전자빔 리소그래피법에서 전자분무의 최소화(MINIMIZATION OF ELECTRON FOGGING IN ELECTRON BEAMLITHOGRAPHY)

공개특허 특2002-0033159

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
H01J 37/09
(11) 공개번호
(43) 공개일자
특2002-0033159
2002년05월04일
(21) 출원번호 10-2002-7001079
(22) 출원일자 2002년01월25일
번역문 제출일자 2002년01월25일
(86)국제출원번호 PCT/US2000/40508 (87) 국제공개번호 WO 2001/09921
(86)국제출원출원일자 2000년07월28일 (87) 국제공개일자 2001년02월08일
(81) 지정국 국내특허 : 아랍에미리트, 안티구아바부다, 알바니아, 아르메니아, 오스트리아, 오스트레일
리아, 아제르바이잔, 보스니아-헤르체고비나, 바베이도스, 불가리아, 브라질, 벨라루스, 벨
리즈, 캐나다, 스위스, 중국, 코스타리카, 쿠바, 체코, 독일, 덴마크, 도미니카연방, 알제리,
에스토니아, 스페인, 핀랜드, 영국, 그레나다, 그루지야, 가나, 감비아, 크로아티아, 헝가리,
인도네시아, 이스라엘, 인도, 아이슬란드, 일본, 케냐, 키르기즈, 북한, 대한민국, 카자흐스
탄, 세인트루시아, 스리랑카, 라이베리아, 레소토, 리투아니아, 룩셈부르크, 라트비아, 모로
코, 몰도바, 마다가스카르, 마케도니아, 몽고, 말라위, 멕시코, 모잠비크, 노르웨이, 뉴질랜
드, 폴란드, 포르투칼, 루마니아, 러시아, 수단, 스웨덴, 싱가포르, 슬로베니아, 슬로바키아,
시에라리온, 타지키스탄, 투르크메니스탄, 터어키, 트리니다드토바고, 탄자니아, 우크라이
나, 우간다, 우즈베키스탄, 베트남, 유고슬라비아, 남아프리카, 짐바브웨,
AP ARIPO특허: 가나, 감비아, 케냐, 레소토, 말라위, 모잠비크, 수단, 시에라리온, 스와질
랜드, 탄자니아, 우간다, 짐바브웨,
EA 유라시아특허: 아르메니아, 아제르바이잔, 벨라루스, 키르기즈, 카자흐스탄, 몰도바, 러
시아, 타지키스탄, 투르크메니스탄,
EP 유럽특허: 오스트리아, 벨기에, 스위스, 사이프러스, 독일, 덴마크, 스페인, 핀랜드, 프
랑스, 영국, 그리스, 아일랜드, 이탈리아, 룩셈부르크, 모나코, 네덜란드, 포르투칼, 스웨덴,
OA OAPI특허: 부르키나파소, 베넹, 중앙아프리카, 콩고, 코트디브와르, 카메룬, 가봉, 기
네, 기네비쏘, 말리, 모리타니, 니제르, 세네갈, 차드, 토고,
(30) 우선권주장 09/365,589 1999년07월30일 미국(US)
(71) 출원인 에텍 시스템즈, 인코포레이티드
추후제출
미국 캘리포니아 94545 헤이워드 코포레이트 애비뉴 26460
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공개특허 특2002-0033159

(72) 발명자 인네스로버트
미국84804캘리포니아주리치몬드쇼어라인코트134
베네클라젠리에이치
미국94546캘리포니아주캐스트로밸리배딩로드3445
사글알랜엘
미국94702캘리포니아주버클리쇼어라인코트134
바빈세르게이브이
미국94546캘리포니아주캐스트로밸리더니간코트5286
화첸
미국94539캘리포니아주프레몬트로로플레이스40377
(74) 대리인 특허법인코리아나
심사청구 : 없음
(54) 전자빔 리소그래피법에서 전자분무의 최소화
요약

전자빔 리소그래피법에서 전자분무효과를 감소시키는 차폐 어셈블리 (24). 전자빔 컬럼의 마지막 개구와 빔 타겟 사이
에 위치한 이 차폐 어셈블리는 타겟의 전자빔 입사점을 향하는 날카로운 에지 (28) 를 가진 복수의 베인 (26) 이고, 이
들 베인은 차폐 어셈블리의 중앙을 통과하는 전자빔 경로 (18) 주위에 동심원적 그리고 원뿔형으로 되어있다. 또한, 날
카로운 에지는 외부 베인면에 대해서 10°내지 20°사이의 각을 가진 베인들의 단부에서 경사면을 나타내고, 이들 경
사면은 전자빔 경로를 향하도록 한다. 또한, 차폐 어셈블리는 빔입사점 (22) 를 향하는 각을 가진 베인들을 가지고, 원
뿔형 베인 어셈블리의 정점이 빔입사점과 일치하도록 할 수 있다.

