KR101060567B1 - 리소그라피 시스템 - Google Patents

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KR101060567B1
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스피제커 조네스 크리스티안 반트
램코 자저
피터 크루이트
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마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이.
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Abstract

본 발명은 타겟 표면 상에 패턴을 전송하는 무마스크(maskless) 리소그라피 시스템에 관한 것으로서, 복수의 빔릿을 생성하는 적어도 하나의 빔 생성기; 복수의 변조기를 포함하여 빔릿의 진폭을 변조하는 변조 수단; 및 상기 변조기 각각을 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은 패턴 데이터를 생성하여 상기 패턴 데이터를 각각의 개별 빔릿의 진폭을 제어하는 상기 제어 수단에 전달하며, 상기 제어 유닛은, 상기 패턴 데이터를 저장하는 적어도 하나의 데이터 저장부; 상기 데이터 저장부에서 상기 패턴 데이터를 판독하는 적어도 하나의 판독부; 상기 데이터 저장부에서 판독된 상기 패턴 데이터를 적어도 하나의 변조 광 빔으로 변환하는 적어도 하나의 데이터 변환기; 및 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조 수단에 전송하는 적어도 하나의 광 전송기를 포함한다.
Figure R1020057007154
무마스크 리소그라피 시스템, 변조 수단, 데이터 변환기, 광 전송기, 패턴 전송

Description

리소그라피 시스템{LITHOGRAPHY SYSTEM}
이온, 레이저, EUV 및 전자 빔 시스템을 포함하는 리소그라피 시스템은 모두 패턴을 몇몇 종류의 기록 수단에 처리 및 전달하는 수단을 요구한다. 이를 달성하는 공지된 방식은 마스크를 사용하여 이 마스크를 기판 상에 투사하는 것이다. 분해능이 점점 작아짐에 따라, 이들 마스크를 제작하기 점점 어려지고 있다. 더욱이, 이들 마스크를 투사하는 (광학)수단이 매우 복잡해진다.
이러한 문제를 극복하는 방법은 무마스크(maskless) 리소그라피를 사용하는 것이다.
무마스크 리소그라피 시스템은 두개의 클래스로 나뉠 수 있다. 제1 클래스에서, 패턴 데이터는 개별 방사원 또는 방사원들에 전송된다. 적절한 시점에 소스의 세기를 조정하여, 패턴이 기판 상에 생성될 수 있으며, 여기서 기판은 대부분 웨이퍼 또는 마스크이다. 소스의 스위칭은 스위칭 속도가 증가하는 경우 예를 들면 소스의 안정화 시간이 너무 길 수 있기 때문에 문제가 될 수 있다.
반면에, 무마스크 리소그라피 시스템의 제2 클래스는 일정 주파수에서 동작하는 연속 소스 또는 소스들을 포함한다. 패턴 데이터는 방사 빔이 필요시 타겟 노출 표면에 도달하는 것을 완전히 또는 부분적으로 방지하는 변조 수단으로 전송된다. 이들 변조 수단을 제어하면서 타겟 노출 표면 상에 이동함으로써, 패턴이 기록된다. 변조 수단은 안정화 시간 동안 덜 중요하다. 따라서, 높은 수율을 달성하도록 설계된 많은 무마스크 리소그라피 시스템은 변조 수단을 사용한다.
예를 들면, 미국특허 제5,834,783호, 제5,905,267, 및 제5,981,954에서, 하나의 전자 소스를 갖는 무마스크 전자 빔 리소그라피 시스템이 개시되어 있다. 방사된 전자 빔은 퍼지고, 시준되며, 또한 복수의 빔릿(beamlet)으로 개구 어레이에 의해 나뉜다. 패턴 데이터에 주입된 블랭커 어레이(blanker array)는 제어 신호가 주어질 때 개별 빔릿을 중지시킨다. 그 후, 획득된 이미지는 축소 전자 광 시스템에 축소되어 기판 상에 투사된다.
US-A1-20010028042, US-A1-20010028043, US-A1-20010028044, WO-A1-02/054465, WO-A1-02/058118 및 WO-A1-02/058119에서, 복수의 전자 소스를 사용하는 무마스크 전자 빔 리소그라피 시스템이 개시되어 있다. 방사된 전자 빔릿은 블랭커 어레이를 통과하며, 이는 적절한 제어 신호가 주어질 때 개별 전자 빔릿을 편향한다. 전자 빔은 성형 어레이(shaping array)에 의해 형성되고, 웨이퍼 상에 집광된다.
WO-01/18606 및 US-6,285,488에서, 공간 광 변조기(SLM)를 사용하여 광 빔을 변조하는 광 리소그라피 시스템이 개시된다. 광원은 SLM을 향해 진행하는 광 펄스를 방사한다. SLM은 포함된 미러에 전송된 제어에 따라 빔 정지 구조물 또는 기판을 향해 방사된 빔을 반사시키는 변형가능 미러의 어레이를 포함한다.
본 발명은 리소그라피의 다음 통찰과 기본에 기초한다.
마스크는 패턴을 나타낼 데이터의 양이 매우 큰 경우 패턴을 저장하는 매우 효율적인 방식이다. 더욱이, 상업적으로 허용가능한 수율을 위해, 데이터는 매우 높은 데이터 레이트에서 기록 수단으로 전송되어야 한다. 또한, 높은 데이터 레이트는 한정된 공간 내에서 획득되어야 한다. 무마스크 리소그라피 시스템에서의 데이터 경로의 개선은 이들 시스템의 수율에 많은 영향을 준다는 것이 아직 인식되지는 않았다.
마스크 상의 정보는 통상 타겟 노출 표면 상에 특정 영역에 대한 마스크로부터 패턴을 전사하는데 사용된다. 이 영역은 다이(die)로 불린다. 전송되어야 하는 데이터량을 파악하기 위해서, 32㎜ x 26㎜의 다이를 가정한다. 여기서는, 일부는 45㎚의 임계 치수(CD)를 갖는 패턴을 기록하기를 원한다고 가정한다. 그 후, 다이 상에는 4.1*1011 CD 요소가 있다. 각 CD 요소가 요건을 충족하는데 적어도 30*30 화소로 구성되면, 그리고 상기 화소의 세기를 나타내는데 필요한 단지 하나의 비트가 있으면, 마스크 상에 존재하는 정보는 약 3.7*1014 비트로 나타낸다. 무마스크 리소그라피 시스템에 대한 상업적으로 허용가능한 수율이 약 10웨이퍼/시간으로 가정한다. 웨이퍼 상에 60 다이가 있는 경우, 3.7*1014 비트가 웨이퍼마다 변조 수단에 전송되어야 한다. 따라서, 원하는 수율을 얻기 위해서는 600 × 3.7*1014 비트가 2600초 내에 변조 수단에 전송되어야 한다. 이는 약 60Tbit/s의 데이터 전송 속도에 대응한다.
모든 상술한 시스템에서, 제어 신호는 변조 수단에 전자적으로 전송된다. 그러나, 금속 와이어의 대역폭은 한정되어 있다. 전기 접속의 대역폭(Bmax)의 한도는 다음과 같이 전기 접속의 길이(L)와 전체 단면(A)에 대한 전기 집적접속의 최대 총 용량에 관련되어 있다:
Bmax = Bo * (A/L2).
비례상수 Bo는 구리 접속의 저항에 관련된다. 통상의 멀티칩 모듈(MCM) 기술에서, Bo는 약 1015bit/s이다. 온 칩 라인에서, 이 값은 약 1016bit/s이다. 값은 특정 제조 기술에 거의 독립이다.
전기 접속의 대역폭의 한계는 그 구성에도 독립적이다. 다른 효과가 성능 제한을 개시할 때까지, 접속이 많은 슬로우 와이어 또는 몇개의 패스트 와이어로 이루어지는지 여부는 어느 차이도 없다.
