KR100225988B1 - 하전 입자 빔 노광 장치용 투과 마스크 및 투과 마스크를 이용하는 노광 장치 - Google Patents

하전 입자 빔 노광 장치용 투과 마스크 및 투과 마스크를 이용하는 노광 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 하전 입자 빔 노광 장치용 투과 마스크는: 매트릭스 형태로 제공된 복수의 개구를 갖고 하나의 표면상에 각 개구에 제공된 한쌍의 편향 전극을 갖는 마스크 기판과; 상기 마스크 기판의 다른 표면상에 제공되어 상기 마스크 기판보다 큰 빔의 투과율을 갖는 빔 차단층을 구비한다. 상기 투과 마스크는 상기 빔 차단층이 상기 빔 조사에 기인하여 온도의 증가를 방지하도록 빔총(beam gun)을 향하게 하기 위해 상기 장치에 설치된다.

Description

하전 입자 빔 노광 장치용 투과 마스크 및 투과 마스크를 이용하는 노광 장치
본 발명은 하전 입자 빔 노광 장치에 사용되는 투과 마스크의 빔 에너지에 대한 내구성을 향상시킨 구조에 관한 것이다.
전자 빔 또는 이온 빔과 같은 하전 입자 빔을 사용하는 노광 방법을 사용함으로써 0.02 ㎛ 의 정밀도를 갖는 0.05 ㎛ 의 미세가공을 실행하는 것이 가능하기 때문에, 상기 노광 방법이 고집적 반도체 장치의 제조에 사용에 적합할 것이라고 기대되고 있다. 그러나, 하전 입자 빔 노광 장치에서, 고도의 정밀성을 제공하면서 미세 패턴을 형성하기 위해, 다수의 패턴이 노광되어야 하고, 노광 처리량의 증가가 필요하다.
상기 처리량을 향상시키는 일 수단으로서, 반복되는 패턴을 갖는 복수의 투과 홀이 형성된 블록 마스크를 사용하는 노광 방법이 반복되는 패턴이 비교적 많이 형성되어 있는 메모리 장치 등의 생성에 대해서 제안되어 있다. 그러나, 이 방법의 적용은 비교적 많은 랜덤 패턴을 갖는 논리 회로와 같은 장치에 대해서는 곤란하다. 랜덤 패턴이 수반될 때 처리량을 증가시키는 방법으로서, 복수의 하전 입자 빔을 동시에 조사할 수 있는 귀선소거 개구(blanking aperture) 어레이(BAA)을 사용하는 노광 방법이 제안되어 있다.
귀선소거 개구 어레이 시스템(이하 BAA 시스템이라 칭함)은 화소의 어레이가 매트릭스 형태로 제공되고 투과 홀과 그 홀 근방에 한쌍의 편향 전극이 각 셀에 대해 제공되는 투과 마스크를 사용한다.
도 15 는 BAA 시스템의 투과 마스크의 개략적인 단면도이다. 붕소 불순물 영역(11), 실리콘 산화막(12), 배선 및 전극(13), 및 실리콘 산화막(14, 15)이 실리콘 기판(10)의 표면상에 형성되고, 30 ㎛ 의 두꺼운 도금층으로 이루어진 전극(16내지 19)이 각각 상기 표면상에 형성되어 있다. 접지 전극(19) 및 편향 전극(18)은 상기 실리콘 기판(10)에 형성되어 있는 매트릭스 형태로 배치 각각의 개구(20)의 근처에 서로에 대향하여 위치되어 있다. 상기 실리콘 기판(10)은 그 중앙을 제거하도록 에칭하고 주변만을 남김으로써 멤브레인(membrane)형 구조로 된다.
상기 접지 전극(19)은 붕소 불순물 영역(11)을 통해 접지 전극 패드(16)에 접속되며, 상기 기판(10)에 접지되어 있다. 상기 편향 전극(18)은 상기 배선(13)을 통해 각각의 제어 전압이 인가되는 상기 전극 패드(17)에 접속된다.