대표도
도 4
색인어
전자빔, 리소그래피법, 전자분무, 베인, 차폐 어셈블리
명세서
기술분야
본 발명은 전자빔 리소그래피법에 관한 것이고, 특히 전자 이중 역산란 (double back scattering) 의 감소에 관한 것
이다.
배경기술

일반적으로 전자빔 리소그래피법은 진공에서 가속된 전자를 사용하여, 레지스트층을 투과함으로써 레지스트를 노출시
키는 것이다. 일반적으로 이 전자들은 레지스트 또는 하층기판에 의하여 정지되지만, 이들중 몇몇은 레지스트 또는 기
판에의해서 주변 진공으로 역산란되어, 가속시키는 컬럼부품, 워크챔버 커버 (workchamber cover), 또는 다른 부품
들에 부딪힌다. 그후, 몇몇 산란된 전자들은 레지스트상에서 역산란되고, 이 전자들이 분무현상 (fogging effect) 을
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일으켜 이미지의 명료성을 떨어뜨린다. 몇몇 공지기술이 이 분무현상을 최소화시킨다. 이러한 기술중 하나는 레지스트
와 그 기판을 둘러싸는 구성요소의 구조에서 저밀도와 낮은 원자번호의 재료를 이용한다. 보통 이러한 재료는 산란된
전자들을 흡수함으로써 전자가 " 바운스-백" (반사) 하는 것을 방지하는데 효과적이다. 다른 기술은 레지스트와 그 기
판 위쪽에 챔버를 위치시키는 것이다. 챔버는, 전자가 들어가는 윈도우와 산란된 전자들이 들어간 윈도우 밖으로 나갈
가능성이 거의 없는 깊은 내부를 가진다. 챔버에 들어가는 전자들은 일반적으로 챔버재료에 의해 흡수된다. 챔버벽은,
일반적으로 전자가 처음으로 레지스트 상에 조사되는 점을 향해 가깝게 확장된다. 또한, 챔버벽은 베인 (vane) 을 사용
하여 형성되어, 챔버가 작은 개구를 가지도록 한다. 이 챔버들이 분무전자의 총 에너지를 줄이는데는 효과적이지만, 챔
버들은 실제로는 레지스트에 가까운 베인의 무딘 에지에서 반사되는 역산란 (back-scattering) 된 전자 때문에 레지
스트상의 전자입사점근처에서 분무효과를 집중시킬 수 있다. 따라서, 분무전자의 총에너지를 감소시키는 것 뿐만이 아
니라, 챔버벽 베인의 무딘 에지에서 반사된 전자에 의해 생성된 강화된 분무효과를 감소시키는 것도 필요하다.

요약요약

본 발명에 따라, 레지스트 상에 전자빔 입사점을 향하는 날카로운 에지를 가진 복수의 베인을 가진 전자차폐 어셈블리
를 사용하여 상기 문제는 극복된다. 베인은 원뿔형 어셈블리이고 전자빔 경로에 대해 어셈블리의 중심에서 확장되는 동
심 어셈블리이다. 전자빔 경로를 향하여 마주보고 외부 베인면에 대하여 10°내지 20°사이각을 가진 베인단부의 경사
면때문에, 베인은 하부에 날카로운 에지를 가진다. 또한, 차폐 어셈블리는 전자빔 입사점을 향하여 각이진 베인을 가질
수 있어서, 원뿔형 베인 어셈블리들의 정점 (vertex) 이 빔입사점과 일치하도록 한다.

