KR100350308B1 - 전자빔 노출 장치를 위한 정전 편향기 - Google Patents

전자빔 노출 장치를 위한 정전 편향기 Download PDF

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Abstract

높은 정밀도와 편향 위치의 감소된 변위를 갖도록 전자빔을 편향시킬 수 있는 전정 편향기를 구비하는 전자빔 조사 장치가 개시된다. 상기 정전 편향기는, 절연 재료로 이루어진 실린더 지지부재와, 금속막으로 도포된 상기 지지부재의 표면의 적어도 일부분 갖는, 상기 지지부재의 내부에 서로 떨어져서 고정되어 있는 다수의 전극을 포함한다. 상기 지지부재는, 전극이 고정되는, 전극 부분에 해당하는 웨지 형상(wedge-shaped)으로 된 다수의 고정홀을 각각 구비하되, 상기 고정홀은 지지부재의 내부 원주면에서보다 외부 원주면에서 더 큰 직경을 갖는, 상기 고정홀을 갖는다. 상기 전극은, 용융 연결 금속이 지지부재 상에 배열된 전극과 함께 고정홀 내로 주입되고 연결 금속은 전극의 금속 피막으로 밀접하게 접촉하여 경화되는 방식으로 상기 지지부재 상에 고정된다. 지지부재에 고정된 전극이 그렇게 형성되어서 지지부재의 내벽이 지지부재의 실린더축으로부터 보이지 않는다. 전극은 지지부재에 고정된 이후에 전극의 내벽면에 증기 증착(vapor deposition)에 의하여 구성된 금속 박막을 구비한다.

Description

전자빔 노출 장치를 위한 정전 편향기{ELECTROSTATIC DEFLECTOR FOR ELECTRON BEAM EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 전자빔 노출 장치나 전자 마이크로스코프와 같은 전자빔 조사 장치에서 전자빔을 편향시키기 위하여 사용되는 정전 편향기에 관한 것이다.
전자빔은 직경이 수십 ㎚ 로 감소될 수 있고, 또한 전자 마이크로스코프나 전자빔 노출 장치와 같이 전자빔을 조사하기 위한 장치가 사용된다. 상기 전자빔 조사 장치들은 샘플에 수렴되는 전자빔의 노출 위치를 변화시키기 위하여 편향기를 사용한다. 이러한 목적을 위하여 사용되는 편향기는, 큰 편향 범위를 갖지만 상대적으로 낮은 응답률을 갖는 전자기 편향기 또는 좁은 편향 범위를 갖지만 높은 응답률을 갖는 정전 편향기 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 발명은 정전 편향기에 관한 것이다. 비록 후술하는 상세한 설명이 일례로서 전자빔 노출 장치의 정전 편향기를 언급할지라도, 본 발명은 그러한 편향기로만 제한되는 것이 아니라 전자빔 조사 장치와 사용되는 임의의 정전 편향기에도 적용 가능하다.
최근 들어, 지금까지 증가하고 있는 집적 회로의 소형화 현상 및 집적 회로의 밀도는 어느 정도까지 진전되어 더 이상의 소형화 현상은 미세 패턴을 구성하는데 대한 기술의 주요한 정체가 오래 있어온 포토리소그래피에 의하여 달성되기는 어렵다는 것이다. 이러한 관점에서 볼 때, 전자빔이나 이온빔과 같은 하전 입자빔을 사용하는 노출법이나 X 선을 사용하는 새로운 노출법이 포토리소그래피를 대체하는 기술로서 연구되어지고 실현되어져왔다. 이러한 모든 방법들 중에서, 전자빔을 사용하여 0.1㎛ 만한 미세한 패턴을 구성할 수 있는 전자빔 노출법이 주목되고 있다. 동시에, 전자빔 노출 장치는, 동작의 안정성, 높은 처리량 및 반도체 대량 생산 시스템의 일부로서 더 미세한 마이크로 기계 제작 가능성을 구비하는 것을 필요로 한다.
전형적인 종래의 전자빔 노출 장치는 전자기 편향기와 정전 편향기의 조합으로 구성된 편향 수단을 사용한다. 전자기 편향기는 주 편향기로 불리우고, 정전 편향기는 보조 편향기로 불리운다. 일반적으로, 전자기 편향기의 편향 범위(주 편향 범위)는 각 영역이 정전 편향기의 편향 범위보다 더 작게 되는 몇 개의 영역(하부 편향 범위)으로 분할되며, 전자기 편향기의 편향 위치는 각 하부 편향 범위의 중심에 위치하며, 또한 각 하부 편향 범위는 정전 편향기에 의하여 편향된다. 웨이퍼 상에 적절한 구역의 전자빔을 조사하기 위한 투사 렌즈는 전자빔 노출 장치의 컬럼 내에 구축된다. 전자기 편향기와 정전 편향기는 투사 렌즈와 실질적으로 일체로 배열되거나, 보다 명확하게는 정전 편향기는 전자기 편향기 내에 수용된다.
정전 편향기(보조 편향기)나 주변 부품을 위하여 우수한 기계 가공성과 높은정밀도 그러면서 높은 전도도를 갖는 금속을 사용하는 것은 소용돌이 전류(eddy current)로 인한 전자기 편향기(주 편향기)의 낮은 응답률로 인하여 불편을 일으킨다. 이것은 높은 처리량을 요구하는 전자빔 노출 장치를 위해서는 심각한 문제를 야기한다.
