KR102373722B1 - 직접 기입 마스크리스 리소그래피를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

노광 장치는, 기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더; 원하는 패턴에 따라 변조된 방사를 제공하도록 구성되는 패터닝 디바이스로서, 패터닝 디바이스는 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 상기 패터닝 디바이스; 변조된 방사를 기판상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템으로서, 나란히 배열되고 그리고 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 투영 시스템; 및 기판을 노광하기 위해 스캐닝 방향으로 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에 상대 운동을 제공하도록 구성되는 액추에이터를 포함한다.

Description

직접 기입 마스크리스 리소그래피를 위한 방법 및 장치
본 출원은 2015년 12월 30일자로 출원된 미국 출원 제62/273,199호를 우선권 주장하고 그 전체는 참조로 본 명세서에 포함된다.
본 개시는 리소그래피 장치, 프로그램가능 패터닝 디바이스, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 또는 기판의 일부 상에 인가하는 머신이다. 리소그래피 장치는 예를 들어, 집적 회로들(IC들), 평판 디스플레이들, 및 미세 특징부들을 갖는 다른 디바이스들 또는 구조들의 제조 시에 사용될 수도 있다. 기존의 리소그래피 장치에서, 마스크 또는 레티클이라고 지칭될 수도 있는 패터닝 디바이스가, IC, 평판 디스플레이, 또는 다른 디바이스의 개개의 층에 해당하는 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수도 있다. 이 패턴은, 예컨대 기판 상에 제공되는 방사 감응 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징을 통해, 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼 또는 유리 판)(의 일부) 상에 전사될 수도 있다.
패터닝 디바이스는 회로 패턴 대신, 다른 패턴들, 예를 들어 컬러 필터 패턴, 또는 도트들의 매트릭스를 생성하는데 사용될 수도 있다. 기존의 마스크 대신, 패터닝 디바이스는 회로 또는 다른 적용가능 패턴을 생성하는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 패터닝 어레이를 포함할 수도 있다. 기존의 마스크 기반 시스템과 비교되는 이러한 "마스크리스" 시스템의 장점이, 패턴은 더 빠르게 그리고 적은 비용으로 제공 및/또는 변경될 수 있다는 것이다.
따라서, 마스크리스 시스템은 프로그램가능 패터닝 디바이스(예컨대, 공간적 광 변조기, 콘트라스트 디바이스 등)를 포함한다. 프로그램가능 패터닝 디바이스는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이를 사용하여 원하는 패터닝된 빔을 형성하도록 (예컨대, 전자적으로 또는 광학적으로) 프로그래밍된다. 프로그램가능 패터닝 디바이스들의 유형들은 마이크로-미러 어레이들, 액정 디스플레이(LCD) 어레이들, 격자 광 밸브 어레이들 등을 포함한다.
예를 들어, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 포함하는 유연한, 저비용 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에서, 노광 장치가 제공되는데, 그 노광 장치는, 기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더; 원하는 패턴에 따라 변조된 방사를 제공하도록 구성되는 패터닝 디바이스로서, 패터닝 디바이스는 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 상기 패터닝 디바이스; 변조된 방사를 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템으로서, 나란히 배열되는 그리고 방사 소스들의 2차원 어레이로부터의 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 투영 시스템; 및 기판을 노광하기 위해 스캐닝 방향으로 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에 상대 운동을 제공하도록 구성되는 액추에이터를 포함한다.
일 실시형태에서, 디바이스 제조 방법이 제공되는데, 그 방법은, 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 사용하여 원하는 패턴에 따라 변조되는 복수의 방사 빔들을 제공하는 단계로서, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 상기 방사 빔들을 제공하는 단계; 나란히 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 사용하여 기판 상에 복수의 빔들을 투영하는 단계로서, 광학 엘리먼트들은 방사 소스들의 2차원 어레이로부터의 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는, 상기 빔들을 투영하는 단계; 및 기판을 노광하기 위해 스캐닝 방향으로 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에 상대 운동을 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 평판 디스플레이들의 제조 시에 본 명세서에서 설명되는 장치 또는 방법의 사용이 제공된다.
일 실시형태에서, 집적 회로들의 제조 시에 본 명세서에서 설명되는 장치 또는 방법의 사용이 제공된다.
일 실시형태에서, 본 명세서에서 설명되는 장치 또는 방법을 사용하여 제조되는 평판 디스플레이가 제공된다.
일 실시형태에서, 본 명세서에서 설명되는 장치 또는 방법을 사용하여 제조되는 집적 회로 디바이스가 제공된다.
본 출원서에 포함되고 본 출원서의 일부를 형성하는 첨부 도면들은, 본 발명의 실시형태들을 예시하고, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 실시형태들의 원리들을 설명하는데 그리고 관련 기술분야의 통상의 기술자가 실시형태들을 만들고 사용하는데 또한 기여한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 측면도를 도시한다.
도 2는 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 평면도를 도시한다.
도 3은 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 평면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 측면도를 도시한다.
도 5는 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 평면도를 도시한다.
도 6은 패턴을 기판에 전사하는 스킴의 일 실시형태를 도시한다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는 일 실시형태에 따른 제조 방법의 개략도들이다.
도 8a 및 도 8b는 패턴을 기판에 전사하는 스킴의 일 실시형태를 도시한다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d 및 도 9e는 일 실시형태에 따른 제조 방법의 개략도들이다.
도 10은 인접한 방출기들 사이의 렌즈 수 대 피치의 그래프이다.
도 11은 일 실시형태에 따른 각각의 렌즈가 방출기 어레이 및 본드 패드를 갖는 복수의 렌즈들의 개략적 평면도를 도시한다.
도 12는 일 실시형태에 따른 방출기 어레이의 개략적 저면도를 도시한다.
도 13a는 일 실시형태에 따른 방출기 어레이의 개략도를 도시한다.
도 13b는 일 실시형태에 따른 방출기 어레이의 개략도를 도시한다.
도 14는 일 실시형태에 따른 마이크로-렌즈 어레이(micro-lens array, MLA) 모듈의 개략도를 도시한다.
도 15는 일 실시형태에 따른 패터닝 장치의 일부의 개략적 평면도를 도시한다.
도 16은 일 실시형태에 따른 나노입자 발생기의 개략적 측면도를 도시한다.
하나 이상의 실시형태들이 첨부 도면들을 참조하여 이제 설명될 것이다. 도면들에서, 유사한 참조 번호들은 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 엘리먼트들을 나타낼 수도 있다.
마스크리스 리소그래피 장치, 마스크리스 리소그래피 방법, 프로그램가능 패터닝 디바이스 및 다른 장치, 제조 물품들 및 방법들의 하나 이상의 실시형태들이 본 명세서에서 설명된다. 일 실시형태에서, 저비용 및/또는 유연한 마스크리스 리소그래피 장치가 제공된다. 리소그래피 장치는 마스크리스이므로, 기존의 마스크는, 예를 들어, IC들 또는 평판 디스플레이들을 노광시키는데 필요하지 않다.
일 실시형태에서, 리소그래피 장치는 고도로 유연하다. 일 실시형태에서, 리소그래피 장치는 상이한 사이즈들, 유형들 및 특성들의 기판들로 확장 가능하다. 따라서, 리소그래피 장치는 단일 리소그래피 장치로 또는 대체로 흔한 리소그래피 장치 플랫폼을 사용하는 다중 리소그래피 장치를 사용하여 다수의 애플리케이션들(예컨대, IC, 평판 디스플레이, 패키징 등)을 가능하게 할 수 있다.
일 실시형태에서, 리소그래피 장치는 저가이다. 일 실시형태에서, 일반적인 기성(off-the-shelf) 컴포넌트들(예컨대, 방사 방출 다이오드들, 단순한 이동가능 기판 홀더, 및 렌즈 어레이)만이 사용된다. 일 실시형태에서, 화소 그리드 이미징은 간단한 투영 광학계를 가능하게 하는데 사용된다. 일 실시형태에서, 단일 스캔 방향을 갖는 기판 홀더가 비용을 저감하며 그리고/또는 복잡도를 감소시키는데 사용된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 리소그래픽 투영 장치(100)의 일부를 개략적으로 도시한다. 장치(100)는 패터닝 디바이스(104), 대상 홀더(106)(예컨대, 대상 테이블, 예를 들면 기판 테이블), 및 투영 시스템(108)을 포함한다.
일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(104)는 패턴을 빔(110)에 인가하기 위해 방사를 변조시키는 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 포지션은 투영 시스템(108)에 대해 고정될 수 있다. 그러나, 대안적 배열체에서, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)이 특정한 파라미터들에 따라서 (예컨대, 투영 시스템(108)에 관해) 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 정확하게 위치시키는 포지셔닝 디바이스(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다.
일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(104)는 자체 방출 콘트라스트 디바이스이다. 그런 패터닝 디바이스(104)는 방사 시스템에 대한 필요를 제거하며, 이는, 예를 들어, 리소그래피 장치의 비용 및 사이즈를 줄일 수 있다. 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 방사 방출 다이오드들, 이를테면 발광 다이오드들(LED들), 유기 LED들(OLED들), 폴리머 LED들(PLED들), 레이저 다이오드들(예컨대, 고체 상태 레이저 다이오드들), 수직 외부 공동 표면 방출 레이저들(vertical external cavity surface emitting lasers, VECSEL들), 수직 공동 표면 방출 레이저들(vertical cavity surface emitting lasers, VCSEL들), 또는 그것들의 임의의 조합이다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 모두 LED들이다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 약 380~440 nm 범위의 파장, 예컨대, 약 400 또는 405 nm를 갖는 방사를 방출한다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 1 ~ 100 마이크로와트(μW) 범위에서 선택되는 출력 전력을 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 약 3 마이크로암페어(μΑ)의 출력 전류를 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 약 2 마이크로미터(㎛) 이하, 예컨대, 약 1 마이크로미터 이하의 방출 단면 폭을 가진다(예를 들어, 1:1 광학계를 가정하며; 예컨대, 2:1 또는 4:1의 축소 광학계를 사용하면, 더 큰 방출 단면 폭들, 이를테면 약 8 ㎛ 이하가 사용될 수 있다).
일 실시형태에서, 자체 방출 콘트라스트 디바이스는, 다른 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)가 동작하는데 실패하거나 또는 적절히 동작하지 않는다면, "용장성" 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)이 사용되는 것을 허용하는데 필요한 것보다 더 많은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 포함한다. 게다가, 필요할 수도 있는 것보다 더 많은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 개개의 엘리먼트들(102)이 충분한 광학적 출력을 단독으로 제공할 수 없는 경우 엘리먼트들(102)이 특정한 전력 또는 도즈를 전달하기 위해 함께 작업하도록 또는 엘리먼트들(102)의 사용량을 그것들의 최대 또는 설계 사양으로부터 감소시킴으로써 엘리먼트들(102)이 "부하를 공유"하도록 사용될 수 있다.
