KR101778831B1 - 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

주기적 패턴을 인쇄하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법은 기록층이 상부에 배치되어 있는 기판을 제공하는 단계와, 특징의 주기적 패턴을 갖는 마스크를 제공하는 단계와, 초기값을 갖는 간격을 갖고 마스크에 평행하게 기판을 배열하는 단계와, 기록층을 노광하기 위해 투과된 라이트-필드를 생성하도록 단색광의 강도로 마스크를 조명하기 위한 조명 시스템을 제공하는 단계와, 간격의 변화 속도로 원하는 값을 갖는 거리만큼 간격을 변경하면서 노광 시간 동안 마스크를 조명하는 단계를 포함하고, 간격의 변화 속도와 광의 강도 중 적어도 하나는 간격의 변화 중에 변하고, 마스크는 상기 거리에 걸쳐 변하는 간격의 증분 변화당 에너지 밀도에 의해 조명된다.

Description

주기적 패턴을 인쇄하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PRINTING PERIODIC PATTERNS}
본 발명은 일반적으로 마이크로-구조체 및 나노-구조체의 제조를 위해 채용되는 바와 같은 포토리소그래피의 분야에 관한 것으로서, 특히 탈봇 효과(Talbot effect)에 기초하는 포토리소그래피의 분야에 관한 것이다.
리소그래픽 제조는 표면 상의 마이크로-패턴 및 나노-패턴의 형성을 가능하게 한다. 포토리소그래픽 기술은 원하는 패턴에 대응하는 강도 분포를 갖는 라이트-필드(light field)에 감광 표면을 노광함으로써 이를 성취한다. 감광 표면은 일반적으로 기판 표면 상에 직접적으로 또는 다른 재료의 중간층 상에 간접적으로 코팅되는 포토레지스트와 같은 민감성 재료(sensitive material)의 얇은층이다. 노광의 결과로서 감광층에 발생하는 화학적 또는 물리적 변화가 이후의 프로세스에 사용되어 기판의 재료에 또는 다른 재료의 중간층에 원하는 패턴을 얻는다. 가장 통상적으로 사용되는 포토리소그래픽 기술에서, 마스크 내에 형성된 패턴의 화상은 광학 시스템을 사용하여 기판 표면 상에 투사된다.
다수의 용례에서, 1차원 또는 2차원으로, 즉 주기적 패턴으로 반복되는 패턴 특징의 단위 셀을 포함하는 패턴이 요구된다. 마스크로부터 기판 상으로 이러한 패턴을 전사하기 위한 특정화된 포토리소그래픽 기술은 탈봇 효과에 기초한다. 마스크 내에 형성된 주기적 패턴이 단색광의 시준된 빔으로 조명될 때, 투과된 라이트-필드 내의 회절 차수는 소위 탈봇 평면 내에서 마스크로부터 규칙적인 거리에서 패턴의 "자기-화상(self image)"을 재구성한다. 선형 격자에서, 탈봇 거리로서 알려져 있는 자기-화상의 간격(separation)(S)은 이하의 식에 의해 조명 파장(λ) 및 패턴의 주기(p)에 관련된다.
[식 1]
Figure 112013031785079-pct00001
이 식은 p >> λ일 때(즉, 광이 비교적 작은 각도에서 회절될 때) 양호한 정확도를 갖는 반면에, p의 크기가 λ에 접근함에 따라 덜 양호하게 근사된다. 이들 평면 중 하나에 포토레지스트-코팅된 기판을 배치하는 것은 마스크 패턴이 포토레지스트 내에 인쇄되게 한다[예를 들어, 씨, 장케(C. Zanke) 등의 "Large area patterning for photonic crystals via coherent diffraction lithography)", J. Vac. Sci. Technol., B 22, 3352(2004년) 참조]. 더욱이, 자기-화상 평면 사이의 중간 간격에는, 이들 부분 탈봇 평면 중 하나에 포토레지스트-코팅된 기판을 배치함으로써 인쇄될 수 있는 마스크 내의 패턴보다 높은 공간 주파수를 갖는 탈봇 서브-화상이 형성된다. 이들 기술을 사용하여 성취된 인쇄된 결과물은 마스크 패턴의 듀티 사이클(즉, 특징 주기의 분율로서 특징의 치수)이 탈봇 또는 부분 탈봇 평면 내의 강도 분포의 높은 콘트라스트를 생성하도록 선택될 때 향상된다(미국 특허 제4,360,586호 참조). 탈봇 화상의 콘트라스트는 위상 편이(phase shifting) 재료를 사용하여 마스크 내에 주기적 패턴을 제조함으로써 더 향상될 수 있다는 것이 종래 기술에 또한 공지되어 있다. 탈봇 화상을 사용하는 포토리소그래피는 종래의 이러한 패턴을 위한 투사형 포토리소그래픽 시스템의 고비용의 견지에서 고해상도 주기적 패턴을 인쇄하기 위해 특히 유리하다.
그러나, 탈봇 기술의 주요 단점은 자기-화상 및 서브-화상의 강도 분포가 마스크로부터의 거리에 매우 민감하다는 것, 즉 이들의 매우 좁은 피사계 심도(depth of field)를 갖는다는 것이다. 이는 격자를 정확하게 인쇄하기 위해 기판이 마스크에 대해 매우 정확하게 위치 설정되어야 한다는 것을 의미한다. 이러한 것은 자기-화상 및 서브-화상의 피사계 심도가 패턴 주기의 제곱에 의존하기 때문에 격자 주기가 감소함에 따라 점점 더 곤란해진다. 더욱이, 패턴이 매우 편평하지 않은 기판 표면 상에 인쇄될 필요가 있으면 또는 그 표면 상에 지형적(topographical) 구조체가 존재하거나 또는 패턴이 포토레지스트의 두꺼운 층 내로 인쇄되어야 하면, 원하는 결과를 성취하는 것이 불가능할 수도 있다.
무채색(achromatic) 탈봇 리소그래피가 비용 효율적인 방식으로 고해상도 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 개량된 방법으로서 최근에 도입되었다[에이치. 에이치. 솔락(H. H. Solak) 등의 "Achromatic Spatial Frequency Multiplication: A Method for Production of Nanometer-Scale Periodic Structures", J. Vac. Sci. Technol., 23, pp. 2705-2710(2005년) 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0186579호 참조]. 이 무채색 탈봇 리소그래피는 리소그래픽 용례에 2개의 중요한 장점을 제공하는데, 첫째로, 전통적인 탈봇법을 사용하여 부닥치게 되는 피사계 심도 문제점을 극복하고, 둘째로, 다수의 패턴 유형에 대해 공간 주파수 체배(frequency multiplication)를 수행하는데, 즉 이는 마스크 내의 패턴의 해상도에 대해 인쇄된 특징의 해상도를 증가시킨다. 무채색 탈봇 리소그래피(ATL)에서, 마스크는 넓은 스펙트럼 대역폭을 갖는 광원으로부터 시준된 빔으로 조명되고, 마스크로부터 특정 거리를 넘어서, 투과된 라이트-필드는 그 강도 분포가 거리를 더 증가시키기 위해 불변인 소위 정지 화상을 형성하다. 선형 격자의 경우에, 무채색 탈봇 리소그래피가 행해지는 마스크로부터 최소 거리(dmin)는 이하의 식에 의해 마스크 내의 패턴의 주기(p) 및 조명의 스펙트럼 대역폭(Δλ)에 관련된다.
[식 2]
Figure 112013031785079-pct00002
이 거리를 넘어서, 상이한 파장에 대한 탈봇 화상 평면은 마스크로부터 증가하는 거리에 따라 연속적인 방식으로 분포되는데, 이는 정지 화상을 생성한다. 따라서, 이 영역에 포토레지스트-코팅된 기판을 배치함으로써 특정 파장에 대한 연속적인 탈봇 평면들 사이에 형성된 횡방향 강도 분포의 전체 범위로 기판을 노광한다. 따라서, 기판 상에 인쇄된 패턴은 횡방향 강도 분포의 이 범위의 평균 또는 적산치이고, 마스크에 대한 기판의 종방향 변위에 실질적으로 불감성이다. 따라서, 이 기술은 표준 탈봇 영상에서보다 훨씬 더 큰 피사계 심도 및 종래의 투사, 근접 또는 접촉 인쇄에서보다 훨씬 더 큰 피사계 심도를 가능하게 한다.
특정 마스크 패턴으로부터 ATL 화상의 강도 분포는 마스크를 통해 그리고 마스크 이후에 전자기파의 전파를 시뮬레이션하는 모델링 소프트웨어를 사용하여 결정될 수도 있다. 이러한 시뮬레이션 도구는 기판 표면에서 특정 인쇄된 패턴을 얻기 위해 마스크 내의 패턴의 디자인을 최적화하는데 사용될 수도 있다.
ATL 방법은 적어도 일 방향에서 일정한 주기를 갖고 반복되는 단위 셀을 포함하는 주기적 패턴을 인쇄하기 위해 주로 개발되어 왔다. 그러나, 이 기술은 또한 정지 화상의 특정 부분을 형성하는 회절 차수가 주기가 실질적으로 일정한 마스크의 부분에 의해 생성되도록 그 주기가 마스크를 가로질러 충분히 "느린" 점진적인 방식으로 공간적으로 변하는 패턴에도 성공적으로 적용될 수도 있다. 이러한 패턴은 준주기적(quasi-periodic)인 것으로서 설명될 수도 있다.
ATL의 결점은 마스크와 기판 사이에 요구된 간격이 불리하게 크지 않게 하기 위해 상당한 스펙트럼 대역폭을 갖는 광원을 필요로 한다는 것이다. 마스크로부터 전파하는 상이한 회전 차수의 각도 발산(angular divergence)은 기판 표면에서 상이한 차수들 사이에 공간 오프셋을 생성하여 패턴 에지에서 불완전한 화상 재구성을 야기하는데, 이러한 것은 간격이 증가함에 따라 악화된다. 회절 차수의의 에지에서 프레넬(Fresnel) 회절은 또한 인쇄된 패턴의 에지를 열화시키고, 이는 마찬가지로 간격이 증가함에 따라 악화된다. 이들 이유로, 비교적 작은 스펙트럼 대역폭을 갖는 레이저 소스는 대부분의 경우에 ATL에 부적합하다.
아크 램프 또는 발광 다이오드와 같은 비-레이저 소스를 ATL에 적용하는데 있어서 어려움은 제조 프로세스에서 높은 처리량을 보장하기 위한 노광 빔의 높은 파워와, 높은 콘트라스트 영상을 보장하고 특징 해상도의 손실을 최소화하기 위한 양호한 빔 시준의 조합을 얻는 것이다. 비-레이저 소스로부터 양호한 시준을 얻는 것은 출력 빔의 공간 필터링을 필요로 하는데, 이는 일반적으로 파워의 큰 손실을 야기한다.
ATL 기술의 장점은 상이하지만 미국 특허 출원 공개 제2008/0186579호에 개시된 관련 기술을 사용하여 얻어질 수도 있다. 이 방안에서, 마스크 내의 주기적 패턴은 단색광의 시준된 빔에 의해 조명되고, 노광 중에 마스크로부터 기판의 거리는 탈봇 평면들 사이의 강도 분포의 평균이 기판 상에 인쇄되게 하기 위해 연속적인 탈봇 화상 평면들 사이의 간격의 정수배에 대응하는 범위에 걸쳐 변한다. 따라서, 채용될 수도 있는 최소 변위는 연속적인 탈봇 평면의 간격에 동일하다(정수 = 1 일 때). 노광 중에 이 변위에 의해, 기판 상에 인쇄된 패턴은 ATL 기술을 사용하여 인쇄된 것과 실질적으로 동일하다. 범위에 걸쳐 다수의 이산 위치에서 기판을 노광함으로써 변위가 연속적으로 또는 이산 방식으로 수행될 수도 있다는 것이 개시되어 있다. 연속적인 변위를 사용하여, 변위의 속도는 횡방향 강도 분포의 원하는 평균이 얻어지게 하기 위해 반드시 일정해야 하고, 이산 또는 단차식 변위를 사용하여, 각각의 이산 위치에서 노광 선량(exposure dose)은 동일한 이유로 반드시 동일해야 한다. 일반적인 기술은 변위 탈봇 리소그래피(DTL)라 칭할 수도 있다.