전기 접속의 원하는 총 용량은 100*1012=1014bit/s이다. 이는 MCM의 경우 10-1, 온 칩 접속의 경우 10-2의 전기 접속의 길이의 제곱에 대한 전체 단면적의 비율에 대응한다. 따라서, L이 1m이면, 필요한 구리의 전체 단면적은 0.01 내지 0.1m2이다. 이 수치와 0.0008m2인 기록된 다이의 크기를 비교하면, 패턴 정보가 광 빔에 추가된 후에 적어도 10의 축소없이 데이터 전송을 설정하는 것은 명백하게 불가능하다.
이 문제를 시각화하는 다른 접근법은 1Gbit/s의 차수인 통상의 전기 접속의 속도를 사용하는 것이다. 따라서, 100Tbit/s를 전송하기 위해서, 100,000 구리선이 필요하다. 이는 방대한 공간을 요구하여 처리하기 어렵다.
본 발명의 목적은 상술한 시스템을 향상시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 무마스크 리소그라피 시스템의 수율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 모든 종류의 (전자기) 섭동에 대하여 리소그라피 시스템의 감도를 저감하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 패턴 데이터를 리소그라피 시스템에 전송하는데 필요한 공간을 저감하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 시스템의 설계 유연성을 증가시키는 것이다.
따라서, 본 발명은 타겟 표면 상에 패턴을 전사하는 무마스크(maskless) 리소그라피 시스템에 관한 것으로서, 복수의 빔릿을 생성하는 적어도 하나의 빔 생성기; 복수의 변조기를 포함하여 빔릿의 진폭을 변조하는 변조 수단; 및 상기 변조기 각각을 제어하는 제어 유닛을 포함하되, 상기 제어 유닛은 패턴 데이터를 생성하여 상기 패턴 데이터를 각각의 개별 빔릿의 진폭을 제어하는 상기 제어 수단에 전달하며, 상기 제어 유닛은, 상기 패턴 데이터를 저장하는 적어도 하나의 데이터 저장부; 상기 데이터 저장부에서 상기 패턴 데이터를 판독하는 적어도 하나의 판독부; 상기 데이터 저장부에서 판독된 상기 패턴 데이터를 적어도 하나의 변조 광 빔으로 변환하는 적어도 하나의 데이터 변환기; 및 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조 수단에 전송하는 적어도 하나의 광 전송기를 포함한다.
리소그라피 시스템에서 광 데이터 전송을 사용하는 것은 공지 기술에 따른 무마스크 리소그라피 시스템을 증가된 수율로 생성하게 할 수 있다. 더욱이, 필요한 영역을 저감할 수 있다. 또한, 광 전송은 리소그라피 시스템의 레이아웃을 설계하는 추가 자유도를 제공한다.
빔 생성기에 사용될 수 있는 방사원은 전자, 양전자, x 레이, 광자 또는 이온과 같은 임의 종류의 방사를 방출할 수 있다. 소스는 연속 소스이거나 연속 주파수로 펄스된 소스이다. 따라서, 소스는 임의의 정보를 생성하지 않는다. 그러나, 리소그라피 시스템의 목적은 특정 타겟 노출 표면을 패턴하는 것이다. 소스는 임의의 패턴 데이터 또는 패턴 정보를 제공하지 않기 때문에, 패턴 정보는 변조 수단에 의해 이들의 궤도를 따른 빔릿의 어딘가에 추가되어야 한다. 이는 본 발명에서 광학 시스템을 사용하여 패턴 정보가 전송될 수 있음을 인식하여야 한다. 패턴 정보는 패턴을 레지스트에 실제 기록하는 빔을 변조하는 변조 수단을 제어하거나, 예를 들면, 패턴을 샘플 상에 반도체 웨이퍼에 전사하는 다른 방식으로 사용된다. 시스템에서, 패턴 기록 빔의 속성은 소스의 속성에 의존한다. 사실상, 변조 광 빔은 패턴 정보 반송 광 빔이고, 빔릿은 패턴 기록 빔릿이다.
일 실시예에서, 빔 생성기는 단지 하나의 소스를 갖고, 리소그라피 시스템은 단지 하나의 빔 생성기를 갖는다. 이러한 방식으로, 시스템의 빔릿 간의 동일성을 제어하는 것이 보다 용이하다.
변조 수단은 패턴을 기록하는데 사용되는 빔릿의 속성에 따라, 상이한 방식으로 동작하거나 다양한 물리적 원리에 기초할 수 있다. 이는 빔릿을 정지시키는 일부 차단 메커니즘의 구동을 야기하는 신호를 생성할 수 있어 예를 들면 전기음향 자극에 기인하여 기계적 셔터 또는 결정이 불투명하게 된다. 다른 가능성은 변조 수단을 구비하는 것이 신호를 선택적으로 생성함을 의미하는 것으로서, 이는 정전 편향기 또는 미러와 같은 일부 종류의 편향기의 구동을 발생시킨다. 이는 선택된 방사 빔릿을 편향시킨다. 그 후, 편향 빔은 예를 들면, 개구가 제공되고 미러의 편향기에 정렬된 빔 흡수 플레이트인 블랭커 요소 상에 투사된다. 모든 경우에서, 상업적으로 만족할 만한 수율은 바람직하게는 100㎒ 이상의 주파수로 빔 변조가 매우 고속으로 행해지는 경우에만 획득될 수 있다.
무마스크 리소그라피 시스템에서, 패턴 정보 또는 패턴 데이터가 통상 디지털 컴퓨터 데이터인 컴퓨터 데이터로 나타낸다. 패턴 데이터는 제어 유닛의 데이터 저장부에 부분적으로 또는 완전히 저장된다. 따라서, 제어 유닛은 예를 들면 RAM, 하드 디스크 또는 광 디스크인 데이터 저장 매체를 포함한다. 이 데이터는 미리 정해진 패턴이 반복적으로 생성될 수 있도록 변조 수단을 제어하는데 사용될 수 있다. 또한, 제어 유닛은 고속 데이터 레이트로 데이터를 판독하는 수단을 포함한다. 고속 데이터 레이트를 설정하기 위해서, 제어 유닛은 적어도 하나의 패턴 데이터를 반송하는 광 빔으로 데이터를 변환시키는 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 이 데이터 변환기는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 다이오드이다. 비트가 1이면 광 신호가 방사되지만, 비트의 값이 제로이면 어떤 광도 전송되지 않는다. 비트 시퀀스를 판독함으로써, 패턴 정보 반송 광 빔이 생성된다. 패턴 정보 반송 광 빔이 그 후 변조 수단으로 전송된다. 데이터 전송을 구현할 수 있는 여러 가능한 캐리어가 있다. 일 실시예에서, 필요한 데이터 레이트를 얻기 위해서 거의 동시에 판독되는 병렬 데이터 저장 수단이 사용된다.
일 실시예에서, 제어 유닛에서 변환기 요소에서 변조 수단에 근접한 영역으로의 전송은 데이터 전송을 위한 광섬유를 사용하여 달성되었다. 이는 전자장 및 다른 수단에 의해 섭동이 최소화된 유연한 데이터 전송을 가능하게 한다. 또한, 제어 유닛이 예를 들면 시스템의 나머지 부분과 이격된 2 내지 200 미터 사이에 나머지 리소그라피 시스템에서 이격되어 배치될 수 있게 한다.