소용돌이 전류를 감소시키기 위한 노력으로, 정전 편향기는 (알루미나와 같은) 실린더 절연 재료의 내부를 (예를 들어, 베이스와 표면으로서 각각 Ni와 Au 로) 도금함으로써 형성되어 왔다. 그러나, 가공의 정밀도의 문제와 도금 공정의 어려움을 피하기 위하여, 현재 실무는 거의 이상적인 고유 저항을 가지는 AlTiC(알루미나와 티타늄 탄화물의 화합물) 세라믹을 그라인드(grind)하고 연삭된 세라믹을 플래티늄(platinum)으로 도금처리 하여 정전 편향 전극을 제조하는데, 이 전극은 정전 편향기를 제조하기 위한 절연 알루미나 세라믹의 중공 실린더 내에 고정된다.
도 1a 내지 도 1c는 전자빔 노출 장치의 종래 정전 편향기를 도시한다. 도 1a는 정전 편향기의 외부 구성을 도시하고 도 1b는 도 1a의 라인 A-A'에서 취한 평면도를 도시하고, 및 도 1c는 도 1b의 라인 B-B'에서 취해진 단면도를 도시한다.
도면에서 도시된 정전 편향기(10)는 주 편향기(도시되지 않음)를 구성하는 전자기 편향기 내에 배치되고, 전자빔 노출 장치의 보조 편향기로서 사용된다. 도시된 바와 같이, 정전 편향기(10)는 전극 그룹(11)과, 지지부재의 내부에 고정된 전극들(11)을 갖는 중공 실린더 지지부재(12)를 포함한다.
전극(11)은 8 개의 AlTiC 세라믹 전극 부재(E1내지 E8)로 구성되어 있다. 전극 부재(Ei: ｉ= 1 내지 8)는 지지부재(12)(도 1b)의 축에 대하여 대칭적으로 고정되게 배열된다. 각 전극 부재(Ei)는 동일한 형상으로 그라인드 되며, 금속 피막으로 형성된 표면을 갖는다. 이 금속 피막은, 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir) 또는 플래티늄(Pt)과 같은 플래티늄 그룹의 금속으로 이루어지며, 전기 도금에 의하여 전도성 세라믹의 각 표면 상에 직접 형성된다.
전자빔은 전자의 흐름이며, 이 전자가 절연 재료 상에 충돌될 때, 절연 재료의 표면 상에 전하를 누적시킨다. 이렇게 누적된 전하는 주변 전기장에 대하여 영향을 끼친다. 정전 편향기는 각 전극 부재(Ei)에 전압을 인가하여 전극(11) 내에 전기장을 발생시키고 이 전기장의 힘으로 입사 전자빔을 편향시키기 위한 것이다. 문제는 이 전기장이 주변 지지부재(12)의 표면에 누적된 전하에 의하여 방해받는 경우에는, 희망하는 정도의 편향이 얻어질 수 없다는 데에 있다. 이러한 관점에서 볼 때, 도 1a 내지 도 1c에서 도시된 종래 정전 편향기는, 지지부재(12)의 내면이 실린더의 중심축으로부터 직접 보이지 않도록 각 전극 부재(Ei)가 크랭크 형태의 단면을 가지는 구조를 갖는다. 이러한 형상으로 인하여, 전자빔이 실린더를 통과함에 따라 방해를 받을 때에도, 방해받은 전자는 전극 부재(Ei) 중 하나에 부딪히고 지지부재(12)의 내면에 도달하는 것을 방지해 준다.
다른 한편으로, 지지부재(12)는 전극 부재(Ei)를 서로서로 절연하는 것이 필요하고 알루미나와 같은 세라믹 절연 재료로 이루어진다. 이 지지부재(12)에는 지지부재(12)의 내부 원주면에서보다 외부 원주면에서 더 큰 직경을 갖는 웨지 형상의 고정홀(31)이 형성된다. 이러한 고정홀은 지지부재 내부에 전극(11)(8 개의 전극 부재 : E1내지 E8)을 고정하기 위해 사용되고, 2 개의 고정홀(전부 16 개에 대해)은 각 전극 부재(Ei)를 위해 형성되어 있다. 각 고정홀(31)의 내벽부는, 주 성분으로서, 티탄(Ti)이나 몰리브덴-망간(Mo-Mn)으로 이루어진 연결 금속 패드(16, 17)로 금속화 작용에 의하여 형성되어진다.
도 2a 는 상기 전극을 구성하는 전극 부재(Ei)를 도시하고, 도 2b 는 전극 부재(Ei)와 전극 부재(Ei)가 고정되는 지지부재의 단면도를 도시한다.
동일 형상으로 된 8개의 전극 부재(Ei)는 정전 편향기의 전극(11)을 구성하기 위해 사용되며, AlTiC 세라믹을 그라인드 하고 그 표면을 플래티늄으로 도금함으로서 이루어진다. 전극 부재(Ei)를 제조하기 위하여, 제 1 단계는 동일한 형상으로 전극 부재를 그라인드 하는 것이다. 각 전극 부재(Ei)의 표면이 청정되고 난 후에, 각 전극 부재(Ei)는, 드라이버(driver)의 전압으로 압인(impressed)된 부분을 구성하는, 주 성분으로서 티타늄(Ti)을 갖는 금속화 작용에 의하여 전도성 금속 패드(13)를 갖게 형성되어진다. 더욱이, 주 성분으로서, 티타늄의 연결 금속 패드(14, 15)는 전극 부재(Ei)를 지지부재(12)에 고정하기 위하여 임의의 2 지점에서 금속화 작용에 의하여 형성되어진다. 각 금속 패드(13 내지 15)의 크기는 최소값으로 유지된다. 그후 플래티늄(Pt)은 전기 도금함으로써 2㎛ 만한 두께로 각 전극 부재(Ei)의 표면에 직접 형성된다.
