KR101048341B1 - 전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

소형전자빔용 렌즈의 전극부의 두께조절을 자유롭게 하여 렌즈 설계 시 수차(收差) 감소를 최소화 할 수 있는 전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전자빔용 렌즈의 제조방법은 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부의 일면에 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어지는 전극부를 접합하는 접합단계, 상호 접합된 전극부의 외면 및 절연부의 중앙의 일정영역을 제외한 외주면을 마스킹하는 마스킹단계 및 상기 마스킹단계를 통해 상기 절연부의 마스킹되지 않은 영역에서부터 상기 전극부와의 접합 면까지 상기 절연부의 중앙부를 식각하는 식각단계를 포함하여 이루어진다.

Description

전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법{Lens for Electron Beam and Method Manufacturing The Same}

본 발명은 전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형전자빔용 렌즈의 전극부의 두께조절을 자유롭게 하여 렌즈 설계 시 수차(收差) 감소를 최소화 할 수 있는 전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

전자빔용 렌즈는 리소가공장비, 마스크가공장비, 디스플레이 전자빔 검사장비 및 전자빔 현미경 등 적용분야가 매우 다양하다.

또한, 소형전자빔의 경우에는 기존 범용전자빔 장비보다 다중 빔에 의한 생산성 향상, 대면적화, 진동안정성 및 진공관련 효율성을 지닌 장점을 보유하고 있어 근래에 소정전자빔의 사용이 증가하고 있는 추세이다.

도 1 및 도 2는 종래의 렌즈 및 가공방법을 간략하게 도시한 도면이다.

종래의 전자빔용 렌즈는 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)의 일면에 형성되며, 붕소(Boron)가 일정 깊이만큼 침투되어 도전성을 가지며, 중앙에 렌즈홀(16)이 형성된 전극부(14) 및 상기 붕소(Boron)가 침투되지 않아 도전성을 가지지 않는 절연부(12)의 중앙부(18)가 상기 전극부(14)까지 식각되는 형태로 이루어진다.

이와 같은, 종래의 전자빔용 렌즈의 가공방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 소재의 렌즈(10)의 일면에 붕소(Boron)을 일정 깊이만큼 침투시킨다.

상기 실리콘 소재의 렌즈(10)에 붕소(Boron)를 침투시키기 위하여 열 CVD법을 이용하는데 이에 따라, 일반적으로 붕소(Boron)의 침투 깊이는 약 2㎛정도가 된다.

이에 따라, 상기 붕소(Boron)가 침투된 영역이 도전성을 가지는 전극부(14)를 형성하고, 상기 붕소(Boron)가 침투되지 않은 영역이 절연부(12)를 형성하게 된다.

상기 실리콘 소재의 렌즈(10)의 일면에 붕소(Boron)을 일정 깊이만큼 침투시킨 후에는 상기 전극부(14)의 중앙에 상기 전극부(14)를 관통하는 렌즈홀(16)을 형성하고, 상기 렌즈홀(16)이 외부로 개방되도록 상기 절연부(12)의 중앙부를 식각하여 개구부(18)를 형성함으로써, 전자빔용 렌즈를 가공하였다.

이는 상기 붕소(Boron)의 침투여부 즉, 붕소(Boron)의 함유량에 따라 식각 정도가 현저하게 차이 나는 것을 이용하는 것으로, 다시 말하면, 상기 절연부(12)가 상기 전극부(14)에 비하여 식각이 용이하게 이루어질 수 있기 때문이다.

이와 같이 가공된 종래의 전자빔용 렌즈는 붕소(boron)의 침투두께에 종속적으로 그 두께가 결정됨으로 인하여 렌즈의 두께는 약 2㎛내외로 결정된다.