ATL 및 DTL 기술을 사용하여 기판에 생성된 적산 강도 분포는 본질적으로 동등하고, 양 기술 모두는 인쇄된 패턴을 위한 큰 피사계 심도 및 공간-주파수 체배를 가능하게 하는 반면에, DTL 방안은 기판 및 마스크의 훨씬 더 작은 간격을 갖고 사용될 수 있는 장점을 갖는다. 이는 패턴 에지의 열화를 감소시키고, 시준에 대한 덜 엄격한 요구에 기인하여 광원으로부터 출력의 더 효율적인 이용을 허용한다. 또한, DTL 기술은 레이저 소스의 사용을 가능하게 하는데, 이는 제조 프로세스에 대해 바람직할 수도 있다. 이러한 소스로부터의 광은 무시할만한 파워의 손실을 갖는 양호하게 시준된 빔으로 형성될 수 있어, 따라서 특징 해상도의 손실을 최소화하고 화상 콘트라스트를 최대화한다.
특정 마스크 패턴으로부터 DTL을 사용하여 인쇄된 패턴의 구조는 또한 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 이론적으로 결정될 수도 있다.
종래 기술에서는 DTL은, ATL도 마찬가지로, 준주기적 패턴에 적용될 수도 있다고 또한 언급하고 있지만, 이러한 것의 상세, 제한 및 단점은 개시되어 있지 않다.
DTL 기술의 결점은 노광 중에 마스크에 대한 기판의 종방향 변위가 탈봇 거리의 정수배에 정확하게 대응해야 한다는 것이다. 변위가 정확히 정수배일 때, 기판을 노광하는 적산된 강도 분포는 기판과 마스크의 초기 간격에 독립적이고, 따라서 마스크 및 기판이 정확하게 편평하고 평행하지 않더라도 기판 상에 패턴 특징의 균일한 노광을 생성한다. 다른 한편으로, 변위가 예를 들어 변위 액추에이터의 기계적 이력 또는 제한된 단차식 해상도에 기인하여 또는 조명 시스템에 의한 노광의 기간과 기판의 변위 사이의 부정확한 동기화에 기인하여 탈봇 거리의 정확한 정수배가 아니면, 적산된 강도 분포는 초기 간격에 의존한다. 이 경우에, 마스크 및 기판이 정확하게 편평하고 평행하지 않으면, 특징 크기의 공간 편차가 인쇄된 패턴 내에 도입되고, 또는 마스크 및 기판이 정확하게 편평하고 평행하지만 이들의 간격이 다른 기판에 대해 상이하면, 인쇄된 특징의 크기가 기판마다 변하는데, 이들 양자 모두는 특정 용례에서 문제가 될 수도 있다. 마스크 및 기판의 간격에 대한 인쇄된 특징 크기의 이들 민감도는 마스크에 대해 다수의 탈봇 거리만큼 기판을 종방향으로 변위시킴으로써 감소될 수 있지만, 이러한 것은 특징 해상도의 열화(조명 빔이 양호하게 시준되지 않으면), 특징 형상의 왜곡(변위의 방향이 정확하게 종방향이 아니면), 패턴 에지의 열화(간극이 너무 크면)와 같은 다른 문제점을 도입할 수 있고, 기판을 변위시키기 위한 기계적 서브-시스템의 큰 이동 범위 및 소정의 노광 시간 동안 더 높은 변위 속도를 불리하게 요구한다.
종방향 변위가 탈봇 거리의 정수배에 정확하게 대응하게 배열하는데 있어서 부가의 어려움은 일반적인 경우에 이하의 1차원 및 2차원 패턴의 2개의 특정예에 대해 설명되는 바와 같이, 투과된 라이트-필드가 마스크에 직교하는 방향에서 정확하게 주기적이지 않다는 것이다. 1차원 주기적 패턴, 즉 선형 격자의 경우에, 조명 파장에 관한 격자 주기가 단지 0차 및 1차 회절 차수가 투과된 라이트-필드에서 전파하도록 이루어지면, 결과적인 간섭 패턴은 마스크에 직교하는 방향에서 정확하게 주기적이고(마스크 패턴의 에지에서 효과는 무시함), 자기-화상 평면은 양호하게 규정되고 정확한 탈봇 거리에 의해 분리된다. 그러나, 파장에 관련하는 격자의 주기가 2차 및 가능하게는 더 높은 회절 차수가 또한 전파하도록 이루어지면, 자기-화상 평면(0차 및 1차에 의해 규정된 바와 같은)에서 더 높은 차수의 위상은 마스크의 평면에서와 정확하게 동일하지 않고, 따라서 자기-화상이 정확하게 형성되지 않고 투과된 라이트-필드는 마스크에 직교하는 방향에서 정확하게 주기적이지 않다. 더 높은 회절 차수에 의해, 따라서 DTL의 종래의 교시에서는 기판과 마스크 사이의 초기 간격값 상의 적산된 강도 분포의 소정의 의존성을 회피하는 것이 가능하지 않고, 이는 패턴을 균일하고 재현 가능하게 인쇄하는 것을 곤란하게 한다. 2차원 주기적 패턴의 경우에, 마스크에 직교하는 방향에서 정확한 주기적 라이트-필드를 얻는데 부가의 어려움이 있다. 예를 들어, 직교 방향에서 패턴 성분의 주기가 상이하면, 각각의 성분과 관련하는 탈봇 거리가 또한 상이하고, 따라서 일반적인 경우에 투과된 라이트-필드는 전파 방향에서 탈봇 거리에 주기적일 수 없다. 다른 예에서, 패턴 특징이 정사각형 그리드 상에 배열되고(2개의 방향에서 패턴 성분의 주기가 동일하도록), 대각선으로 회절된 (±1, ±1) 차수를 포함하는 단지 1차 회절 차수만이 투과된 라이트-필드에서 전파하도록 패턴 주기가 선택되면, 대각선으로 회절된 차수와 관련된 상이한 탈봇 거리는 마스크에 직교하는 방향에서 라이트-필드의 주기성을 또한 열화시킨다.
변위 탈봇 리소그래피의 종래의 교시가 갖는 또 다른 어려움은 그 주기가 균일하지 않고 패턴 영역에 걸쳐 느리게 변하는 준주기적 패턴 또는 복수의 상이한 서브-패턴 주기를 갖는 서브-패턴으로 구성된 마스크 패턴으로의 그 적용이다. 이러한 패턴에 의해, 완전한 패턴을 조명하고 상이한 주기를 동시에 만족시키는 탈봇 거리의 정확한 정수배만큼 마스크에 대해 기판을 변위시키는 것이 가능하지 않고, 따라서 전술된 이유로, 이러한 패턴을 균일하게 인쇄하는 것이 가능하지 않다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 탈봇 거리의 정수배에 정확하게 대응하는 거리만큼 마스크에 대해 기판을 변위시키는 것을 요구하지 않는, 마스크 내의 패턴으로부터 기판 상에 균일하고 재현 가능하게 특징의 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 변위 탈봇 리소그래피에 관련된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 인쇄된 특징의 해상도, 인쇄된 특징의 형상 및 패턴 에지의 선명도 중 임의의 하나를 허용 불가능하게 열화시키지 않기 위해 큰 팩터만큼 탈봇 거리보다 큰 마스크에 대한 기판의 상대 변위를 요구하지 않는, 마스크 내의 패턴으로부터 기판 상에 균일하고 재현 가능하게 특징의 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 변위 탈봇 리소그래피에 관련된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 그 주기가 조명의 파장에 관련하여 2차 또는 더 높은 차수의 회절 차수가 마스크에 의해 투과된 라이트-필드에 생성되도록 이루어지는, 1차원 마스크 내의 패턴으로부터 기판 상에 균일하고 재현 가능하게 특징의 1차원 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 변위 탈봇 리소그래피에 관련된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은 그 주기가 상이한 방향에서 동일하지 않고 또는 대각선으로 회절된 차수를 생성하는, 2차원 마스크 내의 패턴으로부터 기판 상에 균일하고 재현 가능하게 특징의 2차원 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 변위 탈봇 리소그래피에 관련된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제5 목적은 그 주기가 연속적으로 또는 마스크를 가로질러 단차식으로 변하는, 마스크 내의 패턴으로부터 기판 상에 균일하고 재현 가능하게 특징의 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 변위 탈봇 리소그래피에 관련된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제6 목적은 조명 시스템에 의한 노광과 기판 또는 마스크의 변위 사이의 정확한 동기화를 요구하지 않는, 마스크 내의 패턴으로부터 기판 상에 균일하고 재현 가능하게 특징의 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 변위 탈봇 리소그래피에 관련된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 특징의 제1 주기적 패턴과 특징의 제1 준주기적 패턴 중 적어도 하나를 인쇄하기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은
a) 기록층이 상부에 배치되어 있는 기판을 제공하는 단계와,
b) 특징의 제2 주기적 패턴 및 특징의 제2 준주기적 패턴 중 적어도 하나를 갖는 마스크를 제공하는 단계와,
c) 제1 원하는 값을 갖는 초기 간격을 갖고 마스크에 실질적으로 평행하게 기판을 배열하는 단계와,
d) 마스크에 의해 투과된 라이트-필드가 기록층을 노광하도록 하는 강도를 갖는 실질적으로 단색 및 실질적으로 시준된 광으로 마스크를 조명하기 위한 조명 시스템을 제공하는 단계와,
e) 간격의 변화 속도로 제2 원하는 값만큼 간격을 변경하면서 노광 시간 동안 마스크를 조명하는 단계로서, 간격의 변화 속도와 광의 강도 중 적어도 하나는 마스크가 간격 변화에 따라 변하는 간격의 증분 변화당 에너지 밀도에 의해 조명되도록 간격의 변화 중에 변하는, 마스크 조명 단계를 포함하고,
기록층 내에 인쇄된 패턴은 제1 원하는 값으로부터의 초기 간격의 편차 및 제2 원하는 값으로부터 간격의 변화의 편차에 대해 낮은 민감도를 갖는다.
가장 바람직하게는, 간격의 증분 변화당 노광 밀도는 변위 거리에 걸쳐 실질적으로 점진적인 방식으로 변한다.
바람직하게는, 간격의 증분 변화당 노광 밀도는 간격의 변화에 걸쳐 적어도 50%만큼 변하고, 가장 바람직하게는 적어도 80%만큼 변한다.
가장 바람직하게는, 간격의 변화에 걸친 간격의 증분 변화당 노광 에너지 밀도의 편차는 탈봇 거리의 적어도 0.8배인 반치전폭(FWHM)을 갖지만, 특히 인쇄된 패턴의 균일성 및 재현 가능성의 몇몇 열화가 관련된 특정 용례에 대해 허용될 수 있으면 탈봇 거리의 절반으로 감소된 더 작은 값이 대안적으로 사용될 수도 있다. 가장 바람직하게는 또한, 편차의 전폭은 탈봇 거리의 2배의 적어도 0.8배이어야 하지만, 유사하게 탈봇 거리로 감소된 더 작은 값이 대안적으로 요구가 적은 용례에 사용될 수도 있다.
유리하게는, 간격의 변화에 걸친 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 편차는 절단 가우스 분포, 절단 정현 곡선형 분포 및 삼각형 분포 중 하나에 실질적으로 대응하지만, 상기 분포들의 적어도 하나에 유사한 분포가 대안적으로 채용될 수도 있다.
유리하게는, 마스크와 웨이퍼의 간격은 일정한 속도로 또는 간격의 변화 속도가 간격의 변화 중에 변하는 경우에 마스크와 웨이퍼 중 적어도 하나의 변위의 속도를 변경함으로써 간격의 변화에 걸쳐 연속적인 방식으로 변화된다.
대안적으로, 마스크와 웨이퍼의 간격은 간격의 변화에 걸쳐 일련의 더 작은 단차로 간격을 변화함으로써 이산 방식으로 변화될 수도 있고, 간격은 연속적인 단차들 사이의 시간 주기 동안 일정하게 유지된다. 이러한 단차식 방안에서, 간격의 증분 변화당 에너지 밀도는 단차당 에너지 밀도를 칭한다. 간격의 변화 속도가 간격 변화에 따라 변하는 경우에, 이는 일정한 단차 거리를 사용하고 단차의 빈도를 변경함으로써 또는 일정한 단차 빈도를 사용하고 단차 거리를 변경함으로써 얻어질 수도 있다.