지지부재(12)에 고정되게 배열되어 있는, 각 전극 부재(Ei)는 조립 지그(jig)에 의하여 높은 정밀도로 제 위치에 고정되게 배치되는 동안 지지부재(12) 내로 삽입되며, 지지부재(12)에 구성된 고정홀(31) 내에 용융 금속 납땜 재료(18)의 작은 양이 주입되고 경화된다(도 2b). 그 결과, 전극 부재(Ei)에 형성된 연결 금속 패드(14, 15)와 지지부재(12)에 형성된 연결 금속 패드(16, 17)는 연결 금속(18)에 의하여 고정된다. 다르게 말하면, 각 전극 부재(Ei)는 미리 결정된 상대 위치에 견고히 고정된다. 고정홀(31) 내에 연결 금속(18)을 주입하는 대신에, 접착제가 사용될 수 있다.
종래의 전자빔 노출 장치의 정전 편향기는 전술한 구성을 갖는다. 그러나, 실제에 있어서, 편향 위치는, 비록 작은 정도지만, 약 수십 ㎚ 만큼 변위된다. 심지어 이 작은 변위는 더욱더 미세한 분해능이 전자빔 노출 장치에 요구됨에 따라 최근에는 문제로 대두되고 있다.
본 발명의 목적은 편향 위치의 변위를 감소시킴으로써 전술한 전자빔 조사 장치보다도 더 정밀도가 높은 정전 편향기를 실현시키는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 측면에 따라, 다수의 전극이 절연 재료로 이루어진 실린더 지지부재의 내부에 서로 떨어져 고정되며, 금속 박막이 도 1a 내지 도 1c에서 도시된 바와 같이, 증발에 의해 전극의 내벽부에 증착되는, 전자빔 조사 장치의 정전 편향기가 제공된다.
구체적으로는, 본 발명의 제 1 측면에 따른 전자빔 조사 장치의 정전 편향기는 절연 재료로 이루어진 실린더 지지부재와, 이 지지부재의 내부에 서로 일정 간격 떨어져서 고정되고 금속 피막이 덮여진 표면을 적어도 일부분 구비하는 다수의 전극을 포함하는데, 상기 지지부재는 전극이 고정되는 위치에 따라 제 위치에 형성된 다수의 웨지 형상의 고정홀을 구비하되, 상기 고정홀은 지지부재의 내부 원주 사이드에서보다 외부 원주 사이드에서 더 큰 직경을 가지며, 상기 전극은 용융 연결 금속을 상기 고정홀 내로 주입함으로써 지지부재에 배열되고 고정되며, 상기 연결 금속은 상기 금속 피막과 밀접한 접촉으로 경화되고, 지지부재의 내벽면은 지지부재에 고정된 전극을 갖는 지지부재의 실린더축으로부터는 보이지 않으며, 또한 전극은 지지부재에 전극을 고정시킨 다음에 전극의 내벽면에 증발시킴으로써 형성된 금속 박막을 가진다.
조립 후에, 금속 박막은 지지부재가 진공으로 유지되는 방식으로 증기 증착에 의하여 전극의 내벽면에 형성되며, 회전하는 동안, 금속 박막의 재료를 구성하는 증기 소스는 지지부재 내에서 재료를 이동시키면서 가열되어진다.
도 3a 내지 도 3c 는 본 발명의 제 2 측면에 따라 전자빔 조사 장치를 위한 정전 편향기의 기본 구조를 도시하는 도면이고, 그 중 도 3a 는 제 1 기본 구조를 도시하고, 도 3b 는 제 2 기본 구조를 도시하고 및 도 3c 는 제 3 기본 구조를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 측면에 따라 전자빔 조사 장치를 위한 정전 편향기는 비전도성 재료로 이루어진 실린더 지지부재(52)와, 전도성 표면을 적어도 일부분 구비하며 내부 원주 방향을 따라 서로 떨어져 고정되어 있는 다수의 전극(11)을 포함한다. 도 3a 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 정전 편향기의 제 1 기본 구조에 있어서, 지지부재(52)는 실린더의 축에 평행한 방향으로 있는 개구부(60)를, 각 인접 전극 사이의 공간을 마주하고 있는 부재 부분에 갖는다. 다른 한편으로, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제 2 기본 구조에 있어서, 다수의 전극(11)은 지지부재(52)로부터 전자빔을 방출하는 방향으로 뻗어 있다. 도 3c 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제 3 기본 구조에 있어서, 지지부재는, 전체의 길이가 전극(11)의 길이보다 충분히 더 작은 다수의 독립 지지유닛(52a, 52b)을 구비하고 있다.