따라서, 종래의 가공방법을 통해서 제조되는 전자빔용 렌즈는 두께의 조절이 자유롭지 못하다는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 소형전자빔용 렌즈의 전극부의 두께조절을 자유롭게 하여 렌즈 설계 시 수차(收差) 감소를 최소활 할 수 있는 전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부의 일면에 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어지는 전극부를 접합하는 접합단계, 상호 접합된 전극부의 외면 및 절연부의 중앙의 일정영역을 제외한 외주면을 마스킹하는 마스킹단계 및 상기 마스킹단계를 통해 상기 절연부의 마스킹되지 않은 영역에서부터 상기 전극부와의 접합 면까지 상기 절연부의 중앙부를 식각하는 식각단계를 포함하여 이루어지는 전자빔용 렌즈 제조방법을 제공한다.

여기에서, 상기 식각단계는 습식에칭공정을 통해 이루어질 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 접합단계의 제1소재 및 제2소재는 실리콘 재질로 이루어지며, 상기 절연부 및 전극부가 잉곳 공정을 통해 제조되는 과정에서 붕소(Boron)가 상기 전극부를 제조하는 잉곳 공정에서 첨가될 수 있다.

본 실시예에 따른 상기 접합단계는 상기 절연부에 접합된 전극부를 관통하는 렌즈홀을 형성하는 렌즈홀 형성단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부 및 중앙에 렌즈홀이 형성되며, 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어져 상기 절연부의 일면에 접합되는 전극부를 포함하여 이루어지며 상기 절연부는 상기 전극부가 접합되지 않은 일면에서, 상기 렌즈홀을 중심으로 일정영역을 가지는 중앙부가 식각되어 상기 전극부까지 일정공간의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자빔용 렌즈를 제공한다.

본 발명의 전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법에 따르면, 실리콘 소재를 일체형으로 하여 붕소(Boron)을 침투시켜 제조하는 대신에 실리콘 잉곳공정에서 붕소(Boron)을 첨가시켜 제조되는 제1소재와 붕소(Boron)을 첨가시키지 않고 실리콘 잉곳공정에서 제조된 제2소재를 접합하여 렌즈를 가공함으로써, 렌즈 전극부의 두께가 수㎛~수백㎛로 조절이 가능한 효과가 있다.

이에 따라, 렌즈 설계 시 렌즈 전극부의 두께가 자유롭게 조절 가능하여 수차(收差) 감소를 최소활 할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 렌즈의 다양한 집속거리 등의 설계에 반영이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 전자빔용 렌즈를 도시한 단면도;
도 2는 종래의 전자빔용 렌즈를 가공하는 방법을 간략하게 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 제조 방법에 따라 전극부와 절연부를 접합하는 단계를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 제조 방법에 따라 마스킹단계를 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 제조 방법에 따라 절연부를 식각하는 단계를 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔용 렌즈의 사시도 및 단면도; 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔용 렌즈의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔용 렌즈 및 이의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 제조 방법에 따라 전극부와 절연부를 접합하는 단계를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 제조 방법에 따라 마스킹단계를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 제조 방법에 따라 절연부를 식각하는 단계를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔용 렌즈의 사시도 및 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔용 렌즈는 크게, 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부(200) 및 중앙에 렌즈홀(120)이 형성되며, 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어져 상기 절연부(200)의 일면에 접합되는 전극부(100)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 절연부(200)는 상기 전극부(100)가 접합되지 않은 일면에서, 상기 렌즈홀(120)을 중심으로 일정영역을 가지는 중앙부가 식각되어 상기 전극부까지 일정공간의 개구부(220)가 형성되어 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연부(200) 및 상기 전극부(100)는 각각 실리콘 재질로 이루어지며, 실리콘 잉곳 공정을 통해 제조된다.

여기에서, 상기 전극부(100)는 붕소(Boron)를 첨가시켜 실리콘 잉곳 공정을 수행하여 제조된다. 따라서, 상기 전극부(100)는 붕소(Boron)가 첨가됨에 따라 도전성을 가지게 된다.