리소그래피 장치(100)는 대상 홀더(106)를 포함한다. 이 실시형태에서, 대상 홀더는 기판(114)(예컨대, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼 또는 유리 기판)을 유지하는 대상 테이블(106)을 포함한다. 대상 테이블(106)은 6까지의 자유도들로 (예컨대, X 및/또는 Y 방향들로) 이동 가능할 수도 있고 특정한 파라미터들에 따라서 기판(114)을 정확하게 위치시키도록 포지셔닝 디바이스(116)에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 포지셔닝 디바이스(116)는 투영 시스템(108) 및/또는 패터닝 디바이스(104)에 대해 기판(114)을 정확하게 위치시킬 수도 있다. 일 실시형태에서, 대상 테이블(106)의 이동은 도 1에서 명시적으로 도시되지 않은 것들인 긴 행정(long-stroke) 모듈(거친 위치지정)과 옵션적으로 짧은 행정(short-stroke) 모듈(미세 위치지정)을 포함하는 포지셔닝 디바이스(116)로 실현될 수도 있다. 유사한 시스템이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 위치지정하는데 사용될 수도 있어서, 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 6까지의 자유도들로 (예컨대, X 및/또는 Y 방향들로) 이동할 수도 있으며, 예컨대, 대상 테이블(106)의 스캐닝 방향과는 실질적으로 평행한 방향에서 스캔하고 옵션적으로는 스캐닝 방향에 대한 직교 방향에서 스텝식으로 이동할 수 있다. 빔(110)이 대안적으로/부가적으로 이동 가능할 수도 있는 반면, 대상 테이블(106) 및/또는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 요구된 상대적 움직임을 제공하기 위해 고정된 위치를 가질 수도 있다. 이러한 배열은 장치의 사이즈를 제한하는 것을 도울 수도 있다.
예컨대, 평판 디스플레이들의 제조 시에 적용 가능할 수도 있는 일 실시형태에서, 대상 테이블(106)은 움직이지 않을 수도 있고 포지셔닝 디바이스(116)는 대상 테이블(106)에 대해 (예컨대, 그 위에서) 기판(114)을 이동시키도록 구성된다. 예를 들어, 대상 테이블(106)에는 실질적으로 일정한 속도로 기판(114)을 가로질러 스캔하는 시스템이 제공될 수도 있다. 이것이 행해지는 경우, 대상 테이블(106)에는 기판(114)을 지지할 수 있는 가스 쿠션을 제공하기 위해 수많은 개구부들을 통해 가스가 공급되는 상기 개구부들이 평평한 최상부 표면 상에 제공될 수도 있다. 이는 기존에는 가스 베어링 배열체라고 지칭된다. 기판(114)은 빔(110)의 경로에 대해 기판(114)을 정확하게 위치시킬 수 있는 하나 이상의 액추에이터들(도시되지 않음)을 사용하여 대상 테이블(106) 위에서 이동된다. 대안적으로, 기판(114)은 개구부들을 통한 가스의 통과를 선택적으로 시작 및 정지시킴으로써 대상 테이블(106)에 대해 이동될 수도 있다. 일 실시형태에서, 대상 홀더(106)는 기판이 위에서 구르는 롤 시스템일 수 있고 포지셔닝 디바이스(116)는 기판을 대상 테이블(106) 상에 제공하기 위해 롤 시스템을 회전시키는 모터일 수도 있다.
투영 시스템(108)(예컨대, 석영, 유리, 플라스틱(예컨대, COC) 및/또는 CaF2 렌즈 시스템 또는 광학 엘리먼트, 또는 이러한 재료들로 만들어진 렌즈 엘리먼트들을 포함하는 카타디옵트릭 시스템, 또는 미러 시스템, 또는 추가적인 폴리머 층을 갖는 광학 엘리먼트(예컨대, 유리 엘리먼트), 또는, 예컨대 폴리머 층을 사용하여 비구면으로 변형될 수 있는 구면과 평평한 표면을 포함하는 광학 엘리먼트 등)은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 변조된 패터닝된 빔을 기판(114)의 타겟 부분(120)(예컨대, 하나 이상의 다이들) 상에 투영하는데 사용될 수 있다. 투영 시스템(108)은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 제공되는 패턴을 그 패턴이 기판(114) 상에 코히어런트하게 형성되도록 이미지화할 수도 있다. 대안적으로, 투영 시스템(108)은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 엘리먼트들이 셔터들로서 역할을 하는 2차 소스들의 이미지들을 투영할 수도 있다.
이와 관련하여, 투영 시스템은, 예컨대, 2차 소스들을 형성하기 위해 그리고 스폿들을 기판(114) 상에 이미지화하기 위해 포커싱 엘리먼트, 또는 복수의 포커싱 엘리먼트들(본 명세서에서 렌즈 어레이라고 총칭됨) 예컨대, 마이크로-렌즈 어레이(MLA로서 공지됨) 또는 프레넬 렌즈 어레이를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 렌즈 어레이(예컨대, MLA)는 적어도 10 개의 포커싱 엘리먼트들, 예컨대, 적어도 100 개의 포커싱 엘리먼트들, 적어도 1,000 개의 포커싱 엘리먼트들, 적어도 10,000 개의 포커싱 엘리먼트들, 적어도 100,000 개의 포커싱 엘리먼트들, 또는 적어도 1,000,000 개의 포커싱 엘리먼트들을 포함한다. 일 실시형태에서, 패터닝 디바이스에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 수는 렌즈 어레이에서의 포커싱 엘리먼트들의 수 이상이다. 일 실시형태에서, 렌즈 어레이는 복수의 포커싱 엘리먼트들을 포함하며, 적어도 하나의 포커싱 엘리먼트는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들, 예컨대, 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 단지 하나의 어드레스가능 엘리먼트, 또는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 2 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들, 예컨대, 3 개 이상, 5 개 이상, 10 개 이상, 20 개 이상, 25 개 이상, 35 개 이상, 또는 50 개 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들과 광학적으로 연관되며; 일 실시형태에서, 복수의 광학 엘리먼트들 중 적어도 하나의 포커싱 엘리먼트는 5,000 개 미만의 개별 어드레스가능 엘리먼트들, 예컨대, 2,500 개 미만, 1,000 개 미만, 500 개 미만, 또는 100 개 미만의 개별 어드레스가능 엘리먼트들과 광학적으로 연관된다.
일 실시형태에서, 렌즈 어레이는 2차원 어레이에서의 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들과 각각 광학적으로 연관되는 둘 이상의 포커싱 엘리먼트들(예컨대, 1,000 개 초과, 대다수, 또는 거의 모두)을 포함한다.
일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(104)는, 예컨대 하나 이상의 액추에이터들의 사용으로, 적어도 기판을 향해 및 기판으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하다. 패터닝 디바이스를 기판을 향해 그리고 기판으로부터 멀어지게 이동시킬 수 있다는 것은 예컨대, 기판 또는 렌즈 어레이를 이동시키는 일 없이, 초점 조정(예컨대, 비평면 기판들 상의 국부 초점 조정)을 가능하게 한다.
일 실시형태에서, 렌즈 어레이는, 예를 들어, 방사의 파장이 약 400 nm 이상(예컨대, 405 nm)인 플라스틱 포커싱 엘리먼트들(이것들은 제작, 예컨대, 사출 성형이 용이하며, 그리고/또는 적정가격일 수도 있음)을 포함한다. 일 실시형태에서, 방사의 파장은 약 350 nm ~ 500 nm의 범위, 예컨대, 약 375~425 nm의 범위로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 렌즈 어레이는 석영 또는 유리 포커싱 엘리먼트들을 포함한다.
일 실시형태에서, 각각의 또는 복수의 포커싱 엘리먼트들은 비대칭 렌즈(예컨대, 하나 이상의 비대칭 표면들을 가짐)일 수도 있다. 비대칭은 복수의 포커싱 엘리먼트들의 각각에 대해 동일할 수도 있거나 또는 복수의 포커싱 엘리먼트들 중 하나 이상의 상이한 포커싱 엘리먼트들에 대해서보다 복수의 포커싱 엘리먼트들 중 하나 이상의 포커싱 엘리먼트들에 대해 상이할 수도 있다. 비대칭 렌즈가 타원형 방사 출력을 원형 투영형 스폿으로, 또는 그 반대의 경우로도 변환하는 것을 용이하게 할 수도 있다.
일 실시형태에서, 포커싱 엘리먼트는 낮은 개구수(NA)를 시스템에 대해 획득하기 위해 방사를 초점에서 벗어나게 기판 상으로 투영하도록 배열되는 높은 개구수(NA)를 가진다. 더 높은 NA 렌즈가 이용 가능한 낮은 NA 렌즈보다 더욱 경제적이며, 보급적이며 그리고/또는 더 나은 품질일 수도 있다. 일 실시형태에서, 낮은 NA는 0.3 이하이며, 일 실시형태에서 0.18, 0.15 또는 그 미만이다. 따라서, 더 높은 NA 렌즈는 시스템에 대한 설계 NA를 초과하는, 예를 들어, 0.3을 초과하는, 0.18을 초과하는, 또는 0.15를 초과하는 NA를 가진다.
일 실시형태에서, 투영 시스템(108)이 패터닝 디바이스(104)와는 별개이지만, 그것이 그러할 필요는 없다. 투영 시스템(108)은 패터닝 디바이스(108)와 일체일 수도 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이 블록 또는 플레이트는 패터닝 디바이스(104)에 부착(패터닝 디바이스(104)와 일체화)될 수도 있다. 일 실시형태에서, 렌즈 어레이는, 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이 각각의 렌즈릿이 패터닝 디바이스(104)의 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 부착(또는 그들 개별 어드레스가능 엘리먼트들과 일체화)되는 개개의 공간적으로 분리된 렌즈릿들의 형태일 수도 있다.
옵션적으로, 리소그래피 장치는 방사(예컨대, 자외선(UV) 방사)를 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 공급하는 방사 시스템을 포함할 수도 있다. 패터닝 디바이스가 방사 소스 자체, 예컨대, 레이저 다이오드 어레이 또는 LED 어레이이면, 리소그래피 장치는 방사 시스템 없이, 즉, 패터닝 디바이스 자체 외의 방사 소스 없이 설계될 수도 있거나, 또는 적어도 단순화된 방사 시스템이 설계될 수도 있다.