BAA 시스템의 투과 마스크는 노광 장치에 장착되고, 도 15 의 상부측으로부터 하전 입자 빔으로 조사된다. 하전 입자 빔의 조사에 대하여, 각 개구(20)를 통해 투과하는 빔의 방향이 도 15 에 도시되어 있는 바와 같이 제어되게 하기 위해 편향 전압(V1, V2)이 각 개구(20)의 양측상의 편향 전극(18)과 접지 전극(19) 사이에 인가된다. 그결과, 샘플의 표면에 선택된 화소에 대응하는 복수의 빔에 의해 형성되는 패턴이 조사된다.
BAA 시스템의 투과 마스크에서, 예컨대, 512 개의 개구(20)가 매트릭스로 형성되고, 각각의 개구(20) 근방의 편향 전극 각각에 편향 전압이 인가되며, 따라서 복수의 화소 빔에 의해 임의의 패턴의 형성을 인에이블시킨다. 따라서, 랜덤 패턴이 포함되는 경우에도 상기 노광 공정의 처리량은 상기 BAA 시스템에서 증가될 수 있다.
그러나, BAA 마스크가 10 내지 20 ㎛ 의 얇은 실리콘 기판이기 때문에, 충분한 내구성을 가지지 못한다. 또한, 노광 패턴의 해상도를 증가시키기 위해 하전 입자 빔의 가속 전압을 증가시킬 필요가 있다. 이것은 노광된 레지스트층에 대해 보다 직선적으로 빔을 조사할 수 있는 레지스트의 단면 형상이 개선될 수 있기 때문이다. 그러나, 하전 입자 빔의 가속 전압이 증가되면, 실리콘 기판에 조사되는 빔의 에너지도 또한 증가된다. 이 증가된 에너지에 의해 발생된 열이 실리콘 기판을 용해시켜, 실용적인 내구성을 얻을 수 없다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 고속으로 가속된 하전 입자 빔의 조사를 견딜 수 있는 구조를 갖는 투과 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고속 하전 입자 빔이 사용되는 경우에도 충분한 내구성을 갖는 투과 마스크를 구비한 하전 입자 빔 노광 장치를 제공하는 것이다.
도 1 은 BAA 방식의 투과 마스크의 전체의 평면도.
도 2 는 개구 영역의 부분 확대 평면도.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 7 은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 8 은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크의 제조 공정의 단면도.
도 11 은 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 제조 공정의 단면도.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 투과 마스크의 구조의 단면도.
도 13 은 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 투과 마스크의 구조의 변형의 단면도.
도 14 는 BAA 방식의 투과 마스크가 노광 장치에내에 설치될 때의 상태를 설명하기 위해 경통(mirror barrel)을 도시한 개략도.
도 15 는 종래의 투과 마스크의 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 투과 마스크 기판
200 : 빔 차단 기판
10 : 투과 마스크 기판
16 : 전극 패드
18, 19 : 편향 전극
20 : 개구
25, 30 : 빔 차단층
32 : 개구
50 : 경통
51 : 빔 발생 수단
54, 55 : 빔 편향기
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르는 하전 입자 빔 노광 장치용 투과 마스크가 제공된다. 마스크 기판에 매트릭스 형태의 복수의 개구와 각 개구에 대해 한쌍의 편향 전극이 형성되어 있다. 하전 입자 빔이 복수의 개구를 향해 조사되고, 개구를 통해 투과하는 빔이 편향 전극에 의해 제어된다. 편향 전극은 마스크 기판의 하나의 표면상에 형성된다. 상기 마스크 기판보다 하전 입자 빔에 대한 반사율이 큰 빔 차단층이 상기 마스크 기판의 다른 표면상에 형성된다.
상기 빔 차단층은 금, 탄타륨, 또는 텅스텐과 같은 중금속을 적어도 하나 포함하는 중금속층인 것이 바람직하다. 상기 중금속층이 상기 접지 편향 전극에 접속되어 있기 때문에, 노광 장치내의 전기적으로 안정한 차지-업의 원인으로 되지 않는다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 투과 마스크는: 매트릭스 형태로 배치된 복수의 개구와 하나의 표면상에 각 개구에 대해 각각 제공되는 한쌍의 편향 전극을 갖는 투과 마스크 기판과; 상기 투과 마스크 기판의 개구에 대응하는 위치에 배치된 복수의 개구와 하나의 표면상에 형성되고 상기 투과 마스크 기판보다 하전 입자 빔 반사율이 큰 빔 차단 기판을 포함하며, 상기 빔 차단 기판의 다른 표면은 상기 투과 마스크 기판에 접합된다.