현재, 텔레콤과 이더넷 애플리케이션에서 사용되는 광섬유는 특정 파장, 특히, 850, 1300 및 1500㎚에 최적화되어 있다. 850㎚의 최적화는 표준 InGaAs/GaAs 레이저 다이오드의 양호한 이용가능성으로 인해 설정된다. 적외선 파장은 통상 0.4㏈/㎞보다 낮은 광섬유 전송 손실로 인해 사용된다. 추후 개발은 660 및 780㎚의 파장을 목표로 한다. 보다 적은 회절은 이들 파장에서 제한에 관련되기 때문에 보다 낮은 파장이 본 발명에 바람직하다. 그러나, 몇몇 구성에서는, 보다 큰 파장이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 파장은 200 내지 1700㎚의 범위에 있다. 또한, 현재 기술은 여러 신호를 하나의 채널을 통해 전송할 수 있게 한다. 이를 위해, 다중 파장 또는 다중 모드 광섬유가 개발되어 있으며, 다중화/역다중화 기술이 사용된다. 바람직하게는, 변조된 광 빔의 파장은 가능한한 빔과 시스템의 나머지 부분에 적게 간섭하는 영역에 선택된다. 이는 광 전송기가 리소그라피 시스템의 다른 부분과 거의 독립적으로 설계될 수 있게 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 변조 수단의 각 변조기는 상기 제어 유닛에서 출사하는 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조기를 구동하는 신호로 변화시키는 감광 요소를 포함한다. 이러한 방식으로, 광 전송기는 작게 유지될 수 있다. 전송 속도는 매우 높을 수 있으며, 변조기는 예를 들면 리소그라피 기술을 사용하여 행해질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 광 전송기는 변조 수단과 제어 유닛을 구비하여 상기 제어 유닛에서 상기 변주 수단으로 적어도 하나의 변조 광 빔을 전송하는 적어도 하나의 광섬유를 포함한다.
일 실시예에서, 리소그라피 시스템은 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조 수단에 투사하는 적어도 하나의 투사기를 포함한다. 이러한 방식으로, 이는 보다 큰 설계 자유도를 제공한다. 더욱이, 간섭이 감소될 수 있다.
광섬유의 실시예에서, 상기 적어도 하나의 광섬유는 변조 수단에서 하나 이상의 광섬유 어레이에 결합된다. 다른 실시예에서, 상기 하나 이상의 광섬유 어레이로부터 실질적으로 각각의 광섬유는 상기 감광 변환기 요소 중 하나에 결합된다.
다른 실시예에서, 상기 적어도 하나의 광섬유는 변조 수단에서 하나 이상의 광 도파로에 결합되며, 상기 광 도파로는 감광 요소에 결합된다.
상술한 무마스크 리소그라피 시스템의 실시예에서, 상기 광 전송기는 이의 제어 유닛에서 적어도 하나의 멀티플렉서와 이의 변조 수단에서 적어도 하나의 디멀티플렉서를 포함한다.
상술한 무마스크 리소그라피 시스템의 다른 실시예에서, 시스템은 상기 복수의 빔이 이동하는 광 경로에 평행하며, 상기 광 전송기는 또한 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 광 경로에 결합하는 광 결합기가 제공된다.
상술한 실시예에서, 데이터 변환기와 광 전송기는 200 및 1700㎚ 사이의 적어도 하나의 파장을 갖는 적어도 하나의 변조 광 빔을 생성하기에 적합하다. 이 파장은 시스템의 나머지 부분과 가능한 한 적에 간섭한다. 또한, 이는 광 통신 애플리케이션에서 사용되는 많은 규격 컴포넌트를 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 각각의 감광 요소는 미리 정해진 파장 범위에서 투명한 선택 필터, 또는 미리 정해진 편광 방향을 갖도록 광을 투사하는 선택 필터, 또는 상기 감광 요소의 감도를 미리 정해진 방향에서의 상기 프리즘에 입사하는 광에 한정하는 프리즘, 또는 상기 감광 요소의 감도를 미리 정해진 방향에서 상기 격자에 입사하는 광으로 한정하는 격자가 제공된다. 이에 따라, x-토크가 저감될 수 있다.
무마스크 리소그라피 시스템의 다른 실시예에서, 광섬유를 포함하는 일 실시예에서, 상기 감광 요소는 MSM-포토다이오드, PIN-포토다이오드 또는 애벌런시 포토다이오드인 포토다이오드를 포함한다.
광섬유 어레이를 구비한 무마스크 리소그라피 시스템의 실시예에서, 변조기는 정전 편향기를 포함한다. 특히, 빔이 충전 입자 빔인 경우, 이는 다른 기술 분야에서 공지된 부품을 사용하여 용이한 변조를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 무마스크 리소그라피 시스템의 일 실시예에서, 데이터 변환기는 레이저 다이오드를 포함한다.
일 실시예에서, 광 전송기는 변조 수단과 제어 유닛을 구비하여 상기 제어 유닛으로부터 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조 수단에 전송하는 적어도 하나의 광섬유; 및 상기 변조 수단 상에 광섬유 또는 상기 광섬유의 상기 변조 수단에 투사하는 적어도 하나의 투사기를 포함한다. 이러한 방식으로, 시스템의 유연한 설계가 레이아웃과 컴포넌트 선택 모두에서 가능하다.
일 실시예에서, 변조 수단의 각 변조기는 상기 제어 유닛에서 출사하는 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조기를 구동하는 신호로 변환하는 감광 요소를 포함하고, 상기 변조 수단은 빔 생성 수단 측과 타겟 측을 구비한다.
일 실시예에서, 상기 각각의 변조기는 적어도 하나의 정전 편향기, 상기 적어도 하나의 정전 편향기와 상기 타겟 측 사이의 개구를 포함하되, 상기 변조기의 상기 정전 편향기는 정전 편향기 어레이를 한정하고 상기 변조기의 상기 개구는 개구 어레이를 한정한다.
다른 실시예에서, 각 정전 편향자는 감광 요소에 동작 결합된다.
이 실시예에서, 상기 광 전송기는 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 복수의 변조 광 빔으로 분할하는 적어도 하나의 광 분할기를 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 광 전송기는 상기 복수의 변조 광 빔을 상기 감광 요소에 투사하는 투사기를 포함한다.
이 실시예에서, 상기 투사기는 상기 정전 편향기 어레이에 수직인 면에 대하여 0 내지 88도의 각으로 투사한다. 다른 실시예에서, 투사기는 상기 정전 편향기 개구 어레이 상에 복수의 변조 광 빔을 투사하는 적어도 하나의 렌즈를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 투사기는 복수의 변조 광 빔을 축소하는 축소 광 시스템을 갖는 제1 축소기(demagnifier)와 상기 정전 편향기 개구 어레이 상에 상기 축소된 복수의 변조 광 빔을 투사하는 투사 광 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 축소 광 시스템은 마이크로 렌즈 어레이를 포함하며, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 각 마이크로 렌즈는 상기 복수의 변조 광 빔 중 하나에 정렬되어 상기 변조 광 빔 중 상기 하나의 크기를 감소시킨다. 다른 실시예에서, 상기 투사 광 시스템은 상기 투사 광 시스템의 상기 렌즈 방향으로 상기 축소 광 시스템에서 출사하는 복수의 변조되고 축소된 광 빔을 반사하는 미러를 더 포함한다.
상술한 전자 빔 무마스크 리소그라피 시스템의 일 실시예에서, 감광 요소에 의해 커버되지 않은 변조 수단 상의 영역에 반사층이 제공된다.
상술한 전자 빔 무마스크 리소그라피 시스템의 일 실시예에서, 확산층이 복수의 인입하는 변조 광 빔을 대향하는 변조 수단의 표면 상에 제공된다.
일 실시예에서, 상기 광 전송기는 복수의 변조 광 빔 각각을 이의 대응하는 감광 요소를 향한 정전 편향기 개구 어레이에 거의 평행하게 결합하는 광 도파로를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 광 전송 수단은 복수의 마이크로 렌즈가 제공된 광 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함하되, 각각의 마이크로 렌즈는 복수의 변조 광 빔 중 하나에 정렬되어 변조된 광 빔을 대응하는 광 도파로에 결합한다.
일 실시예에서, 광 전송기는 복수의 광섬유를 포함하되, 상기 데이터 변환기 수단은 상기 복수의 광섬유에서 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 결합하며, 상기 복수의 광섬유는 적어도 하나의 광섬유 리본을 형성하도록 그룹화되고, 상기 적어도 하나의 광섬유 리본은 상기 정전 편향 어레이의 측면들 중 하나에 부착되고, 상기 감광 요소는 이들의 대응 정전 편향기를 전기 접속을 통해 전기적으로 활성화한다.
