 때문에 어떤 경우에는 매력적이다. 부가적으로, 특히, 제8도 및 제9도에 도시된 형태의 실시예에서, 전체 입자 방출 장치는 진공실 내부에 포함될 필요는 없다. 그러므로, 예를 들어 표준 차동 펌핑 기술은, 입자가 조립체 및 공작물 표면간에서 전파하는 공작물 표면 및 개구가 있는 조립체간의 공간 부분과 인접한 곳에서만 요구된 진공 조건을 선택적으로 만들도록 사용될 수 있다. 게다가, 연장된 X-방향 광선의 선택적인 편향은 감광성 방사체를 각기 포함하는 개구의 열을 포함하는 장치로 유익하게 인가될 수 있다.

Claims

공작물 표면을 선택적으로 노출시키는데 적합한 하전 입자 빔 리토그래픽 장치에 있어서, 하전 입자에 응답하여 상기 공작물 표면으로 향하는 다중 병렬 빔(32)을 형성하고 이를 제각기 블랭킹하기 위한 연장된 수단(24)과, 상기한 수단과 같은 넓이를 가지며 입자를 어레이 형태로 상기 수단으로 향하게 하기 위한 하전 입자의 연장된 소스(20)와, 상기 소스(20)로부터의 입자를 포커싱하기 위한 수단(22)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제1항에 있어서, 상기 빔을 제각기 블랭킹하기 위힌 수단(50)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제2항에 있어서, 특정 방향으로 상기 공작물 표면을 가로질러 상기 빔을 일제히 주사하기 위한 수단(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제3항에 있어서, 상기 특정 방향과 직각인 방향에서 상기 빔의 크기는 상기 공작물 표면의 전체 폭과 대략 같은 1넓이인 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제3항에 있어서, 상기 연장된 수단은, 개구를 통해 통과하는 입자가 상기 공작물 표면에 입사하도록상기 연장된 소스로부터의 입자의 통로에 배치된 떨어져 있는 개구(42)의 적어도 한 열을 포함하며, 상기일은 상기 특정 방향과 직교하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제5항에 있어서, 상기 연장된 입자 소스는 상기 개구의 입구로부터 멀어져 있는 것을 특징으로 하는하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제6항에 있어서, 상기 소스로부터 입자를 포커싱하고 상기 개구내로 상기 입자를 향하게 하기 위한수단(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제7항에 있어서, 각각의 개구와 연관되어 개구를 통해 전파되는 입자를 정전기적으로 포커싱하기 위한 수단(45, 48)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제8항에 있어서, 각각의 개구와 연관된 게이팅 수단(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 리토그래픽 장치.
제7항에 있어서, 입자를 포커싱하고 향하게 하는 상기 수단(22)은 소스 및 상기 연장된 개구를 가진 수단사이의 공간에 자계를 형성하기 위한 수단(70, 72)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제10항에 있어서, 상기 입자를 포커싱하고 향하게 하는 수단은 상기 소스 및 상기 연장된 개구를 가진 수단사이의 공간에 가속 전극 수단(73)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제5항에 있어서, 상기 빔이 상기 특정 주사방향으로 빔에 의해 주사되는 영역사이의 상기 공작물의 선택된 표면 부분으로 입사되게 하는 수단(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제12항에 있어서, 상기 입사수단은 상기 특정 주사 방향과 직교하는 방향으로 상기 공작물의 표면에 평행한 자기력선을 주기적으로 형성하여 상기 개구로부터 방출되는 빔이 상기 서택된 표면 부분으로 편향되게 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제12항에 있어서, 상기 입사 수단은 상기 연장된 개구를 가진 수단내에 복수개의 오프셋 개구열(77, 78, 79)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치
제5항에 있어서, 상기 소스는 단일 연장 P-n 접합을 갖는 반도체 장치와, 입자가 방출되도록 상기접합을 바이어스하기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
제5항에 있어서, 반도체 장치의 어레이상의 상기 소스는 상기 개구와 일대일로 관련되어 있으며, 상기 반도체 장치를 개별적으로 스위칭 온 또는 오프하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 장치.
하전 임자 빔을 공작물 표면상에 직접 기입함에 의해 극미소품을 제조하는 방법으로서, 빔 형성 부재와 적어도 같은 크기의 입자 소스로부터 하전 입자를 빔 형성 부재로 향하게 하고 상기 입자를 포커싱하여 다중 병렬 입자 빔을 형성하는 단계와, 상기 빔들중의 개개의 빔을 제어 가능하게 블랭킹하는 단계와, 상기공작믈 표면을 가로질러 상기 빔을 일제히 주사하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 방법.
제17항에 있어서, 주사된 영역사이의 상기 공작물 표면 부분에 상기 빔이 선택적으로 입사되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 리토그래픽 방법.