상술되어 있는 바와 같이, 상기 빔 차단층은 중금속층인 것이 바람직하고, 그것은 임의의 수단으로 접지 전극에 접속되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 소정의 형태로 형성되는 하전 입자 빔을 샘플의 소정의 위치에 조사하는 하전 입자 빔 노광 장치는: 상기 하전 입자 빔을 발생하는 빔 발생 수단과; 상기 하전 입자 빔을 편향시키는 빔 편향 수단과; 상기 빔 편향 수단으로부터 상기 빔의 다운스트립에 제공되어 상기 샘플이 장착되는 샘플 스테이지와; 상기 빔 발생 수단과 상기 빔 편향 수단 사이에 설치되는 투과 마스크를 포함한다. 상기 투과 마스크는 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 개구와, 상기 하나의 표면상의 각 개구에 대해 각각 제공되는 한쌍의 편향 전극을 갖는다. 상기 한쌍의 편향 전극은 금, 탄타륨 및 텅스텐과 같은 중금속의 적어도 하나로 이루어진다. 상기 편향 전극이 상기 빔 발생 수단을 향하게 하기 위해 상기 투과 마스크가 상기 장치에 설치된다.
상기 BAA 시스템의 투과 마스크는 편향 전극이 상기 투과 마스크의 전면에 밀집하게 형성되어 있도록 설계되어 있으므로, 상기 투과 마스크의 내구성은 중금속과 같은 높은 빔 반사율을 갖는 재료로 상기 전극을 형성하고, 그 편향 전극의 면을 상기 빔 발생 수단을 향하게 하기 위해 상기 장치내에 상기 투과 마스크를 설치함으로써 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 이제부터 기술될 것이다. 본 발명의 기술 범위는 바람직한 실시예로 한정되는 것은 아니라는 점을 유의하라.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 접지 전극과 편향 전극이 밀집하여 BAA 방식의 투과 마스크의 하나의 표면에 형성된다. 이들 전극은 금, 텅스텐 또는 탄타륨과 같은 중금속으로 이루어지고, 이들 전극 형성 면은 하전 입자 빔이 조사되는 방향에 대향하는 방향으로 된다. 이러한 구조로 고속 빔에 의해 발생된 열의 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 상기 하전 입자 빔에 대한 중금속의 반사율이 실리콘 등에 비해 크기 때문에, 빔 에너지의 흡수에 기인한 온도의 상승이 방지될 수 있다. 금은 실리콘보다 열전도도가 특히 높기 때문에, 방열 효과가 크게 향상되고 온도 상승을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 중금속층이 상기 전극들의 표면에 대향하는 실리콘 기판의 표면상에 형성된다. 상기 투과 마스크는 종래의 방식에서와 같이 상기 전극들의 면이 투영된 빔의 다운스트립 부분을 향하도록 설치된다. 상술된 바와 동일하게, 상기 중금속층이 빔을 반사하고 높은 열전도율을 갖기 때문에, 온도 상승이 방지될 수 있다. 상기 도전성 중금속층이 귀선소거 제어를 위해 상기 편향 전극의 근처에 위치되기 때문에, 상기 중금속층은 상기 편향 전극의 전기장에 영향을 주지 않기 위해 동일한 방식으로 접지되어야 한다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 증금속층이 증착되는 보호 실리콘 기판이 BAA 방식의 종래의 투과 마스크에 접합된다. 이 보호 기판에 대해, 투과 마스크의 전극 패드 및 화소에 공동을 형성하는 것과 접지되는 중금속층이 필요하다.