조명의 강도가 간격 변화 중에 변하는 경우에, 이는 빔의 순간 강도를 변경함으로써 또는 펄스화된 노광이 채용되면 펄스의 주파수 및/또는 듀티 사이클을 변조함으로써 얻어질 수도 있다. 후자의 경우에, 빔의 강도는 오히려 적어도 하나의 펄스 주기에 걸친 시간 평균화된 값이라 칭한다.
유리하게는, 간격은 완전한 노광 중에 상기 간격의 변화에 걸쳐 복수회 변화될 수도 있고, 간격의 변화 속도와 조명의 강도 중 적어도 하나는 상기 간격의 변화의 각각 중에 변한다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 특징의 제1 주기적 패턴 및 특징의 제1 준주기적 패턴 중 적어도 하나를 인쇄하기 위한 장치가 제공되고, 이 장치는
a) 기록층이 상부에 배치되어 있는 기판과,
b) 특징의 제2 주기적 패턴 및 특징의 제2 준주기적 패턴 중 적어도 하나를 갖는 마스크와,
c) 제1 원하는 값을 갖는 초기 간격을 갖고 마스크에 실질적으로 평행하게 기판을 배열하기 위한 수단과,
d) 마스크에 의해 투과된 라이트-필드가 기록층을 노광하도록 실질적으로 단색 및 실질적으로 시준된 광의 강도로 마스크를 조명하기 위한 조명 시스템과,
e) 간격의 변화 속도로 제2 원하는 값만큼 간격을 변경하기 위한 수단과,
f) 마스크가 간격 변화에 걸쳐 변하는 간격의 증분 변화당 에너지 밀도에 의해 조명되도록 마스크의 조명 중에 광의 강도 및 간격의 변화 속도 중 적어도 하나를 변경하기 위한 수단을 포함하고,
기록층 내에 인쇄된 패턴은 제1 원하는 값으로부터의 초기 간격의 편차 및 제2 원하는 값으로부터 간격의 변화의 편차에 대해 낮은 민감도를 갖는다.
바람직하게는, 변경 수단은 가변 속도로 변위되거나 또는 마스크를 조명하는 광의 강도를 조절한다.
후자의 경우에, 변경 수단은 유리하게는 가장 바람직하게는 컴퓨터 제어 하에서 마스크를 조명하는 빔의 강도를 조절하는 조명 시스템의 광원 후에 조명 빔의 경로 내에 포함된 가변 감쇠기를 포함한다. 대안적으로, 강도 변경 수단은 가장 바람직하게는 컴퓨터 제어 하에서, 그 출력 빔의 파워가 변하도록 광원으로의 전기적 입력을 조절한다.
바람직하게는, 마스크 내의 패턴의 특징은 투명 기판 상에 형성된 크롬과 같은 불투명 재료의 층 내에 투명 공간을 포함한다. 대안적으로, 이들 투명 공간은 투명 기판 상에 형성된 국부적으로 투과된 광 내로 상대적 위상 편이를 도입하는 투명한 또는 부분적으로 투명한 재료의 층 내의 투명 공간을 포함할 수도 있다.
마스크 내의 주기적 패턴 또는 패턴들 및 인쇄된 패턴 또는 패턴들은 1차원 패턴(즉, 선형 격자) 또는 2차원 패턴(특징이 예를 들어 정사각형, 직사각형 또는 6각형 그리드 상에 배열됨) 또는 1차원 및 2차원 주기적 패턴의 혼합물일 수도 있다. 마스크 내에 복수의 주기적 패턴이 존재하는 경우에, 패턴은 동일한 주기를 가질 수도 있고 또는 상이한 주기를 가질 수도 있고, 이들의 격자 벡터는 동일한 방향에 있을 수도 있고 또는 상이한 방향에 있을 수도 있다.
유리하게는, 조명 시스템은 노광 중에 마스크에 대해 고정되고 균일한 조명 빔을 생성한다. 대안적으로, 조명 시스템은 시간 적산된 노광 밀도가 패턴을 가로질러 균일하도록 마스크를 가로질러 빔을 주사할 수 있다. 이 경우에, 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 편차는 마스크 패턴의 각각의 점이 변위 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 동일한 편차를 수용하도록 노광 중에 충분히 높은 빈도로 반복되어야 한다.
본 발명의 상기 및/또는 다른 태양은 첨부 도면과 함께 취한 이하의 설명된 몇몇 예시적인 실시예로부터 명백해지고 더 즉시 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 마스크에 대한 웨이퍼의 종방향 변위의 속도가 마스크의 조명 중에 변하는 웨이퍼 상에 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 본 발명의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2는 제1 실시예에서 채용된 마스크에 의해 투과된 라이트-필드의 컴퓨터 시뮬레이션을 도시한다.
도 3은 제1 실시예의 마스크 및 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여, 웨이퍼를 인쇄하는 시간 평균된 분포의 강도의 횡방향 편차를 도시한다.
도 4는 제1 실시예의 마스크 및 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여, 웨이퍼 및 마스크의 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 5는 제1 실시예의 마스크 및 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여, 적산된 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 상이한 실시예들에 채용된 웨이퍼와 마스크 사이의 간격 변화에 따른 증분 변위당 노광 에너지 밀도의 편차를 도시한다.
도 7은 제1 실시예의 마스크 및 절단 가우스 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 8은 제1 실시예의 마스크 및 절단 가우스 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 적산 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
도 9는 제1 실시예의 마스크 및 절단 정현 곡선형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 10은 제1 실시예의 마스크 및 절단 정현 곡선형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 적산된 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
도 11은 제1 실시예의 마스크 및 삼각형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 12는 제1 실시예의 마스크 및 삼각형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 적산된 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
도 13은 마스크를 조명하는 빔의 강도가 마스크에 대한 웨이퍼의 종방향 변위 중에 변하는 웨이퍼 상에 주기적 패턴을 인쇄하기 위한 본 발명의 제2 실시예의 개략도이다.
도 14는 제2 실시예의 마스크 및 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여, 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 강도 분포를 도시한다.
도 15는 제2 실시예의 마스크 및 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여, 웨이퍼 및 마스크의 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 16은 제2 실시예의 마스크 및 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여, 적산된 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
도 17은 제2 실시예의 마스크 및 절단 가우스 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 18은 제2 실시예의 마스크 및 절단 가우스 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 적산 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
도 19는 제2 실시예의 마스크 및 절단 정현 곡선형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 20은 제2 실시예의 마스크 및 절단 정현 곡선형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 적산된 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
도 21은 제2 실시예의 마스크 및 삼각형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 평균 간격 및 변위 거리에 대한 웨이퍼를 노광하는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 도시한다.
도 22는 제2 실시예의 마스크 및 삼각형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 선량을 사용하여, 적산된 분포의 피크에 대응하는 웨이퍼 상의 횡방향 위치에서 변위 거리에 대한 시간 평균된 강도의 의존성을 도시한다.
본 발명의 제1 예시적인 실시예를 도시하고 있는 도 1을 참조하면, 아르곤-이온 레이저(1)는 단일 횡방향 모드(따라서, 가우스 강도 프로파일을 가짐) 및 다중 종방향 모드에 있는 파장 363.8 nm 및 직경 ~2 mm를 갖는 실질적으로 단색광(2)의 빔을 방출한다. 광은 평면 편광되고, 편광 벡터는 도면의 지면(紙面)에 직교한다. 이러한 레이저는 예를 들어 뉴포트 코포레이션(Newport Corporation)[특히, 이들의 빔록 레이저(BeamLok lasers)의 종류]으로부터 또는 코히어런트 인크(Coherent Inc.)[특히, 이들의 이노바 사브레 레이저(Innova Sabre lasers)의 종류]로부터 얻어질 수도 있다. 전자 작동식 셔터(3)를 통과한 후에, 빔(2)의 직경은 한 쌍의 렌즈를 포함하는 빔 확장기(4)에 의해 확장되어, 최종적인 빔의 강도 프로파일이 빔 성형기(6)를 사용하여, 가우스 분포로부터 빔의 중심부를 가로질러 실질적으로 균일한 것으로 더 용이하게 변환될 수 있게 된다. 적합한 빔 성형기는 예를 들어 몰테크 게엠베하(Moltech GmbH)[특히, 이들의 파이쉐이퍼(piShaper) 제품 종류]로부터 상업적으로 입수 가능하다. 빔 성형기(6)의 출력 빔은 그 중심의 균일한 부분이 인쇄될 패턴의 크기보다 큰 직경을 갖는 시준된 빔을 형성하는 제2 빔 확장기(8)를 통해 통과한다. 이 빔은 미러(10)에 의해 마스크(12)로 반사되어 마스크(12) 내의 패턴(13)이 수직 입사에서 시준된 빔(11)에 의해 실질적으로 균일하게 조명되게 된다. 마스크의 이면 상에는 불투명 라인 및 투명 공간으로 구성된 800 nm의 주기를 갖는 1차원 주기적 패턴(13)(즉, 선형 격자)이 있다. 패턴(13)은 표준 전자-빔 마스크 제조 기술을 사용하여 두꺼운[예를 들어, 0.25"(6.35 mm)] 용융 실리카 기판 상에 크롬의 층 내에 제조되었다. 도면은 마스크 패턴(13) 내에 단지 5개의 라인 및 공간만을 도시하고 있는 반면에, 다수의 차수의 크기의 더 많은 라인이 존재할 수도 있고 마스크 패턴(13)은 통상적으로 센티미터 단위로 측정된 치수를 갖는다는 것이 이해되어야 한다. 마스크(12)는 지지 프레임(도면에는 도시되어 있지 않음)에 단단히 장착된다.
마스크(12) 아래에는 표준 i-라인 민감성 포토레지스트(15)의 ~1 ㎛-두께 층으로 그 상부면이 스핀 코팅되어 있는 웨이퍼(14)가 있다. 웨이퍼(14)는 마스크(12) 내의 패턴(13)에 실질적으로 평행하고 근접하여 웨이퍼(14)를 위치 설정하기 위해 구성된 액추에이터를 구비하는 기계적 위치 설정 시스템(17)에 부착된 진공 척(16)에 장착된다. 액추에이터는 제어 시스템(18)을 사용하여 변위된다. 액추에이터는 바람직하게는 이력 및 드리프트에 의해 야기되는 변위 에러를 최소화하기 위해 이들의 각각의 변위의 폐루프 제어를 가능하게 하기 위해 일체형 스트레인 게이지 또는 용량성 센서를 각각 갖고 바람직하게는 100 ㎛와 같은 긴 이동 범위를 갖는 3개의 압전 트랜스듀서(PZT)를 포함한다. 예를 들어, 웨이퍼(14)의 상이한 측면 상에 도입된 공지의 동일한 두께의 기준 스페이서를 사용하여, 웨이퍼(14)는 마스크(12)에 평행하게 그리고 마스크(12)에 근접하여 조정된다. 웨이퍼(14)와 마스크(12) 사이의 간격은 통상적으로 초기에 20 ㎛의 값으로 설정될 수도 있다. 변위 탈봇 리소그래피에 대해, 이 파라미터는 임계적인 것은 아니지만 비완전한 국부적 시준에 기인하는 조명 빔 내의 각도의 범위가 인쇄된 패턴의 해상도를 허용 불가능하게 열화시키지 않도록 충분히 작아야 한다. 위치 설정 시스템(17)은 가장 바람직하게는 노광 작업 중에 요구되는 웨이퍼(14)의 종방향 변위가 노광 중에 변위의 임의의 횡방향 성분이 인쇄되는 패턴의 주기에 관련하여 작은 정도로 웨이퍼(14) 표면에 정확하게 직교하게 되게 하기 위해 가이드 또는 동등한 메커니즘(표준 정밀 위치 설정 시스템의 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있는 바와 같이)을 또한 구비해야 한다. 제어 시스템(18)은 부가적으로 노광 작업 중에 또한 요구되는 바와 같이, 미리 정해진 프로파일에 따라 변위 중에 변하는 속도에 따라 웨이퍼(14)가 종방향으로 변위되는 것을 가능하게 한다. 웨이퍼(14)와 마스크(12) 사이의 평행화 및 분리로 배열하기 위한 동작은 마스크(12)에 대한 웨이퍼(14)의 조대 해상도(coarse-resolution) 종방향 변위를 생성하기 위한 수동 또는 자동화 수단(예를 들어, 스텝퍼 모터)을 기계적 위치 설정 시스템(17) 내로 일체화함으로써 용이해질 수도 있다.
