KR100868242B1

KR100868242B1 - 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법

Info

Publication number: KR100868242B1
Application number: KR1020070046450A
Authority: KR
Inventors: 서만승; 김혜령
Original assignee: 아엠텐 주식회사
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-12
Also published as: WO2008140180A3; WO2008140180A2

Abstract

본 발명은 마스크리스 리소그래피(Maskless Lithography)를 위한 인라인 가상마스킹 방법 (In-line Virtual-Masking Method)에 관한 것으로, 미세 미러를 이용하는 마스크리스 리소그래피 공정에서 패턴 노광에 필요한 데이터를 입력으로 받아 상기 미세 미러에 대응하는 이미지셀 내부의 순간 조도 분포를 기판의 이동에 대해 적분하여 누적강도기저의 밑면을 구한 후, 이 밑면에 대한 패턴의 점유면적비와 조도 정보에 의거한 반사확정점유면적비를 비교하여 상기 패턴에 대한 노광용 가상마스크를 생성하고 이를 압축하여 미세 미러 컨트롤러 접속부로 전송한 후, 미세 미러 컨트롤러 접속부 상에서 상기 노광용 가상마스크의 압축을 해제하여 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 구축하여 미세 미러를 컨트롤함으로써 기판의 노광을 정확하게 인라인상에서 구현할 수 있다.

인라인 가상마스킹, 누적강도기저, 마스크리스 리소그래피

Description

마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법{In-line Virtual-Masking Method for Maskless Lithography}

도 1은 본 발명의 인라인 가상마스킹 방법을 구현하기 위해 사용되는 미세미러를 이용한 마스크리스 리소그래피 시스템의 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 인라인 가상마스킹 방법의 흐름도,

도 3은 본 발명의 기판 형상 변형에 따른 패턴 사상의 실시 예를 도시한 도면으로 도 3(a)는 변형이 없는 상태의 기판과 패턴을 나타내고 도 3(b)는 기판의 변형을 보상하도록 사상된 패턴을 각각 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 기판 얼라인먼트에 따른 이미지셀 배열 기준 좌표계 설정의 실시 예를 도시한 도면으로 도 4(a)는 얼라인먼트 오차가 없는 상태의 기판과 이미지셀 배열 기준 좌표계를 나타내고 도 4(b)는 기판의 얼라인먼트 오차를 보상하도록 설정된 이미지셀 배열 기준 좌표계를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에서 정의된 미세 미러에서 반사되어 기판에 투사되는 유효 조도 이상의 이미지셀 내부 순간조도분포의 예들을 도시한 도면으로 도 5(a)와 5(b)는 정사각형의 균일한 조도를 가지는 이미지셀의 순간조도분포의 윗면과 측면을 각각 나타내고, 도 5(c)와 5(d)는 원형의 가우스 조도 분포를 가지는 이미지셀의 순간조도분포의 윗면과 측면을 각각 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에서 정의된 유효 조도 이상의 순간조도분포를 가진 이미지셀과 본 발명에 의한 누적강도기저의 예들을 도시한 도면으로 도 6(a)는 정사각형의 균일한 조도를 가지는 이미지셀과 원형의 가우스 조도 분포를 가지는 이미지셀들의 시간에 따른 이동을 나타내고 도 6(b)와 6(c)와 6(d)는 정사각형의 균일한 조도를 가지는 이미지셀에 의한 누적강도기저의 삼차원 형상과 윗면과 측면을 각각 나타내고 도 6(e)와 6(f)는 원형의 가우스 조도 분포를 가지는 이미지셀에 의한 누적강도기저의 측면과 윗면을 각각 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 기판의 이동 방향에 따른 누적강도기저의 밑면 추출의 실시 예를 도시한 도면으로 도 7(a)와 7(b)는 기판의 이동 방향에 따른 오차를 보상하도록 추출된 정사각형의 균일한 조도를 가지는 이미지셀에 의한 누적강도기저의 밑면과 원형의 가우스 조도 분포를 가지는 이미지셀에 의한 누적강도기저의 밑면을 각각 나타낸 도면,

도 8는 본 발명의 조도 변화에 따른 반사확정점유면적비 설정의 실시 예를 도시한 도면으로 도 8(a)는 정상 상태의 조도 하에서 통상의 반사확정점유면적비를 설정한 결과를 나타내고 도 8(b)는 조도 변화를 보상하도록 반사확정점유면적비를 설정한 결과를 각각 나타낸 도면,

도 9은 본 발명에서 누적강도기저의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비로 미세미러에 대한 광빔 반사여부를 결정함에 따라 패턴의 전위가 방지되고 패턴의 중심이 정확히 유지됨 설명하기 위해 반사여부 결정의 실시 예들을 도시한 도면으로 도 9(a)는 패턴과 이미지셀의 위치를 나타내고, 도 9(b)는 이미지셀에 의한 광빔 반사 여부 결정의 실시 예를 도시한 도면이고 도 9(c)는 누적강도기저의 밑면에 의한 광빔 반사여부 결정의 실시 예를 도시한 도면,

도 10은 본 발명을 구현하기 위한 인라인 가상마스킹 시스템의 초기 창을 나타낸 도면,

도 11은 본 발명의 인라인 가상마스킹 시스템에 의한 결과들로 도 11(a)는 가상 노광된 가상패턴이고 도 11(b)는 가상 현상된 가상패턴이고 도 11(c)는 부분적으로 확대된 가상 현상된 가상패턴이고 도 11(d)는 본 발명의 인라인 가상마스킹 시스템에 의해 실제 반도체 기판을 노광하고 현상한 결과를 나타낸 광학현미경 사진이다.

* 주요 도면 부호의 부호 설명 *

10 : 방사디바이스 20 : 노광디바이스

21 : 미세 미러 배열 22 : 미세 미러 컨트롤러

24 : 광 집속부 30 : 노광 공정 컨트롤 및 모니터링 디바이스

31 : 노광 호스팅 컴퓨터 32 : 인라인 가상마스킹 시스템

33 : 노광 호스팅 컴퓨터 접속부

34 : 미세 미러 컨트롤러 접속부

40 : x-y 스테이지 디바이스

41 : x-y 스테이지

42 : 기판

본 발명은 미세 미러를 이용한 마스크리스 리소그래피 시스템에서 패턴을 노광하는데 필요한 인라인 가상마스킹 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 미세 미러 장치를 이용하여 대형 기판, 예를 들면 평판 디스플레이(Flat Panel Display : FPD) 기판상에 패턴을 노광하는 양산 적용 가능 마스크리스 리소그래피 시스템을 위한 인라인 가상마스킹 방법에 관한 것이다.

미세 미러를 이용한 마스크리스 리소그래피 시스템에서는, 미세 미러 배열을 구성하고 있는 미세 미러 들이 선택적으로 시간에 따라 이동하는 기판 표면에 반사하는 광빔 들에 의해 패턴이 생성된다. 각각의 기판 이동에 대응하는 미세 미러 배열에 의한 광빔 반사여부는 부분적인 마스크의 역할을 수행하고, 전체 기판 이동에 대응하는 미세 미러 배열들에 의한 광빔 반사여부의 총집합은 하나의 완전한 마스크의 역할을 수행한다. 그러므로, 미세 미러를 이용한 마스크리스 리소그래피 시스템에서의 패턴 생성 및 전송이라 함은 가상마스킹(virtual masking), 또는 마스크 에뮤레이팅(mask emulating), 즉 패턴과 각각의 기판 이동에 적절한 가상마스크(virtual mask)를 생성하고 이들을 각각 기판 이동에 따라 미세 미러 컨트롤러에 전송하는 작업이라 할 수 있다.

현재까지도 디스플레이 제조업계에서는 마스크를 이용한 리소그래피 방식이 주로 사용되고 있다. 마스크에 의한 문제점을 해결하기 위해서 원판마스크와 마스크의 제작과정이 필요없는 마스크리스 리소그래피 방식에 관한 연구가 최근 급속히 진행되고 있다. 근래에는 Texas Instruments사(TI)의 디지털 미세 미러 장치 (Digital Micromirror Device : DMD) 또는 기타 미세 미러를 이용한 마스크리스 리소그래피 방식들이 공개특허공보 공개번호 제2007-0020410호, 제2006-0047613호, 제2006-0043024호, 제2006-0045355호, 제2006-0109724호 및 등록특허 제0660045호에 개시되어 있다.