도 1 은 BAA 방식의 투과 마스크의 전체의 평면도이다. 실리콘 기판(10)으로 구성된 멤브레인 구조의 주변 영역에 개구의 수에 대응하는 수의 편향 전극 패드(17)의 어레이가 형성된다. 접지 전극 패드(16)가 접지 전극의 접속을 위해 상기 멤브레인의 각 코너에 제공된다. 예컨대, 512 개의 개구가 매트릭스 형태로 형성되어 있는 개구 영역(21)이 상기 멤브레인의 중앙에 위치된다.
도 2 는 개구 영역(21)의 부분 확대 평면도이다. 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 개구(20)는 화소 단위로 매트릭스 형태로 배치된다. 상기 개구(20)의 3 개의 측면을 둘러싸는 형상을 갖는 접지 전극(19)와 거기에 대향하여 위치되는 편향 전극(18)이 각각의 개구(20)에 제공된다. 상기 접지 전극(19)이 상기 개구(20) 모두에 대해 공통으로 제공될 수 있기 때문에, 그것들은 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이 빗살 모양의 형상을 갖는다. 50 은 상기 개구 어레이 둘레에 제공되는 금 금속 도금층이고, 파선으로 도시되어 있는 바와 같이 접촉 홀(51)을 통해 Si 기판(10) 및 모든 접지 전극(19)에 접속된다. 이것은 전자 빔 조사를 통한 차지-업을 방지하기 위한 것이다. 상기 편향 전극(18)은 전기적으로 분리된 배선층(도시 생략)에 의해 도 1 에 도시되어 있는 편향 전극 패드(17)에 각각 접속된다.
상기 접지 전극(19) 및 편향 전극(18)은 전송하는 하전 입자 빔을 편향시키기에 충분한 두께를 갖도록 형성된다. 특히, 각 전극의 디멘젼은 상기 접지 전극(19) 및 편향 전극(18)의 서로 대향하는 면이 빔 편향에 필요한 전계를 제공하기에 충분히 크게 되도록 결정된다.
도 3 내지 도 10 은 본 발명에 따르는 BAA 방식의 투과 마스크를 제조하는 공정의 단면도이다. 이들 단면도는 금속층(51)과 같은 일부 소자를 포함하지 않는다. 그러나, 그 상세한 구조는 본 발명을 제외하고 도 15 와 같다. 상기 제조 공정은 도 3 내지 도 10 을 참조하여 이제 상세하게 기술할 것이다.
도 3 에 도시되어 있는 바와 같이, 5000 Å 의 열산화막(21)이 증착된 이표면상에 N 형 실리콘 기판(10)의 표면에 폴리보론막(polyboron film) 코팅이 도포된다. 상기 기판(10)은 어닐링(annealing)되고 붕소가 약 15 ㎛ 의 깊은 붕소 확산층(11)을 형성하기 위해 상기 기판에 확산된다. 상기 붕소 확산층(11)은 멤브레인 구조를 제공하기 위해 이표면으로부터 상기 실리콘 기판(10)상에서 에칭이 수행되는 동안 후의 공정에 대한 에칭 스토퍼(stopper)로서 사용한다. 따라서, 예컨대, 1020/cm3이상의 붕소 농도가 필요하게 된다.
이어서, 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이, 예컨대, 8500 Å 의 두꺼운 열산화막(12)이 증착된다. 상기 열산화막(12)은 후에 형성되는 전극과 기판 사이의 크로스토크를 감소시키기 위해, 가능한 한 두껍게 생성된다. 이어서, 실리콘 기판(10)의 이표면상의 산화막(21) 부분이 리액티브 이온 에칭 방법(RIE 방법)을 사용하여 제거되고, 상기 멤브레인의 형성을 위해 상기 기판 표면을 노광시킨다. 또한, 상기 기판(10)의 표면상의 산화막(12) 부분이 접지 전극에 대한 표면을 노광시키도록 제거된다. 그곳을 통해 상기 붕소 확산층이 후에 접지된다.
이것에 이어서, 도 5 에 도시되어 있는 바와 같이 배선층(13)이 형성된다. 상기 배선층(13)은 예컨대, 300 Å, 4500 Å 및 300 Å 의 두께를 각각 갖는 탄타륨-몰리브데늄(TaMo)층, 금층 및 탄타륨-몰리브데늄층을 적층하도록 진공 증착법을 사용함으로써 형성된다. 상기 층(13)의 에칭은 이온 밀링법을 사용하여 소정의 패턴으로 상기 층(13)을 형상화하도록 수행된다. 상기 탄타륨-몰리브데늄층은 개선된 접착 접촉을 제공하기 때문에 형성된다.