도면의 간단한 설명
도 1 은 대물렌즈 어셈블리의 저부에 현 차폐 어셈블리의 위치와 전자빔 컬럼의 도.
도 2a 는 본 차폐 어셈블리의 측면도이고, 도 2b 는 저면도.
도 3a 는 도 2b 에서 취한 단면도 (단면 A-A).
도 3b 는 각 베인 상에 저부 날카로운 단을 도시한 도 3a 에서 취한 디테일 A 의 도.
도 4 는 입사점을 향하는 베인을 가진 차폐 어셈블리의 도.
각 도의 동일한 도면부호는 유사하거나 동일한 부품을 나타낸다.
상세한 설명

도 1 은 차폐 어셈블리 (24) 가 부가된 것을 제외하면, 종래의 전자빔 컬럼 (2) 의 측면도이다. 전자빔 리소그래피법
등 예컨데, 반도체 산업에서 웨이퍼 또는 레티클의 레지스트상에 이미지를 형성하는 응용에서 이러한 전자빔 컬럼이 일
반적으로 사용되고, 이것은 복수의 부품을 포함한다. 전자빔 응용에서, " 렌즈" 용어는 자기코일 또는 정전기 장치를 지
칭하고, 광학에서 사용되는 렌즈들은 아니다. 전자총 (4) 으로 전자빔 (18) 이 발생되고, 전자빔 컬럼 (2) 를 통과하여
움직이는 전자빔 (18) 은 우선 개구 (aperture,16) 을 통과하고, 다음 제 1 콘덴서 렌즈 (6) 을 통과한다. 그후, 제 2
콘덴서 렌즈 (8) 통과하기 전에, 전자빔 (18) 은 일반적으로 교차한다. 그후, 대물렌즈 어셈블리 (10) 를 우선 통과하
기 전에, 전자빔 (18) 은 다시 교차한다. 대물렌즈 어셈블리 (10) 을 통과하는 동안, 전자빔 (18) 은 상부 굴절코일 (
upper deflection coil;12) 와 하부 굴절코일 (14) 을 통과한다. 간략하도록, 종래의 지지구조, 진공하우징, 전기, 냉
각, 및 진공연결들은 도시되지 않는다.

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일실시예에서, 차폐 어셈블리 (24) 는 전자빔 컬럼 (2) 의 저부와 레지스트포함 기판 (20;예컨대, 반도체 웨이퍼 또는
레티클 블랭크) 위쪽에 위치한다. 전자빔 (18) 은 차폐 어셈블리 (24) 를 통과하여, 레지스트 기판 (20) 의 입사점 (
22) 에 도달한다. 일실시예의 전자총 (4) 에서 전자에너지는 50 keV 이지만, 다른 실시예에서 전자에너지는 예를 들
어, 10 keV 내지 100 keV 사이에서 다양할 수 있다. 또한, 마이크로 컬럼 (소직경 전자빔 컬럼) 은 다른 실시예에서
차폐 어셈블리 (24) 를 활용한다.


도 2a 는 차폐 어셈블리 (24) 의 측면도를 도시하고, 도 2b 는 그 저면도를 도시한다. 일실시예에서 차폐 어셈블리 (2
4) 는 내부배플 (inner baffle;30), 외부배플 (32) 및 차폐 베이스 (34) 를 포함하는 몇몇 원형의 배플을 포함한다.
이 원형배플 각각은 개별적인 원뿔형 베인을 포함하여, 내부배플 (30) 이 외부배플 (32) 내부에 놓이도록하고, 이 두
개가 차폐 베이스 (34) 내부에 놓이도록 한다. 또한, 이들 배플이 원뿔형이고 동심원적이기 때문에, 각각은 차폐 어셈
블리 (24) 를 중심을 관통하고, 또한 차폐 어셈블리 (24) 를 통과하는 전자빔 (18) 의 경로를 정의하는 공통 차폐 어
셈블리 축 (36) 을 공유한다.