편향 위치의 변위가 정전 편향기의 대전(charge-up)에 의하여 가능하게 일어나고 있다는 것을 여러 가지 분석은 보여준다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 정전 편향의 조립 이전에, 전극 부재와 지지부재는 오염 없이(free of fouling) 외견상으로 완전한 상태로 청정되고 조립 작업은 청결 환경에서 수행된다. 사실, 조립 이후에 전극 부재의 내벽면의 상태를 체크하여서 최첨단 검출법(the state-of-the-art detection method)에 따라 어떤 오염도 발견하지 못하였다. 그럼에도 불구하고, 본 발명자는 검출될 수 없는 오염물이 대전을 야기할 수도 있다고 추정하였다. 전술한 바에 따라, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 정전 편향기는, 도금이나 증기 증착에 의하여 전극 부재의 표면에 금속 (플래티늄) 피막을 형성하고, 그 후에 지지부재에 전극 부재를 연결 금속으로 고정함으로써 제조된다. 금속 납땜이 연결 금속으로 사용되는 경우에, 금속 납땜에 포함되는 용제(flux)가, 순회 하는 길을 따라서, 가열하는 시간에 전극의 내벽면에 부착된다. 또한, 접착제가 연결 금속을 대신하여 사용되는 때에는, 유기물이 전극의 내벽면에 부착되거나 접착제가 가열되는 시간에 전극의 내벽면으로 새어나올(ooze out) 수 있다. 더욱이, 도금으로 형성된 금속 피막의 표면은 도금 공정 동안 내부에 용해된 많은 화학 물질을 갖는 액체와 접촉하게 된다. 그러므로, 비록 도금 후 청정 공정 이후에도, 얼마의 잔재가 표면에 남아 있는 것으로 기대된다. 종래 기술의 상태에 따라, 그러한 오염물은 검출되지는 않지만 편향 위치의 변위를 야기하는 작은 대전을 일으킬 수 있다.
본 발명자는 이 오염물이 조립 공정 동안 불가피하게 일어났으며 이 대전이 오염물을 커버하는 새로운 금속 박막을 형성함으로써 회피될 수 있다는 것을 생각하였다. 그러나, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 기다란 실린더의 내벽면에 전극이 고정되는 정전 편향기의 구조는 전극의 내벽면에 금속 박막을 형성하기 위하여 스퍼터링의 사용을 배제시킨다. 이러한 관점에서 볼 때, 내부에 고정된 전극을 가진 지지부재는 진공으로 유지되고, 금속 박막의 재료를 구성하는 와이어 부재(wire member)는 지지부재의 실린더축에 유지되며, 또한 지지부재를 회전시키면서, 와이어 부재는 지지부재 내에서 가열되는 동안 이동된다. 이러한 방식으로, 금속 박막은 증기 소스로서 와이어 부재를 사용하여 진공 증착에 의하여 전극의 내벽면에 형성된다. 진공 증착에 있어서, 내부에 고정된 전극 부재를 갖는 지지부재의 온도는 증가하고, 전극 부재는 금속으로 고정되는 것이 요구된다. 그러므로, 이 경우에 낮은 열 저항을 구비하는 결합 방법이 사용될 수 없다. 전극의 내벽면에 형성된 금속 박막은 기계적인 힘에 영향을 받지 않으며, 그리하여 기계적으로 강한 피막일 필요가 없다. 더욱이, 전극 부재는 도 1a, 도 1b에 도시된 바와 같이 크랭크 형상이 된다. 그러므로, 실린더 축에 배열된 와이어 부재로부터 증발된 재료는 일직선 앞으로 나아가서 전극 부재의 내벽면에 부착되지만, 지지부재의 내벽면에는 부착되지 않는다. 결과적으로, 전극들 사이의 절연에 악영향을 주지 않는다.
사실, 편향 위치의 변위는 조립 이후에 전극의 내벽면에 금속 박막을 형성함으로써 회피될 수 있다.
본 발명자는 대전이 되는 또다른 원인이 반사 전자, 이차 전자와 지지부재의 표면에 부착되는 샘플의 증발 성분이라는 것을 발견하였다. 이 관점으로부터 대전은 도 4를 참조로 하여 설명될 것이다.
전자빔 노출 장치에 있어서, 정전 편향기(10)는 전자기 편향기(9)에서 샘플(웨이퍼)(1)에 가장 가까이 있는 위치에 배열된다. 샘플(1)의 표면은 레지스트층(2)으로 형성되고 전자빔(3)으로 조사된다. 비록 전자빔의 일부가 레지스트층(2)의 표면에 의하여 반사되고 정전 편향기(10)로 되돌아갈지라도, 레지스트층(2)에 조사되는 전자빔은 레지스트층(2)으로 흡수되고 그 층을 감광시킨다. 또한, 레지스트층(2)에서 산란되거나 레지스트층(2)에 흡수되고 레지스트층(2)으로부터 방출된 이차 전자의 일부는 또한 정전 편향기(10)로 되돌아간다. 이러한 반사 전자와 이차 전자는 지지부재(12)의 단부에 가까운 위치에서 누적된다. 또한,전자빔(3)은 정전 편향기(10)와 전자기 편향기(9)를 거쳐 통과하는 동안 편향되어짐으로써 샘플(1)에 입사한다. 편향의 양이 큰 경우에, 전자빔(3)은 전극 부재(Ei)의 연장면에 가까운 위치에 있는 샘플에 입사한다. 비록 전극 부재(Ei)가 전술한 바와 같은 크랭크의 형상으로 있더라도, 이 위치로부터의 반사 전자나 이차 전자는 지지부재(12)의 표면에 도착하기가 매우 쉬운 것 같다. 전술한 사실로부터 야기되는 문제는 전하가 샘플(1)에 더 가까운 지지부재(12)의 부분에 특히 누적(대전)되어, 이것에 의하여 전자빔의 노출 위치에 에러를 야기하기가 쉽다는 것이다.