방사 시스템은 방사 소스로부터 방사를 받도록 구성되는 조명 시스템(조명기)을 포함한다. 조명 시스템은 다음의 엘리먼트들, 즉, 방사 전달 시스템(예컨대, 적합한 지향 미러들), 방사 컨디셔닝 디바이스(예컨대, 빔 확장기), 방사의 각도 세기 분포를 설정하는 조정 디바이스(일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외부 및/또는 내부 방사상 범위(각각 σ-외부 및 σ-내부라고 일반적으로 지칭됨)가 조정될 수도 있음), 적분기(integrator), 및/또는 응축기 중 하나 이상의 엘리먼트들을 포함한다. 조명 시스템은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 제공될 방사를 원하는 균일성 및 세기 분포를 자신의 단면에서 가지도록 컨디셔닝하는데 사용될 수도 있다. 조명 시스템은, 예를 들어, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 각각 연관될 수도 있는 복수의 서브-빔들로 방사를 나누도록 배열될 수도 있다. 2차원 회절 격자들이, 예를 들어, 방사를 서브-빔들로 나누는데 사용될 수도 있다. 본 명세서에서, "방사의 빔" 및 "방사 빔"이란 용어들은 빔이 복수의 이러한 방사 서브-빔들로 이루어지는 상황을 비제한적으로 포함한다.
방사 시스템은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 공급하기 위한 또는 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 의한 공급을 위한 방사를 생성하는 방사 소스(예컨대, 엑시머 레이저)를 또한 포함할 수도 있다. 방사 소스와 리소그래피 장치(100)는, 예를 들어 방사 소스가 엑시머 레이저일 때, 별개의 엔티티들일 수도 있다. 그런 경우들에서, 방사 소스는 리소그래피 장치(100)의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고 방사는 소스로부터 조명기로 전달된다. 다른 경우들에서, 예를 들어 소스가 수은 램프일 때, 방사 소스는 리소그래피 장치(100)의 통합 부분일 수도 있다.
일 실시형태에서, 일 실시형태에서 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)일 수도 있는 방사 소스는, 적어도 5 nm, 예컨대, 적어도 10 nm, 적어도 50 nm, 적어도 100 nm, 적어도 150 nm, 적어도 175 nm, 적어도 200 nm, 적어도 250 nm, 적어도 275 nm, 적어도 300 nm, 적어도 325 nm, 적어도 350 nm, 또는 적어도 360 nm의 파장을 갖는 방사를 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 방사는 많아야 450 nm, 예컨대, 많아야 425 nm, 많아야 375 nm, 많아야 360 nm, 많아야 325 nm, 많아야 275 nm, 많아야 250 nm, 많아야 225 nm, 많아야 200 nm, 또는 많아야 175 nm의 파장을 가진다. 일 실시형태에서, 방사는 436 nm, 405 nm, 365 nm, 355 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 126 nm, 및/또는 13.5 nm를 포함하는 파장을 가진다. 일 실시형태에서, 방사는 대략 365 nm 또는 대략 355 nm의 파장을 포함한다. 일 실시형태에서, 방사는, 예를 들어 365 nm, 405 nm 및 436 nm를 포함하는 넓은 대역의 파장들을 포함한다. 355 nm 레이저 소스가 사용될 수 있었다. 일 실시형태에서, 방사는 약 405 nm의 파장을 가진다.
리소그래피 장치(100)의 동작에서, 패터닝 디바이스(104)가 방사 방출형이 아닌 경우, 방사는 방사 시스템(조명 시스템 및/또는 방사 소스)으로부터 패터닝 디바이스(104)(예컨대, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들) 상에 입사하고 패터닝 디바이스(104)에 의해 변조된다.
대안적으로, 리소그래피 장치(100)의 동작에서, 패터닝 디바이스가 자체 방출형이고 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)(예컨대, LED들)을 포함하는 경우, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들은 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 각각이 원하는 패턴에 따라 턴 "ON" 또는 "OFF"될 수도 있도록 제어 회로(도시되지 않음)에 의해 변조되며, 여기서 "ON"은 "OFF"일때보다 더 높은 세기 또는 도즈를 갖는 방사 방출 상태이다. 일 실시형태에서, "ON" 또는 "OFF"는 가변하는 그레이 레벨들을 포함할 수 있다.
패터닝된 빔(110)은, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 생성된 후, 투영 시스템(108)을 통과하며, 투영 시스템은 빔(110)을 기판(114)의 타겟 부분(120) 상에 포커싱한다.
포지셔닝 디바이스(116)(와 옵션적으로 베이스(136) 상의 포지션 센서(134))(예컨대, 간섭계 빔(138)을 수신하는 간섭계 측정 디바이스, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판(114)은, 예컨대, 빔(110)의 경로에서 상이한 타겟 부분들(120)을 위치시키기 위해서 정확하게 이동될 수 있다. 사용되는 경우, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 위한 포지셔닝 디바이스는, 예컨대 스캔 동안, 빔(110)의 경로에 대해 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 포지션을 정확하게 정정하는데 사용될 수 있다.
비록 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치(100)가 기판 상의 레지스트를 노광시키도록 구성된 것으로서 본 명세서에서 설명되지만, 장치(100)는 레지스트없는 리소그래피에서의 사용을 위해 패터닝된 빔(110)을 투영하는데 사용될 수도 있다.
리소그래피 장치(100)는 반사형일(예컨대, 반사형 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 채용할) 수도 있다. 대안적으로, 장치는 투과형일(예컨대, 투과형 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 채용할) 수도 있다.
도시된 장치(100)는 다음과 같이 하나 이상의 모드들에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및 기판(114)은 본질적으로 고정으로 유지되는 반면, 전체 패터닝된 방사 빔(110)이 타겟 부분(120) 상에 한번에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 기판(114)은 그러면 상이한 타겟 부분(120)이 패터닝된 방사 빔(110)에 노광될 수 있도록 X-방향 및/또는 Y-방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 사이즈는 단일 정적 노광으로 이미지화되는 타겟 부분(120)의 사이즈를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및 기판(114)은 동기적으로 스캐닝되면서 패턴 방사 빔(110)이 타겟 부분(120) 상에 투영된다(즉 단일 동적 노광). 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 대한 기판의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 (역)확대율 및 이미지 반전 특성들에 의해 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 사이즈는 단일 동적 노광에서 타겟 부분의 (비-스캐닝 방향에서의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 모션의 길이는 타겟 부분의 (스캐닝 방향에서의) 길이를 결정한다.
3. 펄스 모드에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 본질적으로 고정으로 유지되고 전체 패턴은 (예컨대, 펄스형 방사 소스에 의해 또는 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 펄스화함으로써 제공되는) 펄스를 사용하여 기판(114)의 타겟 부분(120) 상에 투영된다. 기판(114)은 패터닝된 빔(110)이 기판(114)을 가로지르는 라인을 스캔하게 하도록 본질적으로 일정한 속력으로 이동된다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 의해 제공되는 패턴은 펄스들 사이에서 요구된 대로 업데이트되고 펄스들은 타이밍되어 연속하는 타겟 부분들(120)이 기판(114) 상의 요구된 로케이션들에서 노광된다. 결과적으로, 패터닝된 빔(110)은 기판(114)의 스트립을 위한 완전한 패턴을 노광하도록 기판(114)을 가로질러 스캔할 수 있다. 공정은 완전한 기판(114)이 라인 단위로 노광되기까지 반복된다.
4. 연속 스캔 모드에서, 기판(114)이 변조된 방사 빔(B)에 대해 실질적으로 일정한 속력으로 스캔되고 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이 상의 패턴은 패터닝된 빔(110)이 기판(114)을 가로질러 스캔하여 그 기판을 노광할 때 업데이트된다는 점을 제외하면 펄스 모드와 본질적으로 동일하다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이 상의 패턴의 업데이트에 동기화되는 실질적으로 일정한 방사 소스 또는 펄스형 방사 소스가 사용될 수도 있다.
위에서 설명된 사용 모드들에 대한 조합들 및/또는 변형들 또는 전적으로 상이한 사용 모드들이 또한 채용될 수도 있다.
도 2는 기판들(예컨대, 300㎜ 웨이퍼들)과 함께 사용하기 위한 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 평면도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(100)는 기판(114)을 유지하는 기판 테이블(106)을 포함한다. 기판 테이블(106)과 연관되는 것은 기판 테이블(106)을 화살표(123)로 도시된 바와 같은 적어도 X-방향으로 이동시키는 포지셔닝 디바이스(116)이다. 옵션적으로, 포지셔닝 디바이스(116)는 기판 테이블(106)을 Y-방향 및/또는 Z-방향으로 이동시킬 수도 있다. 포지셔닝 디바이스(116)는 기판 테이블(106)을 X-방향, Y-방향 및/또는 Z-방향 주위로 또한 회전시킬 수도 있다. 따라서, 포지셔닝 디바이스(116)는 6까지의 자유도들로 운동을 제공할 수도 있다. 일 실시형태에서, 기판 테이블(106)은 X-방향으로만 운동을 제공하며, 그것의 장점은 더 낮은 비용과 적은 복잡도이다.
리소그래피 장치(100)는 프레임(160) 상에 배열된 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 더 포함한다. 프레임(160)은 기판 테이블(106) 및 그것의 포지셔닝 디바이스(116)와는 기계적으로 격리될 수도 있다. 기계적 격리는, 예를 들어, 기판 테이블(106) 및/또는 그것의 포지셔닝 디바이스(116)를 위한 프레임과는 별개로 프레임(160)을 지면 또는 견고한 기초에 연결함으로써 제공될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 프레임(160)과 그것이 연결되는 구조체 사이에, 그 구조체가 지면이든, 견고한 기초이든 또는 기판 테이블(106) 및/또는 그것의 포지셔닝 디바이스(116)를 지지하는 프레임이든, 댐퍼들이 제공될 수도 있다.
이 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 방사 방출 다이오드, 예컨대, LED이다. 단순화를 위해, Y-방향을 따라 연장하는 (그리고 X-방향으로 이격된) 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 세 개의 행들이 도 2에서 도시되는데, 각각의 행은, 이 실시형태에서, 기판의 폭을 가로질러 연장하는 충분한 열들을 가지며; 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 더 많은 수의 행들이 프레임(160) 상에 배열될 수도 있다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 복수의 방사 빔들을 제공하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 도 2에 도시된 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 포함한다(따라서 도 2에서 102로 라벨표시된 각각의 원은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 나타낸다). 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 하나 이상의 행들은 도 2에 도시된 바와 같이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 인접한 행으로부터 Y-방향으로 엇갈려 있다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 실질적으로 정지이며, 즉, 그것들은 투영 동안 크게 또는 전혀 움직이지 않는다.
