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전자빔 리소그래피 장치의 나노 스테이지

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2016-05-09 (월) 10:06 조회 : 917

본 발명은 전자빔 리소그래피 장치의 나노 스테이지에 관한 것으로서, 진공챔버에 출입가능하게 설치되는 한편 스테이지를 X,Y,Z축 방향으로 이동 및 회전시키는 스테이지유닛과, 스테이지 측으로 전자빔을 주사하는 전자주사유닛을 포함하는 전자빔 리소그래피 장치에 있어서, 상기 스테이지유닛의 스테이지 상에는 시료가 구비되는 나노 스테이지가 설치되고, 상기 나노 스테이지는 미세 이동되어 시료를 디플렉션 왜곡이 가장 작은 영역으로 이동시키기 위한 압전소자로 구성된 것을 특징으로 한다.

 

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기술분야


본 발명은 전자빔 리소그래피 장치의 나노 스테이지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미소패턴의 생성 시 허용 왜곡율 범위 내에서 디플렉션 코일을 보정함과 더불어 압전소자에 의해 미세하게 이동되는 나노 스테이지를 구동시켜 미소패턴을 연속적으로 생성할 수 있도록 한 전자빔 리소그래피 장치의 나노 스테이지에 관한 것이다.


배경기술


일반적으로, 반도체 공정에 사용되는 리소그래피 기술은 포토 마스크를 통해 빛으로 감광재료에 노광하는 광 리소그래피 기술이 통상적으로 사용되고 있다.
그러나 점차 고밀도 패턴을 작성하는 기술에 대한 필요성이 커짐에 따라 1970년대 중반부터 전자빔 리소그래피 기술이 개발되어 일부 초미세 반도체 소자의 제작 등에 사용되고 있다.
이러한 전자빔 리소그래피 기술은 100nm 이하의 선폭을 가지는 패턴 제작이 가능하여 현재의 광 노광기술을 대체할 차세대 노광기술로 각광을 받고 있으며, 이와 같은 전자빔 리소그래피 기술은, 전자빔을 사용하여 기판 상에 도포된 전자 레지스트(electron-resist)를 원하는 패턴으로 패터닝하는 기술이다.
이러한 전자빔 리소그래피 장치(1)를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 진공의 공간을 제공하는 진공챔버(20)의 일면에는 시료(웨이퍼 라고도 하나, 이하에서는 '시료' 라 한다)(40)를 구비한 스테이지유닛(30)이 출입가능하게 설치되고, 상기 진공챔버(20)의 상면에는 스테이지유닛(30)에 적재된 시료(40)에 전자빔을 주사하는 전자주사유닛(10)이 구성된다.


상기 전자주사유닛(10)은, 진공챔버(20)의 상면에 수직하게 설치되어 전자빔 주사를 위한 부품들이 내장되어 설치되는 하우징(10a)과, 상기 하우징(10a)의 내측 상부영역에 설치되어 전자빔을 발산하는 전자총(11)과, 상기 전자총(11) 하부의 하우징(10a) 내에 설치되어 전자총(11)에서 발산된 전자빔을 집속시키는 복수의 집속렌즈(12)와, 상기 집속렌즈(12) 하부의 하우징(10a) 내에 설치된 대물렌즈(14)와, 상기 대물렌즈(14)의 내측에 설치되어 전자빔을 원하는 방향으로 편향시켜 빔의 위치를 결정하는 디플렉션 코일(13)을 포함한다.