다른 실시예에서, 무마스크 리소그라피 시스템에서의 생성 수단은 광 빔 생성 수단을 포함한다. 일 실시예에서, 광 생성 수단은 300㎚ 이하의 파장을 갖는 광 빔을 생성한다. 다른 실시예에서, 변조 수단은 공간 광 변조기를 포함한다. 다른 실시예에서, 공간 광 변조기는 마이크로미러 어레이를 포함하는 변형가능 미러 장치를 포함한다. 또다른 실시예에서, 각각의 마이크로 미러는 상기 광 전송 수단에 결합된 후면에 탑재되어 변조 광 빔을 수신하는 감광 요소를 포함한다.
또한, 본 발명은 상술한 무마스크 리소그라피 시스템이 사용되는 프로세스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 복수의 빔릿을 생성하는 빔 생성기와 각 빔릿을 거의 개별적으로 제어가능하게 변조하는 변조 수단을 포함하는 리소그라피 시스템을 사용하여 타겟의 표면 상에 패턴을 전사하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은: 데이터 저장부에서 패턴 데이터를 검색하는 단계, 상기 패턴 데이터를 적어도 하나의 변조 광 빔으로 변형하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조 수단에 광 결합하는 단계를 포함한다.
본 방법의 일 실시예에서, 상기 변조 수단은 감광 요소가 각각 제공되는 변조기 어레이를 포함하며, 상기 방법은, 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조기 상에 지시하는 단계; 및 상기 변조 광 빔 각각을 하나의 감광 요소에 결합하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은, 후술하는 본 발명에 따른 무마스크 리소그라피 시스템의 실시예에서 더욱 명확하게 될 것이다:
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 시스템의 일부 동작을 나타내는 개략도.
도 2a 내지 도 2c는 자유 공간 광 결합을 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 변조 수단의 조명 방식을 나타내는 도면.
도 4는 광섬유 어레이의 변조 어레이 상으로의 투사를 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 패턴 정보 반송 광 빔을 변조 수단 상에 투사하는 투사 시스템을 나타내는 도면.
도 6a 내지 도 6d는 감광 요소의 조명 방식을 나타내는 도면.
도 7은 패턴 정보 반송 광 빔의 감광 요소로의 결합을 나타내는 도면.
도 8은 도 7의 상면도.
도 9는 광섬유 리본을 사용하는 광 결합을 나타내는 도면.
도 10은 전자 빔 리소그라피 시스템에 대한 변조 수단을 나타내는 도면.
도 11은 패턴 정보 반송 광 빔의 변조 수단으로의 자유 공간 결합을 나타내는 도면.
도 12는 변조 수단의 조명 방식을 나타내는 도면.
도 13은 무마스크 광 리소그라피 시스템을 나타내는 도면.
도 14는 광섬유 말단부의 변조 수단 상으로의 투사를 나타내는 도면.
변조 수단은 광 신호가 주입되기 때문에, 이들 각각은 감광 요소, 바람직하게는, 포토다이오드를 포함한다. 변조 수단의 기본 동작은 도 1a에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1a는 변조 수단에 의해 수행되는 기본 동작 단계를 개략적으로 나타낸다. 각 변조 수단에는 광 신호를 수신할 수 있는 감광 요소, 바람직하게는 포토다이오드가 제공된다.
감광 요소가 광을 수신하면, 신호가 발생되어 변조기에 전송된다. 그 결과, 통과 빔릿이 변조되어 타겟 노출 표면에 도달하지 않을 수 있다. 광이 없는 경우, 변조기에 전달되는 신호가 없다. 빔릿은 방해없이 전달되어 타겟 노출 표면에 마지막에 도달한다. 타겟 노출 표면과 리소그라피 시스템의 나머지 부분을 서로에 대하여 이동시키면서 패턴 정보를 변조 수단에 전송함으로써, 패턴이 기록된다.
물론, 도 1b에 도시한 바와 같이 전체 시스템을 역으로 동작시킬 수 있다. 이 경우, 감광 요소에 도달하는 광은 변조 수단에 전송된 신호를 소거시킨다. 통과 빔릿은 임의의 변조없이 타겟 노출 표면에 도달할 수 있다. 그러나, 감광 요소가 광을 수신하는 경우, 신호가 변조 수단에 전송되어, 통과 빔릿이 타겟 노출 표면에 도달하는 것을 방지한다.
광섬유를 변조 수단에 부착하면 매우 복잡해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 데이터 궤적의 마지막 부분은 상이한 전송 매체를 사용한다. 후자의 경우, 광섬유는 밀접하게 묶여 종단함으로써, 광섬유 어레이를 형성한다. 방사된 패턴 정보 반송 광 빔은 그 후 다른 광 캐리어를 향해 전송된다. 변조 수단이 진공에 위치하는 경우, 광섬유를 진공 외부에 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 방사된 광 빔은 예를 들면 진공 경계의 투명부를 통해 리소그라피 시스템에 결합할 수 있다.
대부분의 경우, 패턴 정보 반송 광 빔을 광섬유를 통해 감광 요소까지 전달하는 것은 실용적이지 않다. 이 경우, 다른 광 캐리어가 데이터 전송을 계속할 수 있다. 바람직하게는, 광섬유는 함께 결합되어 광섬유 어레이를 형성한다. 패턴 정보를 반송하는 광 빔은 그 후 상이한 방식으로 감광 요소로 진행한다. 데이터 전송의 가능한 방법 중 하나는 광섬유에서 방사된 광을 조사된 빔릿이 이동하는 환경과 동일한 환경을 통해 변조 수단의 감광 요소를 향해 전송하는 것이다. 이러한 방식으로, 자유 공간 접속이 생성된다. 다른 가능한 전송 매체는 변조 수단의 구조체에 위치한 광 도파도이다.
광 도파로 또는 광섬유의 경우, 통신 애플리케이션에 흔한 바와 같이 여러 파장이 채널을 통해 전송될 수 있다. 여러 패턴 정보를 반송하는 광 빔이 동일 채널을 공유하기 때문에, 전송 매체가 차지하는 공간은 그 후 상당히 감소된다. 변조기에 의해 사용될 수 있는 신호로의 변환은 DWDM 다파장 수신기와 같은 광전 수신기로 행해질 수 있다.
감광 요소는 인입하는 광 신호를 임의의 다른 종류의 신호로 변환하는 당업계에 공지된 임의의 요소일 수 있다. 이러한 변환기의 예는 포토캐소드, 포토트랜지스터, 광 저항 및 포토다이오드이다. 높은 데이터 레이트 요건을 충족하기 위해서, 감광 요소는 낮은 커패시턴스를 구비하여, 고주파에서 동작할 수 있어야 한다. 또한, 이 요소는 변조 수단에서 집적하기에 용이한 것이 바람직하다. 상술한 요건 을 충족하는 포토다이오드가 있다. 바람직한 실시예는 MSM 포토다이오드를 사용한다. 이 포토다이오드의 주요 이점은 이의 낮은 커패시턴스이다. 따라서, 고주파에서 동작할 수 있다. 또한, MSM 포토다이오드는 상대적으로 제작이 용이하다. 다른 양호한 선택은 PIN 포토아이어드를 사용하는 것일 수 있다. 이 요소도 또한 낮은 커패시턴스를 가지만, 어레이 내에 이 컴포넌트를 집적하는 것은 다소 어렵다. 다른 매우 유용한 선택은 애벌런시 포토다이오드이다.
상술한 바와 같이, 데이터 레이트와 이에 따라 요구되는 변조 주파수가 매우 크다. 이러한 레이트에서 변조할 수 있기 위해서는, 적절한 스위칭 회로가 중요하다. 후술하는 3개의 광 캐리어에 더하여, 변조 광 빔을 전송하는 다른 관련 수단이 본 발명에 의해 구체화된다.