리소그래피 장치(100), 특히 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은, 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같은 화소 그리드 이미징을 제공하도록 배열될 수도 있다. 그러나, 일 실시형태에서, 리소그래피 장치(100)는 화소 그리드 이미징을 제공할 필요가 없다. 오히려, 리소그래피 장치(100)는 기판 상의 투영을 위한 개개의 화소들을 형성하지 않지만 기판 상의 투영을 위한 실질적으로 연속하는 이미지를 형성하는 방식으로 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 방사를 기판 상에 투영할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 리소그래피 장치(100)의 엘리먼트(150)는 정렬 센서, 레벨 센서, 또는 둘 다를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 리소그래피 장치(100)는 정렬 센서(150)를 포함한다. 정렬 센서는 기판(114)과, 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 사이의 정렬을 기판(114)의 노광 전 및/또는 동안에 결정하는데 사용된다. 정렬 센서(150)의 결과들은, 예를 들어, 기판 테이블(106)을 정렬을 개선하도록 위치시키기 위해 포지셔닝 디바이스(116)를 제어하는 리소그래피 장치(100)의 제어기에 의해 사용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 제어기는, 예를 들어, 센서(150)로부터의 신호에 응답하여, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 중 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 위치지정(예를 들어, 엘리먼트들(102) 중 하나 이상의 엘리먼트들을 하나 이상의 다른 엘리먼트들(102)에 대해 위치지정하는 것을 포함함)하여 정렬을 개선하기 위해 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 연관된 포지셔닝 디바이스 그리고/또는, 센서(150)로부터의 신호에 응답하여, 하나 이상의 빔들을 위치지정(예를 들어, 빔들 중 하나 이상의 빔들을 하나 이상의 다른 빔들에 대해 위치지정하는 것을 포함함)하여 정렬을 개선하기 위해 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 연관된 편향기를 제어할 수도 있다. 일 실시형태에서, 정렬 센서(150)는 정렬을 수행하는 패턴 인식 기능/소프트웨어를 포함할 수도 있다.
일 실시형태에서, 리소그래피 장치(100)는, 부가적으로 또는 대안으로, 레벨 센서(150)를 포함한다. 레벨 센서(150)는 기판(106)이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)로부터의 패턴의 투영에 대해 평탄한지의 여부를 결정하는데 사용된다. 레벨 센서(150)는 기판(114)의 노광 전 및/또는 동안에 레벨을 결정할 수 있다. 레벨 센서(150)의 결과들은, 예를 들어, 기판 테이블(106)을 레벨링을 개선하도록 위치시키기 위해 포지셔닝 디바이스(116)를 제어하는 리소그래피 장치(100)의 제어기에 의해 사용될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 제어기는, 예를 들어, 센서(150)로부터의 신호에 응답하여, 투영 시스템(108)의 엘리먼트(예컨대, 예를 들어, 렌즈 어레이의 렌즈, 또는 더 작은 렌즈 어레이를 렌즈 어레이의 다른 렌즈, 또는 다른 더 작은 렌즈 어레이에 대해 위치지정하는 것을 포함하는 렌즈 어레이의 렌즈, 또는 더 작은 렌즈 어레이)를 위치지정하여 레벨링을 개선하도록 투영 시스템(108)(예컨대, 렌즈 어레이)에 연관된 포지셔닝 디바이스를 제어할 수도 있다. 일 실시형태에서, 레벨 센서는 초음파 빔을 기판(106)에 투영함으로써 동작하며 그리고/또는 전자기 방사 빔을 기판(106)에 투영함으로써 동작할 수도 있다.
일 실시형태에서, 정렬 센서 및/또는 레벨 센서로부터의 결과들은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 제공된 패턴을 변경하는데 사용될 수도 있다. 그 패턴은 예를 들어, 예컨대 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)과 기판(114) 사이의 광학계(있다면)로부터 생겨날 수도 있는 왜곡, 기판(114)의 위치지정에서의 불규칙들, 기판(114)의 불균일 등을 정정하도록 변경될 수도 있다. 따라서, 정렬 센서 및/또는 레벨 센서로부터의 결과들은 비선형 왜곡 정정을 수행하기 위해 투영된 패턴을 변경하는데 사용될 수도 있다. 비선형 왜곡 정정은 일관된 선형 또는 비선형 왜곡을 가지지 않을 수도 있는, 예를 들어, 가요성 디스플레이들에 유용할 수도 있다.
리소그래피 장치(100)의 동작에서, 기판(114)이, 예를 들어, 로봇 핸들러(도시되지 않음)를 사용하여 기판 테이블(106) 상에 적재된다. 기판(114)은 그 다음에 프레임(160) 및 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 아래에서 화살표(123)로 도시된 바와 같이 X-방향으로 변위된다. 기판(114)은 레벨 센서 및/또는 정렬 센서(150)에 의해 측정된 다음 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 사용하여 패턴으로 노광된다. 예를 들어, 기판(114)은 투영 시스템(108)의 초점면(이미지 평면)을 통해 스캔되는 한편, 기판은 이동되고 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 패터닝 디바이스(104)에서 적어도 부분적으로 또는 완전히 "ON" 또는 "OFF"로 스위칭된다. 패터닝 디바이스(104)의 패턴에 대응하는 특징부들이 기판(114) 상에 형성된다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은, 예를 들어, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 화소 그리드 이미징을 제공하도록 동작될 수도 있다.
일 실시형태에서, 기판(114)은 양의 X-방향으로 완전히 스캔된 다음 음의 X-방향으로 완전히 스캔될 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 반대편의 추가적인 레벨 센서 및/또는 정렬 센서(150)가 음의 X-방향 스캔을 위해 요구될 수도 있다.
도 3은, 예를 들면, 평판 디스플레이들(예컨대, LCD들, OLED 디스플레이들 등)의 제조 시 기판들을 노광하기 위한 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 평면도를 도시한다. 도 2에 도시된 리소그래피 장치(100)처럼, 리소그래피 장치(100)는 평판 디스플레이 기판(114)을 유지하는 기판 테이블(106), 기판 테이블(106)을 6까지의 자유도들로 이동시키는 포지셔닝 디바이스(116), 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및 기판(114) 사이의 정렬을 결정하는 정렬 센서(150), 및 기판(114)이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 패턴의 투영에 대해 평탄한지의 여부를 결정하는 레벨 센서(150)를 포함한다.
리소그래피 장치(100)는 프레임(160) 상에 배열된 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 더 포함한다. 이 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 방사 방출 다이오드, 예컨대, LED이다. 단순화를 위해, Y-방향을 따라 연장하는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 세 개의 행들이 도 3에서 도시되고, 기판의 폭을 커버하는 충분한 열들을 가지며; 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 더 많은 수의 행들이 프레임(160) 상에 배열될 수도 있다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 복수의 방사 빔들을 제공하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 도 3에 도시된 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 포함한다(따라서 도 3에서 102로 라벨표시된 각각의 원은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 나타낸다). 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 다수의 행들은 도 3에 도시된 바와 같이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 하나 이상의 인접 행들로부터 Y-방향으로 엇갈려 있다. 리소그래피 장치(100), 특히 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 화소 그리드 이미징을 제공하도록 배열될 수도 있다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 실질적으로 정지이며, 즉, 그것들은 투영 동안 크게 움직이지 않는다.
리소그래피 장치(100)의 동작에서, 패널 디스플레이 기판(114)이, 예를 들어, 로봇 핸들러(도시되지 않음)를 사용하여 기판 테이블(106) 상에 적재된다. 기판(114)은 그 다음에 프레임(160) 및 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 아래에서 화살표(123)로 도시된 바와 같이 X-방향으로 변위된다. 기판(114)은 레벨 센서 및/또는 정렬 센서(150)에 의해 측정된 다음 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 사용하여 패턴으로 노광된다. 하나 이상의 렌즈들이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)로부터의 패터닝 빔들을 기판에 투영하는데 사용될 수도 있다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은, 예를 들어, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 화소 그리드 이미징을 제공하도록 동작될 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 투영 시스템(108)의 렌즈와 광학적으로 연관된다. 일 실시형태에서, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)로부터의 패터닝 빔들은 투영 시스템(108)의 연관된 렌즈의 시야를 실질적으로 커버한다. 일 실시형태에서, 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 집합적으로 2차원 방출기 어레이를 형성하며, 각각의 어레이는 투영 시스템(108)의 단일 렌즈와 연관된다. 따라서, 일 실시형태에서, 각각의 방출기 어레이가 렌즈 어레이의 단일 렌즈 투영 시스템(108)의 (x-y 평면에서 연장하는) 렌즈 어레이의 단일 렌즈에 연관된 복수의 방출기 어레이들이 제공된다. 따라서, 일 실시형태에서, 단일 렌즈가 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 어레이를 위한 투영 시스템(108)의 전부 또는 일부를 형성한다.
도 4a는 일 실시형태에 따른 리소그래피 장치의 일부의 개략적 측면도를 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(100)는 패터닝 디바이스(104)와 투영 시스템(108)을 포함한다. 패터닝 디바이스(104)는 방출기 어레이(101)를 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 방출기 어레이(101)는 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 2차원 어레이로 포함한다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 각각은 LED이다.
투영 시스템(108)은 광축을 따라 두 개의 렌즈들(122, 124)을 포함한다. 필드 렌즈인 제 1 렌즈(122)는 방출기 어레이(101)로부터의 변조된 방사 빔들(110)을 수광하도록 배열된다. 방사 빔들(110)은 필드 렌즈(122)를 향해 발산한다. 필드 렌즈(112)는 그러면 방사 빔들을 효과적으로 시준하여 그것들을 이미징 렌즈인 제 2 렌즈(124)로 지향시킨다. 렌즈(124)는 빔들(110)을 기판(114) 상에 포커싱한다. 일 실시형태에서, 렌즈(124)는 0.15 또는 0.18의 NA를 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 렌즈(122) 및/또는 렌즈(124)는 액추에이터를 사용하여 (예컨대, X-Y-Z 방향들에서) 6까지의 자유도들로 이동될 수도 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 자유 작동 거리(128)가 기판(114)과 렌즈(124) 사이에 제공된다. 이 거리는 기판(114) 및/또는 렌즈(124)가, 예를 들어, 초점 정정을 허용하도록 이동되는 것을 허용한다. 일 실시형태에서, 자유 작동 거리는 1~3㎜의 범위, 예컨대, 약 1.4㎜이다.
일 실시형태에서, 투영 시스템(108)은 기판(114) 상의 이미지 스폿들의 어레이 간격이 패터닝 디바이스(104)의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 어레이 간격과 동일하다는 점에서 1:1 투영 시스템일 수 있다. 개선된 해상도를 제공하기 위해, 이미지 스폿들은 필드 렌즈(122), 이미징 렌즈(124), 또는 둘 다를 조정함으로써 패터닝 디바이스(104)의 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)의 사이즈보다 훨씬 더 작을 수 있다.
도 4b를 참조하면, 일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(104)는 둘 이상의 방출기 어레이들(101)을 포함한다. 따라서, 둘 이상의 투영 시스템들(108)이 그런 패터닝 디바이스(104)로부터의 패터닝 빔들을 기판(114)에 투영하는데 사용된다. 일 실시형태에서, 각각의 방출기 어레이가 렌즈(122) 및/또는 렌즈(124)를 포함하는 투영 시스템(108)과 연관되는, 100 개, 또는 1000 개의 방출기 어레이들이 있을 수도 있다. 일 실시형태에서, 렌즈(122 및/또는 124)의 단면 폭(예컨대, 직경)(109)은 1 밀리미터(mm)이다. 도 4b는 패터닝 디바이스(104)에 채용되는 복수의 방출기 어레이들(101)의 일 실시형태를 도시한다. 변조된 방사 빔들(110)의 각각의 세트가 패터닝 디바이스(104)에서의 둘 이상의 방출기 어레이들(101) 중 한 방출기 어레이(101)에 대응하는 변조된 방사 빔들(110)의 상이한 세트들이, 각각의 렌즈들(122 및 124)을 통과하고 기판(114)에 포커싱된다. 그 결과, 방사 스폿들의 어레이(각각의 스폿이, 예를 들어, 대략 1 ㎛의 사이즈를 가짐)가 기판(114) 상에 노광된다. 패터닝 디바이스(104)의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)은 피치로 배열될 수도 있으며, 이는 이미징 스폿들의 동일한 피치를 기판(114)에 발생시킬 수도 있다.