상술한 종래의 마스크리스 리소그래피 방식에서 제안된 패턴 또는 가상마스킹 데이터 생성 및 전송 방법들은 거의 대부분이 반도체용 웨이퍼 패턴 노광에 초점을 맞추어 개발되었기 때문에 대형 평판 디스플레이 기판의 노광에 적용하기는 어렵다. 왜냐하면, 반도체용 웨이퍼의 노광과는 달리, 대형 평판 디스플레이 기판의 노광에는 거대한 양의 패턴 또는 가상마스킹 데이터의 효율적인 생성 및 전송은 물론이고 거대한 크기의 스테이지와 다수의 광학장치들이 사용되어 이들을 정확하고 균일하게 제어하는 것은 무척 어렵기에 기구부 제어에서 발생하는 물리적인 오차의 보정이 가능한 패턴 또는 가상마스킹 데이터의 효율적인 생성 및 전송이 필수적인데 그 어느 것도 이러한 정보의 효율적 생성 및 전송에 대해서는 언급하고 있지 않다. 다만, 상술한 등록특허 제0660045호에서는 패턴의 반복구간을 이용한 패턴 생성 및 노광에 드는 시간을 단축하는 방법을 언급하고 있을 뿐이다.

마스크리스 리소그래피를 실제로 대형 평판 디스플레이 기판의 노광에 적용하기 위해서는 대형 기판의 처짐, 확장 및 축소 등의 형태 변형과 대형 스테이지의 초정밀 제어의 문제점에 따른 스테이지 위에 놓인 대형 기판의 이동속도, 즉 이동 방향 및 이동시간 등의 오차 등을 보상해가면서 기판 위에 패턴을 생성함이 필수적이다. 스테이지의 제어 오차와 관련된 패턴 교정 방법의 하나로 얼라인먼트 마크와 CCD 카메라를 이용하고 물리적인 교정용 부재를 사용하여 노광장치의 노광 위치를 맞추거나 교정하는 방법은 상술한 공개특허 제2006-0045355호에 개시되어 있고, 여러 개의 미세 미러 디바이스를 동시에 사용하여 대형 평판 디스플레이 기판을 노광할 때 얼라인먼트 마크와 CCD 카메라를 이용하여 노광위치를 맞추는 방법은 상술한 공개특허 제2006-0109724호에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 교정방법은 물리적인 교정용 부재를 사용하여야만 하는 단점이 있다. 또한, 대형 평판 디스플레이 기판의 양산화를 위해서는 인라인 오차 교정이 필요하고 이를 위해서는 패턴 또는 가상마스킹 데이터의 인라인 생성 및 전송이 필수적인데, 그 어느 것도 인라인 생성 및 전송에 대해서는 언급하지 않고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여, 대형 평판 디스플레이 기판의 양산화에 적합한 미세 미러를 이용하는 마스크리스 리소그래피 시스템에서 패턴을 생성하는 인라인 가상마스킹 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 패턴 영역(region), 이미지셀(cell of image, COI) 배열 기준 좌표계, 이미지셀 내부 순간조도분포(Instantaneous Cell Intensity, ICI), 누적강도기저(overlay intensity basis, OIB), 및 반사확정 점유면적비 (occupancy limit) 등을 인라인 컨트롤하고 이에 따른 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 인라인 결정하여 패턴을 생성을 위한 이동단위 가상마스크를 기판 이동에 따라 미세 미러 컨트롤러에 전송함으로써 미러에서 반사되는 광빔의 조도 분포나 변화, 기판의 형태 변형 및 기판의 이동 오차 등의 노광기를 구성하고 있는 기구부의 물리적으로 발생하는 오차들의 인라인 보상이 가능한 가상마스킹 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 인라인 가상마스킹과 동시에, 미러 별 광빔 반사여부에 의거한 누적강도기저의 중첩(superposition)을 수행함으로써 가상패턴을 생성하고, 사용자 지정 특정 부분에 대해 가상패턴과 입력 패턴을 비교한 후 그 결과에 따라 적합한 기 실험된 패턴 마무리 정보를 선택하여 마무리용 가상마스크를 산입함으로써 얼룩 등 화학적으로 발생하는 오차들을 미연에 방지 또는 감소함이 가능한 가상마스킹 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은, 기판의 형상 정보에 의해 패턴을 사상(mapping)한 후 패턴영역을 구축 함으로써, 물리적인 교정용 부재를 사용하지 않고 기판의 형태 변형의 인라인 보상이 가능한 가상마스킹 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 추가적인 다른 목적은, 기판 얼라인먼트 정보에 의해 이미지셀 배열 기준 좌표계를 설정하고, 기판의 이동 정보에 의해 이미지셀의 누적강도기저를 교정하여 이에 따른 광빔 반사여부를 결정함으로써, 물리적인 교정용 부재를 사용하지 않고 기판의 이동 오차의 인라인 보상이 가능한 가상마스킹 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 추가적인 또 다른 목적은, 조도 변화 정보에 의해 반사확정 점유면적비를 교정하여 광빔 반사여부를 결정함으로써, 조도 변화의 인라인 보상이 가능한 가상마스킹 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 추가적인 또 하나의 다른 목적은, 누적강도기저의 밑면(base)을 이용하여 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정하여 이미지셀 단위 마스크를 구성함으로써 패턴의 크기가 크고 패턴의 형태와 구조가 다양하고 복잡한 경우에도 피노광체인 기판에 패턴이 전위(shifting)되지 않고 패턴의 중심이 가장 정확히 유지되도록 정확하고 정밀하며 신속하게 패턴을 생성하는 인라인 가상마스킹 방법을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법의 한 실시태양은,

미세 미러를 이용하는 마스크리스 리소그래피 공정에서 패턴 노광에 필요한 데이터를 입력으로 받아 상기 패턴에 대한 노광용 가상마스크를 생성하여 전송하는 노광 호스팅 컴퓨터 접속부와 노광 호스팅 컴퓨터 접속부로부터 전송 받은 노광용 가상마스크로 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 구축하여 미세 미러 컨트롤러로 전송하는 미세 미러 컨트롤러 접속부를 포함하는 인라인 가상마스킹 시스템을 구비하여 이루어지는 마스크리스 리소그래피 시스템을 사용하여 행하여지는 인라인 가상마스킹 방법에 있어서,

(a) 상기 인라인 가상마스킹 시스템의 상기 노광 호스팅 컴퓨터 접속부 상에서 패턴 영역을 구축하는 단계,

(b) 누적강도기저의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비와 반사확정 점유면적비를 비교한 후 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정하여 이미지셀단위 가 상마스크를 생성하는 단계,

(c) 각각의 기판 이동 마다 상기 이미지셀단위 가상마스크들을 이미지셀 배열의 순서대로 연결하여 이동단위 가상마스크를 생성하는 단계,

(d) 각각의 기판 이동 마다 노광용 가상마스크를 미세 미러 컨트롤러 접속부로 인라인 전송하는 단계,

(e) 상기 미세 미러 컨트롤러 접속부 상에서 각각의 기판 이동 마다 전송 받은 노광용 가상마스크로부터 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 인라인 구축하는 단계,

(f) 상기 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 미세 컨트롤러에 인라인 전송하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