파장 363.8 nm의 시준된 빔(11)으로 주기 800 nm의 격자 패턴(13)을 조명하는 것은 그 간격(S01)이 이하의 식
[식 3]
Figure 112013031785079-pct00003
에 의해 제공되는, 투과된 라이트-필드 내에 일련의 자기-화상 평면을 형성하기 위해 간섭하는 0차 및 1차 회절 차수를 생성하고, 여기서 θ0 및 θ1은 각각 0차 및 1차 차수의 회절 각도이다.
식 3을 사용하여, S01
Figure 112013031785079-pct00004
3.3 ㎛이다. 그러나, 1차 및 2차 빔의 높은 회절각(각각 ~27°및 ~66°)에 기인하여, 2차 회절 차수는 이들 평면 내의 0차 및 1차 빔과 정확하게 위상내에 있지 않고, 따라서 마스크 패턴(13)의 자기-화상은 정확하게 형성되지도 않고 또한 별개의 탈봇 평면 내에 정확하게 배치되지도 않는다. 그 결과, 이 마스크 패턴(13)이 종래의 변위 탈봇 리소그래피의 기술을 사용하여 이 조명 파장에서 노광되면, 웨이퍼(14) 상에 패턴을 균일하게 인쇄하는 것이 매우 곤란할 것이다. 마스크(12)와 웨이퍼(14)의 간격의 편차에 대한 인쇄된 패턴의 라인폭의 민감도는 노광 프로세스의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 평가될 수도 있다. 이러한 컴퓨터 시뮬레이션은 바람직하게는 주기적 마이크로 구조를 통해 그리고 균일한 매체를 통해 전자기파의 전파를 계산하기 위해, 유한 차분 시간 도메인(FTDT) 또는 엄밀 결합 파동 분석(RCWA)과 같은 표준 이론적 방법론을 사용하여 수행된다. GSolver[RCWA의 경우, 그레이팅 솔버 디벨롭먼트 컴퍼니(Grating Solver Development Co.)에 의해 제조됨] 또는 MEEP(FTDT의 경우, 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지(Massachusetts Institute of Technology)에 의해 제조됨]와 같은 상업적으로 또는 자유롭게 입수 가능한 소프트웨어가 사용될 수도 있다. 파장 363.8 nm를 갖는 빔(11)에 의해 수직 입사에서 조명된 이 실시예에서 채용된 마스크 패턴(13)에 의해 투과된 회절된 라이트-필드가 시뮬레이션되었고, 그 결과가 도 2에 도시되어 있고, 도 2는 격자 패턴(13)의 일 주기의 폭에 걸쳐 마스크(12)로부터 8 ㎛의 거리까지 연장하는 라이트-필드의 섹션을 도시한다. 관찰될 수 있는 바와 같이, ~3.3 ㎛의 규칙적인 간격으로 마스크(12) 내의 패턴(13)의 자기-화상이 형성되지만, 강도 분포는 자기-화상 평면에서 2차 빔의 변화하는 상대 위상에 기인하여 거리 증가에 따라 정확하게 주기적이지 않다. 이 조명된 격자(13)에 DTL 방법을 적용하는 효과는 연속적인 자기-화상 평면의 간격의 정수배에 대응하는 거리의 범위에 걸쳐 라이트-필드를 적산함으로써 결정될 수도 있다. 웨이퍼(14)가 마스크(12)로부터 20 ㎛의 초기 거리에 있고 라이트-필드가 탈봇 거리의 2배의 범위에 걸쳐(즉, 6.6 ㎛에 걸쳐) 적산된 상태로, 포토레지스트(15)를 노광하는 시간 평균된 강도 분포는 일반적으로 1차원 마스크 패턴에 DTL을 적용할 때 얻어지는 바와 같이, 그 주기가 마스크 내의 패턴의 주기의 절반인 밝은 라인의 주기적 패턴이다. 이 분포를 가로지르는 강도 편차(라인에 직교하는 방향에서)는 마스크 패턴(13)의 일 주기에 대응하는 거리에 걸친 편차를 도시하는 도 3에 도시되어 있다. 마스크와 웨이퍼가 정확하게 편평하거나 평행하지 않더라도 패턴이 마스크(12)로부터 웨이퍼(14) 상에 균일하고 재현 가능하게 인쇄될 수 있게 하기 위해, 적산된 분포 내의 피크의 강도는 원하는 값으로부터 웨이퍼의 실제 변위의 편차에 민감 또는 웨이퍼(14)와 마스크(12)의 초기 국부적 간격에 민감하지 않아야 할 필요가 있다. 초기 분리 및 변위 거리에 대한 피크 강도의 의존성은 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 평가될 수도 있다. 관련된 조명된 패턴에 대한 이러한 평가의 결과는 도 4에 도시되고, 도 4는 웨이퍼(14)의 상이한 변위 거리에 대한 노광 중에 웨이퍼(14)와 마스크(12)의 평균 거리의 함수로서 플롯팅된 강도 피크의 크기를 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 변위 거리가 6.6 ㎛(즉, 탈봇 거리의 2배)일 때, 피크 강도는 변하는 평균 간격에서 최대 ~7%까지 상당히 변동하고, 반면에 6.7 및 6.8 ㎛의 변위 거리에서 강도 변동은 각각 4.5% 및 4%이다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포 내의 강도 피크에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 또는 시간 평균된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 5는 변위가 ~4 ㎛일 때 적산된 강도가 최대값에 도달하고, 변위 거리의 추가의 증가에 의해 계속 상당히 변동하고(최대 ±13%만큼), 결국에는 변위 > 30 ㎛에서 적당하게 안정한 값에 도달하는 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다. 이들 결과는 라인폭의 높은 균일성 및 높은 재현 가능성이 인쇄된 패턴을 가로질러 그리고 웨이퍼마다 요구되는 경우에 관련되는 패턴에 DTL 기술을 적용하는 어려움 및 제한을 증명한다.
본 발명의 이 실시예에서, 웨이퍼(14)는 탈봇 평면들 사이의 강도 분포의 범위가 포토레지스트층(15) 내에 균등하게 기록되도록 노광 중에 일정한 속도로 마스크(12)에 대해 변위되지 않지만, 변위의 속도는 대신에 증분 변위당 노광 선량(EG)(증분 변위가 완전한 변위와 관련하여 작은 경우에)이 절단 가우스 분포에 따라 웨이퍼(14)와 마스크(12)의 간격(d)에 따라 변하도록 변위 중에 조절되고,
[식 4]
Figure 112013031785079-pct00005
Figure 112013031785079-pct00006
여기서, E0는 상수이고, exp{}는 지수 함수를 표현하고, d0는 변위 중의 평균 간격이고, σ는 가우스 분포의 표준 편차이고, t는 가우스 함수의 절단 파라미터를 표현하고, ｜x｜는 x의 크기를 나타낸다.
도 1의 장치를 사용하여, 간격 변화에 따른 증분 선량 편차의 이 프로파일은 액추에이터가 식 4에 의해 설명되는 에너지 밀도 편차에 대해 역으로 변하는 속도(vG)로 노광 중에 마스크(12)를 향해 또는 그로부터 이격하여 웨이퍼(14)를 변위시키도록 제어 시스템(18)을 프로그래밍함으로써 성취될 수도 있고,
[식 5]
Figure 112013031785079-pct00007
Figure 112013031785079-pct00008
여기서, k는 상수이다.
시간의 함수로서 각각의 액추에이터의 요구되는 위치를 설명하는 함수는 식 5로부터 간단하게 수학적으로 유도될 수도 있다.
바람직한 노광 결과를 얻기 위해, EG(d)가 간격의 범위의 극단에서 그 최대값의 ~13%로 저하하는 t
Figure 112013031785079-pct00009
2인 것이 추천되지만, 다른 값들이 용례의 요구에 따라 사용될 수도 있다. 탈봇 평면의 간격의 실질적으로 절반에 대응하도록 σ가 선택되는 것이 또한 추천되지만, 이 값은 또한 용례의 특정 요구에 따라 조정될 수도 있다. t=2 및 σ=T/2(T는 탈봇 평면의 간격임)에서, EG(d)를 설명하는 최종적인 곡선이 도 6에 도시되어 있다("가우스"라 지시됨). 포토레지스트(15)가 상기 식 4에 의해 규정된 노광 중에 마스크(12)에 의해 투과된 라이트-필드에만 노광되게 하기 위해, 노광의 각각의 시작 및 종료시에 제어 시스템(18)에 의해 활성화된 셔터(3)의 개폐는 액추에이터의 변위와 동기화된다. 상수 k는 단순히 포토레지스트(15)의 층을 조명하는 총 노광 선량이 그 현상 후에 포토레지스트(15) 내에 원하는 구조를 생성하게 하기 위해 조명 빔의 강도와 조합하여 선택되어야 하는 스케일링 팩터인 것이 바람직하다. 노광 선량은 바람직하게는 상이한 선량으로 다수의 웨이퍼를 인쇄하고 인쇄된 결과를 평가함으로써 실험적으로 최적화된다.
포토레지스트(15)를 노광하는 시간 평균된 강도 분포에 대한 식 5에 의해 설명된 가변 속도로 노광 중에 웨이퍼(14)를 변위하는 효과, 특히 웨이퍼(14)와 마스크(12)의 평균 간격에 대한 분포의 피크 강도의 의존성 및 원하는 값으로부터 실제 변위의 편차에 대한 피크 강도의 의존성에 대한 효과가 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 평가될 수도 있다. 웨이퍼의 변위 거리가 각각 6.6, 6.7 및 6.8 ㎛이도록 t=2를 사용하고 σ=1.65, 1.675 및 1.7 ㎛에 대한 15 내지 25 ㎛의 평균 간격에 관련된 조명된 패턴에 대한 이러한 시뮬레이션의 결과가 도 7에 도시되어 있다. 평균 간격의 변화에 따른 피크 강도의 변동은 이에 의해 3개의 변위값에 대해 각각 ~2.5%, ~2% 및 ~1.5%인 것으로 추정되고, 따라서 종래 기술에 따른 DTL 노광에 대해 미리 결정된 대응값보다 상당히 작고 실험적으로 검증되어 있다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포의 피크 강도에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 8은 노광 중의 평균 강도가 대략 탈봇 거리의 2배(즉, 6.6 ㎛)에 대응하는 거리에서 최대값에 도달하고 거리의 추가의 증가에 따라 진폭 <±1.5%에서 발진하는 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다. 이들 잔류 변동은 요구되면 절단 가우스 분포의 파라미터를 조정함으로써 더 감소될 수도 있다. 이들 결과로부터, 절단 가우스 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 밀도로 마스크를 노광하는 것은 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여 얻어질 수 있는 것보다 훨씬 더 높은 균일성 및 재현 가능성을 갖고 패턴이 인쇄될 수 있게 한다는 것이 명백하다.
인쇄된 패턴의 균일성 및 재현 가능성에 대한 상당한 향상이 이 실시예의 동일하지만 증분 변위당 노광 선량(ES)이 절단 정현 곡선형 함수에 따라 웨이퍼(14)와 마스크(12)의 간격(d) 변화에 따라 변하도록 노광 중에 액추에이터의 변위의 속도를 조절하도록 프로그램된 제어 시스템(18)을 갖는 장치를 사용하여 얻어질 수도 있고,
[식 6]
Figure 112013031785079-pct00010
Figure 112013031785079-pct00011
여기서, d0는 노광 중의 평균 간격이고, 2L은 정현 곡선형 편차의 주기이고, t는 정현 곡선형 분포의 절단을 나타내고 따라서 노광 중에 웨이퍼(14)의 완전한 변위를 결정한다.
간격 변화에 따른 증분 선량 편차의 이 프로파일은 이하의 식에 따라 웨이퍼의 변위의 속도(vS)를 조절함으로써 얻어질 수도 있고,
[식 7]
Figure 112013031785079-pct00012
Figure 112013031785079-pct00013
여기서, k는 상수이다.