일 실시형태에서, 각각의 방출기 어레이(101) 및 연관된 렌즈(122) 및/또는 렌즈(124)는 집합적으로 개개의 광학 엔진 컴포넌트로 간주될 수도 있다. 개개의 광학 엔진 컴포넌트는 용이한 복제를 위한 유닛으로서 제조될 수도 있다. 일 실시형태에서, 개개의 광학 엔진 컴포넌트는 렌즈(122, 124)의 시야를 실질적으로 커버하는 브러시들을 인쇄하는데 사용될 수도 있다. 더구나, 프레임(160)은 임의의 수의 이러한 광학 엔진 컴포넌트들을 쉽게 채택하도록, 확장 가능하고 구성 가능하도록 구성될 수도 있다. 이런 식으로, 부적절하게 작동하는 광학 엔진 컴포넌트(예컨대, 방출기 어레이(101)의 개별 어드레스가능 엘리먼트가 적절히 작동하지 않는 경우)가 기능하는 광학 엔진 컴포넌트로 쉽게 대체될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 개개의 광학 엔진 컴포넌트(500)의 고도로 개략적인 평면도가 도시된다. 개개의 광학 엔진 컴포넌트(500)는 방출기 어레이(101)와 렌즈(122 및/또는 124)를 포함한다. 일 실시형태에서, 방출기 어레이(101)는 렌즈(122, 124)의 시야 영역을 실질적으로 커버하는 2차원 어레이로 배열된 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방출기 어레이(101)는 어레이의 각각의 면이, 예를 들어, 약 70 ㎛ 길이인 정사각형 15x15 어레이로 배열되는 225 개의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)을 포함한다. 따라서, 어레이의 대각선은, 렌즈(122, 124)의 시야의 폭(예컨대, 직경)과 대략 동일한 약 100 ㎛ 길이이다. 일 실시형태에서, 렌즈(122 및/또는 124)의 단면 폭(예컨대, 직경)(502)은 약 1 밀리미터(mm)이다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)의 빔의 스폿 사이즈는 약 1 마이크론이다. 일 실시형태에서, 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)는 약 3 μW 이하의 광 파워를 기판(이는, 예를 들어, 대략 10㎜/s의 스캐닝 속력 및 대략 20 mJ/cm2의 레지스트 민감도를 위한 평판 디스플레이 애플리케이션을 위한 것임)에 전달한다. 일 실시형태에서, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 중심들 사이의 거리로서 정의되는 피치는, 예컨대, 약 5 ㎛이다. 일 실시형태에서, 어레이는 더블릿들(122, 124)로 기판(114) 상에 (1:1) 이미지화된다. 일 실시형태에서, 렌즈들(122, 124)은 약 1㎜ 피치로 배열된다.
각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)는 기판(114)을 향해 전자기 방사를 방출함으로써, 기판(114) 상에 방사 스폿을 생성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방출기 어레이(101)는 기판(114)과 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 사이의 상대적 움직임의 스캐닝 방향(123)(예컨대, 기판(114)의 움직임 방향(123))에 대해 각도(θ)로 위치된다. 이 때문에 스캐닝 방향에서 기판(114)과 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 사이에 상대적 움직임이 있을 때, 각각의 방사 스폿이 기판의 상이한 영역을 (비록 얼마간의 중첩이 있을 수 있지만) 효과적으로 통과하게 되어, 렌즈(122)의 시야에 폭이 관련되는 변조된 방사의 브러시(503)의 생성을 가능하게 한다. 일 실시형태에서, 브러시(503)의 폭(501)은 70 ㎛이다. 일 실시형태에서, 각도(θ)는 많아야 20°, 10°, 예를 들면 많아야 5°, 많아야 3°, 많아야 1°, 많아야 0.5°, 많아야 0.25°, 많아야 0.10°, 많아야 0.05°, 또는 많아야 0.01°이다. 일 실시형태에서, 각도(θ)는 적어도 0.0001°, 예컨대, 적어도 0.001°이다. 경사각(θ)은 이미지 스폿 사이즈(이는 기판과 렌즈(122, 124) 사이의 작동 거리의 함수임), 인접한 방사 스폿들 사이의 피치, 및 렌즈(122, 124)의 시야에 따라 결정된다.
도 6은 기판(114) 상의 패턴이 생성될 수도 있는 방법의 평면도를 개략적으로 예시한다. 채워진 원들은 방출기 어레이(101)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 기판(114) 상에 투영된 스폿들(S)의 어레이를 나타낸다. 일련의 노광들이 기판(114) 상에 노광될 때 기판(114)은 투영 시스템(108)에 대해 X-방향으로 이동된다. 개방 원들은 기판(114) 상의 이전에 노광된 스폿 노광들(SE)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 방출기 어레이(101)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 기판(114) 상에 투영된 각각의 스폿은 기판(114) 상에 스폿 노광들의 열(R)을 노광시킨다. 기판(114)을 위한 완전한 패턴은 스폿들(S)의 각각에 의해 노광되는 스폿 노광들(SE)의 모든 열들(R)의 합에 의해 생성된다. 이러한 배열은 "화소 그리드 이미징"이라고 흔히 지칭된다. 도 6은 개략도이고 상이한 스폿들(S)에 의해 노광된 스폿들(S) 및/또는 스폿 노광들(SE)은 실제로 중첩할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 5에 도시된 것과 유사하게, 방사 스폿들(S)의 어레이는 스캐닝 방향에 대해 각도 θ로 배열된다(이 예에서, 기판(114)의 에지들은 X-방향 및 Y-방향에 평행하게 놓인다). 이는, 스캐닝 방향에서 기판(114)과 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 사이에 상대적 움직임이 있을 때, 각각의 방사 스폿이 기판(114)의 상이한 영역을 효과적으로 통과함으로써, 단일 스캔으로 브러시를 생성하는 것을 허용하도록 행해진다. 위에서 논의된 바와 같이, 경사각(θ)은 이미지 스폿 사이즈, 인접한 방사 스폿들 사이의 피치, 및 렌즈(122, 124)의 시야에 따라 결정된다.
다양한 실시형태들이 하나 이상의 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(500)을 사용함으로써 기판(114)의 전체 표면 영역을 커버하는 패턴들을 기입하는데 채용될 수도 있다. 첫째로, 브러시(503)에 관해, 일 실시형태에서, 광학 엔진 컴포넌트(500)가 브러시(503)의 폭을 충분히 노광시킬 정도로 크다. 광학 엔진 컴포넌트(500)가 브러시(503)의 폭을 단일 스캔으로 충분히 노광시킬 정도로 크지 않다면, 다양한 실시형태들이 브러시(503) 폭을 충분히 커버하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 스캔들 사이에서 갭들을 "채우기"위해 스캔 방향에 직교하는 방향에서 작은 운동이 이루어지는 동안 광학 엔진 컴포넌트(500)가 여러 번 스캔된다. 일 실시형태에서, 복수의 광학 엔진 컴포넌트들(500)이 스캔 방향을 따라 제공되지만 스캔 방향에 직교하는 방향에서 오프셋에 위치되며, 따라서 제 2, 제 3 등의 광학 엔진 컴포넌트(500)가 제 1 광학 엔진 컴포넌트(500)에 의해 남겨진 갭들을 채운다.
그 후, 복수의 브러시들(503)(예컨대, 70 미크론의 폭을 갖는, 예컨대, 브러시들(503))을 사용하여 전체 기판(예컨대, 웨이퍼, 평판 디스플레이 등)을 노광시키는 것이 바람직하다. 따라서, 복수의 광학 엔진 컴포넌트들(500)이 제공된다. 일 실시형태에서, 기판은, 예컨대, 1㎜의 피치의 광학 엔진 컴포넌트들(500)로 거의 완전히 커버된다. 그러면, 광학 엔진 컴포넌트들(500)과 기판(114) 사이에 사행(meandering) 방식으로 다수 회 스캔하기 위한 상대적 움직임이 제공된다. 이 실시형태에서, 광학 엔진 컴포넌트들(500)과 기판 사이의 상대적 움직임은 직교 방향들(X 및 Y) 둘 다에서, 예컨대, 약 1㎜로 제한될 수 있다. 그래서, 광학 엔진 컴포넌트들(500)의 각각과 기판 사이의 상대적 움직임이 약 70 미크론 폭의 브러시 스트로크들로 사행 방식으로 1㎜2 에 걸쳐 반복되면(즉, 각각의 스캔에 대해 스캔 방향에 수직인 방향에서의 오프셋을 포함함), 효과적으로 기판 상의 모든 영역들이 노광될 수 있다. 리던던시(예컨대, 적절히 작동하지 않거나 또는 작동하는데 실패하는 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)의 영역을 노광시키기 위해 다른 개별 어드레스가능 엘리먼트를 사용함)가 스캔 범위를 확대함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 스캔 범위가 1㎜가 아니라 2㎜이면, 복수의 광학 엔진 컴포넌트들(500)이 광학 엔진 컴포넌트들(500) 중 하나의 광학 엔진 컴포넌트에 주로 연관되는 기판 상의 영역의 노광에 기여할 수 있다.
기판이 비교적 크고 기판의 전체 영역을 광학 엔진 컴포넌트들(500)로 커버하는 것이 필요하거나 또는 가능하지 않은 일 실시형태(예컨대, 수집 방사 전력이 필요하지 않기 때문임)에서, 광학 엔진 컴포넌트들(500)은, 예컨대, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 스캔 방향에 직교하는 방향에서 기판의 폭을 커버하기 위해서 제공될 수 있다. 이런 방식으로, 기판은 광학 엔진 컴포넌트들(500)과 기판 사이의 상대적 움직임의 단일 스캐닝 경로에서 노광될 수 있다. 일 실시형태에서, 충분한 기판 폭이 단일 스캔으로 노광되도록 광학 엔진 컴포넌트들(500)의 충분한 열들이 있다. 그래서, 예컨대, 하나의 광학 엔진 컴포넌트가 70 미크론의 폭을 1㎜의 피치로 노광시키면, 광학 엔진 컴포넌트들(500)의 15 개 행들(광학 엔진 컴포넌트들(500)의 각각의 브러시들이 중첩하도록 스캔 방향을 따라 배열되고 스캔 방향에 직교하는 방향을 따라 서로로부터 변위됨)이 전체 노광에 충분해야 한다. 물론, 광학 엔진 컴포넌트들(500)의 충분한 수의 열들이 기판의 폭을 커버하도록 Y-방향을 따라 제공될 것이다. 더 많은 방사 전력이 필요한 (예컨대, 기판 상의 동일한 로케이션이 여러 번 - 처음은 제 1 광학 엔진 컴포넌트에 의해 그리고 그 다음에는 다시 다른 광학 엔진 컴포넌트에 의해 - 그리고/또는 위에서 논의된 바와 같은 리던던시를 제공하기 위해 노광될 수 있는) 경우에 더 많은 행들이 추가될 수 있다.