도 6 에 도시되어 있는 바와 같이, 예컨대, 15000 Å 의 산화막(14)이 플라즈마 CVD 법을 사용하여 상기 기판의 측면상에 증착되고, 상기 개구(20)에 대응하는 산화막(14)의 부분은 RIE 법을 사용하여 제거된다. 이것에 이어서, 상기 산화막(14)아래의 붕소 확산층(11)이 Cl2를 사용하는 RIE 법에 의해 에칭된다. 이러한 에칭 공정 중에, 상기 실리콘 산화막(14)에 대한 선택비가 매우 높지 않기 때문에, 상기 표면상의 실리콘 산화막(14)의 에칭이 다소 발생한다.
또한, 도 7 에 도시되어 있는 바와 같이, 10000 Å 의 총두께를 갖는 산화막을 제공하기 위해 상기 에칭되었던 실리콘 산화막(14)상에 플라즈마 CVD 법을 사용하여 산화막(15)이 형성된다. 상기 실리콘 산화막(14 및 15)는 도금용의 전극창(22)을 형성하기 위해 소정의 레지스트 패턴을 사용하는 RIE 법을 사용하여 에칭된다. 상기 전극창(22)은 편향 전극, 접지 전극 및 그들의 전극 패드가 후에 형성될 영역에 위치된다.
이것에 이어서, 도 8 에 도시되어 있는 바와 같이, 예컨대, 500 Å 및 2000 Å 의 금 및 탄타륨-몰리브데늄(TaMo 합금)층이 도금 하부층(23)으로서 진공 증착법에 의해 증착된다. 따라서, 상기 도금 하부층(23)은 상기 기판(10)의 전체 표면의 대부분을 커버한다. 이어서, 레지스트 층(26)이 상기 도금 하부층(23)상에 형성되고 상기 전극창(22)의 영역에서 제거된다. 도금액으로 예컨대, 뉴트로넥스(Newtronecs) 309 (EEJA 사 제품명)에 상기 합성 기판이 침하될 때, 전류가 상기 도금 하부층(23)에 공급된다. 그결과, 두꺼운 금도금 전극(24)이 상기 전극창(22)에만 형성된다. 상기 도금 전극(24)의 두께는 빔 편향하기에 충분하게 되게 하기 위해 예컨대, 약 30 ㎛ 이다.
끝으로, 도 9 에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 산화막(21)을 마스크로 하여 상기 실리콘 기판(10)을 이방성 에칭을 사용하여 제거하고, 멤브레인 구조를 형성한다. 이러한 에칭은 에틸렌디아민, 피로카테콜(pyrocatechol) 및 물의 혼합액에 상기 기판을 침하시킴으로써 수행된다. 또한, 상기 개구(20)의 하부에서 상기 도금 하부층(23)이 동시에 제거된다. 또한, 상기 표면에 남아있는 도금 하부층(23)이 RIE 법을 사용하여 제거된다. 상기 금층은 예컨대, Ar 기체를 사용하는 RIE 법을 사용하여 제거되지만, 상기 탄타륨-몰리브늄층은 CF4 및 O2 의 혼합 기체를 사용하는 RIE 법에 의해 제거된다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라면, 생성된 투과 마스크는 금 도금 전극(24)이 상기 투영 빔의 업스트립 부분을 향하도록 노광 장치에 설치된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상술된 제조 공정에 추가하여, 1 ㎛ 의 두꺼운 중금속층(25)이 도 10 에 도시되어 있는 바와 같이 멤브레인 실리콘 기판(10 및 11)의 전체 표면에 형성된다. 상기 중금속층(25)은 텅스텐(W), 탄타륨(Ta) 또는 금(Au)을 포함하고, 분출법 또는 진공 증착법에 의해 형성된다. 하전 입자 빔에 대한 상기 중금속층(25)의 반사율이 실리콘보다 높기 때문에, 투과 마스크는 상기 중금속층(25)이 상기 투영 빔의 업스트립 부분을 향하게 하기 위해 노광 장치의 경통에 부착된다. 또한, 상기 중금속층(25)이 상기 붕소 확산층(11)에 직접 접촉하기 때문에, 그것들은 상호 접지된다.