액추에이터의 요구된 변위의 최대 속도를 제한하기 위해, L이 탈봇 거리(T)에 대응하도록 선택되고, 조명된 패턴에 대해, t가 0.9와 같이 1에 근접하지만 1보다 작은 것이 추천된다. L=T 및 t=1에서, ES(d)를 설명하는 곡선의 형태가 도 6에 도시되어 있다("정현 곡선"이라 지시됨). 이들 값에 의해, 웨이퍼(14)의 간격 증가(또는 감소)에 따른 증분 변위당 노광 선량의 최종적인 편차는 이전의 절단 가우스 분포에 근사한다. 제어 시스템(18)은 바람직하게는 또한 포토레지스트가 단지 요구된 거리의 변위 중에 마스크에 의해 투과된 라이트-필드에만 노광되도록 액추에이터의 변위 중에 셔터(3)를 자동으로 개폐해야 하고, 스케일링 팩터(k)는 포토레지스트(15)를 조명하는 총 노광 선량이 그 현상 후에 포토레지스트(15) 내에 원하는 구조를 생성하게 하기 위해 조명 빔의 강도와 조합하여 선택되어야 한다. 노광 선량은 바람직하게는 상이한 선량으로 다수의 웨이퍼를 인쇄하고 인쇄된 결과를 평가함으로써 실험적으로 최적화된다.
컴퓨터 시뮬레이션이 웨이퍼(14)와 마스크(12)의 평균 간격의 편차 및 최적값으로부터 웨이퍼(14)의 변위 거리의 편차에 대해 포토레지스트(15)를 노광하는 적산된 또는 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 결정하도록 유사하게 수행된다. L=3.3, 3.35 및 3.4 ㎛ 및 t=1에서, 웨이퍼의 변위 거리가 각각 6.6, 6.7 및 6.8 ㎛가 되도록, 관련된 마스크 패턴에 대한 결과가 도 9에 제시되어 있다. 피크 강도의 변동은 이에 의해 3개의 변위값에 대해 각각 ~0.03, ~0.6 및 ~1%인 것으로 추정되고, 따라서 종래 기술에 따른 DTL 노광에 대해 미리 정해진 대응값보다 상당히 작다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포의 피크 강도에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 10은 변위가 탈봇 거리의 대략 2배(즉, 6.6 ㎛)이고 거리의 추가의 증가에 따라 진폭 <±1%로 변동할 때 적산된 강도가 최대값에 도달하는 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다. 이들 결과로부터, 정현 곡선형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 밀도를 갖는 마스크를 노광하는 것은 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여 얻어질 수 있는 것보다 훨씬 더 높은 균일성 및 재현 가능성을 갖고 1차원 패턴이 인쇄되는 것을 가능하게 한다는 것이 명백하다.
증분 거리당 노광 선량(ET)이 절단 삼각형 함수에 따른 간격(d) 변화에 따라 변하도록 노광 중에 액추에이터의 변위의 속도를 조절함으로써 인쇄된 패턴의 균일성 및 재현 가능성의 유사한 향상이 얻어질 수도 있고,
[식 8]
Figure 112013031785079-pct00014
Figure 112013031785079-pct00015
여기서, d0는 평균 간격이고, 2L은 (비절단) 삼각형 함수의 폭이고, t는 삼각형 함수의 절단을 나타내고 따라서 노광 중에 웨이퍼(14)의 변위 거리를 결정한다.
간격 변화에 따른 증분 선량 편차의 이 프로파일은 이하의 식에 따라 웨이퍼의 변위의 속도(vT)를 조절함으로써 얻어질 수도 있고,
[식 9]
Figure 112013031785079-pct00016
Figure 112013031785079-pct00017
여기서, k는 상수이다.
액추에이터의 요구된 변위의 최대 속도를 제한하기 위해, L이 탈봇 거리(T)에 대응하도록 선택되고, 조명된 패턴에 대해, t가 0.9와 같이 1에 근접하지만 1보다 작은 것이 추천된다. L=T 및 t=1에서, ES(d)를 설명하는 곡선의 형태가 도 6에 도시되어 있다("삼각형"이라 지시됨). 이들 값에 의해, 간격 증가(또는 감소)에 따른 증분 변위당 노광 선량의 최종적인 편차는 재차 이전의 절단 가우스 분포에 근사한다. 제어 시스템(18)은 바람직하게는 또한 포토레지스트(15)가 단지 요구된 범위의 변위 중에 마스크(12)에 의해 투과된 라이트-필드에만 노광되도록 액추에이터의 변위 중에 셔터(3)를 자동으로 개폐해야 하고, 스케일링 팩터(k)는 포토레지스트(15)를 조명하는 총 노광 선량이 그 현상 후에 포토레지스트(15) 내에 원하는 구조를 생성하게 하기 위해 조명 빔의 강도와 조합하여 선택되어야 한다. 노광 선량은 바람직하게는 상이한 선량으로 다수의 웨이퍼를 인쇄하고 인쇄된 결과를 평가함으로써 실험적으로 최적화된다.
컴퓨터 시뮬레이션이 웨이퍼(14)와 마스크(12)의 평균 간격의 편차 및 원하는 값으로부터 웨이퍼(14)의 변위 거리의 편차에 대해 포토레지스트(15)를 노광하는 최종적인 적산된, 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 평가하도록 유사하게 수행된다. L=3.3, 3.35 및 3.4 ㎛ 및 t=1에서, 웨이퍼의 변위 거리가 각각 6.6, 6.7 및 6.8 ㎛가 되도록, 관련된 패턴에 대해 발생된 결과가 도 11에 제시되어 있다. 평균 간격 변화에 따른 피크 강도의 변동은 이에 의해 3개의 변위값에 대해 각각 ~1%인 것으로 추정되고, 따라서 종래 기술에 따른 DTL 노광에 대해 미리 정해진 대응값보다 상당히 작다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포의 피크 강도에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 또는 시간 평균된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 12는 변위가 탈봇 거리의 대략 2배(즉, 6.6 ㎛)이고 거리의 추가의 증가에 따라 진폭 <±1%로 발진할 때 평균 강도가 최대값에 도달하는 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다. 이들 결과로부터, 절단 삼각형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 밀도를 갖는 마스크를 노광하는 것은 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여 성취될 수도 있는 것보다 훨씬 더 높은 균일성 및 재현 가능성을 갖고 1차원 패턴이 인쇄되는 것을 가능하게 한다는 것이 명백하다.
도 6으로부터, 이 실시예에 설명된 간격 변화에 따른 증분 에너지 밀도의 절단 가우스, 절단 정현 곡선형 및 절단 삼각형 편차는 유사하다는 것을 알 수 있고, 각각의 경우에 프로파일의 전폭은 탈봇 거리의 대략 2배이고, 프로파일의 반치전폭(FWHM)은 대략 탈봇 거리이다. 모든 경우에, 증분 에너지 밀도는 변위 거리에 걸쳐 실질적으로 점진적인 방식으로 변화하고, 간격의 초기값 및 최종값에서 최소값은 최대값의 >80% 작다. 따라서, 인쇄된 패턴의 균일성 및 재현 가능성의 유사한 향상이 적합한 사다리꼴 분포와 같은 도시된 것들에 유사한 특성을 갖는 증분 선량 편차의 프로파일을 사용하여 얻어질 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 이론적 및 실험 결과는 인쇄된 패턴의 더 높은 균일성 및 재현 가능성이 도 6에 지시된 값으로부터 FWHM 및 전폭(관련된 주기적 패턴에 대한 탈봇 거리에 관련하여)을 증가시킴으로써 얻어진다는 것을 나타내고 있다. 그러나, 노광 중에 마스크(12)에 대한 웨이퍼(14)의 더 큰 변위는 그 평면에 대한 웨이퍼의 변위의 직교성의 더 큰 정밀도를 요구하고(인쇄 해상도를 열화시키지 않기 위해), 또한 더 큰 이동 범위를 갖는 액추에이터(들)를 요구하여, 따라서 반드시 바람직한 것은 아니다.
일반적으로, 인쇄된 결과물의 매우 양호한 균일성 및 재현 가능성을 얻기 위해, 변위 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 노광 에너지 밀도의 편차를 설명하는 곡선의 FWHM은 탈봇 거리의 적어도 0.8배이어야 하지만, 탈봇 거리의 절반으로 감소된 더 작은 값이 덜 균일하고 덜 재현 가능한 결과물의 결과를 갖고 대안적으로 사용될 수도 있고, 분포의 전폭은 바람직하게는 탈봇 거리의 2배의 적어도 0.8배이어야 하지만, 마찬가지로 탈봇 거리로 감소된 더 작은 값이 대안적으로 요구가 적은 용례를 만족시키도록 사용될 수도 있다.
간격의 변화에 따른 증분당 에너지 밀도의 편차를 설명하는 곡선은 증분 변위당 에너지 밀도의 최대값이 발생하는(도 6에 도시된 모든 곡선에 대해 해당하는 바와 같이) 간격에 대해 대칭적이거나 적어도 실질적으로 대칭적인 것이 바람직하지만, 필수적인 것은 아니다. 따라서, 증분 변위당 에너지 밀도의 최대값이 발생하는 간격은 간격의 초기값과 최종값 사이의 중간점 또는 적어도 실질적으로 중간점에 있는 것이 바람직하다.
마스크(12)와 웨이퍼(14)의 간격의 초기값과 최종값에서 증분 변위당 에너지 밀도의 값은 간격의 범위에 걸친 증분 변위당 에너지 밀도의 최대값보다 적어도 80% 작은 것이 또한 가장 바람직하다. 그러나, 변위 거리에 걸친 증분 변위당 에너지 밀도의 더 작은 편차가 또한 사용될 수도 있지만 덜 균일하고 덜 재현 가능한 인쇄된 결과물의 결과를 갖는다(그러나, 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여 인쇄된 패턴의 균일성 및 재현 가능성보다 여전히 상당히 양호함).
상기 실시예에서 마스크(12)에 대한 웨이퍼(14)의 변위의 속도의 편차는 웨이퍼(14)의 변위의 속도를 변경함으로써 성취되는 반면에, 본 발명의 다른 실시예에서 동일한 효과 및 결과가 마스크(12)의 변위의 속도를 동등하게 변경함으로써 성취될 수도 있다. 이 경우에, 액추에이터 또는 액추에이터들 및 연관된 제어 시스템을 구비하는 적합한 기계적 시스템이 노광 중에 가변 속도로 마스크(12)를 종방향으로 변위시키기 위해 제공되어야 한다.
범위의 종단에서 증분 노광 밀도가 범위의 중심에서의 증분 노광 밀도에 관련하여 작도록 변위 거리에 걸쳐 변하는 간격의 증분 변화당 에너지 밀도를 갖고 마스크를 노광하는 것은 노광의 시작 및 종료(예를 들어, 셔터의 개폐에 의해 규정됨)와 변위의 시작 및 종료 각각 사이에 요구된 동기화 정확성을 감소시키는 부가의 이익을 제공한다. 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여, 다른 한편으로는, 주사 범위의 2개의 종단에서 증분 변위당 에너지 밀도는 중심에서 동일하고, 따라서 인쇄된 패턴은 노광 메커니즘과 변위 메커니즘 사이의 동기화 에러에 훨씬 더 민감하다.