본 실시예에 따른 상기 전극부(100)가 종래에 붕소(Boron)의 침투에 의하여 형성되는 것이 아니라 상술한 바와 같이, 실리콘 잉곳 공정 중에 붕소(Boron)을 첨가하여 제조됨으로 인하여 그 두께를 수㎛~수백㎛ 범위에서 자유롭게 설정할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 상기 절연부(200)은 상기 전극부(100)와 마찬가지로 실리콘 잉곳 공정을 통해 제조되는데, 상기 전극부(100)와는 달리 실리콘 잉곳 공정에서 별도로 붕소(Boron)를 첨가시키지 않고 제조하게 된다. 따라서, 상기 절연부(200)는 상기 전극부(100)와는 달리 도전성을 띄지 않게 되는 것이다.

이와 같이, 상기 절연부(200)와 전극부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 별도의 소재로 제조되어 접합되게 된다.

본 실시예에 따르면, 상기 절연부(200)와 전극부(100)를 접합하는 방법은 다양하게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 절연부(200)와 전극부(100)의 접합면에 실리콘 옥사이드를 형성시켜 상기 절연부(200) 및 상기 전극부(100)를 접합하게 된다.

이와 같이, 상기 절연부(200) 및 상기 전극부(100)의 접합이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전극부(100)의 중앙에 렌즈의 역할을 담당하는 렌즈홀(120)을 형성한다.

본 실시예에 따르면, 상기 렌즈홀(120)은 다양한 방법을 통해 형성될 수 있으며, 일 예로 사진식각공정(photo lithography)을 통해 식각될 수 있다.

상기 전극부(100)의 중앙에 상기 렌즈홀(120)의 형성이 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 마스킹 공정을 통하여 상호 접합된 상기 전극부(100)의 외면 및 상기 절연부(200)의 중앙의 일정영역을 제외한 외주면을 마스킹(300)하고, 상기 렌즈홀(120)을 중심으로 일정영역을 가지는 상기 절연부(200)의 중앙부를 식각하여 상기 전극부(100)까지 일정공간의 개구부(220)가 형성되도록 한다.

이에 따라, 상기 전극부(100)에 형성되는 상기 렌즈홀(120)은 외부로 개방되게 된다.

상기 절연부(200)는 상술한 바와 같이, 붕소(Boron)가 첨가되지 않아 식각이 용이하게 이루어진다.

본 실시예에 따르면, 상기 절연부(200)에 상기 개구부(220)를 형성하기 위하여 식각하는 방법의 일 예로 습식에칭(Wet-etching)을 사용할 수 있다.

상기 습식에칭(Wet-etching)을 위하여 본 실시예에서는 마스킹 공정을 통하여 상호 접합된 상기 전극부(100)의 외면 및 상기 절연부(200)의 중앙의 일정영역을 제외한 외주면을 마스킹(300)하는 것을 일 예로 하고 있으나 이에 한정되지 않고, 상기 전극부(100) 및 상기 절연부(200)의 외주면을 모두 마스킹(300)한 후에 상기 절연부(200)의 중앙부를 식각하고자 하는 부분을 마스킹하고 있는 부분을 패터닝한 후에 습식에칭(Wet-etching) 공정을 수행할 수도 있다.

이와 같이, 상기 절연부(200)의 식각이 완료되면, 상기 마스킹(300)을 제거하여 도 6에 도시된 바와 같이, 전자빔용 렌즈의 제조가 완료된다.

본 실시예에서는 상기 전자빔용 렌즈의 단면이 사각형인 것을 일 예로 하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 단면의 형상은 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

끝으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔용 렌즈의 제조방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 여기에서 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔용 렌즈의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전자빔용 렌즈의 제조방법은, 도 7에 도시된 바와 같이, 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부 일면에 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어지는 전극부를 각각 실리콘 잉곳 공정을 통해 제조하여 접합하는 단계(S1), 절연부에 접합된 전극부를 관통하는 렌즈홀을 형성하는 단계(S3), 상호 접합된 전극부의 외면 및 절연부의 중앙의 일정영역을 제외한 외주면을 마스킹하는 단계(S5), 절연부의 마스킹되지 않은 영역에서부터 상기 전극부와의 접합 면까지 상기 절연부의 중앙부를 식각하는 단계(S7) 및 식각이 완료된 절연부 및 전극부의 외주면에 형성된 마스킹을 제거하는 단계(S9)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부 일면에 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어지는 전극부를 각각 실리콘 잉곳 공정을 통해 제조하여 접합하는 단계(S1)에서 상기 제1소재 및 제2소재는 실리콘 재질로 이루어진다.