본 발명의 제 3 실시예가 이제 기술될 것이다.
도 3 내지 도 9 에 도시되어 있는 공정에 의해 제조되는 투과 마스크 기판(100)에 추가하여, 예컨대, 금이 증착되고 중금속으로 이루어진 표면상에 제 2 기판(200)이 도 11 에 도시되어 있는 바와 같이 형성된다. 상기 제 2 기판(200)은 도 3 내지 도 9 를 참조하면서 설명되는 것과 동일한 공정을 사용하여 제조된다. 배선층(13) 및 금 도금 전극은 형성되지 않기 때문에, 그것들을 형성하는 공정은 생략한다. 실리콘 기판(10)의 표면에 붕소 확산층(11)과 산화막(12)이 형성되고, 상기 산화막(12)으로부터 에칭에 의해 개구(32, 33)가 형성되며, 끝으로, 관통 개구를 형성하도록 에칭액에 상기 실리콘 기판(10)을 침하시킴으로써 이방성 에칭이 수행된다. 분출법 또는 진공 증착법에 의해, 예컨대, 금의 약 1 ㎛ 의 두꺼운 중금속층(30)이 형성된다.
상기 중금속층(30)은 접지되어야 한다. 다양한 접지 방법이 사용될 수 있지만, 상기 중금속층(30)을 접지시키는 하나의 방법은 투과 마스크(30)가 노광 장치에 설치될 때 프로브에 의해 상기 층(30)을 접지시키는 것이다. 다른 방법은 상기 중금속층(30)이 접할될 투과 마스크 기판(100)의 측면상의 접지 전극에 접속하는 것을 수반한다. 도 11 의 예에서, 제 2 기판(200)의 표면 및 이표면에 관통 홀(30H 및 30I)가 각각 형성되어, 상기 중금속층(30)이 상기 관통 홀(30H 및 30I) 및 N 형 실리콘 기판(10B)을 통해 상기 투과 마스크 기판(100)상의 붕소 확산층(11)에 접속된다.
상기 투과 마스크 기판(100)내의 화소 단위로 상기 개구(20)에 대응하여 개구(32)가 형성되고, 상기 전극 패드(16)에 대응하여 개구(33)가 형성된다. 이어서, 도 11 에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제 2 기판(200)이 상기 투과 마스크 기판(100)에 접합된다.
도 12 는 상기 2 개의 기판(100 및 200)을 서로 접합함으로써 얻어지는 투과 마스크의 단면도이다. 도 12 의 예에서 차단용의 상기 제 2 기판(200)이 상기 투과 마스크 기판(100)의 전극 형성면에 접합되어 있지만, 그것은 그 대향면에 접합될 수도 있다. 상기 투과 마스크는 상기 노광 장치의 경통내에 설치되어, 상기 제 2 차단 기판(200)이 하전 입자 빔의 업스트림 부분을 향하게 한다.
도 13 에 상기 제 3 실시예의 변형이 도시되어 있다. 이 변형에서, 중금속층(30)을 형성하는 빔 차단용의 제 2 기판(200)이 투과 마스크 기판(100)의 전극(18 및 19)가 형성된 면에 대향하는 면에 접합된다. 이러한 구조에서, 투과 마스크 기판(100)의 전극(18 및 19)이 형성되어 있는 면은 도 9 에 도시되어 있는 바와 같이 중금속 전극(24)에 의해 상기 빔으로부터 차단된다. 또한, 동일한 방식으로, 상기 제 2 기판(200)의 상기 면에 대향하는 면이 중금속 전극(30)에 의해 상기 빔으로부터 차단된다.