전송 옵션
자유 공간 광 접속
패턴 정보 반송 광 빔은 조사된 빔릿이 이동하는 매체와 동일한 매체를 통해 대응 감광 요소에 투사되는 경우, 여러 복잡한 일이 발생하게 된다. 패턴 정보 반송 광 빔을 감광 요소가 위치한 평면에 수직인 감광 요소에 투사하는 것은 종종 가능하지 않다. 이는 예를 들면 조사된 빔릿이 상기 평면에 수직으로 투사된 경우일 수 있다. 빔릿과 광 빔의 패턴 정보 간의 간섭은 패턴에 영향을 줄 수 있고, 이는 제어 유닛에서 타겟 노출 표면으로 부정확한 데이터 전송을 야기한다. 이러한 문제점을 방지하기 위해서, 패턴 정보 반송 광 빔은 특정 각도에서 감광 요소, 예를 들면, 포토다이오드의 감광 표면에 도달한다. 그러나, 이러한 입사각(α)이 증가 하는 경우, 포토다이오드의 감광 표면 상에서 패턴을 반송하는 광 빔의 스폿 크기가 또한 증가한다. 각 포토다이오드를 개별적으로 해결하기 위해서, 패턴 정보 반송 광 빔의 스폿 크기가 포토다이오드의 감광 표면 영역보다 작아야 한다. 따라서, 입사각은 가능한 한 작아야 한다. 그러나, 이는 도 2a에 나타낸 바와 같은 장애물로 인해 항상 가능한 것은 아니다.
광섬유 어레이(2)와 장애물(1)의 위치를 현명하게 선택하여, 몇몇 문제가 방지될 수 있다. 그러나, 이는 항상 가능한 것은 아니다. 본 발명은 장애물(1)의 제거 또는 대체없이 입사각(α)을 감소하는 방법을 포함한다. 제1 옵션은 패턴 정보 반송 광 빔에 대하여 장애물(1)을 투명하게 하는 것이다. 장벽이 예를 들면 정전 렌즈 어레이인 경우, 예를 들면 몇몇 종류의 도전 유리 또는 폴리머로 이루어질 수 있다. 다르게는, 패턴 정보 반송 광 빔의 파장은 장애물(1)이 이들 빔에 대하여 투명이 되도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 실리콘은 1100㎚보다 큰 파장에서 투명해진다. 따라서, 1500㎚의 표준 광섬유 파장이 사용되는 경우, 방사된 빔은 그 존재를 인식하지 않고 실리콘 장벽을 통과할 수 있다.
장애물(1)을 제거하지 않고 입사각을 감소시키는 다른 가능성은 보다 많은 광섬유 어레이(2)를 사용하는 것이다. 도 2a에서, 광섬유 어레이(2)에서 출사된 패턴 정보 반송 광 빔이 변조기에 의해 커버된 플레이트(3)에 투사되는 상황이 스케치된다. 방사된 빔은 전체 플레이트(3)를 커버한다. 이 구성에서, 투사된 스폿 크기가 너무 크면, 입사각은 도 2b에 나타낸 바와 같이 포토다이오드가 증착된 평면에 수직인 변조 수단 플레이트(3)에서 광섬유 어레이(2)를 멀리 이동하여 감소될 수 있다. 그 결과, 임계 입사각(α1)이 감소된다. 스폿 크기는 요건 내에 한정될 수 있다. 그러나, 플레이트(3)의 단지 절반이 조사된다. 도 2c에 도시된 바와 같이 변조 플레이트(3)의 대향측과 동일한 높이에서 제2 광섬유 어레이(2)를 사용하여, 전체 플레이트(3)가 조사되고, 스폿 크기가 충분히 작다. 모든 광섬유 어레이(2)는 원래의 것에 비교하여 절반의 광섬유의 양을 포함한다. 광섬유 어레이(2)의 올바른 양을 선택함으로써, 감광 요소의 어레이가 제공된 플레이트는 원하는 입사각(α1)이 조사될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 사각형 및 정사각형 변조 플레이트(3)의 상면도이다. 점선은 하나의 광섬유 어레이에 의해 조사된 영역을 한정한다. 상술한 바와 같이, 하나의 광섬유는 충분하지 않을 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 2, 4, 또는 6개의 광섬유 어레이(2)는 요건 내에 완전 플레이트를 조사하는데 사용될 수 있다.
또한, 패턴 정보 반송 광 빔을 일부 반사를 통해 시스템에 결합할 수 있다. 장애물(1)은 예를 들면 반사재로 코팅될 수 있다. 더욱이, 추가 미러가 시스템의 전략적 위치에 배치되어 원하는 입사각을 생성할 수 있다.
패턴 정보 반송 광 빔은 다중 모드 광섬유가 사용되는 경우 약 50 내지 150㎛의 직경을 갖는다. 반면에, 단일 모드 광섬유는 약 1 내지 10㎛의 직경만을 갖는다. 포토다이오드의 감광 표면은 10 내지 30 제곱마이크로미터의 차수일 수 있다.
일 실시예에서, 다중 모드 광섬유가 사용되기 때문에, 광섬유 어레이에서 출 사된 패턴 정보 반송 광 빔의 직경이 감소될 필요가 있다. 더욱이, 몇몇 종류의 집광은 올바른 분해능으로 투사를 구현하도록 구성되어야 한다.
광 어셈블리는 패턴 정보 반송 광 빔의 반사와 집광을 모두 수행할 필요가 있을 수 있다. 용이하게 변형될 수 있는 광 빔의 속성에는 여러가지가 있다: 광섬유 어레이(2)에서 출사된 광 빔의 직경이 축소될 수 있거나 및/또는 두개의 인접 광 빔 간의 거리, 이른바, 피치가 광학 수단에 의해 감소될 수 있다.
광섬유 어레이(2)에서 출사하는 광 빔의 변조 플레이트(3)상으로의 집광은 광섬유 어레이(2)와 변조 어레이(3)가 모두 서로 평행할 때 가장 용이하게 달성될 수 있다. 두개의 평면이 평행하지 않으면, 변조 어레이(3) 상의 각각의 개별 광 빔의 스폿 크기가 변할 수 있다. 변조 플레이트(3) 상의 광섬유(2)의 투사는 렌즈(5)를 사용하여 행해진다. 종종, 광 빔은 제로의 입사각으로 변조 플레이트(3) 상에 투사된다. 광섬유 어레이(2) 내의 광섬유(4)는 광섬유에서 출사하는 광 빔이 도 4에 도시한 바와 같이 렌즈를 향해 유도되도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 렌즈(5)의 충분한 조사가 보장된다.
렌즈(5)가 광섬유 어레이(2)와 변조 플레이(3) 간의 정확히 중간에 위치하는 경우, 1:1 투사가 발생한다. 변조 플레이트(3)를 향해 렌즈를 이동하면 패턴 정보 반송 광 빔의 직경과 피치를 감소시킨다. 다른 방향으로, 즉, 광섬유 어레이(2)의 방향으로 렌즈(5)를 이동하면 파라미터가 모두 증가할 수 있다.
축소 및 투사에 대한 최적 성능에 있어서, 보다 많은 렌즈가 필요할 수 있다. 두개의 렌즈(6 및 7)를 사용한 가능한 구성이 도 5a에 도시되어 있다. 전체 이미지와 이에 의해 광섬유(2)에서 출사하는 각각의 개별 패턴 정보 반송 광 빔(8)의 직경이 감소된다. 장애물을 구비한 실시예에서, 미러는 감광 요소 상에 광 빔을 투사하는데 사용될 수 있다.
몇몇 경우, 빔 직경은 인접 광 빔 간의 피치보다 축소될 필요가 있다. 도 5b에서, 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 광섬유 어레이(2)과 투사 렌즈(7) 사이에 위치한 마이크로 렌즈 어레이(9)가 이를 구성할 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이의 각각의 개별 렌즈는 광섬유 어레이(2)에서 단일 광섬유(4)에 대응한다. 광섬유 어레이(2)에서 출사하는 각각의 패턴 정보 반송 광 빔(8)의 직경은 도 5b에 도시한 바와 같은 구성에서 개별적으로 축소된다. 투사 렌즈(7)는 모든 축소된 빔을 대응하는 감광 요소에 집광한다. 직접 투사가 일부 장애물로 인해 불가능한 경우, 원하는 입사각(α)으로 패턴 정보 반송 광 빔을 감광 요소 상에 투사하는데 미러가 사용될 수 있다.