바람직하기에는, 상기 (b)단계에서 이미지셀단위 가상마스크를 생성하는 단계는 미세 미러 배열에 대응하는 이미지셀 배열 기준 좌표계를 설정하고 패턴영역을 이미지셀 배열 기준 좌표계로 변환한 후 이미지셀 배열 기준 좌표계 상에서 광빔 반사여부를 결정하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (b)단계에서 이미지셀단위 가상마스크를 생성하는 단계는 미세 미러에서 반사되어 기판에 투사되는 유효 조도 이상의 이미지셀 내부 순간조도분포를 이미지셀 센터의 함수로 설정하고 이를 기판의 이동에 대응하는 이미지셀 센터의 가상 이동 시간에 대해 적분하여 누적강도기저를 생성하여 누적강도기저의 밑면을 추출하거나 기판의 단위이동에 따른 광빔의 누적이 무시할 수 있을 만큼 작은 경우는 상기 순간조도분포의 경계를 누적강도기저의 밑면으로 간주하는 단 계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (b)단계에서 이미지셀단위 가상마스크를 생성하는 단계는 미세 미러에 대한 반사확정 점유면적비를 유효 조도에 따라 설정하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (d)단계에서 인라인 전송하는 단계는 패턴 또는 가상마스킹 데이터의 양이 아주 적거나 고속 노광이 필요치 않은 경우는, 이동단위 가상마스크를 그대로 노광용 가상마스크로 간주하거나 그렇지 않은 경우는 이동단위 가상마스크를 무손실 압축하여 노광용 가상마스크를 생성하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (e)단계에서 광빔 반사여부를 인라인 구축하는 단계는 노광용 가상마스크가 압축된 경우는 노광용 가상마스크의 압축을 무손실 압축해제하고 그렇지 않은 경우는 그대로 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 인라인 구축하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (a)단계에서 패턴 영역을 구축하는 단계는 패턴을 기판 형상에 따라 사상함으로써 기판 형상 변화에 따른 오차를 보정하는 단계를 포함함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 광빔 반사여부를 결정하는 단계는 기판의 이동 뿐만 아니라 기판 얼리이먼트를 추가로 고려하여 이미지셀 배열 기준 좌표계를 설정함으로써 기판 얼리이먼트에 따른 오차를 보정하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 유효 조도 이상의 이미지셀 내부 순간조도분포를 이미지셀 센터의 함수로의 설정은 각각의 이미지셀 내부 순간조도분포를 각각의 기판 이동 마다 각각의 이미지셀에 대해 각각의 미러 별 조도 분포에 맞게 서로 다르게 설정함으로써 미러 별 유효 조도 분포 또는 조도의 시간에 따른 변화에 의한 노광 오차를 최소화하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 누적강도기저의 생성은 상술한 각각의 서로 다른 이미지셀 내부 순간조도분포를 각각의 기판 이동 마다 서로 다른 기판의 이동에 대응하는 이미지셀 센터의 가상 이동 시간에 대해 적분하여 누적강도기저를 생성함으로써 기판 이동 시간에 따른 오차를 보정하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 누적강도기저의 밑면의 추출은 상술한 각각의 서로 다른 누적강도기저의 밑면을 각각의 기판 이동 마다 서로 다른 기판의 이동 방향에 따라 추출함으로써 기판 이동 방향에 따른 오차를 보정하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 미세 미러에 대한 반사확정 점유면적비를 유효 조도에 따라 설정 하는 단계는 각각의 기판 이동 마다 각각의 이미지셀에 대응하는 미러 별 유효 조도 편차 및 시간에 따른 변화에 따라 미세 미러에 대한 반사확정 점유면적비를 서로 다르게 설정함으로써 조도 편차에 다른 오차를 보정하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (c)단계에서 이동단위 가상마스크를 생성하는 단계는 각각의 이미지셀에 대해 상기(b)단계에서 생성된 이미지셀단위 가상마스크에 상기 제 1 항에 의해 생성된 누적강도기저를 곱한 후 이들의 이미지셀 배열을 구성하는 이미지셀들의 위치에 의거한 중첩으로 이동단위 가상패턴을 생성하는 단계를 포함 하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 이동단위 가상패턴을 생성하는 단계는 노광 초기부터 시작하여 기판의 이동에 따른 이미지셀 배열의 가상 이동이 진행됨에 따라 이동단위 가상패턴들의 이미지셀 배열의 가상 이동에 대응하는 중첩으로 시간단위 가상패턴을 생성하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (c)단계에서 이동단위 가상마스크를 생성하는 단계는 각각 기판 이동 마다 또는 사용자가 지정하는 순번의 기판 이동 마다 얼룩 등 화학적으로 발생하는 오차들을 미연에 방지 또는 감소하기 위하여 기 실험된 패턴 마무리 정보에 의한 마무리용 가상마스크를 상기 이동단위 가상마스크와의 논리곱으로 산입하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 마무리용 가상마스크의 산입은 필요에 따라 사용자 지정 특정 부분에 대해 시간단위 가상패턴과 입력 패턴을 비교한 후 그 결과에 따라 기 실험된 패턴 마무리 정보에 의해 적합하고 보다 탁월한 기능의 마무리용 가상마스크를 선택하여 산입하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상술한 시간단위 가상패턴과 입력 패턴을 비교한 후 그 결과에 따라 마무리용 가상마스크를 선택하여 산입하는 단계는 상기 시간단위 가상패턴을 상기 마무리용 가상마스크를 산입해 경신함으로써 진행된 노광 결과의 정확한 예측이 가능하도록 시간단위 가상패턴을 경신하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

바람직하기에는, 상기 (d)단계에서 노광용 가상마스크를 미세 미러 컨트롤러 접속부로 인라인 전송하는 단계는 노광 공정의 마지막 기판 이동 시에는 최종으로 경신된 가상패턴을 상기 노광 호스팅 컴퓨터에 인라인 제공함으로써 하나의 기판에 대한 노광 공정이 끝남과 동시에 그 결과를 예측 할 수 있게 하고 또한 그 결과를 축적하여 추후 공정개선에 활용할 수 있게 하는 단계를 포함하도록 하는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 누적강도기저를 이용함으로써 가장 정확하게 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정할 수 있고, 가장 신속하게 가상패턴을 생성하여 노광결과를 예측 할 수 있으며, 또한, 기판의 형상 변형, 미세 미러에서 반사되는 빔의 조도 변화, 및 기판의 이동 오차를 물리적인 교정용 부재를 사용하지 않고, 노광 초기 각각의 기판이 투입된 직후 노광 초기는 물론이고 노광 공정 중에도 보정하는 것이 가능한 인라인 가상마스킹 방법을 제공할 수 있다.

[실시예]

도 1은 본 발명의 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법을 구현하기 위한 미세 미러를 이용한 마스크리스 리소그래피를 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 도1에 도시된 바와 같이, 상기 시스템은 크게 4부분으로 나누어진다.

즉, UV(Ultraviolet) 또는 Laser 등의 광원을 방사하는 방사 디바이스(10)와, 상기 방사 디바이스(10)에서 방사된 광빔을 패턴 형성을 위해 선택적으로 기판에 반사하는 노광 디바이스(20), 전체 노광 공정을 컨트롤하고 모니터링하는 노광 공정 컨트롤 및 모니터링 디바이스(30), 그리고, X-Y 평면상에서 기판을 이동시키기 위한 X-Y 스테이지 디바이스(40)로 구성되어 있다.

상기 방사 디바이스(10)는 광원의 조도 및 조도 분포를 제어하고 계측하며 상기 노광 공정 컨트롤 및 모니터링 디바이스(30) 내에 설치된 노광 호스팅 컴퓨터(31)와 제어 및 계측 정보를 주고 받는 기능을 가진다.

상기 노광 디바이스(20)는 미세 미러 배열(21), 미세 미러 컨트롤러(22) 및 광 집속부(24)로 구성되어 있다.

상기 미세 미러 배열(21)은 통상 주로 가로 1024개 세로768개의 미세 미러들로 이루어져 있으며, 방사 디바이스(10)로부터 받은 광빔을 미세 미러 컨트롤러(22)의 미러의 광빔 반사 제어신호에 따라 기판에 광 접속부를 통한 광빔을 선택적으로 반사한다.

상기 미세 미러 컨트롤러(22)는 후술하는 인라인 가상마스킹 시스템(32) 내의 미세 미러 컨트롤러 접속부(34)에서 제공하는 광빔 반사여부에 의거해 미세 미러 배열(21)에 미러의 광빔 반사 제어신호를 공급하여준다.

상기 광 집속부(24)는 미세 미러 배열(21)에서 선택적으로 반사된 광빔의 형태나 크기를 조절하여 감광막이 도포된 기판(43)의 소정 영역에 조사한다.