상기 노광 장치의 경통내에서, 전자총으로부터 빔이 조사되고 반사 전자와 2 차 전자가 랜덤 방향으로 발생되기 때문에, 상기 빔 방향에 관계없이 BAA 방식 투과 마스크의 양면의 보호는 그것의 내구성을 향상시키는데 매우 효율적이다. 도 13 의 예에서, 상기 제 2 기판(200)상의 중금속층(30)은 프로브(35)에 의해 접지된다.
도 14 는 상기 BAA 방식 투과 마스크가 상기 노광 장치내에 설치된 상태를 설명하기 위해 경통(50)을 도시하는 개략도이다. 상기 경통(50)의 상부에 전자총(51)이 위치되고, 전자총은 광학 시스템의 광축(60)의 근처로 이동한다. BAA 방식 투과 마스크(52)는 상기 빔에 의해 조사된다. 상기 투과 마스크(52)상에, 상술된 바와 같이 편향 전극에 동일한 수의 전극 패드가 제공된다. 상기 전극 패드는 상기 편향 전극을 제어하기 위해 프로브(58)에 접속된다. 그결과, 상기 투과 마스크(52)를 통해 투영된 빔이 복수의 화소의 복수의 빔의 플럭스로 되어 소정의 노광 패턴이 제공된다.
렌즈(L3), 조리개에 대응하는 원형 개구(53) 및 렌즈(L4)를 통해 투영된 빔 플럭스는 투영 렌즈(L5)내부의 부편향기(55) 및 주편향기(54)에 의해 반사되어 스테이지(57)상에 장착된 웨이퍼(56)상의 소정의 위치에 빔이 조사된다.
본 발명의 제 1 실시예에서, 중금속 금으로 이루어진 상기 접지 및 편향 전극을 갖는 BAA 방식 투과 마스크가 도 14 에 도시되어 있는 경통내에 부착되어, 그 전극 형성 표면이 상향으로 향하게 된다. 그결과, 상기 전자총에 의해 조사된 전자 빔은 밀집하여 제공된 중금속 전극에 의해 차단되고, 상기 마스크 기판의 온도 상승이 방지된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, BAA 방식의 투과 마스크 기판상의 전극들이 예컨대, 금을 포함하는 중금속층으로 도금되고, 상기 투과 마스크는 그 전극 형성 표면이 상기 빔 조사에 대향하는 방향으로 되도록 부착된다. 따라서, 빔 에너지에 기인한 상기 투과 마스크의 온도 상승이 방지된다.
예컨대, 금을 포함하는 중금속층이 상기 전극 형성 표면에 대향하는 BAA 투과 마스크의 표면상에 형성되고, 중금속층이 상기 실리콘 기판의 양측상에 형성된다. 이러한 구조로, 하전 입자 빔내에 포함된 에너지에 기인하는 온도 상승이 방지될 수 있다.
또한, 상기 BAA 투과 마스크를 제조하는 것과 동일한 공정에서, 예컨대, 금을 포함하는 중금속층이 복수의 개구가 형성된 제 2 기판의 표면상에 형성되고 상기 제 2 기판은 상기 BAA 투과 마스크에 접합된다. 이러한 구조로, 상기 투과 마스크는 중금속층을 갖는 제 2 기판에 의한 하전 입자 빔으로부터 보호될 수 있다.
상술된 어느 경우에, 하전 입자 빔의 조사에 의해 발생되는 온도 상승은 방지될 수 있고, 상기 투과 마스크의 내구성도 개선될 수 있다.