스폿 크기에 관련된 다른 가능한 문제점인, 광섬유 어레이(2)에서 인접 패턴 정보 반송 방사한 광 빔 간의 누화(crosstalk)는 여러 대책을 적용하여 감소될 수 있다. 예를 들면, 포토다이오드의 감광 표면이 어레이의 일측에서 하나의 평면 내에 모두 있는 변조 수단의 어레이 상에, 빔이 투사된다고 다시 가정한다.
이러한 누화 문제에 대한 해결책이 도 6a에 도시되어 있다. 인접 감광 요소 간의 영역이 반사층(10)에 커버된다. 인입하는 광 빔의 대부분은 감광 변환기 요소(11)에 입사한다. 이 요소(11)에 입사하지 않는 광 빔의 일부는 인접 요소 중 임의의 것에 영향을 주지 않고 시스템에 다시 반사된다. 반반사층으로 감광 요소 (11)를 코팅하면 광 검출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 누화는 도 6b에 도시한 바와 같이 전체 어레이(3)의 상부에 확산층(12)을 사용하여 감소될 수 있다. 인입하는 광은 이제 모든 방향으로 분산된다. 분산으로 인해, 반사된 빔의 광 세기는 상당히 감소한다.
누화를 감소하는 또다른 방식은 감광 변환기 요소(11)의 상부에 위치한 필터를 사용하는 것이다. 예를 들면, 이는 도 6c에 도시한 파장 필터(13) 또는 편광 필터이다. 파장 필터(13)는 특정 파장에 대한 선택성을 향상시킨다. 그 결과, 파장이 약간 상이한 인접 패턴 빔에서 나오는 파동이 필터링된다. 미리 정해진 방향으로 편광된 광만을 투과하는 필터는 동일한 효과를 갖는다.
또다른 가능한 대책은, 예를 들면, 도 6d에 나타낸 바와 같이 변조 어레이(3)에서 소형 프리즘(14) 또는 격자(15)를 포함하여 미리 정해진 방향으로 출사하는 광에 대해서만 민감한 감광 요소(11)를 제작하는 것이다. 올바른 각도에서 감광 요소(11) 상에 입사하고 올바른 방향으로 출사하는 광만이 변조 프로세스에서 사용된다. 모든 다른 방향으로 출사하는 광은 배제된다.
광 도파로
광섬유 어레이(2)에서 출사되어 변조 수단에 임베디드된 감광 요소(11)를 향하는 패턴 정보 반송 광 빔을 전송할 제2 가능성은 평면형 광 도파로를 사용하는 것이다. 평면형 광 도파로는 기판에 임베디드된 또는 기판 상의 광섬유로 간주될 수 있다. 또한, 변조 수단(3)의 어레이를 가정한다. 평면형 광 도파로가 이 어레이에 집적되는 경우, 도 7에 개략적으로 도시한 시스템이 구성된다. 광섬유 어레 이(2)에서 출사된 각각의 개별 패턴 정보 반송 광 빔(8)은 도 7에 도시한 바와 같이 렌즈(17)의 어레이를 통해 또는 직접 대응 광 도파로(16)에 결합되어야 한다. 그 후, 각각의 렌즈는 개별 패턴 정보 반송 광 빔(8)을 대응하는 평면형 광 도파로(16)의 진입점에 결합시킨다. 광 도파로(16)는 패턴 정보 반송 광 빔(8)을 변조 어레이(3)를 통해 올바른 감광 요소(11)를 향해 전송시킨다. 감광 요소(11)는 패턴 정보 반송 광 빔(8)을 변조기를 활성화 또는 비활성화시키는 신호 시퀀스로 변환한다. 결과적으로, 인입하는 빔이 패턴 정보에 따라 제어될 수 있다. 이 실시예에서, 신호의 시퀀스는 변조 어레이(3)에 매립된 전선(19)을 통해 변조기(18)에 전송된다.
도 8은 도 7에 도시한 바와 동일한 구성의 상면도를 나타낸다. 이 경우, 두개의 광섬유 어레이(2)가 모든 변조기(18)를 제어하는데 사용된다. 그러나, 임의 개수의 어레이(2)가 이용가능하다. 감광 요소(11)는 사각형으로 변조기(18)는 원으로 나타낸다. 명확성을 위해 단지 두개의 패턴 정보 반송 광 빔(8)의 궤적을 나타낸다.
광섬유
제어 유닛에서 감광 요소(11)로의 데이터 전송을 위한 제3 가능성은 전체 궤적에 대하여 광섬유를 사용하는 것이다. 이러한 접근법의 주요 문제점은 변조 수단이 집적된 구조물에 개별 광섬유(4)를 접속하는 것이다. 또한, 변조 어레이(3)가 사용된다고 가정한다. 개별 광섬유(4)를 이러한 어레이(3)에 연결하는 것은, 예를 들면, 이 어레이(3)가 스캐닝 목적으로 이동하는 경우에 문제를 야기할 수 있 다. 응력과 마찰과 같은 메커니즘이 부착 영역에 도입된다. 그 결과, 연결이 훼손된다. 이는 광섬유(4)의 그룹을 결합하여 광섬유 리본(20)을 형성함으로써 방지될 수 있다. 리본(20)은 그 후 단지 두개의 리본(20)만을 나타낸 도 9에 도시한 바와 같이 변조 어레이(3)의 측면에 연결된다. 다른 개수의 리본(20)의 또한 가능하다. 광섬유 리본 내의 광섬유의 두개의 예시적인 궤적은 점선으로 개략 도시된다. 도면에서 사각형으로 나타낸 감광 요소(11)는 변조 어레이(3)와 광섬유 리본(20)의 접촉에 근접 배치될 수 있지만, 또한, 인입하는 빔에 보다 근접 배치될 수 있다. 바람직하게는, 광 신호는 전기 신호로 변환된다. 이들 신호는 온 칩 전선(19)을 통해 원으로 나타낸, 대응하는 인입하는 조사 빔에 근접하여 배치된 변조기(18)로 전송된다. 도면은 단지 변조 어레이(3) 상에 존재하는 다수의 변조기만을 나타낸다.
예
다음 두 단락은 본 발명에 의해 구현되는 무마스크 리소그라피 시스템의 두 예를 설명한다.
예 1: 무마스크 전자 빔 리소그라피 시스템(도 10)
이 예에서 사용되는 무마스크 전자 빔 리소그라피 시스템에서, 시스템은 개구(23)를 통과하는 인입하는 전자 빔릿(22)을 편향하는 정전 편향기(21)를 포함하는 개구 플레이트를 포함한다. 이 플레이트는 빔릿 블랭커 어레이(24)로 불릴 수 있다. 전자 빔릿(22)이 빔릿 블랭커 어레이(24)를 통과하는 경우, 이들의 편향될 때 궤적이 종단할 수 있는 제2 개구 어레이(빔릿 정지 어레이(25))에 도달할 수 있 다.
이러한 리소그라피 시스템의 변조 개념이 도 10에 도시되어 있다. 인입하는 전자 빔릿(22)은 빔릿 블랭커 어레이(24) 상에 투사된다. 전자 빔릿(22)의 위치는 플레이트(24)에서 개구(23)의 위치에 대응한다. 빔릿 블랭커 플레이트(24)는 변조 수단으로서 편향기 요소를 포함한다. 이 예에서, 상기 편향기 요소는 정전 편향기(21)를 포함한다. 수신된 정보에 따라, 빔릿 블랭커 어레이(24)에 위치한 편향기(21)는 온 또는 오프될 수 있다. 편향기(21)가 온되면, 전계가 개구(23) 양단에 발생하여, 이 개구(23)를 통과하는 빔릿(22)을 편향시킨다. 그 후, 편향된 전자 빔릿(22)은 빔릿 정지 어레이(25)에 의해 정지된다. 이 경우, 어떤 정보도 타겟 노출 표면에 도달하지 않을 수 있다. 편향기(21)가 오프이면, 빔이 전송될 수 있다. 각각의 전송된 빔릿(28)은 타겟 노출 표면 상에 집광될 수 있다. 타겟 노출 표면과 어레이 어셈블리를 서로 상대적으로 이동시키고 예를 들면 추가 빔릿 편향기 어레이로 빔릿을 스캔함으로써, 패턴이 기록될 수 있다.