전술된 실시예에서 노광 중에 마스크에 대한 웨이퍼의 변위는 요구된 속도의 편차에 따라 요구된 범위에 걸쳐 단일 방향에 있는 반면에, 본 발명의 다른 실시예에서 범위에 걸친 웨이퍼의 다중의 변위는 대안적으로 노광 중에 수행될 수도 있고, 여기서 각각의 변위는 전술된 교시에 순응하고, 바람직하게는 변위의 방향은 연속적인 변위들 사이에서 반전된다. 노광 중의 변위의 동일한 움직임의 반복은 웨이퍼 상에 동일한 인쇄된 패턴을 야기할 것이라는 것이 명백하다. 노광 중에 주사 범위에 걸친 변위의 반복을 사용함으로써, 조명 시스템에 의해 규정된 총 노광 시간과 웨이퍼가 변위하는 동안의 총 시간 사이의 동기화 에러에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 더 감소되고, 따라서 유리하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제1 실시예에 채용된 바와 동일한 장치를 사용하여 또는 등가의 장치를 사용하여, 웨이퍼는 웨이퍼가 일련의 단차에서 단차들 사이에서 가변 지연 시간을 갖고 변위되는 단차식 움직임을 사용하여, 노광 중에 실질적으로 동일한 최종 거리만큼 마스크에 대해 변위된다. 변위의 최종 거리에 관련하여 작도록 단차 크기를 선택함으로써 그리고 간격 변화에 따른 증분 노광 선량의 요구된 편차에 따라 변하도록 지연 시간을 선택함으로써, 웨이퍼를 노광하는 적산된 강도 분포는 제1 실시예에 의해 생성된 것에 근접하고, 따라서 인쇄된 결과물은 실질적으로 동일하다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제2 예시적인 실시예를 도시하는 도 13을 참조하면, 아르곤-이온 레이저(21)는 파장 363.8 nm, 직경 ~2 mm를 갖고 단일 횡방향 모드(따라서, 가우스 강도 프로파일을 가짐) 및 다중 종방향 모드에 있는 실질적으로 단색광(22)의 빔을 방출한다. 광은 평면 편광된다. 전자 작동식 셔터(23)를 통해 통과한 후에, 빔(22)은 투과된 빔의 강도가 노광 작업 중에 연속적으로 또는 단차식 준연속적 방식으로(즉, 예를 들어 16개의 레벨로 디지털화됨) 변경될 수 있게 하는 제어 시스템(46)에 연결되는 전동식 가변 감쇠기(24) 상에 입사된다. 전동식 가변 감쇠기는 메트로룩스 옵티스케 메스테크닉 게엠베하(Metrolux Optische Messtechnik GmbH)[특히, 그 가변 유전 레이저빔 감쇠기(Variable Dielectric Laser Beam Attenuators)의 종류] 및 델 마 포토닉스 인크(Del Mar Photonics Inc.)[특히, 그 회절 가변 감쇠기(Diffractive Variable Attenuators)의 종류]와 같은 회사로부터 상업적으로 입수 가능하다. 가변 감쇠기(24)로부터의 투과된 빔은 이어서 원편광된 빔을 생성하는 1/4파 플레이트(26) 상에 입사된다. 이 빔의 직경은 빔 확장기(28)에 의해 확장되고, 이 빔 확장기는 최종적인 빔의 강도 프로파일이 빔 변환기(30)를 사용하여, 가우스 분포로부터 빔의 중심부를 가로질러 실질적으로 균일한 분포로 더 용이하게 변환될 수도 있도록 하는 한 쌍의 렌즈를 포함한다. 적합한 빔 변환기는 예를 들어 몰테크 게엠베하(특히, 이들의 파이쉐이퍼 제품 종류)로부터 상업적으로 입수 가능하다. 빔 성형기(30)의 출력 빔은 그 중심의 균일한 부분이 인쇄될 패턴의 크기보다 큰 직경을 갖는 시준된 빔을 형성하는 제2 빔 확장기(32)를 통해 통과한다. 이 빔은 미러(34)에 의해 마스크(38)로 반사되어 마스크(38) 내의 패턴(39)이 수집 입사에서 시준된 빔(35)에 의해 균일하게 조명되게 된다. 마스크의 이면 상에는 520 nm의 최근접 이웃 거리를 갖는 6각형 그리드 상에 배열되는 불투명층 내의 구멍(39)의 2차원 주기적 패턴이 있다. 도면은 마스크 패턴(13) 내에 단지 5개의 구멍만을 도시하고 있는 반면에, 다수의 크기의 차수의 더 많은 구멍이 존재하고 마스크 패턴(13)은 통상적으로 센티미터 단위로 측정된 치수를 갖는다는 것이 이해되어야 한다. 패턴(39)은 표준 전자 빔 마스크 제조 기술을 사용하여 두꺼운 용융 실리카 기판 상에 크롬의 층 내에 형성되어 있다. 마스크(38)는 지지 프레임(도면에는 도시되어 있지 않음)에 단단히 장착된다. 마스크(38) 아래에는 표준 i-라인 민감성 포토레지스트(41)의 ~1 um 두께층으로 스핀 코팅되어 있는 웨이퍼(40)가 있다. 웨이퍼(40)는 마스크(38) 내의 패턴(39)에 실질적으로 평행하고 근접하여 웨이퍼(40)를 위치 설정하기 위한 액추에이터를 구비하는 기계적 위치 설정 시스템(44)에 부착된 진공척(42)에 장착된다. 액추에이터는 바람직하게는 이력 및 드리프트에 의해 야기되는 변위 에러를 최소화하기 위해 이들의 각각의 변위의 폐루프 제어를 가능하게 하기 위해 일체형 스트레인 게이지 또는 용량성 센서를 각각 갖고 바람직하게는 50 ㎛와 같은 긴 이동 범위를 갖는 3개의 압전 트랜스듀서(PZT)를 포함한다. 액추에이터에 대한 연관된 제어 시스템(46)은 각각이 독립적으로 변위되거나 일정한 속도로 평행하게 변위되는 것을 허용한다. 액추에이터는 웨이퍼(40)가 직교 평면에서 경사질 수 있게 하도록 구성된다. 예를 들어, 웨이퍼(40)의 상이한 측면 상에 도입된 공지의 동일한 두께의 기준 스페이서를 또한 사용하여, 웨이퍼(40)는 마스크(38)에 평행하게 그리고 그에 근접하여 조정된다. 웨이퍼(40)와 마스크(38) 사이의 초기 간격은 통상적으로 20 ㎛의 값으로 설정될 수도 있다.
파장 363.8 nm의 광으로의 마스크(38) 내의 특징(39)의 6각형 패턴의 조명은 ~0.88 ㎛의 탈봇 거리만큼 분리된 자기-화상을 형성하기 위해 간섭하는 0차 비회절 빔 및 6개의 1차 회절 차수로 구성된 투과된 라이트-필드를 생성한다. 2차 이상의 회절 차수가 존재하지 않기 때문에, 투과된 라이트-필드는 마스크에 직교하는 방향에서 정확하게 주기적이다(패턴의 에지는 무시함). 조명 빔(35)은 원편광되기 때문에, 직교 평면들 내의 편광의 성분은 동일하고, 이에 의해 자기-화상의 회절 차수의 대칭 분포 및 대칭 특징을 가능하게 한다. 연속적인 탈봇 평면의 간격의 정수배에 대응하는 거리만큼 라이트-필드를 통해 웨이퍼(40)를 종방향으로 변위시킴으로써, 종래의 DTL 기술을 사용하여 마스크(38)로부터 포토레지스트-코팅된 웨이퍼(40) 상에 기록될 시간 평균된 강도 분포는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 결정될 수도 있다. 결과는 도 14에 도시되어 있고, 도 14는 그 최근접 이웃 거리가 마스크(38) 내의 패턴(39)과 동일한 피크 강도의 6각형 어레이의 단위 셀을 도시한다. 마스크(38)는 마스크에 직교하는 방향에서 정확하게 직교하기 때문에, 이 분포의 피크의 강도는 DTL 노광 중에 웨이퍼(40)와 마스크(38)의 평균 간격에 독립적이다. 다른 한편으로, 변위 거리가 탈봇 평면들 사이의 간격의 정확하게 정수배가 아니면(예를 들어, 기계적 이력에 기인하여), 분포의 피크 강도는 평균 간격에 더 이상 불감성이지 않다. 이 의존성은 1.75, 1.85 및 1.95 ㎛의 각각의 변위 거리에 대해 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 평가되고, 결과는 도 15에 도시되어 있다. 결과로부터, 변위가 탈봇 거리의 2배로부터 ~0.01 ㎛일 때, 평균 간격 변화에 따른 피크 강도의 변동은 <1%이지만, 탈봇 거리의 2배로부터 단지 0.09 ㎛ 및 0.19 ㎛인 변위에 대해, 피크 강도는 평균 간격 변화에 따라 각각 ~9% 및 ~16%만큼 변동하고, 이는 몇몇 용례에서 허용 불가능하게 클 것이다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포의 피크 강도에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 16은 변위가 ~1.25 ㎛일 때 적산된 강도가 최대값에 도달하고 변위 거리의 추가의 증가에 따라 계속 상당히 변동하는(~±14%만큼) 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다.
본 발명의 이 제2 실시예에서, 웨이퍼(40)는 DTL의 종래 기술의 교시에 따른 방식으로 노광 중에 일정한 속도로 마스크(38)에 대해 종방향으로 변위된다. 그러나, 종래 기술과는 대조적으로, 조명 빔(35)의 강도는 탈봇 평면들 사이의 횡방향 강도 분포의 평균을 기록하기 위해 노광 중에 일정하지 않고, 대신에 웨이퍼(40)와 마스크(38) 사이의 간격의 증분 변화당 조명의 에너지 밀도가 간격의 범위를 가로질러 변하도록 변경된다. 웨이퍼(40)의 변위 중에 빔(35)의 강도는 간격의 범위를 가로질러 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 원하는 편차를 표현하는 미리 프로그램된 함수에 따라 가변 감쇠기(24)의 투과를 조정하는 제어 시스템(46)에 의해 조절된다. 제어 시스템(46)은 바람직하게는 또한 포토레지스트(41)가 다른 방식으로 노광되지 않는 것을 보장하기 위해 노광의 시작 및 종료의 각각시에 셔터(23)를 개폐한다. 바람직하게는, 함수는 식 4에 의해 설명된 바와 같이 절단 가우스 분포에 실질적으로 대응한다. 제1 실시예에서와 같이, 이 함수의 표준 편차(σ)에 할당된 값은 투과된 라이트-필드에서 탈봇 평면(T)의 간격의 절반이고, 노광 중에 웨이퍼(40)의 최대 변위는 탈봇 거리의 2배로 설정되는 것(즉, t=2)이 추천되지만, 다른 값들이 또한 관련된 용례의 특정 요구에 따라 채용될 수도 있다. σ=T/2 및 t=2에서, 변위 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 노광 선량의 편차는 도 6의 "가우스" 곡선에 의해 설명된다. 웨이퍼(40)가 마스크(38)와 웨이퍼(40) 사이의 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 가우스 분포에 노광된 상태로, 노광 중에 평균 간격의 편차 및 원하는 값으로부터 웨이퍼의 변위 거리의 편차에 대한 적산된, 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도가 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 평가될 수도 있다. σ=0.4375, 0.4625 및 0.4875 ㎛ 및 t=2에서, 웨이퍼의 변위가 각각 1.75, 1.85 및 1.95 ㎛가 되도록, 관련된 패턴에 대해 발생된 결과가 도 17에 제시되어 있다. 평균 간격 변화에 따른 피크 강도의 변동은 이에 의해 3개의 변위값에 대해 각각 ~2, ~0.6 및 ~0.9%인 것으로 추정되고, 따라서 종래 기술에 따른 DTL 노광에 대해 미리 정해진 대응값보다 상당히 작다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포의 피크 강도에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 18은 변위 거리가 탈봇 거리의 대략 2배(즉, 1.8 ㎛)이고 거리의 추가의 증가에 따라 진폭 <±1.5%로 변동할 때 평균 강도가 최대값에 도달하는 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다. 이들 잔류 변동은 요구되면, 절단 가우스 분포의 파라미터를 조정함으로써 더 감소될 수도 있다. 이들 결과로부터, 절단 가우스 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 밀도를 갖는 마스크를 노광하는 것은 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여 성취될 수 있는 것보다 상당히 더 높은 균일성 및 재현 가능성을 갖고 패턴이 인쇄되는 것을 가능하게 한다는 것이 명백하다.