일 실시형태에서, 적은 방사 전력이 요구되고 방사는 고 주파수로 변조될 수 있다면, 기판은 하나의 방향에서 그것의 전체 길이에 걸쳐 스캔될 수 있고 그 다음에, 예컨대, 사행이 스캔 방향에 대한 직교 방향에서 1㎜에 걸쳐 제공될 수 있다. 따라서, 광학 엔진 컴포넌트들(500)은 Y-방향에서 기판의 폭을 가로질러 집합적으로 연장되지 않을 수도 있다. 그 경우에, 광학 엔진 컴포넌트들(500)은 제 1 스캔에서 기판의 제 1 부분을 집합적으로 기입할 수도 있으며, 그 후 Y-방향에서의 오프셋이 적용된 다음 하나 이상의 추가의 스캔들(예컨대, 역방향에서, 그 다음에 순방향 등, 즉, 사행 방식임)이 기판의 나머지 부분을 노광시키도록 적용될 수 있다. 이전의 실시형태들처럼, 리던던시는, 예컨대, 1㎜를 초과하여 사행시킴으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 4㎜ 사행으로, 특정 광학 엔진 컴포넌트(500)에 대해 주로 지정되는 기판 상의 단일 영역의 노광에 기여하는 복수의 광학 엔진 컴포넌트들(500)이 있다.
일 실시형태에서, 스캔으로 기판(114) 상에 생성되는 브러시가 이전의 스캔으로 생성된 브러시와 약간 중첩된다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는, 예컨대, 평판 디스플레이를 제조하기 위한 제조 방법의 개략도들을 도시한다. 도 7a에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702)(이를테면 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102))의 열(700)이 기판(114)(편의를 위해 도 7에 도시되지 않지만 엘리먼트들(702) 위 또는 아래에 있을 것임)과 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702) 사이에서 상대적 움직임의 스캐닝 방향(705)에 대해 각도(α)로 위치된다. 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702) 사이의 피치(703)는 약 5 ㎛이다. 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트(702)는 기판(114)을 향해 전자기 방사를 방출함으로써, 기판(114) 상에 방사 스폿을 생성한다. 그러므로, 기판(114)과 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702) 사이에서 스캐닝 방향(705)으로 상대적 움직임이 있을 때, 상이한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702)에 의해 생성되는 방사 스폿들은 (비록 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 둘 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 의해 커버되는 영역들 사이에 중첩이 있을 수 있지만) 기판(114)의 상이한 영역들을 통과할 것이며, 따라서 각각이 약 1 ㎛의 폭을 갖는 복수의 방사 라인들(704)(브러시의 브러시 라인들)을 생성한다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702)의 턴 "ON" 또는 "OFF"는 적절한 패턴이 기판(114) 상의 각각의 방사 라인(704)의 길이를 따라 형성되도록 타이밍된다. 일 실시형태에서, 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트의 방출기 사이즈는 약 1 ㎛이며; 그래서, 일 실시형태에서, 방사 스폿 사이즈는 약 1 ㎛이다. 일 실시형태에서, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702) 사이의 유효 피치(701)(즉, 스캐닝 방향(705)에 수직인 방향에서의 변위)는 약 0.4 ㎛이다.
덧붙여, 유효 피치의 역인 그레이 스케일 계수(또는 통상적으로 유효 피치는 그레이 스케일 계수에 기초하여 결정되고 그레이 스케일 계수의 역임)는 약 2.5와 동일하다. 그레이 스케일 계수는 인접한 방사 라인들 사이의 중첩도를 나타내는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 큰 그레이 스케일 계수가 높은 중첩도를 나타내고, 작은 그레이 스케일 계수가 낮은 중첩도를 나타낸다. 그레이 스케일 계수(와 따라서 유효 피치)는, 예컨대, 스폿들로부터의 방사, 라인 폭 거칠기 사양 등에 응답하여 패턴을 형성하는 레지스트 능력에 기초하는 설계 파라미터이다. 그것은 충분한 품질로 패턴들을 노광시키도록 기판 상의 광학적 스폿 사이즈와 요구된 설계 그리드(유효 스폿 간격 또는 중첩)(예컨대, 스폿 사이즈가 1 ㎛인 경우 0.4 ㎛이고 그래서 그레이 스케일 계수는 2.5임) 사이의 비율을 특정한다. 일 실시형태에서, 열(700)이 15 개의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702)을 포함하며, 그것들의 각각은 기판(114) 상에 약 1 ㎛의 폭을 갖는 방사 라인(704)을 생성한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 인접한 방사 라인들(704)은 상당한 중첩을 가진다. 그 결과, 방사 라인들(704)은 함께 스티칭되어 집합적으로 연속 브러시 라인을 생성한다. 예를 들어, 행(700)의 양 측면들 상의 0.5 ㎛의 렌즈 배치 오차를 고려하여, 행(700)은 약 5 ㎛의 폭을 갖는 브러시 라인을 집합적으로 생성할 수도 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 복수의 열들(700)은 방출기 어레이(710)를 형성하도록 일반적으로 평행하게 적층된다. 각각의 열(700)은 스캐닝 방향(즉, X-방향)에 대해 각도(α)로 위치된다. 일 실시형태에서, 인접한 열들 사이의 피치는 열(700)에서의 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 피치(703)와 동일하다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702)의 인접한 열들(700)에 의해 생성되는 브러시 라인들은 방출기 어레이(710)에서의 모든 열들(700)에 의해 생성된 브러시 라인들이 약 70 ㎛의 브러시 폭을 갖는 브러시를 집합적으로 생성하도록 약간 중첩될 수도 있으며, 이 브러시는 방출기 어레이(710)와 기판 사이에 위치된 렌즈(122, 124)의 시야를 효과적으로 커버한다. 일 실시형태에서, 방출기 어레이(710)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(702)의 15 개 행들(700)을 포함한다. 각각의 행(700)이 약 5 ㎛의 폭을 갖는 브러시 라인을 생성할 수 있으므로, 방출기 어레이는 따라서 인접한 브러시 라인들이 적절한 중첩을 가질 때 약 70 ㎛의 브러시 폭을 갖는 브러시를 생성할 수도 있다.
도 7c에서, 방출기 어레이(710)가 렌즈(715)(이를 테면 렌즈(122, 124))와 연관되어, 개개의 광학 엔진 컴포넌트(718)를 형성한다. 일 실시형태에서, 렌즈(715)의 단면 폭(예컨대, 직경)은 약 1㎜이고, 렌즈(715)의 시야는 약 100 ㎛이다. 복수의 개개의 광학 엔진 컴포넌트들이 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 열(720)을 추가로 형성한다. 일 실시형태에서, 인접한 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 렌즈들(715)은 접촉하거나 또는 거의 접촉한다. 이 경우, 인접한 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)에서의 방출기 어레이들(710) 사이의 간격은 렌즈들(715)의 단면 폭(예컨대, 직경)에 의해 결정된다. 개개의 광학 엔진 컴포넌트들의 열(720)은 스캐닝 방향(즉, X-방향)에 대해 각도(β)로 위치된다. 각도(β)는, 예를 들어, 브러시 폭(예컨대, 약 70 ㎛), 렌즈(715)의 단면 폭(예컨대, 직경) 및 다른 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 로케이션에 기초하여 결정된다. 그 각도는 스캐닝 방향(즉, X-방향)에서 기판(114)과 광학 엔진 컴포넌트들(718) 사이에 상대적 움직임이 있을 때, 열(720)의 개개의 광학 엔진 컴포넌트들에 의해 기판(114) 상에 생성된 브러시들이 하나 이상의 다른 브러시들(예컨대, 인접한 브러시들, 광학 엔진 컴포넌트들의 다른 행(복수의 열들을 포함함)에서의 브러시 등)과 약간 중첩할 수도 있도록 제공된다. 게다가, 일 실시형태에서, 브러시들의 세트(와 따라서 광학 엔진 컴포넌트들(718))는 집합적으로 렌즈(715)의 단면 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 기판 상의 ("브러시") 영역을 커버할 수도 있다. 예를 들어, 열(720)은 15 개의 개개의 광학 엔진 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 각각의 개개의 광학 엔진 컴포넌트는 70 ㎛의 브러시 폭을 갖는 브러시를 생성할 수도 있다. 각도(β)를 주의 깊게 선택함으로써, 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 열(720)은 집합적으로 기판 상의 영역을 약 1㎜의 폭으로 커버할 수 있다.
도 7d에서, 마이크로-렌즈 어레이(MLA) 모듈(730)이 도시된다. MLA 모듈(730)은 본질적으로 평행하게 배열되는 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 복수의 열들(720)을 포함한다. 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 열들(720)은, 한 열에서의 첫 번째 개개의 광학 엔진 컴포넌트(예컨대, 개개의 광학 엔진 컴포넌트(715))에 의해 생성되는 브러시가 인접한 열에서의 마지막 개개의 광학 엔진 컴포넌트(예컨대, 개개의 광학 엔진 컴포넌트(727))에 의해 생성되는 브러시와 약간 중첩되는 한편, 열(720)의 행들에서의 광학 엔진 컴포넌트들(718)이 서로 중첩하도록 스캐닝 방향(X-방향)에 대해 각도(β)로 위치된다. 그러므로, MLA 모듈(730)에서의 개개의 광학 엔진 컴포넌트들에 의해 생성되는 브러시들은 함께 스티칭된다. 일 실시형태에서, MLA 모듈(730)에서의 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 열들(720)은 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(718)의 인접한 열들(720)과 접촉하며, 예컨대, 그것들의 렌즈들(715)은 접촉하거나 또는 거의 접촉한다. MLA 모듈(730)에서의 열들(720)의 수는 MLA 모듈(730)이 커버하도록 의도되는 기판 상의 영역의 폭과 비례한다. 일 실시형태에서, MLA 모듈(730)이 개개의 광학 엔진 컴포넌트들의 30개의 열들(720)을 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 개개의 광학 엔진 컴포넌트들의 각각의 열(720)은 약 1㎜의 폭을 갖는 영역을 커버할 수 있다. 그러므로, 30개 열들을 갖는 MLA 모듈(730)이 약 30㎜의 폭을 갖는 기판(114) 상의 영역을 커버하는 패턴을 집합적으로 생성할 수도 있다. 열 개의 MLA 모듈들이 약 300㎜의 폭(예컨대, 직경)을 갖는 기판을 커버하기 위해 제공될 수도 있다. MLA 모듈(730)은 개개의 광학 엔진 컴포넌트들의 임의의 수의 열들(720)을 포함할 수도 있다는 것이 이해된다.