도 11은 이러한 무마스크 리소그라피 시스템에서 자유 공간 접속을 사용하는 가능한 구성을 나타낸다. 광 전송기(2)의 광섬유 어레이에서 출사하는 패턴 정보 반송 광 빔(8)은 두개의 렌즈(29)에 의해 축소된다. 다르게는, 또한 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같은 다른 구성이 사용될 수 있다. 패턴 정보 반송 광 빔(8)은 그 후 미러(30)와 집광 렌즈(7)를 사용하여 빔릿 블랭커 플레이트(24)에 투사된다. 입사각은 0 내지 80도 사이에 걸쳐 있다. α가 80도 이상이거나 다른 복잡한 이유로 보다 작은 각도가 바람직한 경우, 빔릿 블랭커 플레이트(24)는 도 24에 도시한 바와 같이 하나 이상의 광섬유 어레이(2)를 사용하여 조사될 수 있다. 도 12에서 도시된 상황에서, 4개의 광섬유 어레이(2)는 빔릿 블랭커 플레이트(24)를 조사한다. 도 12에서, 패턴 정보 반송 광 빔(8)을 빔릿 블랭커 플레이트(24)의 개별 부품 상에 집광하는 대응 집광 렌즈(7)가 도시되어 있다.
예 2: 무마스크 광 리소그라피 시스템(도 13)
이 예에서, 무마스크 리소그라피 시스템은 공간 광 변조기(SLM; 40)를 포함한다. SLM을 사용하는 무마스크 리소그라피 시스템은 W00118606에서 일반적인 방식이 개시되어 있다. SLM은 빔이 결국 블랭크되거나 전송되도록 인입하는 광 빔을 반사하는 미러 어레이를 포함한다. 이러한 SLM의 일예는 변형가능 미러 장치(DMD)이다. DMD는 제1 예에서 나타낸 정전 편향기 어레이와 동일한 방식으로 제어된다. 변조 신호는 후방 또는 일측으로부터 시스템에 결합된다.
하나의 구성은 변조의 백사이드 제어이다. 각 미러의 후면에 감광 요소를 제공함으로써, 상술한 바와 동일한 광 캐리어를 사용하여 제어가 행해질 수 있다. 자유 공간 광 접속의 사용은 대부분 가장 용이한 옵션일 수 있다.
동작의 개략 도면이 도 13에 도시되어 있다. 레이저(41)는 빔 분할기(43)에 의해 복수의 빔릿(44)으로 분할되는 광 빔(42)을 방사한다. 복수의 빔릿(44)은 SLM(40)에 투사된다. 패턴 정보 반송 광 빔(46)은 제어 유닛(45)에서 SLM(40)으로 전송되어 빔 분할기(43)에서 출사한 빔릿(44)의 투과 가능성을 제어한다. 투과된 빔릿(47)은 렌즈(48; 렌즈 시스템일 수도 있음)를 사용하여 타겟 노출 표면(49) 상에 집광된다.
타겟 노출 표면(49)과 시스템의 나머지 부분을 서로 상대적으로 이동함으로써, 패턴이 기록될 수 있다.
도 14에서, 광섬유의 변주 수단의 말단부(2)가 렌즈(54)로 나타낸 광학 시스템(54)을 사용하여 변조기 어레이(24)에 투사되는 리소그라피 시스템의 전체 측면도가 도시되어 있다. 각 광 필터 말단부로부터의 변조 광 빔(8)은 변조기의 감광 요소 상에 투사된다. 특히, 광섬유의 말단부는 변조기 어레이 상에 투사된다. 각 광 빔(8)은 하나 이상의 변조기를 제어하는 패턴 데이터의 일부를 보유한다.
또한, 도 14는 빔(50)을 생성하는 빔 생성기(50)를 나타낸다. 광학 시스템(52)을 사용하여, 이 빔은 병렬 빔으로 형성된다. 병렬 빔은 빔 분할기(53)에 충돌하여, 거의 병렬인 복수의 빔(22)이 변조 어레이(24)에 유도된다.
변조 어레이(24) 내의 변조기를 사용하여, 빔릿(27)은 시스템의 광축(0)으로부터 편향되고, 빔릿(28)은 편향되지 않고 변조기를 통과한다.
빔 정지 어레이(25)를 사용하여, 편향된 빔릿(27)이 정지된다.
정지 어레이(25)를 통과하는 빔릿(28)은 제1 기록 반향으로 편향기 어레이(56)에 편향되고, 각 빔릿의 단면은 투사 렌즈(55)를 사용하여 감소된다. 기록 동안, 타겟 표면(49)은 제2 기록 방향으로 시스템의 나머지 부분에 대하여 이동한다.
또한, 리소그라피 시스템은 데이터 저장부(61), 판독부(52) 및 데이터 변환기(63)를 포함하는 제어 유닛(60)를 더 포함한다. 제어 유닛은 시스템의 나머지 부분에 이격하여, 예를 들면, 클린룸의 내부의 밖에 위치한다. 광섬유를 사용하여, 패턴 데이터를 보유하는 변조된 광 빔이 광섬유의 말단부를 변조 어레이(24)에 투사하는 투사기(54)에 전송된다.