또한 대전은 다른 원인으로 인하여 일어난다. 전자빔 노출 장치에 있어서, 노출 공정을 위한 컬럼의 내부와 이 컬럼에 결합된 챔버의 내부는 보통 고진공 상태로 유지된다. 그러나, 실제로, 레지스트나 그와 같은 것의 증발로 인하여, 주 성분으로 연소 탄소를 갖는 화합물(오염물)이 전자빔의 조사에 의하여 발생된다. 이 오염물은 양호한 전도체가 아니며, 그러므로, 대전이 전극 표면에 일어나고, 전기장을 방해하며, 이리하여 전자빔 노출 위치에 일어나는 에러의 문제가 야기된다. 이 문제는 레지스트에 코팅된 웨이퍼의 인접한 곳에 위치된 정전 편향기(보조 편향기)에 특별히 잘 나타난다.
종래 기술에 있어서, 정전 편향기 그 자체는 대전이 어떤 양에 도달할 때는 새로운 정전 편향기로 교체된다. 그러나, 정전 편향기를 교체하는 작업은 컬럼과 챔버 내의 고진공 상태의 일시적 손실(즉, 대기에 일시적인 노출)을 일으킨다. 교체 작업을 한 이후 노출 장치의 재가동 동안(예를 들어, 각 편향기에 가해진 편향데이터의 초기화 동안), 이 장치는 정지하여 있어서 낮은 처리량을 야기한다. 이 문제에 대처하기 위하여, 컬럼과 챔버의 내부를 대기에 노출하지 않고 오염물을 제거하기 위한 "in-situ" 청정 공정이라고 불리는 방법이 사용되어왔다. 이 방법에서는, 주 성분으로 산소를 갖는 매우 작은 양의 가스가 이 장치로 유입되며, 이 희박 가스 분위기에서, 고주파 전력이 정전 편향 전극에 가해지고 이리하여 산소 프라즈마가 회분화 현상(ashing)에 의하여 오염물을 제거하도록 발생된다. 그러나, 이 "in-situ" 청정 공정은 전극 표면에 금속 피막을 형성하는 전도성 물질이나 전극 표면을 오염시키는 물질을 비산시킨다. 이 물질은 지지부재(12)의 비전도성 표면에 부착되고 전극들 사이의 절연저항을 감소시키며 그렇지 않으면 기대치 못한 대전을 일으켜서 노출의 위치 정확도를 떨어뜨린다.
도 1a 내지 도 1c 에 도시된 바와 같이, 다수의 전극(11)은 지지부재의 내부에 고정되고 실린더의 내부가 각 인접 전극 사이의 공간을 통해 직접 마주본다. 이 전하는 전극들 사이의 상기 공간에 누적되어, 실린더의 내부 전기장에 영향을 준다. 또한 전극들 사이의 절연 저항은 전극들 사이의 각 공간에 해당하는 지지부재 부분의 표면 저항에 의하여 영향을 받는다. 본 발명의 제 1 기본 구조를 갖는 도 3a에 도시된 바와 같이, 실린더의 축에 평행한 방향으로 뻗어 있는 다수의 개구부(60)가 전극들 사이의 공간에 해당하는 지지부재(52)의 부분 내에 형성되며, 그리하여 전극들 사이의 공간에 해당하는 지지부재(52)의 이 부분은 감소된다. 이리하여, 종래 기술과 비교해 볼 때, 누적된 전하의 양은 전기장에 미치는 감소된 영향으로 감소된다. 더욱이, 전극들 사이의 공간에 해당하는 지지부재(52) 부분들의 영역(폭)이 증가된 표면 저항으로 감소된다. 그 결과, 전극들 사이의 절연 저항이 어느 정도까지는 증가되어, 전도성 물질이나 오염된 물질이 특정 부위에 부착되는 때에도 그 영향은 감소될 수 있다.
전술한 바와 같이, 문제는 지지부재의 대전이 일어나거나 전도성 물질이나 오염된 물질이 샘플에 가까운 지지부재의 부분에 부착하는 경우에 주로 야기된다. 본 발명에 따라 제 2 기본 구조를 갖는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 다수의 전극(11)은 샘플로부터 거리가 떨어져 위치된 지지부재(52)로부터 전자빔이 방출되는 방향으로 뻗어 있다. 그러므로, 전도성 물질이나 오염된 물질의 대전이나 부착은 일어나기 어렵다. 부수적으로, 지지부재는 샘플로부터 떨어져 있는 전극의 길이의 1/3 또는 그 이상의 길이인 것이 바람직하다.
도 3c 에 도시된 바와 같이, 제 1 기본 구조와 비슷한, 본 발명에 따라, 제 3 기본 구조는 각 인접 전극들 사이의 공간에 해당하는 지지부재(52)의 영역을 감소시키기 위한 것이다. 제 1 및 제 2 기본 구조에 있어서, 지지부재(52)는 미리 결정된 형상을 구비하고, 다수의 전극(11)은 지지부재(52)에 고정됨으로써 미리 결정된 상대적인 위치에 배열된다. 대조적으로, 제 3 기본 구조로서, 지지부재는 초기에 미리 결정된 상대적인 위치를 가지지 않는 다수의 독립 지지유닛(52a, 52b)으로 분리된다. 이러한 관점에서 볼 때, 제 3 기본 구조에 있어서, 다수의 전극과 다수의 지지유닛은 다수의 전극의 상대적 위치를 결정하기 위해 제 위치에 고정되어진다. 다르게 말하면, 다수의 전극은 또한 상대적 위치를 결정하기 위하여 구조 부재로서의 기능을 한다.