도 3a 는 도 2b 에서 취해진 단면도 (A-A 를 따라 자름) 이다. 배플 (30,32,34) 은 역 원뿔형으로 형성되어, 외부배
플 (32) 이 차폐 베이스 (34) 내부에 놓이도록 하고, 또한, 내부배플 (30) 이 차폐 베이스 (34) 내부와 외부배플 (3
2) 위에 놓이도록 한다. 개별적인 배플 (30,32) 는 차폐 베이스 (34) 상에 접착제로 고정될 수 있고, 또는 임의의 적당
한 방법으로 함께 접착될 수 있다. 어셈블리는 종래 기술로 만들어졌다. 또한, 배플 (30,32,34) 각각은 콘월 (cone w
alls) 들을 형성하는 복수의 베인들 (26) 을 포함한다. 이 베인들은 개별적인 원뿔들의 정점들이 일실시예의 차폐 어셈
블리 축 (36) 과 동일선상에 있도록 하는 각을 갖는다. 베인 (26) 은 차폐 어셈블리 재료에 따라 다양한 두께 t 를 가
진다. 차폐 어셈블리 (24) 는 우선 기판 (20) 에서 반사되고, 차폐 어셈블리 (24) 의 무딘 에지에서 다시 반사되어 기
판 (20) 으로 다시 도달하는 역산란전자로부터 발생하는 전자분무효과를 최소화한다. 또한, 일실시예의 차폐 어셈블리
(24) 베인은 낮은 원자번호를 가진 저밀도 재료로 만들어진다. 예시적인 재료는 산란된 전자 (40) 의 흡수를 도와주는
베릴륨, 티타늄, 및 탄소기저 재료들을 포함한다. 일실시예에서 일반적인 베인은 0.003 인치의 최소두께 t 를 가진다.
두께 t 를 가진 베인 (26) 은 원뿔의 내외면들을 형성하는 평행한 벽들을 정의한다. 베인 (26) 은 대향하는 예각으로
끝나는 날카로운 저부단부 (28) 를 갖는다.

날카로운 저부단부 (28) 를 가진 베인을 갖는 것은 전체적 전자분무를 감소시킬 뿐만 아니라, 차폐 어셈블리 (24) 와
베인 (26) 의 무딘 에지에서 기판 (20) 으로 되반사되는 산란된 전자 (40) 의 인접성때문에 분무가 실제로 집중될 수
있는 입사점 (22) 에서 전자분무를 매우 감소시킨다.

전자분무 에너지의 감소는 종래 Monte Carlo 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 통계적으로 차폐 어셈블리 (24) 에서
전자 산란의 결과를 계산할 수 있다. 전자빔 (18) 이 차폐 어셈블리 축 (36) 을 통과하여 전자빔은 기판 (20) 의 입사
점 (22) 에 도달한다. 일실시예에서, 차폐 어셈블리 (24) 의 저부는 기판 (20) 의 표면 위쪽의 거리 p (0.050 인치)
에 있다. 이는, 대부분의 전자빔 (18) 은 기판 (20) 상의 레지스트에 흡수되나, 또한 차폐 어셈블리 (24) 를 향해 되반
사된 산란전자 (40) 가 되는 결과를 가진다. 산란된 전자 (40) 는 일반적으로 베인 (26) 들 사이의 동심원적으로 형성
된 챔버 (42) 로 다시 들어간다. 챔버 (42) 사이에 있을 때, 산란된 전자 (40) 는 베인벽에 의해 더 산란되어 챔버 (4
2) 에 존재할 확률이 거의 없거나, 이 산란전자들은 바람직하게 낮은 원자번호와 저밀도의 재료로 된 베인 (26) 에 의
해서 흡수된다. 공지된 바와 같이, 전자흡수는 러더포드 산란에 의해 제 2 전자발생, 및 Bethe 에너지 손실에 의해 조
절된다. 날카로운 저부 베인 단부 (28) 는 산란된 전자 (40) 가 기판 (20) 으로 되반사될 수 있는 보다 작은 영역을 제
공할 뿐만 아니라, 산란된 전자 (40) 를 흡수하는 챔버 (42) 로 전자 (40) 를 반사하는데 도움을 주고, 또한 산란된 전
자 (40) 가 베인 (26) 의 재료로 흡수될 수 있는 내부 경사진 표면 (38;도 3b 참조) 을 제공한다.