상기 노광 공정 컨트롤 및 모니터링 디바이스(30)는 방사 디바이스(10) 및 X-Y 스테이지 디바이스(40)를 포함한 전체 노광 공정을 컨트롤하고 모니터링 하는 노광 호스팅 컴퓨터(31)와, 상기 노광 호스팅 컴퓨터(31)로부터 데이터를 제공받아 압축된 노광용 가상마스크를 인라인 생성하는 노광 호스팅 컴퓨터 접속부(33)와 상기 노광 호스팅 컴퓨터 접속부(33)로부터 전송받은 압축된 노광용 인라인 가상마스크의 압축을 해제하며 미세 미러 광빔 반사여부를 재구축하여 상기 미세 미러 컨트롤러(22)에 전송하는 미세 미러 컨트롤러 접속부(34)로 이루어지는 인라인 가상마 스킹 시스템(32)으로 구성되어 있다.

상기 X-Y 스테이지 디바이스(40)는 기판(42)의 얼라인먼트와 기판(42) 또는 X-Y 스테이지(41)의 이동을 제어하고 계측하며 상기 노광 호스팅 컴퓨터(31)와 제어 및 계측 정보를 주고 받는 기능을 가지며 X-Y 평면상에서 이동하는 X-Y 스테이지(41)와 상기 X-Y 스테이지(41)위에 고정되며 그 상부에 감광막이 도포된 기판(42)으로 구성된다.

본 발명의 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법은 아래와 같은 단계들을 포함하며 대표도인 도2 및 도1, 도3 내지 도11을 참조하여 설명한다.

도2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 인라인 가상마스킹 방법의 실행에 필요한 입력 데이터는, 본 발명과는 무관하게, 노광기 사용자에 의해, 목적에 맞게, 필요에 의해서, 일부는 노광 초기에, 일부는 노광 공정 중, 제작, 실험, 계측, 또는 검출되어 노광 호스팅 컴퓨터(31)를 통해 제공된다. 노광 초기에 제공되는 사용자 지정 입력데이터 들은 입력 패턴, 기 실험된 패턴 마무리 정보, 노광 초기 미러 별 유효 조도 및 분포, 감광막 특성 및 노광 초기 미러 별 유효 조도 및 분포를 고려한 반사확정 점유면적비, 노광 초기 기판 형상 및 얼라인먼트, 및 기타 노광 조건 등 이다. 그리고, 필요에 따라 노광 공정 중 제공되는 사용자 제공 입력데이터 들은 기판 얼라인먼트 및 이동 정보, 및 미러 별 조도 정보 등이다.

본 발명에 의한 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법은,

상기 입력 데이터 들을 노광 호스팅 컴퓨터(31)로부터 제공 받아 노광 호스 팅 컴퓨터 접속부(33)와 상기 미세 미러 컨트롤러 접속부(34)로 이루어지는 인라인 가상마스킹 시스템 상에서 도2에 도시된 순서에 따라 하기와 같이 행하여진다.

1. 패턴 영역 구축

먼저, 도2의 단계121에서 노광 호스팅 컴퓨터(31)에서 제공되는 노광 초기 기판 형상 정보에 따라 패턴을 기판 형상에 따라 사상한 후 패턴 영역을 구축한다.

여기에서 패턴 영역의 구축은 기판의 형상에 변형(예, 처짐, 확장, 축소, 비틀어짐 등)이 없는 경우는 DXF(Drawing Exchange Format) 또는 기타 CAD(Computer Aided Design) 포멧 패턴 데이터를 구문 해석(parsing)하여 사상하지 않고 그대로 패턴 영역을 구축하며, 기판의 형상에 변형이 있는 경우는 패턴을 기판 변형에 따라 사상하여 기판 변형을 보정함으로써, 변형된 기판이 추후에 원상태대로 복구되었을 때 노광된 패턴도 원래 입력패턴과 같아지도록 패턴 영역을 구축한다.

CAD 포멧 패턴 데이터를 구문 해석하여 패턴 영역을 구축하는 방법은 본 출원인들에 의하여 특허출원되어 등록된 특허 제655165호의 "마스크리스 리소그래피를 위한 점유면적기반 패턴생성 방법"의 7면 12행 내지 8면 4행에 구체적으로 설명되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략하며 상기 등록된 특허를 본 출원의 명세서에 참조로써 통합한다.

패턴을 기판의 형상에 따라 사상하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하면 아래의 예1이 있으며, 예1은 기판의 형상 변형이 하기 [수학식1]과 같이 좌표계 변환으로 표현되고 도3에 도시된 바와 같은 경우에 대한 것이다.

과

는 변형이 없는 이상적인 상태의 기판 기준 좌표계이고

과

은 변형된 기판 기준 좌표계이다. 도3의 (a)는 이상적인 변형이 없는 상태의 기판 및 패턴과 패턴 상의 임의의 한 점

를 보여주고 도3의 (b)는 [수학식1]에 의해 변형된 기판 및 기판의 변형에 따라 사상된 패턴과 도3의 (a)의 점

가 기판의 변형에 따라 도3의 (b)의 점

으로 사상됨을 보여주고 있다. 이때, 패턴상의 임의의 한 점

의

으로의 사상은 일반적으로 하기 [수학식2]와 같이 표현되며, [수학식1]에 의해 기판의 변형된 경우의 패턴상의 임의의 한 점

의

으로의 사상은 하기 [수학식3]와 같이 표현된다.

[수학식2]와 [수학식3]의

와

의 좌표는 모두

좌표계 상에서의 좌표이다. 만약, 기판의 형상 변형이 비선형인 경우는 일반화된 곡선 좌표계 (Generalized Curvilinear Coordinate)를 기판 기준 좌표계로 사용하여 패턴을 사상하며, 이들의 방법은 Numerical Grid generation : Foundations and Applications, J.F. Thompson et. al., Elsevier, 1985, ISBN 0-444-00985-X의 참조문헌에 개시되어 있으므로 그의 구체적인 설명은 생략하며, 상기 창조문헌을 본 발명에 참조로써 통합한다.

2. COI 배열 기준 좌표계 설정

그 다음, 도2의 단계122에서 노광 호스팅 컴퓨터(31)에서 제공되는 노광 초기 또는 노광 공정 중 제공되는 기판 얼라인먼트 정보에 따라 COI(이미지셀) 배열 기준 좌표계를 설정한다. 절대좌표계에서 COI 배열 기준 좌표계로의 미세 미러 배열 또는 COI 배열의 회전을 고려하고 기판의 얼라인먼트 오차의 보정하는 좌표계 변환 방법에 대하여 구체적으로 설명하면 아래의 예2가 있으며, 예2는 기판의 얼라인먼트 오차가 도4에 도시된 바와 같이 각도(

) 만큼 존재할 경우에 대한 것이다. 도4의 (a)는 기판의 얼라인먼트 오차가 없는 상태의 기판과 기판의 이동방향에 대하여 일정한 각도(

) 만큼 회전된 COI 배열, 그리고 절대좌표계에서 COI 배열 기준 좌표계의 원점(origin)을 가르치는 벡터

를 보여주고 있으며 도4의 (b)는 기판의 얼라인먼트 오차가 각도(

) 만큼 존재할 때의 기판과 기판의 얼라인먼트 오차를 보상하도록 기판의 이동방향에 대하여 수정된 각도(

) 만큼 회전되고 도4의 (a)에 보이는 벡터

가 가르치는 원점이

로 이동한 COI 배열과 COI 배열 기준 좌표계를 보여주고 있다. 이때, 절대좌표계에서 COI 배열 기준 좌표계로의 미세 미러 배열 또는 COI 배열의 회전을 고려하고 기판의 얼라인먼트 오차의 보정하는 좌표계 변환은 하기 [수학식4]와 같이 표현된다.

과

는 절대좌표계이고

와

는 COI 배열 기준 좌표계이며, COI 배열 기준 좌표계 원점인

은 절대좌표계상의 좌표이다.

3.ICI 설정

그 다음, 도2의 단계123에서 노광 호스팅 컴퓨터(31)에서 제공되는 노광 초기 또는 노광 공정 중 제공되는 미러 별 조도 분포에 따라, 미러 별 유효 조도 및 분포에 따른 노광 오차를 최소화 하기 위하여, 각각의 COI에 대해, 미세 미러에서 반사되어 기판에 투사되는 유효 조도 이상의 COI 내부 ICI(순간조도분포,

)를 시간(

)의 함수인 COI 센터

와 COI배열의 회전각도 (

)의 함수로 설정한다. 이에 대하여 구체적으로 설명하면 아래의 예3과 예4가 있으며, 이들의 예3 및 예4는 기판의 형상 변형과 기판 얼라인먼트 오차가 무시할 수 있을 만큼 작은 경우에 대한 것이다.