상술한 설명은 바람직한 실시예의 동작을 예시하는 것으로서 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 단지 후술하는 청구항에 의해서만 한정된다. 상기 설명으로부터, 본 발명의 취지 및 범위에 포함될 수 있는 많은 변형이 가능함이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (43)

  1. 타겟의 표면 상에 패턴을 전사하는 무마스크(maskless) 리소그라피 시스템에 있어서,
    복수의 빔릿(beamlet)들을 생성하는 적어도 하나의 빔 생성기;
    빔릿의 진폭을 변조하는 복수의 변조기들을 포함하는 변조 수단; 및
    상기 변조기들의 각각을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은 각각의 개별 빔릿의 진폭을 제어하기 위해 패턴 데이터를 생성하고 이를 상기 변조 수단에 전달하며,
    상기 제어 유닛은,
    상기 패턴 데이터를 저장하는 적어도 하나의 데이터 저장부;
    상기 데이터 저장부로부터 상기 패턴 데이터를 판독하는 적어도 하나의 판독부;
    상기 데이터 저장부로부터 판독된 상기 패턴 데이터를 적어도 하나의 변조 광 빔으로 변환하는 적어도 하나의 데이터 변환기; 및
    상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조 수단에 전송하는 적어도 하나의 광 전송기로서, 이 광 전송기는 상기 변조 수단 상에 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 투사하기 위한 적어도 하나의 투사기(projector)를 포함하는 것인, 상기 적어도 하나의 광 전송기를 포함하고,
    상기 광 전송기는, 변조 수단 말단부와 제어 유닛 말단부을 갖는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고, 상기 제어 유닛으로부터 상기 변조 수단으로 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 전송하는 것인, 무마스크 리소그라피 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변조 수단의 각각의 변조기는 상기 제어 유닛에서 출사한 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조기를 구동하는 신호로 변환하는 감광 요소(light sensitive element)를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 투사기는 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 감광 요소 상으로 투사하기 위해 제공되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광섬유는 이 광섬유의 변조 수단 말단부에서 하나 이상의 광섬유 어레이들에 결합되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 전송기는 이 광 전송기의 제어 유닛 말단부에서 적어도 하나의 멀티플렉서와, 이 광 전송기의 변조 수단 말단부에서 적어도 하나의 디멀티플렉서를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔릿들이 이동하는 경로에 평행한 광 경로를 갖고,
    상기 광 전송기에는 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 광 경로에 결합하는 적어도 하나의 광 결합기가 추가적으로 제공되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 투사기는 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 광 경로로 투사하기 위해 제공되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환기와 상기 광 전송기는 200㎚와 1700㎚ 사이의 적어도 하나의 파장을 갖는 적어도 하나의 변조 광 빔을 생성하도록 구성되어 있는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    미리 정해진 파장 범위에 대해 투명한 선택 필터, 미리 정해진 편광 방향을 갖는 광을 투과하는(transmitting) 선택 필터, 미리 정해진 방향으로부터 프리즘에 입사하는 광에 대한 상기 감광 요소의 감도를 제한하는 상기 프리즘, 및 미리 정해진 방향으로부터 격자(grating)에 입사하는 광에 대한 상기 감광 요소의 감도를 제한하는 상기 격자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 필터가 상기 감광 요소에 제공되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 감광 요소는 적어도 하나의 포토다이오드를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 포토다이오드는, MSM 포토다이오드, PIN 포토다이오드, 또는 애벌런시(avalanche) 포토다이오드를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 변조기들은 정전 편향기들을 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환기는 레이저 다이오드를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 광 전송기는, 변조 수단 말단부와 제어 유닛 말단부를 구비하고 상기 제어 유닛으로부터 상기 변조 수단으로 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 전송하는 적어도 하나의 광섬유와, 상기 광섬유의 상기 변조 수단 말단부 또는 상기 변조 수단 상의 광섬유들을 투사하는 적어도 하나의 투사기를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 빔 생성기는 이온 빔 생성 수단을 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 빔 생성기는 X-레이 빔 생성 수단을 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 빔 생성기는 전자 빔 생성 수단을 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 변조 수단의 각각의 변조기는 상기 제어 유닛에서 출사하는 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조기를 구동하는 신호로 변환하는 감광 요소를 포함하며,
    상기 변조 수단은 빔 생성기 측과 타겟 측을 갖는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광 전송기는 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 복수의 변조 광 빔들로 분할하는 적어도 하나의 빔 분할기를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 변조기들 각각은, 적어도 하나의 정전 편향기, 및 상기 적어도 하나의 정전 편향기와 상기 타겟 측 사이의 개구를 포함하며,
    상기 변조기들의 상기 정전 편향기들은 정전 편향기 어레이를 구성(define)하고 상기 변조기들의 상기 개구들은 개구 어레이를 구성하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    각각의 정전 편향기는 감광 요소에 동작적으로 결합되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 광 전송기는 상기 복수의 변조 광 빔들을 상기 감광 요소 상에 투사하는 투사기들을 포함하고, 상기 투사기들은 상기 정전 편향기 어레이에 수직인 평면에 대하여 0 내지 88°사이의 각도에서 투사하도록 구성되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 광 전송기는 상기 복수의 변조 광 빔들을 상기 감광 요소들 상에 투사하는 투사기들을 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 투사기는 상기 정전 편향기 어레이 상에 상기 복수의 변조 광 빔들을 투사하는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 투사기는, 상기 복수의 변조 광 빔을 축소(demagnify)하는 축소 광 시스템과 상기 축소된 복수의 변조 광 빔들을 상기 정전 편향기 어레이 상에 투사하는 투사 광 시스템을 갖는 제1 축소기(demagnifier)를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 축소 광 시스템은 마이크로 렌즈 어레이를 포함하며, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 각각의 마이크로 렌즈는 상기 복수의 변조 광 빔들 중 하나의 변조 광 빔과 정렬되며 상기 변조 광 빔들 중 상기 하나의 변조 광 빔의 크기를 감소시키도록 구성되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 투사 광 시스템은, 상기 투사 광 시스템의 상기 렌즈 방향으로 상기 축소 광 시스템으로부터 출사한, 변조되고 축소된 복수의 광 빔들을 반사하는 미러를 더 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  29. 제19항에 있어서,
    상기 감광 요소에 의해 커버되지 않은 상기 변조 수단 상의 영역에는 반사층이 제공되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  30. 제19항에 있어서,
    상기 인입하는 복수의 변조 광 빔들을 대향하는 상기 변조 수단의 표면 상에 확산층(diffusive layer)이 제공되는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 변조 수단은 빔 생성기 측과 타겟 측을 갖고, 상기 변조기들 각각은 적어도 하나의 정전 편향기와, 상기 적어도 하나의 정전 편향기와 상기 타겟측 사이의 개구를 포함하고, 상기 변조기들의 상기 정전 편향기들은 정전 편향기 어레이를 구성하고, 상기 변조기들의 개구들은 개구 어레이를 구성하며,
    상기 광 전송기는 상기 복수의 변조 광 빔들의 각각을 상기 정전 편향기 어레이의 평면에 실질적으로 평행하게 대응 감광 요소로 결합하는 광 도파로를 더 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  32. 제1항에 있어서,
    상기 광 전송기는 복수의 마이크로 렌즈가 제공된 광 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함하며, 각각의 마이크로 렌즈는 상기 복수의 변조 광 빔 중 하나에 정렬되어 각각의 마이크로 렌즈의 변조 광 빔을 대응하는 광 도파로에 결합시키는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  33. 제2항에 있어서,
    상기 변조 수단은 빔 생성기 측과 타겟 측을 갖고, 상기 변조기들 각각은 적어도 하나의 정전 편향기와, 상기 적어도 하나의 정전 편향기와 상기 타겟측 사이의 개구를 포함하고, 상기 변조기들의 상기 정전 편향기들은 정전 편향기 어레이를 구성하고, 상기 변조기들의 개구들은 개구 어레이를 구성하며,
    상기 광 전송기는 복수의 광섬유들을 포함하며,
    상기 데이터 변환기는 상기 복수의 광섬유들에서 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 결합하는 수단을 포함하고, 상기 복수의 광섬유들은 적어도 하나의 섬유 리본을 형성하도록 그룹화되며, 상기 적어도 하나의 섬유 리본은 상기 정전 편향 어레이의 측면들 중 하나에 부착되고, 상기 감광 요소는 이 감광 요소의 대응 정전 편향기를 전기적인 접속들을 통해 전기적으로 활성화시키도록 구성된 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  34. 제1항에 있어서,
    상기 빔 생성 수단은 광 빔 생성 수단을 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 변조 수단은 적어도 하나의 공간 광 변조기를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 마이크로 미러들의 어레이를 포함하는 변형가능한(deformable) 미러 장치를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    각각의 마이크로 미러는 상기 광 전송기에 동작적으로 결합되어 변조된 광 빔을 수신하는 감광 요소를 포함하는 것인 무마스크 리소그라피 시스템.
  38. 제1항에 따른 무마스크 리소그라피 시스템을 사용하여 미리 정해진 패턴을 기판 상에 전사하는 프로세스.
  39. 복수의 빔릿들을 생성하는 적어도 하나의 빔 생성기 및 각각의 빔릿을 개별적으로 제어가능하게 실질적으로 변조하는 변조 수단을 포함하는 리소그라피 시스템을 사용하여 타겟의 표면 상에 패턴을 전사하는 방법에 있어서,
    데이터 저장부로부터 패턴 데이터를 검색(retrieve)하고;
    상기 패턴 데이터를 적어도 하나의 변조 광 빔으로 변환하고;
    적어도 하나의 광 섬유를 통하여 상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조 수단 상으로 투사하는 것
    을 포함하는 패턴 전사 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 변조 수단은 변조기들의 어레이를 포함하고, 각각의 변조기에는 감광 요소들이 제공되며, 상기 방법은,
    상기 적어도 하나의 변조 광 빔을 상기 변조기들 상으로 지향(direct)시키고;
    상기 변조 광 빔들의 각각을 하나의 감광 요소에 결합하는 것
    을 더 포함하는 패턴 전사 방법.
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
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