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도 3b 는 베인 (26) 중 하나 상의 날카로운 저부 단부 (28) 를 도시하는 도 3a 에서 취해진 디테일A를 도시한다. 날카
로운 저부 단부 (28) 는 예각 α를 가진 베인 (26) 의 에지이다. 일실시예에서, 예각 α는 내부 경사진 표면 (38) 과
베인 (26) 의 외부표면에 의해 형성되고, 예각 α는 10°내지 20°사이가 바람직하다. 그 결과 차폐 어셈블리 축 (36)
을 향해 마주보는 내부 경사진 표면 (38) 이 된다.
도 4 는 베인 (26) 의 부가특성을 가지고 입사점 (22) 를 향하는 차폐 어셈블리 (24) 의 다른 실시예를 도시한다. 이
것은 모두 원뿔형인 내부배플 (30), 외부배플 (32), 및 차폐 베이스 (34) 의 베인 (26) 이, 도시된 바와 같이 입사점
(22) 와 일치하는 각각의 정점을 가질 것을 필요로 한다. 이렇게 아래를 향하는 각의 구성은, 산란된 전자 (40) 가 기
판 (20) 으로 되반사되도록 하는 베인 (26) 과 날카로운 저부 단부 (28) 에 대한 최소영역을 제공한다.
본 발명은 특정실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 설명은 본 발명의 응용예일 뿐이며, 제한되어서는 않된다. 특히, 대
부분의 상기 논의는 내부배플 (30), 외부배플 (32), 차폐 베이스 (34), 및 특정 각을 가지는 날카로운 저부 단부 (28)
를 포함하여도, 본 발명의 다른 실시예는 날카로운 베인 단부를 변화시킴은 물론, 다양한 다른 베인 및 배플 구성을 포
함한다. 개시된 본 실시예 특성의 다양한 다른 적용과 조합은 다음의 청구범위로 한정되는 발명의 범주안에서 개시된다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
전자빔의 타겟과, 상기 전자빔을 정의하고 상기 전자빔의 축에 동심원적으로 놓인 개구사이의 상기 전자빔 컬럼내 놓인
전자차폐 어셈블리는,
상기 전자빔 축 주위에 동심원적으로 배치된 복수의 원뿔형 베인을 포함하고,
상기 베인은 상기 축을 향하고, 상기 베인 각각은 상기 타겟에 인접한 날카로운 단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
차폐 어셈블리.
청구항 2.
제 1 항에 있어서,
상기 각각의 날카로운 단부는 상기 축을 향하는 내부 경사면을 가져서, 상기 내부 경사면 및 대향하는 외부 베인면이 약
20°이하의 각을 정의하는 것을 특징으로 하는 차폐 어셈블리.
청구항 3.
제 1 항에 있어서,
상기 각 베인은 약 0.003 인치 이상의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 차폐 어셈블리.
청구항 4.
제 1 항에 있어서,
상기 베인은 복수의 동심원적인 챔버를 정의하는 것을 특징으로 하는 차폐 어셈블리.
청구항 5.
제 1 항에 있어서,
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상기 베인은 낮은 원자번호와 저밀도를 가진 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 차폐 어셈블리.
청구항 6.
제 5 항에 있어서,
상기 재료는 베릴륨, 티타늄, 및 탄소로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 차폐 어셈블리.
청구항 7.
제 1 항에 있어서,
상기 전자빔은 상기 축과 일치하는 점의 상기 타겟에 입사되고, 상기 베인은 상기 점을 향하는 것을 특징으로 하는 차폐
어셈블리.
청구항 8.
전자빔 컬럼내부에 차폐를 제공하는 방법으로서,
상기 컬럼내에서 전자빔을 타겟에 도달하게 하는 단계;
상기 타겟에 인접한 날카로운 단부를 가진 복수의 베인들로 상기 타겟에서 반사된 전자를 굴절시키는 단계;
상기 베인들내부로 상기 반사된 전자를 흡수하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 9.
제 8 항에 있어서,
상기 베인들 각각은 상기 축을 향하는 내부 경사면을 가져서, 상기 내부 경사면 및 대향하는 외부 베인면이 약 20°이
하로 측정되는 각을 정의하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 10.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 베인들 각각은 약 0.003 인치 이상의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 11.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 베인들이 복수의 동심원적인 챔버를 정의하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 12.
제 8 항에 있어서,
상기 베인들은 낮은 원자번호와 저밀도를 가진 재료인 것을 특징으로 하는 방법.
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청구항 13.
제 8 항에 있어서,
상기 재료는 베릴륨, 티타늄, 및 탄소로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
도면
도면 1
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도면 2a
도면 2b
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도면 3a
도면 3b
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