예3) 도 5(a)에 보이는 정사각형의 균일한 조도(크기1)를 가지는 COI의 경우 COI 내부 ICI는 하기 [수학식5]과 같이 표현되며 도 5(b)와 같이 도시된다.

여기에서, 초기의 COI 중심의

좌표는

이고

좌표는

이며,

는 정사각형 COI의 한변의 길이의 1/2이고,

는 정수 인덱스(integer index)로서

이며,

는 단위 계단 함수(unit step function)이다. 여기에서

의 표현은 일사분면에 국한되며 다른 사분면들에 대해서도 유사하게 표현된다.

예4) 도 5(c)에 보이는 원형의 가우스 조도 분포를 가지는 COI의 경우 COI 내부순간 조도분포(ICI)는 하기 [수학식6]과 같이 표현되며 도 5(d)와 같이 도시된다.

여기에서, 초기의 COI 중심의

좌표는

이고

좌표는

이며,

는 COI 중심의 강도이며,

는 기판에 투사되는 빛의 유효 조도에 의해 결정되는 유효 빔의 반경이다.

4. OIB 생성

그 다음, 도2의 단계124에서 노광 호스팅 컴퓨터(31)에서 제공되는 노광 초기 또는 노광 공정 중 제공되는 기판 이동 시간 정보에 따라, 기판 이동 시간 오차에 따른 노광 오차를 최소화 하기 위하여, 상기 ICI를 기판의 이동 시간에 대해 적분하여 기판의 k번째 단위 이동에 대응하는 i번째와 j번째 COI에 의한 OIB[누적강도기저,

]를 생성한다. 이에 대하여 구체적으로 설명하면 아래의 예5와 예6이 있으며, 이들의 예5 및 예6은 기판의 형상 변형과 기판의 얼라인먼트 오차가 무시할 수 있을 만큼 작은 경우이고, 미세 미러의 광빔 반사 교체 시간 동안 기판이

방향으로 이동하는 경우이다. 여기에서는, COI 기준 좌표계를 사용함에 따라, 도6(a)에 보이듯이 기판이 이동하는 대신 기판이 고정된 상태에서 COI 배열이

방향으로, 즉, 도 6(a)의 실선으로 표시된 정사각형과 원이 점선으로 표시된 정사각형과 원이 있는 위치로, 가상 이동한다고 보고 적분이 전개되었다. 한번의 미세 미러의 광빔 반사 교체에 대응하는 기판 이동 시간이

이고, 기판의 이동속도가

일 때,

방향으로의 COI 배열의 가상이동에 따라, COI 중심의

좌표는

로 변화하고

좌표는 변화하지 않으며, 이동 변위 (translating pitch,

)는

가 되며, 이 경우 적분식은 하기 [수학식7]과 같이 표현된다.

예5) 도 5(a)에 보이는 정사각형의 균일한 조도(크기1)를 가지는 COI의 경우 또는 도 6(a)의 실선으로 표시된 정사각형이 점선 위치로 이동하는 경우의 OIB는 도 6(b)의

들과 최대 누적강도 (

), COI 배열의 회전각도 (

), 및 이동변위 (

) 로서 도시되며 [수학식8]와 같이 정의되고, 이동변위 (

)가

, 회전각도 (

)가 18도인 경우, 도 6(c)는 OIB의 측면을 보여주고 도 6(d)는 OIB의 윗면을 보여준다.

예6)

도 5(c)에 보이는 원형의 가우스 조도 분포를 가지는 COI의 경우 또는 도 6(a)의 실선으로 표시된 정원이 점선 위치로 이동하는 경우의 OIB는 [수학식9]로 정의되고, 이동변위 (

)가

인 경우 도 6(e)는 OIB의 측면을 보여주고 도 6(f)는 OIB의 윗면을 보여준다.

5. OIB 밑면 추출

그 다음, 도2의 단계125에서 노광 호스팅 컴퓨터(31)에서 제공되는 노광 초기 또는 노광 공정 중 제공되는 기판 이동 방향 정보에 따라, 기판 이동 방향 오차에 따른 노광 오차를 최소화 하기 위하여, 상기 OIB의 밑면(base)을 기판의 이동 방향에 따라 추출한다. 이에 대하여 구체적으로 설명하기 위하여 예7과 예8이 도7에 도시되어 있으며, 도7(a)에 보이는 예7은 상기 예3에서 설명한 도 5(a)에 보이는 정사각형의 균일한 조도(크기1)를 가지는 COI의 경우이고, 도7(b)에 보이는 예8은 상기 예4에서 설명한 도 5(c)에 보이는 원형의 가우스 조도 분포를 가지는 COI 의 경우로서, 기판의 이동 방향에 대한 오차가 없는 이상적인 상태의 OIB의 밑면은 청색 실선으로 보여지고, 미세 미러의 광빔 반사 교체 시간 동안 기판이

방향으로 이동하는 대신 기판이

방향으로 이동하여 기판의 이동 방향에 대한 오차가 각도(

) 만큼 존재하는 경우의 OIB의 밑면은 적색 점선으로 도7에 보여지고 있다. 도7(a)에 보이는 예7의 경우는 상기 예5에서 설명한 OIB를 수학식8의

를 수정된 각도

로 경신하여 다시 구한 후 OIB의 밑면을 추출하여야 하며, 도7(b)에 보이는 예8의 경우는, 상기 예6에서 설명되고 도 6(e)와 도 6(f)에 도시된 OIB를 그대로 각도(

) 만큼 회전하여 그 밑면을 추출하거나, OIB의 밑면을 먼저 추출한 후 그대로 각도(

) 만큼 회전한다.

여기에서, 기판의 단위이동에 따른 광빔의 누적이 무시할 수 있을 만큼 작은 경우는 유효 조도 이상의 조도를 가진 영역 또는 도2의 단계123에서 구한 ICI의 밑면을 OIB의 밑면으로 간주할 수 있다.

6. 반사확정 점유면적비 설정

그 다음, 도2의 단계126에서 노광 호스팅 컴퓨터(31)에서 제공되는 노광 초기 또는 노광 공정 중 제공되는 미러별 유효 조도의 변화에 따라, 어떤 전기적이거나 광학적인 요인으로 발생하는 미러 별 조도 차이나 노광에 필요한 광량 부족에 따른 노광 오차를 최소화 하기 위하여, 조도 변화를 보상 가능 하도록 조도가 변화 된 해당 COI에 대한 반사확정 점유면적비를 상향 또는 하향 설정한다. 조도 변화를 보상하기 위한 반사확정 점유면적비의 상향 또는 하향 설정의 기준은 사용되는 광빔의 종류, 조도 분포, 감광막의 종류, 미세 미러의 광빔 반사 교체 시간, 기판 종류, 및 패턴 특성 등에 따라 실험적으로 노광 공정 전에 정립되어야 하며, 반사확정 점유면적비의 상향 또는 하향 설정이 적절한 조도 변화 보상 방법임은 도8에 도시된 예를 들어 설명한다.

도 8(a)와 (b)는 기판의 단위 이동 또는 COI의 가상 이동에 따른 OIB의 밑면(푸른색 사각형)과 패턴(초록색)을 보여주고 있다. 도 8(a)는 평균 무차원 조도가 1.0인 경우 사용자지정 반사확정 점유면적비를 0.55로 두고 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정한 결과(반사되는 빔은 보라색)로 나타난 패턴에 대한 누적 조도를 숫자로 그 프로파일을 붉은색 선으로 보여주고, 도 8(b)는 평균 무차원 조도가 0.7인 경우 사용자지정 반사확정 점유면적비를 0.35로 두고 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정한 결과(반사되는 빔은 보라색)로 나타난 패턴에 대한 누적 조도를 숫자로 그 프로파일을 붉은색 선으로 보여준다. 실제적으로 정확한 패턴에 대한 누적 노광 광도는 OIB 프로파일의 위치 및 광빔반사에 따른 중첩으로 계산하여야 한다. 여기에서는 단순화하여 평균 무차원 조도에 광빔의 반사회수를 곱한 값인 패턴에 대한 누적 조도를 비교하였다. 도 8(a) 및 (b)에서 아래에 표기된 숫자는 조도에 반사회수를 곱한 값을 나타낸 것으로 예를들어, 도 8(a)의 "3"은 조도"1.0"에 반사회수 "3"을 곱한 값을 나타낸 것이고, 도 8(b)의 "3.5"의 숫자는 조도 "0.7"에 반사회수 "5"를 곱한 값을 나타낸 것이다. 조도가 낮아짐에 따라 반사확정 점유면적비를 감소시킴으로서 패턴의 경계면에서의 누적 조도를 비슷하게 유지할 수 있다는 사실이 도 8(a)와 8(b)에서 나타낸 결과에 의해 확인되었다. 그러나, 상기 설명되었듯이, 노광 공정 전에 조도와 반사확정 점유면적비의 관계는 실험적으로 설립되고 각각의 공정에 맞게 최적화되어야 한다.