도 7e는, 예컨대, 평판 디스플레이의 제조에서, 패터닝 디바이스(740)(예컨대, 패터닝 디바이스(104))를 도시한다. 패터닝 디바이스(740)는 MLA 모듈들(730)의 행(735)을 포함한다. 단일 통과 스캔을 위해, 행(735)에 제공되는 MLA 모듈들(730)의 수는 기판(114)의 폭 및 각각의 MLA 모듈(730)에 의해 생성되는 패턴의 폭에 의해 일반적으로 결정된다. 예를 들어, 기판(114)이 3m 폭이고 각각의 MLA 모듈(730)이 약 30㎜의 폭을 갖는 기판 상의 영역을 커버할 수 있다면, 적어도 100개의 MLA 모듈들(730)이 MLA 모듈들(730)의 행(735)에 제공되어야 한다. 행(735)은 스캐닝 방향에 수직으로 위치되고, 행(735)에서의 각각의 MLA 모듈(730)은 스캐닝 방향(즉, X-방향)에 대해 각도(β)로 위치된다. 인접한 MLA 모듈들(730) 사이의 피치는 인접한 MLA 모듈들(730)에 의해 생성되는 패턴들이 약간 중첩하도록 주의 깊게 선택된다. 그 결과, MLA 모듈들(730)의 행(735)은 기판(114)의 전체 폭(예컨대, 3m)을 집합적으로 커버할 수 있다.
일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(740)는 본질적으로 평행하게 적층되는 그리고 스캐닝 방향(즉, X-방향)에서 정렬되는 MLA 모듈들(730)의 둘 이상의 동일한 행들(735)을 포함한다. 이 배열은, 예를 들어, 다른 행(735)의 "용장성" MLA 모듈(730)의 적어도 일부(예컨대, MLA 모듈(730)에서의 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102))가 다른 행(735)(예컨대, 첫 번째 행)에서의 MLA 모듈(730)의 대응하는 부분이 동작하는데 실패하거나 또는 적절히 동작하지 않을 때 사용되는 것을 허용한다. 부가적으로 또는 대안적으로, MLA 모듈들(730)의 하나 이상의 여분의 행들(735)이 MLA 모듈들(730)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 대한 열적 부하를 제어함에 있어서 장점을 가질 수도 있다. 예를 들어, MLA 모듈들(730)의 제 1 행이 특정한 기간 동안 사용될 수도 있고 그 다음에 제 2 행이 제 1 행이 냉각되는 다른 기간 동안 사용되는 등등이다.
일 실시형태에서, MLA 모듈들(730)의 복수의 행들(735)은 정상 상태에서의 그것들의 동작 용량의 일부분에서 동작될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 행(735)에서의 MLA 모듈들(730)은 정상 상태 동안 그것들의 용량의 대략 80%에서 동작될 수도 있고, 하나 이상의 행들에서의 하나 이상의 MLA 모듈들(730) 중 적어도 일부의 MLA 모듈들이 동작하는데 실패하거나 또는 적절히 동작하지 않는다면, 나머지 MLA들은 원하는 방사 전력 및 밝기에 가깝거나 또는 동일한 방사 전력 및 밝기를 제공하기 위해 안정 상태에서 더 높은 백분율(예컨대, 그것들의 용량의 88%)로 동작될 수도 있다.
포토리소그래피에서, 원하는 특징부가 기판 상의 레지스트의 층을 방사에 선택적으로 노광시킴으로써, 예컨대, 레지스트의 층을 패터닝된 방사에 노광시킴으로써 기판 상에 생성될 수도 있다. 특정한 최소 방사 도즈("도즈 임계값")를 받는 레지스트의 영역들은 화학 반응을 겪는 반면, 다른 영역들은 변경없이 남아 있다. 따라서 레지스트 층에서의 생성된 화학적 차이들은 레지스트를 현상하는 것, 즉, 적어도 최소 도즈를 받은 영역들을 제거하는 것 또는 최소 도즈를 받지 않은 영역들을 제거하는 것을 선택적으로 하는 것을 허용한다. 그 결과, 기판의 일부는 레지스트에 의해 여전히 보호되는 반면 레지스트가 제거된 기판의 영역들은 노광되어, 예컨대, 추가적인 가공 단계들, 예를 들면 기판의 선택적 에칭, 선택적 금속 퇴적 등을 허용함으로써, 원하는 특징부를 생성한다. 일 실시형태에서, 도 7e에서 둘 이상의 행들에서의 둘 이상의 MLA 모듈들(730) 중 적어도 일부가 이러한 화학 반응이 기판(114)의 대응하는 영역에서 일어나는 것을 허용하는 충분한 방사 도즈를 집합적으로 제공한다. 따라서, 기판 상의 영역이 동일한 MLA 모듈(730)에서 또는 바람직하게는 상이한 MLA 모듈들(730)에서 중 하나에서 상이한 광학 엔진 컴포넌트들(718)에 의해 방사에 복수 회 노광될 수 있다.
위의 논의들에서, 방출기 어레이(101)가 렌즈(122, 124)의 시야를 효과적으로 커버하는, 기판(114)의 표면 상의, 전체, 연속적인 브러시를 생성할 수 있는 것으로서 설명된다. 그러나, 일 실시형태에서, 이는 필요하지 않거나 또는 그 경우가 아닐 수도 있다. 방출기 어레이(101)를 사용하여 전체 브러시를 생성하는 능력은 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 사이의 피치, 렌즈(122, 124)의 시야, 및/또는 방출기 어레이(101)가 스캐닝 방향에 대해 위치되는 각도로부터 선택되는 하나 이상의 팩터들에 의존한다. 많은 예들에서, 렌즈(122, 124)는 처음에 특정되고(예컨대, 단지 특정한 렌즈 사이즈들만이 이용 가능하고 그리고/또는 원하는 NA가 요구됨) 그래서 시야가 결정된다. 이 경우, 방출기 어레이(101)에 의해 전체 브러시를 생성하는 능력은, 예를 들어, 방출기 어레이(101)에서의 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 사이의 피치와 방출기 어레이(101)가 스캐닝 방향에 위치되는 각도에 의존한다.
도 8a를 참조하면, 방출기 어레이(800)의 개략적 평면도가 도시된다. 위에서 논의된 바와 유사하게, 방출기 어레이(800)는 개개의 광학 엔진 컴포넌트의 일부이고 렌즈(예컨대, 렌즈(122, 124))와 광학적으로 연관된다. 일 실시형태에서, 렌즈의 시야는 100㎛인 것으로 결정된다. 도시된 바와 같이, 방출기 어레이(800)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(807)(이를테면 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)이고 엘리먼트들(803, 804, 805, 806)을 포함함)의 복수의 열들(예컨대, 열들(R1~R3))을 포함한다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 각각의 열은, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이에 예컨대 약 5㎛의 피치(801)를 갖는 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 포함한다. 일 실시형태에서, 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트의 스폿 사이즈는 약 1㎛이다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 각각은 LED이다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 열들(예컨대, 열들(R1~R3))은 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 인접한 열들 사이의 피치(801)와 또한 본질적으로 평행하게 위치된다. 그러므로, 일 실시형태에서, 방출기 어레이(800)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(807)의 정사각형 어레이를 형성하며, 즉, 방출기 어레이(800)의 네 개의 면들(802)이 본질적으로 동일한 길이들을 가진다. 일 실시형태에서, 방출기 어레이(800)의 각각의 면(802)은 70㎛ 길이이다. 그러므로, 방출기 어레이(800)의 대각선은 약 100㎛ 길이이며, 이는 방출기 어레이(800)에 연관된 렌즈의 시야와 거의 동일하다.
방출기 어레이(800)는 스캐닝 방향(808)에 대해 각도(α1)에 위치된다. 이는, 기판(도시되지 않음)이 방출기 어레이(800)로부터의 빔들에 의해 조사되고 기판(114)과 방출기 어레이(800) 사이에서 스캐닝 방향(808)으로 상대적 움직임이 있을 때, 개별 어드레스가능 엘리먼트로부터의 각각의 방사 스폿이 기판의 상이한 영역을 효과적으로 통과함으로써, 상이한 방사 라인들의 생성을 허용하도록 행해진다.
도시된 바와 같이, 방사 라인들은 동일한 열(예컨대, 열 R2)로부터의 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 의해 기입되는 인접한 방사 라인들과 약간 중첩한다. 게다가, 열(R2)의 첫 번째 개별 어드레스가능 엘리먼트(806)에 의해 기입되는 방사 라인은 열(R1)의 마지막 개별 어드레스가능 엘리먼트(803)에 의해 기입되는 방사 라인과 중첩한다. 덧붙여서, 열(R2)의 첫 번째 개별 어드레스가능 엘리먼트(804)에 의해 기입되는 방사 라인은 열(R3)의 마지막 개별 어드레스가능 엘리먼트(805)에 의해 기입되는 방사 라인과 중첩한다. 그러므로, 방출기 어레이(800)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 모든 열들에 의해 기입되는 방사 라인들은, 예컨대, 70㎛의 폭을 갖는 브러시를 생성하도록 집합적으로 스티칭될 수도 있다.
이제, 도 8b를 참조하면, 추가의 방출기 어레이(810)의 개략적 평면도가 도시된다. 방출기 어레이(810)는 개개의 광학 엔진 컴포넌트의 일부이고 도 8a에서 설명된 것과 유사한 렌즈와 광학적으로 연관된다. 일 실시형태에서, 렌즈의 시야는, 예를 들어, 100㎛이다. 도시된 바와 같이, 방출기 어레이(810)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 복수의 열들(예컨대, 열들(R1'~R3'))을 포함한다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 각각의 열은, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이에 예컨대 약 7㎛의 피치(809)를 갖는 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 포함한다. 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트의 사이즈는 약 1㎛이다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 각각은 LED이다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 열들(예컨대, 열들(R1'~R3'))은 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 인접한 열들 사이의 피치(809)와 본질적으로 평행하게 위치된다. 그러므로, 일 실시형태에서, 방출기 어레이(810)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(807)의 정사각형 어레이를 형성하며, 즉, 방출기 어레이(810)의 네 개의 면들(802)이 본질적으로 동일한 길이들을 가진다. 이 경우, 방출기 어레이(810)의 사이즈는 방출기 어레이(800)의 사이즈와 유사하다. 일 실시형태에서, 방출기 어레이(810)의 각각의 면(802)은 70㎛ 길이이다. 그러므로, 방출기 어레이(810)의 대각선은 약 100㎛ 길이이며, 이는 방출기 어레이(810)에 연관된 렌즈의 시야와 거의 동일하다.