그리고, 상기 스테이지유닛(30)은, 진공챔버(20) 내로 출입됨과 아울러 그 상면에는 시료(40)가 적재된 상태로 X,Y,Z축 방향으로 이동 및 회전되는 스테이지(33)가 설치된 지지부(32)와, 상기 진공챔버(20)의 개구부에 결합됨과 아울러 그 외측면에는 스테이지(33)를 X,Y,Z축 방향으로 이동 및 회전시키는 각각의 조작<dp type="SOFT" n="4">부(33a)(33b)(33c)(33d)가 설치된 커버부(31)를 포함한다.
따라서, 상기 전자주사유닛(10)은 하우징(10a)에 설치된 전자총(11)과 집속렌즈(12) 및 디플렉션 코일(13), 대물렌즈(14)로 이루어진 전자주사유닛(10)의 구동에 의해 전자빔이 스테이지유닛(30) 상의 시료(40)로 주사되어 식각됨으로써 시료(40)상에 패턴을 형성할 수 있게 되고, 상기 스테이지유닛(30)은 스테이지(33) 상의 시료(40)를 X,Y,Z축 방향으로 이동 및 회전 이동시킬 수 있게 된다.
이때, 전자주사유닛(10)의 대물렌즈(14)로부터 시료(40)로 주사되는 전자빔은 그 초점이 미리 설정되어 있는 것으로서, X,Y,Z축 조작부(33a)(33b)(33c)와 회전조작부(33d)를 조작하여 이에 연결된 링크수단(미도시)을 통해서 스테이지유닛(30)의 스테이지(33)를X,Y,Z축방향으로이동 및 회전시켜가면서 전자빔의 초점을 스테이지(33) 상의시료(40)에포커싱한다.


문제점


한편, 이와 같이 이루어진 전자주사유닛(10)의 디플렉션 코일(13)은, 시료(40) 상에 수나노급 패턴 생성 시 전자빔의 위치 결정력을 담당하는 중요한 요소이다.
하지만, 넓은 영역의 미소패턴 생성 시 디플렉션 코일(13)은 렌즈수차와 같은 왜곡을 보이게 되고, 디플렉션 코일(13)의 통상적인 보정을 통해 디플렉션 왜곡을 보정할 수는 있으나, 보정 시 위치결정을 할 수 없는 빈 영역이 만들어지므로 인해, 시료(40)의 전 영역에 걸쳐 동일한 미소패턴을 생성할 때 연속적인 패턴생성을 할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다. 즉, 디플렉션 코일(13)의 허용 보정 치를 벗어난 영역에 대해서는 디플렉션 코일(13)의 보정만으로는 디플렉션 왜곡을 보정할 수 없게 되는 문제점이 있다.


해결과제


이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스테이지 상에 압전소자에 의해 X,Y,Z축 방향으로 미세 이동되는 나노 스테이지를 구성함으로써 미소패턴의 생성 시 허용 왜곡율 범위 내에서의 디플렉션 코일의 보정과 더불어 나노 스테이지를 구동시켜 디플렉션 왜곡이 가장 작은 영역으로 시료를 이동시킨 후 미소패턴을 연속
적으로 생성할 수 있도록 한 전자빔 리소그래피 장치의 나노 스테이지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은, 진공챔버에 출입가능하게 설치되는 한편 스테이지를 X,Y,Z축 방향으로 이동 및 회전시키는 스테이지유닛과, 스테이지 측으로 전자빔을 주사하는 전자주사유닛을 포함하는 전자빔 리소그래피 장치에 있어서, 상기 스테이지유닛의 스테이지 상에는 시료가 구비되는 나노 스테이지가 설치되고, 상기 나노 스테이지는 미세 이동되어 시료를 디플렉션 왜곡이 가장 작은 영역으로 이동시키기 위한 압전소자로 구성된 것을 특징으로 하는 전자빔 리소그래피 장치의 나노 스테이지에 의해 달성된다.


효과


본 발명의 전자빔 리소그래피 장치의 나노 스테이지에 따르면, 디플렉션 코일을 허용 왜곡율 내에서 보정함과 더불어 디플렉션 코일의 허용 왜곡율 이상의 영역은 나노 스테이지의 미세 이동을 통해 보정함으로써 시료가 디플렉션 왜곡이 가장 작은 영역으로 이동되므로 미소패턴을 연속적으로 생성할 수 있는 효과가 있다.


본고는 서울과학기술대학교 산학협력단, 국민대학교산학협력단 김동환, 김승재, 오세규, 임홍재의 발표자료를 요약한 것이다.


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