7. COI 단위 가상마스크의 생성

그 다음, 도2의 단계127에서 OIB의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비를 사용자지정 반사확정 점유면적비와 비교하여 OIB의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비가 사용자지정 반사확정 점유면적비 보다 크거나 같은 경우는 광빔을 반사하고 작은 경우는 광빔을 반사하지 않도록 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정하고 미세 미러 각각에 대한 반사여부를 이진화 하여 기판의 k번째 단위 이동에서 i번째와 j번째 COI에 대응하는 COI 단위 가상마스크 (

)를 생성한다. 본 발명에 의한 인라인 가상마스킹 방법에서는, 반사허용(TRUE 1)/반사불가(FALSE 0)로 만 이루어진 반사여부 그 자체가 이진데이터이므로 COI 단위 가상마스크는 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부 그 자체가 되며, 가상마스크의 관점으로 보았을 때 반사를 허용(TRUE 1)하면 빛이 물리적인 마스크의 열린 부분을 통과하여 기판에 조사되는 것과 같은 결과를 가져오고 반사를 불가(FALSE 0)하면 빛이 물리적인 마스크에 부딪혀 통과하지 못하는 것과 같은 결과를 가져오게 된다.

여기에서, COI 배열 기준 좌표계가 사용되는 경우, 즉, OIB의 밑면이 COI 배열 기준 좌표계 상에서의 위치인 경우는 패턴영역도 COI 배열 기준 좌표계로 변환 한 후 광빔 반사여부를 결정한다.

8. 이동단위 가상마스크의 생성

그 다음, 도2의 단계128에서, 미세 미러의 광빔 반사 교체 시간 동안의 기판의 k번째 단위 이동에 해당하는 도2의 상기 단계127에서 구한 COI 단위 가상마스크(

)를 미세 미러 또는 COI배열의 순서대로 연결하여 기판의 k번째 단위 이동에 해당하는 이동단위 가상마스크

를 인라인 생성한다.

9. 이동단위 가상패턴 생성

도2의 단계 128-1에서는 상기 단계 128에서 구한 COI 단위 가상마스크(

)에 상기 단계 124에서 구한 해당하는 OIB [

]를 곱하여 COI단위 가상마스크에 의한 패턴 [

]으로 정의하고, 이들의 COI 배열을 구성하는 COI들의 위치에 의거한 중첩에 의해 이동단위 가상패턴 [

]을 생성한다.

10. 시간단위 가상패턴 생성

도2의 단계 128-2에서는 상기 단계 128-1에서 구한 이동단위 가상패턴 [

]을

노광 초기부터 시작하여, 기판의 이동 또는 COI 배열의 가상 이동이

번 진행됨에 따라, 이동 단위 가상패턴들의 COI 배열의

번째 가상이동에 대응하는 중첩으로 시간 단위 가상패턴 [

] 을 생성한다.

11. 마무리용 가상마스크 산입

도2의 단계 128-3에서는, 얼룩 등 화학적으로 발생하는 오차들을 미연에 방지 도는 감소하기 위하여, 필요 시, 각각 또는 사용자가 지정하는 순번의 기판 이동 마다, 상기 도2의 단계 128에서 이동단위 가상마스크를 생성한 직후에 기 실험된 패턴 마무리 정보에 의해 마무리용 가상마스크

[

] 를 선택하거나, 또는 상기 도2의 단계 128-2에서 시간 단위 가상패턴을 생성한 후에 필요에 따라 사용자 지정 특정 부분에 대해 경신된 시간단위 가상패턴과 입력 패턴을 비교한 후 그 결과에 따라 기 실험된 패턴 마무리 정보에 의해 적합하고 보다 탁월한 기능의 마무리용 가상마스크를 선택하여 상기 이동단위 가상마스크와의 논리곱

[

] 으로 산입한다.

12. 가상패턴 생성

도2의 단계 128-4에서는 기판의 이동 또는 COI 배열의 가상 이동이

번 진행됨에 따라, 시간 단위 가상패턴을

의 관계를 이용한 마무리용 가상마스크(

)의 산입으로 경신함으로써 진행된 노광 결과의 정확한 예측이 가능한, COI 배열의

번째 가상이동에 대응하는 가상패턴

을 생성하고 이 가상패턴으로 상기 시간 단위 가상패턴을 다시 경신한다.

13. 노광용 가상마스크 생성

도2의 단계 129에서는 상기 도2의 단계 128에서 생성된 이동단위 가상마스크

또는 상기 도2의 단계 128-3에서 삽입된 마무리용 가상마스크와의 논리곱으로 경신된 이동단위 가상마스크

를 미국특허 제6246800호에 개시된 RLE(Run-length encoding)방법 또는 미국특허 제6529633호에 기재된 패러렐 디퍼런스 코딩(Parallel difference coding)방법으로 무손실 압축(lossless compression) 하여 노광용 가상마스크를 생성한다. 상기 미국특허 제6246800호 및 제6529633호의 무손실 압축에 대한 부분을 참조로써 본 명세서에 통합한다.

여기에서, 패턴 또는 가상마스킹 데이터의 양이 아주 적거나 고속 노광이 필요치 않은 경우는, 이동단위 가상마스크를 그대로 노광용 가상마스크로 간주한다.

14. 노광용 가상마스크 전송

도2의 단계 130에서는 생성된 노광용 가상마스크를 미세 미러 컨트롤러 접속부(34)로 인라인 전송한다.

15. 가상패턴 전송

도2의 단계 130-1에서는 노광 공정이 끝난 시점, 총

번의 기판의 이동 또는 COI 배열의 가상 이동 진행 이후, 최종으로 경신된 가상패턴

을 상기 노광 호스팅 컴퓨터에 인라인 제공함으로써, 하나의 기판에 대한 노광 공정이 끝남과 동시에 그 결과를 예측 할 수 있게 하고, 또한 그 결과를 축적하여 추후 공정개선에 활용할 수 있게 한다.

16. 광빔 반사여부 구축

도2의 단계 131에서는 상기 노광 호스팅 컴퓨터 접속부(33)으로부터 전송 받은 노광용 가상마스크의 압축을 상술한 RLE(Run-length encoding)방법 또는 패러렐 디퍼런스 코딩(Parallel difference coding)방법으로 무손실 압축해제(lossless decompression)하여 미세 미러 광빔 반사여부를 인라인 구축한다.

여기에서, 패턴 또는 가상마스킹 데이터의 양이 아주 적거나 고속 노광이 필요치 않아 이동단위 가상마스크를 그대로 노광용 가상마스크로 사용한 경우는 압축 해제 없이 광빔 반사여부만 구축한다.

17. 미세 미러 광빔 반사여부 데이터 전송

도2의 단계 132에서는 상기 단계 131에서 인라인 구축된 미세 미러 광빔 반사여부 데이터를 미세 미러 컨트롤러(22)에 인라인 전송한다.

본 발명에 의한 인라인 가상마스킹 방법은 도 9(a) 내지 (c)에서 나타낸 바와 같이, OIB의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비를 사용자지정 반사확정 점유면적비와 비교하여 OIB의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비가 사용자지정 반사확정 점유면적비 보다 크거나 같은 경우는 광빔을 반사하고 작은 경우는 광빔을 반사하지 않도록 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정함으로써 패턴의 전위를 방지하고 패턴의 중심을 정확히 유지하는 특징을 가지게 된다.