또한 전술한 제 1 내지 제 3 기본 구조를 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 더욱이, 본 발명의 제 1 측면은 제 2 측면에 적용될 수 있고, 그 결과 제 1 구조에서부터 제 3 기본 구조를 가지는 정전 편향기를 조립한 뒤에, 제 1 측면에서와 같이 전극 표면에 증발에 의한 증착이 이루어지는 것이 바람직하다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 전자빔 노출 장치의 정전 편향기의 외관 및 내부 구성을 도시하는 모델도.
도 2a 및 도 2b 는 종래의 전극 부재와 전극 부재가 지지부재에 고정된 상태를 도시하는 도면.
도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 따라 정전 편향기의 기본 구조를 도시하는 도면.
도 4 는 샘플에 가까운 부분에 오염된 물질의 대전(charge-up)과 부착을 설명하기 위한 도면.
도 5 는 일실시예에 따라 정전 편향기의 내벽면에 금속 박막의 진공 증기 증착을 위하여 사용되는 진공 증기 증착 장치의 단면도.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 정전 편향기의 구성을 도시하는 사시도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 정전 편향기의 구성을 도시하는 사시도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 샘플 9 : 전자기 편향기
10 : 정전 편향기 11 : 전극 그룹
12 : 지지부재 14, 15, 16, 17 : 연결 금속 패드
18 : 연결 금속 27 : 회전 테이블
29 : 회전 제어 부재 31 : 고정홀
52, 52a, 52b : 지지부재 61 : 홀
본 실시예에 따라 정전 편향기는 도 1a 내지 도 1c 및 도 2a, 도 2b에 도시된 구조를 갖고, 조립 후에 전극 부재(Ei)의 내벽면에 진공 상태에서 플래티늄이 증발되어 증착되는 것에서만이 종래 기술과 다르다. 도 1a 내지 도 1c의 조립 상태는 종래 기술에서와 같은 동일한 단계에 의하여 얻어진다. 다만 차이는 진공 상태에서 전극 부재(Ei)의 내벽면에 증발에 의해 플래티늄을 증착시키는 단계이다.
도 5 는 일실시예에 따라 정전 편향기의 전극 부재(Ei)의 내벽면에 진공에서 증발되어 플래티늄을 증착하기 위한 증기 증착 장치의 단면도이다.
도 5에서, 도면 번호(21)는 실린더 사이드벽(22)이 패킹(25)에 의해 고정되는 증기 증착 장치의 베이스를 지시한다. 진공 펌프(도시되지 않음)에 연결되는 통로(23)는 사이드벽(22)에 구성된다. 상부 플레이트(24)는 다른 패킹(25)에 의해 사이드벽(22)에 장착된다. 일단 상부 플레이트(24)가 장착되고 진공 펌프가 작동되면, 베이스(21), 사이드벽(22) 및 상부 플레이트(24)에 의하여 격납된 챔버의 내부는 진공으로 된다. 베이스(21)는 그 위에 회전 베이스(26)를 갖고, 회전 베이스 상에 회전 테이블(27)이 베어링(28)에 의해 배열되어 있다. 회전 테이블(27)은 회전모터(46)에 의하여 회전되는 기어(44)와 맞물리는 기어이(gear teeth)로 구성된다. 회전 테이블(27)은 회전 모터의 동작에 따라 회전된다. 회전 테이블(27)의 전방 단부는 정전 편향기(10)를 지지하기 위하여 사용된다. 정전 편향기(10) 위에 장착되어 지지되는, 회전 제어 부재(29)는 장착 부재(30)에 의해 사이드벽(22)에 고정된다. 증기 증착 재료를 구성하는 플래티늄 와이어 부재(41)는 정전 편향기(10)의 중심축을 따라 통과되며 지지된다. 와이어 부재(41)의 하부 부분은 한편으로는 수직 행정 기구를 구성하는 Z 스테이지(42)에 부착되고 와이어 부재(41)의 상부 부분은 Z 스테이지(43)에 부착된다. Z 스테이지(42, 43)는 도시되지 않은 전원에 연결되고 또한 수직으로 와이어 부재(41)를 이동시킴과 동시에 와이어 부재로 흐르는 전류를 공급하여 와이어 부재(41)를 가열할 수 있다.
종래 기술에서와 동일한 방식으로 조립된, 정전 편향기(10)는 상부 플레이트(24)와 회전 제어 부재(29)이 제거된 상태에서 회전 테이블(27)에 지지된다. 그후, 회전 제어 부재(29)가 장착되고, 또한 와이어 부재(41)는 정전 편향기(10) 내로 삽입되고 Z 스테이지(42, 43)에 장착된다. 더욱이, 상부 플레이트(24)가 고정되고 챔버의 내부가 진공으로 된다. 회전 테이블(27)을 회전시켜서 정전 편향기(10)를 회전시키는 동안, 와이어 부재(41)는 수직으로 이동되면서 와이어부재로 흐르는 전류의 공급에 의해 가열된다. 와이어부재(41)로부터 증발된 플래티늄은 전극 부재(Ei)의 내벽면에 증착되어 이것에 의하여 박막을 형성한다. 이 공정에서, 전극 부재(Ei)가 크랭크 형성으로 되기 때문에, 플래티늄은 지지부재(12)의 내벽면에 증착되지 않는다. 이리하여, 전극 부재(Ei) 사이의 절연에 악영향을 주지 않는다.