이 실시예의 장치에서, 노광 중에 조명 빔의 강도 편차의 다른 프로파일이 대안적으로 유사하게 유리한 결과를 갖고 채용될 수도 있다. 예를 들어, 변위 거리에 걸친 웨이퍼(40)의 증분 변위당 최종적인 노광 에너지 밀도가 제1 실시예에 대해 식 6에 의해 설명된 바와 같이 절단 정현 곡선형 분포를 갖도록 하는 절단 정현 곡선형 프로파일이 채용될 수도 있다. 이 실시예에 있어서, 노광 중에 웨이퍼(40)의 변위 거리는 투과된 라이트-필드 내의 탈봇 평면의 간격의 2배에 대응하는 것이 추천된다. L=T 및 t=1에서, 변위 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 노광 선량의 최종적인 편차는 도 6의 "정현 곡선형" 곡선에 의해 설명된다. 컴퓨터 시뮬레이션이 웨이퍼(40)와 마스크(38)의 평균 간격의 편차 및 원하는 값으로부터 웨이퍼(40)의 변위 거리의 편차에 대해 웨이퍼(40)를 노광하는 최종적인 적산된, 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 평가하도록 유사하게 수행된다. 식 6의 L=0.875, 0.925 및 0.975 ㎛ 및 t=1에서, 웨이퍼의 변위 거리가 각각 1.75, 1.85 및 1.95 ㎛가 되도록, 관련된 마스크 패턴에 대해 발생된 결과가 도 19에 제시되어 있다. 평균 간격 변화에 따른 피크 강도의 변동은 이에 의해 3개의 변위값에 대해 각각 ~0.3, ~2.5 및 ~4%인 것으로 추정되고, 따라서 종래 기술에 따른 DTL 노광에 대해 미리 정해진 대응값보다 상당히 작다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포의 피크 강도에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 20은 변위 거리가 탈봇 거리의 대략 2배(즉, 1.8 ㎛)이고 거리의 추가의 증가에 따라 진폭 <±1.5%로 변동할 때 평균 강도가 최대값에 도달하는 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다. 이들 결과로부터, 정현 곡선형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 밀도를 갖는 마스크를 노광하는 것은 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여 얻을 수 있는 것보다 상당히 더 높은 균일성 및 재현 가능성을 갖고 패턴이 인쇄되는 것을 가능하게 한다는 것이 명백하다.
사용될 수도 있는 강도 편차의 다른 프로파일은, 변위 거리에 걸친 웨이퍼(40)의 증분 변위당 최종적인 노광 에너지 밀도가 제1 실시예에 대해 식 8에 의해 설명된 바와 같이 삼각형 분포를 갖도록 하는 삼각형 편차이다. 이 실시예에 있어서, 노광 중에 웨이퍼(40)의 최대 변위는 투과된 라이트-필드 내의 탈봇 평면의 간격의 2배에 대응하는 것이 추천된다. L=T 및 t=1에서, 변위 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 노광 선량의 최종적인 편차는 도 6의 "삼각형" 곡선에 의해 설명된다. 컴퓨터 시뮬레이션이 웨이퍼(40)와 마스크(38)의 평균 간격의 편차 및 원하는 값으로부터 웨이퍼(40)의 변위 거리의 편차에 대해 웨이퍼(40)를 노광하는 최종적인 적산된, 시간 평균된 분포의 피크 강도의 민감도를 평가하도록 유사하게 수행된다. 식 8의 L=0.875, 0.925 및 0.975 ㎛ 및 t=1에서, 웨이퍼의 변위 거리가 각각 1.75, 1.85 및 1.95 ㎛가 되도록, 관련된 마스크 패턴에 대해 발생된 결과가 도 21에 제시되어 있다. 평균 간격 변화에 따른 피크 강도의 변동은 이에 의해 3개의 변위값에 대해 각각 ~0.3, ~0.6 및 ~1.7%인 것으로 추정되고, 따라서 종래 기술에 따른 DTL 노광에 대해 미리 정해진 대응값보다 실질적으로 작다. 변위의 크기에 대한 인쇄된 패턴의 민감도는 그 횡방향 위치가 적산된 분포의 피크 강도에 대응하는 점에서 변위에 대한 적산된 강도의 의존성을 결정함으로써 더 평가될 수도 있다. 도 22는 변위 거리가 탈봇 거리의 대략 2배(즉, 1.8 ㎛)이고 거리의 추가의 증가에 따라 진폭 <±1.5%로 변동할 때 강도가 최대값에 도달하는 것을 그로부터 볼 수 있는 결과를 도시한다. 이들 결과로부터, 삼각형 분포에 따른 간격 변화에 따라 변하는 증분 변위당 노광 밀도를 갖는 마스크를 노광하는 것은 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여 얻을 수 있는 것보다 실질적으로 더 높은 균일성 및 재현 가능성을 갖고 패턴이 인쇄되는 것을 가능하게 한다는 것이 명백하다.
도 6으로부터, 이 실시예에 설명된 간격 변화에 따른 증분 에너지 밀도의 절단 가우스, 절단 정현 곡선형 및 절단 삼각형 편차는 유사한 것을 알 수 있고, 각각의 경우에 프로파일의 전폭은 대략적으로 탈봇 거리의 2배이고, 프로파일의 반치전폭(FWHM)은 대략적으로 탈봇 거리이다. 모든 경우에, 증분 에너지 밀도는 변위 거리에 걸쳐 실질적으로 점진적인 방식으로 변화하고, 간격의 초기값 및 최종값에서 최소값은 최대값의 >80% 미만이다. 따라서, 인쇄된 패턴의 균일성 및 재현 가능성의 유사한 향상이 적합한 사다리꼴 분포와 같은, 도시된 것들과 유사한 특성을 갖는 증분 선량 편차의 프로파일을 사용하여 얻어질 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 이론 결과 및 실험 결과는 인쇄된 패턴의 더 높은 균일성 및 재현 가능성이 도 6에 지시된 값으로부터 FWHM 및 전폭을 증가시킴으로써 얻어진다(관련된 주기적 패턴에 대한 탈봇 거리에 관련하여). 그러나, 노광 중에 마스크(38)에 대한 웨이퍼(40)의 더 큰 변위는 그 평면에 대한 웨이퍼의 변위의 직교성의 더 큰 정밀도를 요구하고(인쇄 해상도를 열화시키지 않기 위해), 더 큰 이동 범위를 갖는 액추에이터(들)를 요구하여, 따라서 바람직하지 않을 수도 있다.
일반적으로, 인쇄된 결과물의 매우 양호한 균일성 및 재현 가능성을 얻기 위해, 변위 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 노광 에너지 밀도의 편차를 설명하는 곡선의 FWHM은 탈봇 거리의 적어도 0.8배이어야 하지만, 탈봇 거리의 절반으로 감소된 더 작은 값이 덜 균일하고 덜 재현 가능한 결과물의 결과를 갖고 대안적으로 사용될 수도 있고, 분포의 전폭은 바람직하게는 탈봇 거리의 2배의 적어도 0.8배이어야 하지만, 마찬가지로 탈봇 거리로 감소된 더 작은 값이 대안적으로 요구가 적은 용례를 만족시키도록 사용될 수도 있다.
간격의 변화에 따른 증분당 에너지 밀도의 편차를 설명하는 프로파일은 증분 변위당 에너지 밀도의 최대값이 발생하는(도 6에 도시된 모든 곡선에 대해 해당하는 바와 같이) 간격에 대해 대칭이거나 또는 적어도 실질적으로 대칭인 것이 바람직하다. 따라서, 증분 변위당 에너지 밀도의 최대값이 발생하는 간격은 간격의 초기값과 최종값 사이의 중간점 또는 적어도 실질적으로 중간점에 있는 것이 바람직하다.
마스크(38)와 웨이퍼(40)의 간격의 초기값 및 최종값에서 증분 변위당 에너지 밀도의 값들은 간격의 범위에 걸친 증분 변위당 에너지 밀도의 최대값보다 적어도 80% 작은 것이 또한 가장 바람직하다. 그러나, 변위 거리에 걸친 증분 변위당 에너지 밀도의 더 작은 편차가 또한 사용될 수도 있지만 덜 균일하고 덜 재현 가능한 인쇄된 결과물의 결과를 갖는다(그러나, 종래 기술에 따른 DTL 노광을 사용하여 인쇄된 패턴의 균일성 및 재현 가능성보다는 여전히 상당히 양호함).
본 발명의 다른 실시예에서, 웨이퍼와 마스크 사이의 간격은 도 6에 도시된 거리의 2배만큼(즉, 탈봇 거리의 ~4배만큼) 변경되고, 변위 중에 증분 변위당 에너지 밀도는 도 6에 도시된 것과 동일하지만 더 큰 변위 거리에 걸쳐 노광 중에 순차적으로 2배로 변하는 절단 가우스/절단 정현 곡선형/삼각형 프로파일에 따라 변하고(즉, 탈봇 거리의 ~2배의 전폭을 갖고), 따라서 동일한 인쇄된 패턴이지만 2개의 노광 사이에 간격의 변화를 갖는 이중 노광에 효과적으로 대응한다. 명백하게, 이 노광 전략은 3개 이상의 이러한 순차적 노광으로 확장될 수도 있다.
마스크가 준주기적 패턴, 즉 그 주기가 처핑된 격자(chirped grating)와 같은 패턴 영역을 가로질러 "느린" 방식으로 변하는 패턴을 포함하는 경우에, 패턴을 노광하기 위해 채용된 증분 변위당 노광 에너지 밀도의 편차는 바람직하게는 패턴 내의 최대 주기에 기초해야 한다.
예를 들어 직교 방향에서 상이한 주기를 갖는 직사각형 그리드 상에 배열된 구멍의 어레이와 같이, 그 성분이 상이한 축을 따라 상이한 주기를 갖는 2차원 주기적 패턴("비대칭" 패턴이라 칭할 수도 있음)에 대해, 마스크에 의해 투과된 라이트-필드는 일반적으로 규칙적인 자기-화상 평면을 생성하지 않고, 따라서 규칙적인 탈봇 거리가 일반적으로 규정될 수 없다(하나의 패턴 성분에 대한 탈봇 거리가 다른 패턴 성분에 대한 탈봇 거리의 배수일 때는 예외가 발생함). 일반적으로, 자기-화상 평면이 존재하지 않고 주기적 패턴이 종방향으로 존재하지 않더라도, DTL 기술의 적용은 2D 주기적 패턴의 생성을 허용한다. 그러나, 회절 패턴의 비주기적 편차에 기인하여, 이들이 개별적으로 존재하면 수반되는 주기에 대해 요구할 수 있는 것보다 상당히 큰 DTL 범위를 사용하지 않고 고정 분포를 성취하는 것이 일반적으로 곤란할 수도 있다. 이들 경우에, 간격의 변화 중에 채용된 에너지 밀도 편차의 프로파일은 관련된 특정 마스크 패턴에 대한 상이한 노광 조건 하에서 웨이퍼에 형성된 적산된 강도 분포의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 결정되는 것이 추천된다. 일반적으로, 주기적, 준주기적 또는 비대칭 패턴에 대해, 변위 거리에 걸쳐 그리고 바람직하게는 적어도 50%만큼 실질적으로 점진적인 방식으로 변하는 증분 변위당 노광 에너지 밀도를 채용함으로써, 이에 의해 기록층에 인쇄된 패턴은 종래 기술에 따른 DTL을 사용하여 인쇄된 패턴과 비교하여, 원하는 값으로부터의 거리의 편차 및 초기 간격값에 대한 상당히 낮은 민감도를 갖는다.
상기 전술된 제1 예시적인 실시예에서 웨이퍼(40)의 변위의 가변 속도를 이용하여 1차원 주기적 패턴이 노광되고, 제2 예시적인 실시예에서 조명의 가변 강도를 이용하여 2차원 패턴이 노광되지만, 채용된 노광 전략이 어레이 유형에 좌우되지 않는다는 것을 물론 이해하여야 한다: 변위의 가변 속도 방안이 2차원 패턴에 똑같이 잘 적용될 수 있고 가변 강도 방안이 1차원 패턴에 똑같이 잘 적용될 수 있다.