본 출원인들에 의하여 특허출원되어 등록된 특허 제655165호 "마스크리스 리소그래피를 위한 점유면적기반 패턴생성 방법"은 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 COI에 대한 패턴의 점유면적비를 사용자지정 반사확정 점유면적비와 비교하여 결정하는 방법으로 이에 대한 원리, 타당성, 장점들이 구체적으로 상기 특허의 명세서에 설명되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략하며 상기 등록된 특허를 본 출원의 명세서에 통합한다.

본 발명의 OIB의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비를 반사확정 점유면적비와 비교하여 광빔 반사여부를 결정하는 방법은 상기 본 출원인들에 의한 상기 등록된 특허발명의 COI에 대한 패턴의 점유면적비를 사용자지정 반사확정 점유면적비와 비교하여 광빔 반사여부를 결정하는 비교하는 방법에서 향상된 보다 정확한 방법으로 그에 대하여 도9에 도시된 예를 들어 설명한다. 즉, 도 9(a) 내지 (c)는 그 실시 예로서, 도 9(a)는 기판의 단위 이동 또는 COI의 가상 이동에 따른 COI의 초기 위치(붉은색 사각형)와 패턴(초록색), 그리고 사용자지정 반사확정 점유면적비(여기에서 0.55 사용)에 의해 광빔을 반사하는 COI들을 노란색으로 보여준다, 도 9(b)는 상기 본 출원인들에 의한 상술한 등록 특허발명에 의한 광빔 반사여부결과를 도시한 것으로 COI에 대한 패턴의 점유면적비를 사용자지정 반사확정 점유면적비(여기에서는 0.55 사용)와 비교하여 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정한 결과(반사되는 빔은 보라색)로 나타난 패턴에 대한 누적 조도를 숫자로 그 프로파일을 붉은색 선으로 보여준다. 도 9(c)는 본 발명에 의한 광빔 반사여부결과를 도시한 것으로 OIB의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비를 사용자지정 반사확정 점유면적비(여기에서도 0.55 사용)와 비교하여 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정한 결과(반사되는 빔은 보라색)로 나타난 패턴에 대한 누적 조도를 숫자로 그 프로파일을 붉은색 선으로 보여준다. 실제적으로 정확한 패턴에 대한 누적 노광 광도는 OIB 프로파일의 위치 및 광빔반사에 따른 중첩으로 계산하여야 한다. 여기에서는 단순화하여 평균 무차원 조도에 광빔의 반사회수를 곱한 값인 패턴에 대한 누적 조도를 비교하였다. 본 발명에서 OIB의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비로 미러의 광빔 반사여부를 결정함에 따라 패턴의 전위가 방지되고 패턴의 중심이 보다 정확히 유지됨이 도 9(a)~(c)에 나타나있다.

본 발명의 인라인 가상마스킹 방법에 의한 실제 리소그래피의 목적 달성은 프로토타입(prototype) 리소그래피 시스템에 의해 구현되었다. 이 시스템은 도 1을 참조하여 설명한 인라인 가상마스킹 시스템에 의해 구현되었다. 이 시스템은 도 1을 참조하여 설명한 노광 호스팅 컴퓨터 접속부(33), 미세 미러 컨트롤러 접속부(34), 노광 호스팅 컴퓨터의 방사 콘트롤 유닛과 스테이지 콘트롤 유닛 등의 구성요소들과의 실시간 커뮤니케이션을 담당하는 시그널 인터체인지 모듈(signal interchange module)(도시안됨)로 구성되어 있다. 그리고 인라인 가상마스킹 시스템 오퍼레이터가 시스템 작동을 관찰하고 조작할 수 있도록 해주는 그래픽 유저 인터페이스(graphic user interface : GUI)로 구성되어 있다. 상기 프로토타입 인라인 가상마스킹 시스템의 노광 호스팅 컴퓨터 접속부용 GUI의 메인 윈도우(main window)는 도 10에 도시되어 있다. GUI의 메인 윈도우에는 노광 콘트롤 윈도우(exposure control window), 매너지던트 툴바(management toolbar), 그리고 패턴 영역, 가상 마스크 및 가상 패턴 생성 프로세스 디스플레이 윈도우(process display window)들이 왼쪽 위, 왼쪽 아래, 그리고 오른쪽에 위치되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 시스템 오퍼레이터가 선택하여 입력할 수 있는 조건들은 빔의 종류 및 크기, 조도와 기판 얼라인먼트 및 이동에 따른 패턴 보정 여부, 가상 패턴 생성 여부, 마무리용 마스크 종류 및 산입 여부, 개별 조도 분포 사용 여부, 미세 미러 배열의 해상도와 갯수 및 배치, 그리고 CAD 데이터의 플립(flip)/미러(mirror)변환 여부 등이다. 이와 같이 본 발명의 인라인 가상마스킹 시스템은 노광공정에서 발생할 수 있는 물리적인 오차나 화학반응에 의한 오차에 대한 인라인 보정이 가능하도록 사용자 편의를 위해 구현되었다.

최종적으로 본 발명의 인라인 가상마스킹 방법의 실효성과 정확성을 확인하 기 위해 실제 반도체 기판에 본 발명의 인라인 가상마스킹 방법으로 패턴을 노광한 후 현상하였다. 도 11(a)는 본 발명의 인라인 가상마스킹 방법으로 생성된 최종 가상패턴이고, 도 11(b)는 본 출원인들에 의하여 특허출원되어 등록된 특허 제655165호 "마스크리스 리소그래피를 위한 점유면적기반 패턴생성 방법"에서 제시한 패턴 폭 유지를 위한 반사확정 점유면적비 대응 적정 감광막 제거비율에 따라 가상패턴을 가상으로 현상한 패턴이고, 도 11(c)는 도 11(b)의 패턴을 측정하여 확대한 것이고, 도 11(d)는 실제 반도체 기판 상에 본 발명의 인라인 가상마스킹 방법에 의해 패턴을 노광한 후 15초간 현상한 결과를 나타낸 광학현미경 사진이다. 도 11(b)의 현상된 가상패턴과 도 11(d)의 현상된 실제 패턴을 비교하면, 실험에서 사용된 실제 현상 시간이 적정 현상 시간 보다 약간 길었기 때문에 도 11(d)의 실제 패턴이 약간 과다하게 현상되었다는 판단이 가능하다. 따라서. 도 11(a)~(d)에 도시된 결과들을 살펴보면 본 발명의 인라인 가상마스킹 방법의 상기 등록된 특허에 비하여 실효성 및 정확도에 있어서 개량되어 있음을 알 수 있습니다. 또한 상기 실시 예들은 본 발명을 예증하기 위한 것이지 그 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항들에 의해서 한정된다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명 특유의 누적강도기저를 이용함으로써 가장 정확하게 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정할 수 있다.

둘째, 본 발명 특유의 누적강도기저, 반사확정 점유면적비, 패턴 영역 구축, 이미지셀 배열 기준 좌표계를 사용함으로써 광빔의 조도 분포나 오차, 기판의 형상 이나 이동에 따른 오차 등의 물리적인 오차의 실시간 보정이 가능하다.

셋째, 본 발명 특유의 가상마스크 개념에 의해 체계적으로 가상마스크를 인라인 생성함으로써, 얼룩 등 화학적으로 발생하는 오차들을 미연에 방지 또는 감소하기 위한 실시간 패턴 마무리가 용이하다.

넷째, 본 발명 특유의 누적강도기저를 이용함으로써 복잡한 연산 없이 중첩 만으로 가상패턴의 인라인 생성이 가능하다.

다섯번째, 본 발명 특유의 인라인 가상마스킹을 수행함으로써 노광공정에서 발생할 수 있는 물리적인 오차나 화학반응에 의한 오차에 대한 인라인 보정이 가능하여 기판의 양산공정에 적합한 실시간 마스크리스 리소그래피를 가능하게 한다,.

여섯번째, 본 발명 특유의 인라인 가상마스킹 방법에 따른 물리적인 오차나 화학반응에 의한 오차에 대한 인라인 보정 방법은 물리적 또는 기구적 교정 부자재를 사용하지 않고 오차를 보상하는 방법이다.