전술된 바와 같이, 플래티늄 박막은 전극 부재(Ei)의 내벽면에 형성된다. 따라서, 비록 검출되지 않는 오염물이 전극 부재(Ei)의 내벽면에 존재하는 경우에도, 전극 부재 상에 형성된 플래티늄 박막은 전극 부재(Ei)의 내벽면이 대전되는 것을 막아준다. 오염물이 전극 부재(Ei)의 실린더 축으로부터 직접 보이지 않게 부분적으로 남아있을 수도 있고, 또한 지지부재(12)는 절연된다. 그러므로, 이 부분들은 대전될 수 있다. 그러나, 이 부분들이 실린더의 내부에 대하여 직접 대향 위치에 있지 않기 때문에, 실린더의 전기장은 불리하게 영향을 받지 않는다.
이리하여 본 발명에 따라, 전극 부재의 표면이 조립 동안 발생되는 오염물에 의해 얼마간이라도 대전되지 않는 정전 편향기가 제공되어진다는 것을 전술한 설명으로부터 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 정전 편향기의 전기장의 방해가 감소되고 노출위치의 정밀도가 개선된다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 정전 편향기의 구성을 도시하는 사시도이다. 제 2 실시예에 따라 정전 편향기는 제 1 및 제 2 기본 구조가 조합된 구성을 갖는다. 제 2 실시예에 따라 정전 편향기에 있어서, 다만 지지부재(52)가 도 1 에 도시된 종래의 지지부재와 다르고, 8 개의 전극으로 구성된 전극 그룹(11)은 도 1 에 도시된 종래의 전극 그룹과 동일하다. 조립 방법은 도 2를 참조로 하여 설명되어 있을 것이다.
조립할 때, 조립 지그(jig)에 의해 정밀하게 제 위치에 고정되는 동안, 각 전극 부재(Ei)는 지지부재(52) 내로 삽입된다. 납땜(soldering)이나 놋땜(brazing) 재료(18)의 작은 양이 지지부재(52)에 형성된 홀(61)로 주입(도 2b)되고 가열된다. 그 결과, 전극 부재(Ei)에 형성된 연결 금속 패드(14, 15)와 지지부재에 형성된 연결 금속 패드(16, 17)가 서로 고정된다. 다르게 말하면, 전극 부재(Ei)가 지지부재(52)와 함께 미리 결정된 상대적인 위치에 견고하게 고정된다.
전술된 바와 동일한 방식으로, 제 2 실시예에 따라 정전 편향기가 구현된다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 정전 편향기의 구성을 도시하는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제 3 실시예에 따라 정전 편향기에 있어서, 지지부재(52)는 2 개의 짧은 지지유닛(52a, 52b)로 분할된다. 지지유닛(52a, 52b)은 각각 예를 들어 전극 부재(Ei) 길이의 1/10 또는 더 적은 길이의 실린더이고, 지지유닛 안에 형성된 8 개의 홀(61)을 가진다. 지지부재(52a, 52b)의 나머지 구조는 제 2 실시예의 해당 구조와 동일하다. 다르게 말하면, 도 6 에 도시된 제 2 실시예에 따라 정전 편향기의 지지부재(52)의 슬롯(60)의 길이에 해당하는 부분은 모두 제거되고, 이 지지부재(52)는 두 부분으로 분할된다. 이리하여, 하부 지지유닛(52b)은 전극 그룹(11)의 하부 단부로부터 전극 길이의 1/3 이상의 거리만큼 떨어져서 위치된다.
제 3 실시예에 따라 정전 편향기는 2 개의 지지유닛(52a, 52b)으로 분할된지지부재를 가지며, 그리하여 제 2 실시예의 것과 동일한 방식으로 조립되지 않는다. 이 정전 편향기는 8개의 전극 부재(Ei)와 조립 지그를 사용하여 정확하게 제 위치에 고정된 2 개의 지지유닛(52a, 52b)에 있는 홀(61) 내로 납땜이나 놋땜 재료를 주입함으로써 고정 상태로 조립된다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따라 정전 편향기에 대해서, 전극을 지지하기 위한 지지부재에 오염 물질의 대전과 부착이 감소되고, 그래서 정전 편향기의 전기장의 방해도 감소되어 노출 위치의 정밀도가 개선된다.

Claims (14)

  1. 절연 재료로 이루어진 실린더 지지 부재와, 상기 지지 부재의 내부에 서로 분리되어 고정되고 금속 피막으로 도포된 표면을 적어도 일부분 갖는 다수의 전극을 포함하는 전자빔 조사 장치를 위한 정전 편향기로서,
    상기 지지 부재는, 상기 다수의 전극이 각각 고정되는 상기 지지 부재의 부분에 배열되며 상기 지지 부재의 내부 원주면에서보다 외부 원주면에서 더 큰 직경을 갖는 다수의 웨지 형상의 고정홀을 구비하고, 상기 다수의 전극이 상기 지지 부재에 배치된 상태에서 융용된 접합 금속이 상기 고정홀 내로 주입되어 상기 다수의 전극의 금속 피막과 밀착 접촉하여 경화되고, 이에 의해 상기 접합 금속이 상기 지지 부재를 고정하며,
    상기 지지 부재에 고정된 상기 다수의 전극은, 상기 지지 부재의 내벽면이 상기 지지 부재의 실린더축으로부터 보이지 않는 형상으로 된, 전자빔 조사 장치를 위한 정전 편향기에 있어서,
    상기 다수의 전극이 상기 지지 부재에 고정되어진 후에, 상기 다수의 전극의 내벽면이 증착에 의하여 금속 박막으로 도포되는 것을 특징으로 하는, 전자빔 조사 장치를 위한 정전 편향기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 박막의 재료는 플래티늄인 전자빔 조사 장치를 위한 정전 편향기.