제2 실시예에서 마스크(38)에 대한 웨이퍼(40)의 변위는 웨이퍼(40)를 변위함으로써 성취되는 반면, 동일한 효과 및 인쇄된 결과물이 노광 중에 마스크(38)를 대안적으로 종방향으로 변위시킴으로써 본 발명의 다른 실시예에서 성취될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이 목적으로, 마스크(38) 및 연관 제어 시스템을 변위시키기 위한 액추에이터 또는 액추에이터들을 구비하는 적합한 기계적 시스템이 장치 내에 일체화되어야 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제2 실시예에서와 동일한(또는 등가의) 그러나 가변 감쇠기(24)를 갖지 않는 장치가 채용된다. 웨이퍼(40)가 마스크(38)에 대해 일정한 속도로 변위함에 따라, 조명 시스템은 대신에 변위 거리에 걸쳐 증분 간격 변화당 에너지 밀도의 요구된 편차를 생성하기 위해 간격 변화에 따라 변하는 유효 강도(즉, 적어도 하나의 펄스 주기를 포함하는 단위 시간에 걸쳐 측정된 시간 평균된 값)를 생성하도록 빔의 순간 강도가 각각의 서브-노광에 대해 동일하지만 서브-노광당 노광 시간이 시리즈에 걸쳐 변하는(즉, 펄스화 노광의 듀티 사이클이 변함) 서브-노광 주파수를 갖는 일련의 "서브-노광" 내의 빔에 마스크(38)를 노광시킨다. 서브-노광의 빈도는 원하는 효과를 생성하기 위해 마스크의 변위의 속도에 관련하여 충분히 높아야 한다. 이와 같이 함으로써, 포토레지스트-코팅된 웨이퍼를 조명하는 시간 평균된(완전한 노광에 걸쳐) 강도 분포는 제2 실시예에서 생성된 강도 분포에 근접하고, 따라서 인쇄된 결과물이 실질적으로 동일하다. 각각의 서브-노광의 시작 및 종료 시간은 제2 실시예의 셔터(23) 및 제어 시스템(46)을 사용하여 규정될 수도 있다.
관련 실시예에서, 빔을 차단하는 셔터의 부분은 대신에 빔의 강도가 셔터가 폐쇄될 때 0으로 저하하지 않지만 더 낮은 값으로 저하하고 셔터가 개방될 때 더 높은 값을 갖도록 부분 투과 재료가 되도록 선택된다. 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 요구된 편차가 변위 거리에 걸쳐 실질적으로 얻어지도록 다른 노광 파라미터를 선택함으로써, 실질적으로 동일한 시간 평균된 강도 분포가 포토레지스트에서 얻어질 수도 있다(명백하게, 셔터가 완전히 불투명하고 하한값이 0이면, 이전의 실시예가 얻어짐).
다른 관련 실시예에서, 실질적으로 동일한 인쇄 결과물이 각각의 서브-노광에 대해 동일한 노광 시간을 사용함으로써 그리고 대신에 변위 거리에 걸쳐 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 요구된 편차를 생성하기 위해 일련의 서브-노광에 걸쳐 빔의 강도를 변경함으로써 성취될 수도 있다.
이들 변형예는 광의 강도가 i 단위 시간당 노광 에너지 밀도의 견지에서 정의되고, 여기서 단위 시간은 서브-노광의 주기로서 정의되면, 이들 변형예는 제2 실시예의 장치에 의해 생성된 바와 같은 간격 변화에 따른 강도의 동일한 편차를 생성하는 점에서 제2 실시예와 동등하다.
부가의 관련 실시예에서, 펄스화된 레이저가 조명 소스로서 채용되고, 빔의 강도(복수의 펄스에 대응하는 단위 시간에 걸쳐 측정된 바와 같은)는 변위 거리에 걸친 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 요구된 편차가 얻어지게 하기 위해 펄스의 주파수를 변경함으로써(그리고 실질적으로 일정한 펄스당 에너지를 사용하여) 변한다. 제1 및 제2 예시적인 실시예에 채용된 레이저 소스는 연속파(CW) 빔을 방출하는 363.8의 특정 파장에서 작동하는 아르곤 레이저인 반면에, 본 발명의 다른 실시예에서, 상이한 파장에서 빔을 방출하는 고상 레이저, 레이저 다이오드 및 엑시머 레이저와 같은 대안적인 레이저 소스가 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 출력 빔은 통상의 UV 민감성 포토레지스트가 채용될 수도 있도록 UV 파장을 갖지만, 전자기 스펙트럼의 다른 부분 내의 파장을 갖는 빔이 대안적으로 사용될 수도 있다. 레이저는 또한 고상 다이오드 펌핑된 레이저의 경우에 일반적으로 해당하는 바와 같이, CW보다는 바람직하게는 고주파수(예를 들어, ≥ kHz)를 갖는 펄스의 광을 전달할 수도 있다. 또한, 예를 들어 요구된 스펙트럼 성분을 격리하기 위한 필터 및 양호하게 시준된 빔을 생성하기 위한 적합한 광학 소자와 조합하여 아크 램프(예를 들어, 수은 램프)와 같은, 실질적으로 단색 광빔을 생성하기 위한 다른 유형의 광원이 다른 실시예에서 채용될 수도 있다.
제1 및 제2 예시적인 실시예는 가우스 프로파일을 갖는 출력 레이저빔으로부터 실질적으로 균일한 강도를 갖는 빔을 생성하기 위해 굴절 빔 변환기를 채용하는 반면에, 본 발명의 다른 실시예에서는 다른 수단이 마스크의 실질적으로 균일한 조명을 성취하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 레이저빔이 가우스 강도 프로파일을 가지면, 레이저빔은 확장되고 이어서 마스크를 가로질러 래스터 패턴으로 주사되어 시간-적산된 에너지 밀도가 패턴에 걸쳐 균일하게 제공되게 된다. 이러한 주사 전략을 사용하여, 마스크 및 웨이퍼의 간격은 각각의 변경 중에 증분 변위당 에너지 밀도를 변경하면서 변위 거리에 걸쳐 반복적으로 변경되어야 할 필요가 있고, 간격의 변경 빈도는 마스크 패턴의 각각의 부분이 실질적으로 동일한 방식으로 노광되도록 래스터 패턴으로 주사 라인의 변경 빈도에 비해 높을 필요가 있을 것이다.
제2 실시예의 조명 빔의 강도의 편차는 레이저 이후에 빔 경로에 도입된 가변 감쇠기에 의해 생성되는 반면에, 본 발명의 다른 실시예에서, 빔의 강도의 편차는 다른 수단에 의해, 예를 들어 소스로부터 출력 빔의 파워가 변하도록 레이저 소스의 구동 전류를 변조함으로써 성취될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 특정 조명 파장을 사용하는 기술로 인쇄될 수도 있는 패턴의 최소 주기를 감소시키기 위해, 물과 같은 침지 유체가 기판과 마스크 사이의 간극 내에 포함될 수도 있다.
전술된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예로서 고려될 수도 있지만, 형태 또는 상세의 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 즉시 이루어질 수 있다는 것이 물론 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 설명되고 도시된 정확한 형태에 한정되어서는 안되고, 첨부된 청구범위 내에 있을 수도 있는 모든 수정을 커버하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법이며,
    a) 기록층이 상부에 배치되어 있는 기판을 제공하는 단계와,
    b) 상기 특징의 주기적 패턴 및 특징의 준주기적 패턴 중 적어도 하나를 갖는 마스크를 제공하는 단계와,
    c) 제1 원하는 값을 갖는 초기 간격을 갖고 마스크에 평행하게 기판을 배열하는 단계와,
    d) 상기 마스크에 의해 투과된 라이트-필드가 기록층을 노광하도록 하는 강도를 갖는 단색 및 시준된 광으로 마스크를 조명하기 위한 조명 시스템을 제공하는 단계와,
    e) 간격의 변화 속도로 제2 원하는 값만큼 간격을 변화시키면서 노광 시간 동안 마스크를 조명하는 단계로서, 간격의 변화 속도와 광의 강도 중 적어도 하나는 간격의 변화 동안 변해서 마스크가 간격 변화에 따라 변하는 간격의 증분 변화당 에너지 밀도에 의해 조명되는, 마스크 조명 단계를 포함하고,
    상기 기록층 내에 인쇄된 패턴은 제1 원하는 값으로부터의 초기 간격의 편차 및 제2 원하는 값으로부터 간격의 변화의 편차에 대해 낮은 민감도를 갖는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간격의 증분 변화당 에너지 밀도는 간격의 변화에 걸쳐 적어도 50%만큼 변하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투과된 라이트-필드는 탈봇 거리만큼 분리된 자기-화상 평면을 형성하고, 간격의 변화는 탈봇 거리보다 큰
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투과된 라이트-필드는 탈봇 거리만큼 분리된 자기-화상 평면을 형성하고, 간격의 변화에 걸친 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 편차는 탈봇 거리의 절반보다 큰 반치전폭을 갖는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 간격의 변화에 걸친 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 편차는 절단 가우스 분포, 절단 정현 곡선형 분포 및 삼각형 분포 중 하나에 대응하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 간격은 연속적으로 변화되고, 간격의 변화 속도는 마스크 또는 기판의 변위의 속도를 나타내는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 간격은 단차 거리 및 단차 주파수를 갖는 일련의 단차로 변화되고, 간격의 변화 속도가 변하는 경우에, 단차 거리와 단차 주파수 중 적어도 하나는 간격의 변화에 걸쳐 변하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광의 강도는 간격의 변화에 걸쳐 연속적으로 변하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 간격의 변화 속도는 일정하고, 광의 순간 강도는 상한값과 하한값 사이의 간격의 증분 변화당 복수회 변하고, 간격의 각각의 증분 변화 중에 강도는 시간 평균된 값에 대응하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 간격은 조명 중에 상기 간격의 변화에 걸쳐 복수회 변화되고, 간격의 변화 속도와 광의 강도 중 적어도 하나는 상기 간격의 변화의 각각 중에 변하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
  11. 특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치이며,
    a) 기록층이 상부에 배치되어 있는 기판과,
    b) 상기 특징의 주기적 패턴 및 특징의 준주기적 패턴 중 적어도 하나를 갖는 마스크와,
    c) 제1 원하는 값을 갖는 초기 간격을 갖고 마스크에 평행하게 기판을 배열하기 위한 수단과,
    d) 상기 마스크에 의해 투과된 라이트-필드가 기록층을 노광하도록 하는 강도를 갖는 단색 및 시준된 광으로 노광 시간 동안 마스크를 조명하기 위한 조명 시스템과,
    e) 간격의 변화 속도로 제2 원하는 값만큼 간격을 변화시키기 위한 수단과,
    f) 상기 마스크가 간격 변화에 따라 점진적인 방식으로 변하는 간격의 증분 변화당 에너지 밀도에 의해 조명되도록 마스크의 조명 중에 광의 강도 및 간격의 변화 속도 중 적어도 하나를 변경하기 위한 변경 수단을 포함하고,
    상기 기록층 내에 인쇄된 패턴은 제1 원하는 값으로부터의 초기 간격의 편차 및 제2 원하는 값으로부터 간격의 변화의 편차에 대해 낮은 민감도를 갖는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 변경 수단은 가변 속도로 또는 간격 변화에 따라 변하는 단차들 사이의 시간 간격을 갖는 일련의 단차로 간격을 변화시키기 위한 액추에이터를 포함하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 조명 시스템은 파워를 갖는 출력 빔을 방출하는 광원을 포함하고, 상기 변경 수단은 상기 출력 빔의 파워를 변화시키는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 조명 시스템은 마스크를 조명하는 광의 강도를 변화시키기 위한 가변 감쇠기를 포함하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 마스크 내의 특징의 주기적 및 준주기적 패턴 중 적어도 하나는 불투명 재료의 층과 투명 기판 상의 위상 편이 재료의 층 중 적어도 하나 내에 형성되는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 특징의 주기적 및 준주기적 패턴 중 적어도 하나는 적어도 하나의 방향에서 주기적인
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 마스크는 복수의 주기적 서브-패턴을 갖고, 상기 서브-패턴의 적어도 하나는 제1 주기를 갖고, 적어도 하나는 제2의 상이한 주기를 갖는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 마스크 내의 주기적 패턴은 제1 방향에서 배향된 격자 벡터를 갖고, 마스크는 제2의 상이한 방향에서 배향된 격자 벡터를 갖는 적어도 하나의 부가의 주기적 패턴을 갖는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 조명 시스템은 광의 빔을 생성하고 마스크를 가로질러 상기 빔을 주사하기 위한 주사 시스템을 포함하는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 장치.
  20. 제1항에 있어서, 컴퓨터 시뮬레이션이 간격 변화에 걸친 간격의 증분 변화당 에너지 밀도의 요구된 편차를 결정하기 위해 부가적으로 채용되는
    특징의 패턴을 인쇄하기 위한 방법.
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