Claims (14)

  1. 하전 입자 빔 노광 장치용 투과 마스크에 있어서,
    매트릭스 형태로 제공되는 복수의 개구와 마스크 기판의 하나의 표면상의 각각의 개구에 제공되는 한쌍의 편향 전극을 갖는 마스크 기판을 포함하는데, 상기 하전 입자 빔은 상기 복수의 개구에 조사되고 상기 편향 전극에 의해 제어되며;
    상기 마스크 기판의 다른 표면에 제공되어 상기 마스크 기판보다 큰 빔 반사율을 갖는 빔 차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 빔 차단층은 금, 탄타륨 및 텅스텐을 포함하는 중금속 물질의 그룹중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 편향 전극은 금, 탄타륨 및 텅스텐을 포함하는 중금속 물질의 그룹중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 한쌍의 편향 전극중 하나의 전극은 접지 전극이고 상기 빔 차단층은 상기 접지 전극에 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  5. 하전 입자 빔 노광 장치용 투과 마스크에 있어서,
    매트릭스 형태로 제공되는 복수의 개구와 하나의 표면상에 각 개구에 대해 제공되는 한쌍의 편향 전극을 갖는 투과 마스크 기판과;
    상기 투과 마스크 기판의 개구에 대응하는 위치에 제공되는 복수의 개구를 갖는 빔 차단 기판과 상기 빔 차단 기판의 하나의 표면에 제공되어 상기 투과 마스크 기판보다 큰 하전 입자 빔 반사율을 갖는 빔 차단층을 포함하며,
    상기 빔 차단 기판의 다른 표면이 상기 투과 마스크 기판에 접합되는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 빔 차단 기판의 상기 다른 표면이 상기 투과 마스크 기판의 다른 표면에 접합되는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 빔 차단층은 금, 탄타륨 및 텅스텐을 포함하는 중금속 물질의 그룹중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 편향 전극은 금, 탄타륨 및 텅스텐을 포함하는 중금속 물질의 그룹중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 한쌍의 편향 전극중 하나의 전극은 접지 전극이고 상기 빔 차단층은 상기 접지 전극에 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 한쌍의 편향 전극중 하나의 전극은 접지 전극이고 상기 빔 차단층은 상기 접지 전극에 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 한쌍의 편향 전극중 하나의 전극은 접지 전극이고 상기 빔 차단층은 상기 접지 전극에 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 투과 마스크.
  12. 소정의 형태로 형성된 하전 입자 빔을 샘플의 소정의 위치에 조사하는 하전 입자 빔 노광 장치에 있어서,
    상기 하전 입자 빔을 발생하는 빔 발생 수단과;
    상기 하전 입자 빔을 편향시키는 빔 편향 수단과;
    상기 빔 편향 수단으로부터 상기 빔의 다운스트림에 제공되어 상기 샘플이 장착되는 샘플 스테이지와;
    상기 빔 발생 수단과 상기 빔 편향 수단 사이에 설치되는 투과 마스크를 포함하고,
    상기 투과 마스크는 매트릭스 형태로 제공되는 복수의 개구와 각 개구에 제공되는 한쌍의 편향 전극을 포함하는데, 상기 편향 전극은 금, 탄타륨 및 텅스텐을 포함하는 중금속 물질의 그룹중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 투과 마스크의 형성된 상기 편향 전극을 갖는 표면이 상기 빔 발생 수단을 향하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 노광 장치.
  13. 소정의 형태로 형성된 하전 입자 빔을 샘플의 소정의 위치에 조사하는 하전 입자 빔 노광 장치에 있어서,
    상기 하전 입자 빔을 발생하는 빔 발생 수단과;
    상기 하전 입자 빔을 편향시키는 빔 편향 수단과;
    상기 빔 편향 수단으로부터 상기 빔의 다운스트림에 제공되어 상기 샘플이 장착되는 샘플 스테이지와;
    상기 빔 발생 수단과 상기 빔 편향 수단 사이에 설치되는 투과 마스크를 포함하고,
    상기 투과 마스크는
    매트릭스 형태로 제공되는 복수의 개구와 상기 마스크 기판의 하나의 표면상의 각 개구에 제공되는 한쌍의 편향 전극을 갖는 마스크 기판과,
    상기 마스크 기판의 상기 개구에 대응하는 위치에 제공되는 복수의 개구와 하나의 표면상에 제공되어 금, 탄타륨 및 텅스텐을 포함하는 중금속 물질의 그룹중 적어도 하나를 포함하는 빔 차단 기판을 포함하는데, 상기 빔 차단 기판의 다른 표면은 상기 투과 마스크 기판에 접합되고,
    상기 투과 마스크의 중금속층을 갖는 표면은 상기 빔 발생 수단을 향하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 노광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 편향 전극은 금, 탄타륨 및 텅스텐을 포함하는 중금속 물질의 그룹중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 노광 장치.
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