일곱번째, 본 발명의 특유의 인라인 가상마스킹 방법에 의한 리소그래피는 소프트웨어적으로 대부분의 노광공정에서 발생할 수 있는 물리적인 오차나 화학반응에 의한 오차에 대한 보정을 처리 하기 때문에 스테이지, 광학계 등의 노광기를 구성하고 있는 단위 하드웨어 부품들의 구조가 단순해진다.

Claims

미세 미러를 이용하는 마스크리스 리소그래피 공정에서 패턴 노광에 필요한 데이터를 입력으로 받아 상기 패턴에 대한 노광용 가상마스크를 생성하여 전송하는 노광 호스팅 컴퓨터 접속부와 노광 호스팅 컴퓨터 접속부로부터 전송 받은 노광용 가상마스크로 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 구축하여 미세 미러 컨트롤러로 전송하는 미세 미러 컨트롤러 접속부를 포함하는 인라인 가상마스킹 시스템을 구비하여 이루어지는 마스크리스 리소그래피 시스템을 사용하여 행하여지는 인라인 가상마스킹 방법에 있어서,

(a) 상기 인라인 가상마스킹 시스템의 상기 노광 호스팅 컴퓨터 접속부 상에서 패턴 영역을 구축하는 단계,

(b) 누적강도기저의 밑면에 대한 패턴의 점유면적비와 반사확정 점유면적비를 비교한 후 각각의 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 결정하여 이미지셀단위 가상마스크를 생성하는 단계,

(c) 각각의 기판 이동 마다 상기 이미지셀단위 가상마스크들을 이미지셀 배열의 순서대로 연결하여 이동단위 가상마스크를 생성하는 단계,

(d) 각각의 기판 이동 마다 노광용 가상마스크를 미세 미러 컨트롤러 접속부로 인라인 전송하는 단계,

(e) 상기 미세 미러 컨트롤러 접속부 상에서 각각의 기판 이동 마다 전송 받은 노광용 가상마스크로부터 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 인라인 구축하는 단계,

(f) 상기 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 미세 컨트롤러에 인라인 전송하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법
제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계에서 이미지셀단위 가상마스크를 생성하는 단계는 미세 미러 배열에 대응하는 이미지셀 배열 기준 좌표계를 설정하고 패턴영역을 이미지셀 배열 기준 좌표계로 변환한 후 이미지셀 배열 기준 좌표계 상에서 광빔 반사여부를 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계에서 이미지셀단위 가상마스크를 생성하는 단계는 미세 미러에서 반사되어 기판에 투사되는 유효 조도 이상의 이미지셀 내부 순간조도분포를 이미지셀 센터의 함수로 설정하고 이를 기판의 이동에 대응하는 이미지셀 센터의 가상 이동 시간에 대해 적분하여 누적강도기저를 생성하여 누적강도기저의 밑면을 추출하거나 기판의 단위이동에 따른 광빔의 누적이 무시할 수 있을 만큼 작은 경우는 상기 순간조도분포의 경계를 누적강도기저의 밑면으로 간주하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계에서 이미지셀단위 가상마스크를 생성하는 단계는 미세 미러에 대한 반사확정 점유면적비를 유효 조도에 따라 설정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (d)단계에서 인라인 전송하는 단계는 패턴 또는 가상마스킹 데이터의 양이 아주 적거나 고속 노광이 필요치 않은 경우는, 이동단위 가상마스크를 그대로 노광용 가상마스크로 간주하거나 그렇지 않은 경우는 이동단위 가상마스크를 무손실 압축하여 노광용 가상마스크를 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법
제 1 항에 있어서, 상기 (e)단계에서 광빔 반사여부를 인라인 구축하는 단계는 노광용 가상마스크가 압축된 경우는 노광용 가상마스크의 압축을 무손실 압축해제하고 그렇지 않은 경우는 그대로 미세 미러에 대한 광빔 반사여부를 인라인 구축하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법
제 1 항에 있어서, 상기 (a)단계에서 패턴 영역을 구축하는 단계는 패턴을 기판 형상에 따라 사상함으로써 기판 형상 변화에 따른 오차를 보정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 2 항에 있어서, 광빔 반사여부를 결정하는 단계는 기판의 이동 뿐만 아니라 기판 얼리이먼트를 추가로 고려하여 이미지셀 배열 기준 좌표계를 설정함으로써 기판 얼리이먼트에 따른 오차를 보정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 3 항에 있어서, 유효 조도 이상의 이미지셀 내부 순간조도분포를 이미지셀 센터의 함수로의 설정은, 각각의 이미지셀 내부 순간조도분포를 각각의 기판 이동 마다 각각의 이미지셀에 대해 각각의 미러 별 조도 분포에 맞게 서로 다르게 설정함으로써 미러 별 유효 조도 분포 또는 조도의 시간에 따른 변화에 의한 노광 오차를 최소화함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 3 항에 있어서, 누적강도기저의 생성은 청구항 9에서 구한 각각의 서로 다른 이미지셀 내부 순간조도분포를 각각의 기판 이동 마다 서로 다른 기판의 이동에 대응하는 이미지셀 센터의 가상 이동 시간에 대해 적분하여 누적강도기저를 생성함으로써 기판 이동 시간에 따른 오차를 보정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 3 항에 있어서, 누적강도기저의 밑면의 추출은 청구항 10에서 구한 각각 의 서로 다른 누적강도기저의 밑면을 각각의 기판 이동 마다 서로 다른 기판의 이동 방향에 따라 추출함으로써 기판 이동 방향에 따른 오차를 보정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 4 항에 있어서, 미세 미러에 대한 반사확정 점유면적비를 유효 조도에 따라 설정 하는 단계는 각각의 기판 이동 마다 각각의 이미지셀에 대응하는 미러 별 유효 조도 편차 및 시간에 따른 변화에 따라 미세 미러에 대한 반사확정 점유면적비를 서로 다르게 설정함으로써 조도 편차에 다른 오차를 보정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (c)단계에서 이동단위 가상마스크를 생성하는 단계는 각각의 이미지셀에 대해 상기(b)단계에서 생성된 이미지셀단위 가상마스크에 상기 제 1 항에 의해 생성된 누적강도기저를 곱한 후 이들의 이미지셀 배열을 구성하는 이미지셀들의 위치에 의거한 중첩으로 이동단위 가상패턴을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 13 항에 있어서, 이동단위 가상패턴을 생성하는 단계는 노광 초기부터 시작하여 기판의 이동에 따른 이미지셀 배열의 가상 이동이 진행됨에 따라 이동단위 가상패턴들의 이미지셀 배열의 가상 이동에 대응하는 중첩으로 시간단위 가상패턴을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (c)단계에서 이동단위 가상마스크를 생성하는 단계는 각각 기판 이동 마다 또는 사용자가 지정하는 순번의 기판 이동 마다 얼룩 등 화학적으로 발생하는 오차들을 미연에 방지 또는 감소하기 위하여 기 실험된 패턴 마무리 정보에 의한 마무리용 가상마스크를 상기 이동단위 가상마스크와의 논리곱으로 산입하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 15 항에 있어서, 마무리용 가상마스크의 산입은 필요에 따라 사용자 지정 특정 부분에 대해 시간단위 가상패턴과 입력 패턴을 비교한 후 그 결과에 따라 기 실험된 패턴 마무리 정보에 의해 적합하고 보다 탁월한 기능의 마무리용 가상마스크를 선택하여 산입하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 16 항에 있어서, 시간단위 가상패턴과 입력 패턴을 비교한 후 그 결과에 따라 마무리용 가상마스크를 선택하여 산입하는 단계는 상기 시간단위 가상패턴을 상기 마무리용 가상마스크를 산입해 경신함으로써 진행된 노광 결과의 정확한 예측이 가능하도록 시간단위 가상패턴을 경신하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (d)단계에서 노광용 가상마스크를 미세 미러 컨트롤러 접속부로 인라인 전송하는 단계는 노광 공정의 마지막 기판 이동 시에는 최종으로 경신된 가상패턴을 상기 노광 호스팅 컴퓨터에 인라인 제공함으로써 하나의 기판에 대한 노광 공정이 끝남과 동시에 그 결과를 예측 할 수 있게 하고 또한 그 결과를 축적하여 추후 공정

개선에 활용할 수 있게 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마스크리스 리소그래피를 위한 인라인 가상마스킹 방법.