  3. 절연 재료로 이루어진 실린더 지지부재와, 상기 지지부재의 내부에 서로 떨어져서 고정되고 금속 피막으로 도포된 표면을 적어도 일부분 가지는 다수의 전극을 포함하는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 지지부재 상에 상기 다수의 전극을 고정하는 단계와,
    상기 지지부재를 진공 상태로 유지시키는 단계와,
    증기 소스를 제공하는 상기 금속 박막의 재료를 가열하면서 상기 지지부재를 회전시키는 동시에 상기 재료를 상기 지지부재에서 이동시켜, 상기 전극의 내벽면 상에 상기 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 따라 전자빔 조사 장치의 정전 편향기를 제조하기 위한 증기 증착 장치에 있어서,
    진공 챔버와,
    상기 진공 챔버 내에 배치되며 지지부재 상에 고정된 다수의 전극을 가지는 상기 지지부재의 중심축에 대하여 상기 지지부재를 회전 가능하게 지지하기 위한 회전 테이블과,
    상기 지지부재의 중심축을 따라 선형 증기 증착 소스를 지지하기 위한 증기 증착 소스 지지 기구와,
    상기 선형 증기 증착 소스를 가열하기 위한 가열 기구를 더 포함하는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기를 제조하기 위한 증기 증착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 증기 증착 소스 지지 기구는 상기 지지부재의 중심축을 따라 상기 선형 증기 증착 소스를 이동시키기 위한 이동 기구를 포함하는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기를 제조하기 위한 증기 증착 장치.
  6. 전자빔 조사 장치의 정전 편향기에 있어서,
    비전도성 재료로 이루어진 실린더 지지부재와,
    상기 지지부재의 내부 원주 방향을 따라 서로 떨어져 고정되어 있는 전도성 표면을 적어도 일부분 가지는 다수의 전극을 포함하되,
    상기 지지부재는 상기 전극의 인접하는 개구부 사이의 공간을 마주하는 상기 개구부의 부분에 상기 실린더 축에 평행한 방향으로 뻗어 있는 다수의 상기 개구부를 가지는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 다수의 전극은 상기 지지부재로부터 전자빔 방출 방향으로 뻗어 있는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 지지부재로부터 전자빔 방출의 방향으로 상기 다수의 전극이 뻗어 있는 연장 길이는 상기 전극 길이의 1/3 보다 더 긴 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  9. 전자빔 조사 장치의 정전 편향기에 있어서,
    비전도성 재료로 이루어진 실린더 지지부재와,
    상기 지지부재의 내부 원주 방향을 따라 서로 떨어져 고정되며 전도성 표면을 적어도 일부분 갖는 다수의 전극을 포함하되,
    상기 다수의 전극은 상기 지지부재로부터 전자빔이 방출되는 방향으로 뻗어 있는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 지지부재로부터 전자빔이 방출되는 방향으로 뻗어 있는 상기 다수의 전극의 연장 길이는 상기 전극의 길이의 1/3 보다 더 긴 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  11. 전자빔 조사 장치의 정전 편향기에 있어서,
    비전도성 재료로 이루어진 실린더 지지부재와,
    상기 지지부재의 내부원주 방향을 따라 서로 떨어져 고정되는 전도성 표면을 적어도 일부분을 갖는 다수의 전극을 포함하되,
    상기 지지부재는 다수의 독립 지지유닛을 가지고, 상기 지지유닛의 전장은 상기 전극의 길이보다 충분히 더 짧은, 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  12. 제 11 항에 있어서, 전자빔이 방출되는 방향을 따라 샘플에 가장 가까운 지지유닛의 단부로부터 전자빔이 방출되는 방향을 따라 전극의 단부까지의 거리가 상기 전극의 길이의 1/3 보다 더 긴 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 지지부재는 상기 지지부재의 내부 원주면에서보다 상기 지지부재의 외부 원주면에서 더 큰 직경을 가지고 각각 고정된 상기 다수의 전극에 해당하는 위치에 배열되는 다수의 웨지 형상의 고정홀을 포함하되, 상기 전극은 용융 연결 금속을 상기 지지부재 상에 적절히 배열된 전극과 함께 상기 고정홀 내로 주입하고 상기 전극의 금속 피막과 밀접하게 접촉을 하게 상기 연결 금속을 배치함으로써 상기 지지부재 상에 고정되고,
    상기 지지부재 상에 고정된 상기 전극은 상기 지지부재의 내벽면이 상기 지지부재의 실린더축으로부터 보이지 않게 형성되며,
    상기 전극은 상기 지지부재 상에 고정되어진 후에 상기 전극의 내벽면 상에 증기 증착에 의하여 형성된 금속 박막을 구비하는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 지지부재는 상기 지지부재의 내부 원주면에서보다 상기 지지부재의 외부 원주면에서 더 큰 직경을 가지고 각각 고정된 상기 다수의 전극에 해당하는 위치에 배열된 다수의 웨지 형상의 고정홀을 포함하되, 상기 전극은 용융 연결 금속을 상기 지지부재 상에 적절히 배열된 전극과 함께 상기 고정홀 내로 주입하고 상기 전극의 금속 피막으로 정밀 접촉하게 상기 연결 금속을 배치함으로써 상기 지지부재 상에 고정되며,
    상기 지지부재 상에 고정된 상기 전극은 상기 지지부재의 내벽면이 상기 지지부재의 실린더축으로부터 보이지 않게 형성되며,
    상기 전극은 상기 지지부재 상에 고정되어진 후에 상기 전극의 내벽면 상에 증기 증착에 의하여 형성된 금속 박막을 구비하는 전자빔 조사 장치의 정전 편향기.
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