상기 접합단계(S1)에서는 상기 절연부(200)와 전극부(100)의 접합면에 실리콘 옥사이드를 형성시켜 상기 절연부(200) 및 상기 전극부(100)를 접합하는 방법이 사용될 수도 있다.

상기 절연부에 접합된 전극부를 관통하는 렌즈홀을 형성하는 단계(S3)에서는 상기 렌즈홀(120)이 사진식각공정(photo lithography)을 통해 식각되어 렌즈의 역할을 담당하게 된다.

상기 상호 접합된 전극부의 외면 및 절연부의 중앙의 일정영역을 제외한 외주면을 마스킹하는 단계(S5)는 마스킹 공정을 통해 이루어져, 상기 절연부의 마스킹되지 않은 영역에서부터 상기 전극부와의 접합 면까지 상기 절연부의 중앙부를 식각하는 단계(S7)를 통해 식각되는 상기 절연부(200)의 중앙부를 제외한 모든 영역을 식각공정으로부터 보호하게 된다.

상기 절연부의 마스킹되지 않은 영역에서부터 상기 전극부와의 접합 면까지 상기 절연부의 중앙부를 식각하는 단계(S7)는 습식에칭(Wet-etching)을 통하여 붕소(Boron)가 첨가되지 않아 식각이 용이한 상기 절연부(200)의 중앙부를 식각하여 상기 개구부(220)를 형성하게 된다.

끝으로, 상기 식각이 완료된 절연부 및 전극부의 외주면에 형성된 마스킹을 제거하는 단계(S9)를 통해 상기 마스킹(300)을 모두 제거하면 전자빔용 렌즈의 제조가 완료된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 렌즈 12, 200: 절연부
14, 100: 전극부 300: 마스크
16, 120: 렌즈홀 18, 220: 개구부

Claims (5)

1. 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부의 일면에 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어지는 전극부를 접합하는 접합단계;
   상호 접합된 전극부의 외면 및 절연부의 중앙의 일정영역을 제외한 외주면을 마스킹하는 마스킹단계; 및
   상기 마스킹단계를 통해 상기 절연부의 마스킹되지 않은 영역에서부터 상기 전극부와의 접합 면까지 상기 절연부의 중앙부를 식각하는 식각단계;
   를 포함하여 이루어지는 전자빔용 렌즈 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 식각단계는,
   습식에칭공정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔용 렌즈 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 접합단계의 제1소재 및 제2소재는 실리콘 재질로 이루어지며, 상기 절연부 및 전극부가 잉곳 공정을 통해 제조되는 과정에서 붕소(Boron)가 상기 전극부를 제조하는 잉곳 공정에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 전자빔용 렌즈 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 접합단계는,
   상기 절연부에 접합된 전극부를 관통하는 렌즈홀을 형성하는 렌즈홀 형성단계를 더 포함하여 이루어지는 전자빔용 렌즈 제조방법.
5. 붕소(Boron)가 첨가되지 않은 제1소재로 이루어지는 절연부; 및
   중앙에 렌즈홀이 형성되며, 붕소(Boron)가 첨가되어 도전성을 가지는 제2소재로 이루어져 상기 절연부의 일면에 접합되는 전극부
   를 포함하여 이루어지며,
   상기 절연부는 상기 전극부가 접합되지 않은 일면에서, 상기 렌즈홀을 중심으로 일정영역을 가지는 중앙부가 식각되어 상기 전극부까지 일정공간의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자빔용 렌즈.

Images