방출기 어레이(810)는 스캐닝 방향(818)에 대해 각도(β1)에 위치된다. 이는, 기판(도시되지 않음)이 방출기 어레이(810)로부터의 빔들에 의해 조사되고 기판(114)과 방출기 어레이(810) 사이에 스캐닝 방향에서 상대적 움직임이 있을 때, 개별 어드레스가능 엘리먼트들로부터의 각각의 방사 스폿이 기판의 상이한 영역을 통과함으로써, 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 동일한 열(예컨대, 열 R2')에 의해 기입되는 방사 라인들이 인접한 방사 라인들과 약간 중첩하는 것을 허용하도록 행해진다. 하지만, 도 8a에서의 피치(즉, 약 5㎛)와 비교되는 더 큰 피치(즉, 약 7㎛)로 인해, 각도(β1)는 각도(α1)보다 더 작다.
게다가, 비록 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 동일한 열(예컨대, 열 R2')에 의해 기입되는 방사 라인들이 함께 스티칭될 수도 있지만, 이들 방사 라인들은 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 하나 이상의 인접 열들(예컨대, 열들(R1' 및 R3'))에 의해 기입되는 방사 라인들과 스티칭되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 열(R2')의 첫 번째 개별 어드레스가능 엘리먼트(816)에 의해 기입되는 방사 라인은 열(R1')의 마지막 개별 어드레스가능 엘리먼트(813)에 의해 기입되는 방사 라인과 약간 중첩되지 않을 수도 있다. 마찬가지로, 열(R2')의 마지막 개별 어드레스가능 엘리먼트(814)에 의해 기입되는 방사 라인은 열(R3')의 첫 번째 개별 어드레스가능 엘리먼트(815)에 의해 기입되는 방사 라인과 약간 중첩되지 않을 수도 있다. 그 결과, 방출기 어레이(810)는 기판(114) 상에 70㎛의 폭을 갖는 전체 브러시를 생성하지 않을 수도 있다. 더욱이, 각도(β1)를 반시계 방향으로 증가시키는 것은 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 인접한 열들(예컨대, R1' 및 R2', 그리고/또는 R2' 및 R3')에 의해 생성되는 방사 라인들 사이의 갭을 감소시킬 수도 있다. 그러나, 이는 동일한 열(예컨대, R2')에서 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 의해 생성되는 인접한 방사 라인들 사이에 갭을 생성할 수도 있다. 어느 경우에나, 방출기 어레이(810)는 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 상대적으로 큰 피치로 인해 원치 않는 "얼룩말 무늬(zebra)" 라인들을 생성할 수도 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 스캐닝 방향에 수직인 방향에서 변위를 갖는 둘 이상의 방출기 어레이들(810)이 브러시를 집합적으로 생성하는데 사용될 수도 있다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d 및 도 9e는, 예컨대, 평판 디스플레이를 제조하기 위한 제조 방법의 개략도들을 도시한다. 도 9a에서, 채워진 원들에 의해 나타내어지는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902)의 열(907)이 스캐닝 방향(901)에 대해 각도(θ)로 위치된다. 일 실시형태에서, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902) 사이의 피치(911)는 약 7㎛이다. 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트(902)는 기판(114)을 향해 전자기 방사를 방출함으로써, 기판(114) 상에 방사 스폿을 생성한다. 그러므로, 기판(114)과 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902) 사이에 스캐닝 방향(901)에서 상대적 움직임이 있을 때, 상이한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902)에 의해 생성되는 방사 스폿들은 기판(114)의 상이한 영역들을 통과함으로써, 각각이 1㎛의 폭을 갖는 복수의 방사 라인들(903)의 생성을 허용한다. 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902)의 턴 "ON" 또는 "OFF"는 원하는 패턴이 기판(114) 상의 각각의 방사 라인(903)에서 생성되도록 타이밍된다. 일 실시형태에서, 방사 스폿 사이즈는 1㎛이다. 비교적 큰 피치(즉, 약 7㎛ 대 약 5㎛)로 인해, 인접한 방사 라인들(903)은 사이에 갭을 가진다. 예를 들어, 갭은 약 0.4㎛, 약 0.35㎛, 약 0.3㎛, 약 0.2㎛ 등일 수도 있다.
도시된 바와 같이, 중공 원들에 의해 나타내어지는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(904)의 다른 열(909)이 스캐닝 방향(901)에 대해 각도(θ)로 위치된다. 열(909)은 열(907)과 유사하지만, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(904)의 열(909)에 의해 생성되는 방사 라인들(905)이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902)의 열(907)에 의해 생성되는 방사 라인들(903)과 인터리브될 수도 있도록 스캐닝 방향에 수직인 방향에서 작은 변위를 가진다. 그러므로, 방사 라인들(905)은 인접한 방사 라인들(903) 사이의 갭들을 채울 수도 있다. 그 결과, 방사 라인들(903)과 방사 라인들(905)은 브러시를 집합적으로 생성할 수도 있다. 일 실시형태에서, 인접한 방사 라인들 사이의 변위(906)는 도 7a에서의 유효 피치와 동일한 0.4㎛이다. 일 실시형태에서, 열(907) 및 열(909) 둘 다는 11 개의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902, 904)을 포함한다. 열들(907 및 909)의 양 면들에 대한 0.5㎛의 렌즈 배치 오차를 고려하여, 열들(907 및 909)에 의해 집합적으로 생성되는 브러시 라인이 약 6.8㎛의 폭을 가질 수도 있다.
인터리빙을 가능하게 하기 위해, 도 9b는 각각 열(907) 및 열(909)을 가지는 두 개의 방출기 어레이들(910, 915)을 도시한다. 제 1 방출기 어레이(910)는 본질적으로 평행하게 적층된 복수의 열들(907)을 포함하며, 각각의 열은 스캐닝 방향(901)에 대해 각도(θ)로 위치된다. 인접한 열들(907)의 피치는 열(907)에서의 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902) 사이의 피치와 동일하다. 일 실시형태에서, 인접한 열들(907)의 피치는 약 7㎛이다. 일 실시형태에서, 제 1 방출기 어레이(910)의 각각의 면은 제 1 방출기 어레이(910)의 대각선이 제 1 방출기 어레이(910)에 연관되는 렌즈의 시야(약 100㎛)와 대략 동일하도록 약 70㎛ 길이이다.
마찬가지로, 제 2 방출기 어레이(915)는 본질적으로 평행하게 적층된 복수의 열들(909)을 포함하며, 각각의 열은 스캐닝 방향(901)에 대해 각도(α)로 위치된다. 인접한 열들(909)의 피치는 열(909)에서의 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(904) 사이의 피치와 동일하다. 일 실시형태에서, 인접한 열들(909)의 피치는 약 7㎛이다. 일 실시형태에서, 제 2 방출기 어레이(915)의 각각의 면은 제 2 방출기 어레이(915)의 대각선이 제 2 방출기 어레이(915)에 연관되는 렌즈의 시야(약 100㎛)와 대략 동일하도록 약 70㎛이다. 제 2 방출기 어레이(915)는 제 1 방출기 어레이(910)에 대해 스캐닝 방향에 수직인 방향에서 작은 변위를 가진다. 이는 제 1 방출기 어레이(910)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902)의 열들(907)에 의해 생성되는 방사 라인들(903)이 도 9a에 설명되는 바와 같은 제 2 방출기 어레이(915)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(904)의 열들(909)에 의해 생성되는 방사 라인들(905)과 인터리브되도록 한다. 그 결과, 제 1 방출기 어레이(910)와 제 2 방출기 어레이(915)는 제 1 방출기 어레이(910)와 또는 제 2 방출기 어레이(915)와 연관되는 렌즈의 시야를 커버하는 브러시를 집합적으로 생성할 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 1 방출기 어레이(910)와 제 2 방출기 어레이(915)는 각각 개별 어드레스가능 엘리먼트들(902)의 열한 개의 열들(907)과 개별 어드레스가능 엘리먼트들(904)의 열한 개의 열들(909)을 포함한다. 각각의 열(907)은 열(909)과 쌍을 이루어 약 6.8㎛의 폭을 갖는 브러시 라인을 생성할 수도 있다. 그러므로, 제 1 방출기 어레이(910) 및 제 2 방출기 어레이(915)의 쌍이 약 6.8㎛ * 11= 74.8㎛의 브러시 폭을 갖는 브러시를 집합적으로 생성할 수도 있다.
이해될 바와 같이, 인터리빙은 균일할 필요는 없으며 그리고/또는 하나를 초과하는 여분의 방출기 어레이에 의해 제공될 수 있다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 제 1 방출기 어레이(910) 및 제 2 방출기 어레이(915)는 각각 렌즈(925)와 연관되어, 제 1 개개의 광학 엔진 컴포넌트(921) 및 제 2 개개의 광학 엔진 컴포넌트(923)를 각각 형성한다. 일 실시형태에서, 렌즈(925)의 폭(예컨대, 직경)은 약 1㎜이고, 렌즈(925)의 시야는 약 100㎛이다. 제 1 개개의 광학 엔진 컴포넌트(921) 및 제 2 개개의 광학 엔진 컴포넌트(923)의 쌍(927)이 도 9b에서 설명되는 바와 같이 브러시를 생성하는데 사용된다. 복수의 이러한 쌍들(927)이 도시된 바와 같이 배열되고 쌍들(927)의 그룹(920)을 형성할 수도 있다. 그룹(920)에서의 쌍들의 수는, 예컨대, 렌즈(925)의 폭(예컨대, 직경)에 의해 결정되며; 예를 들어, 그래서 브러시들은 렌즈(925)의 폭을 커버하도록 연속하여 연장한다. 특히, 그룹(920)에서, 인접한 쌍들(927)이 스캐닝 방향에 수직인 방향에서 적절한 변위를 가진다. 이는 쌍들(927)의 그룹(920)이 렌즈(925)의 폭과 동등한 폭을 갖는 기판 상의 영역을 집합적으로 커버할 수도 있도록 행해진다. 예를 들어, 그룹(920)은 제 1 개개의 광학 엔진 컴포넌트(921) 및 제 2 개개의 광학 컴포넌트(923)의 14 개 쌍들을 포함할 수도 있다. 각각의 쌍(927)에 의해 생성되는 브러시가 약 75㎛의 브러시 폭을 가지므로, 그룹(920)에 의해 생성되는 브러시들은 렌즈(925)의 폭(예컨대, 1㎜)과 거의 동일한 약 1.05㎜의 폭을 갖는 기판 상의 영역을 커버할 수도 있다.
도 9d는 그룹에서의 첫 번째 쌍(935)에 의해 생성되는 브러시가 인접한 그룹에서의 마지막 쌍(937)에 의해 생성되는 브러시와 약간 중첩하도록 도시된 바와 같이 배열되는 복수의 그룹들(920)을 포함하는 예시적인 마이크로-렌즈 어레이(MLA) 모듈(930)을 도시한다. 이런 식으로, MLA 모듈(930)에서의 모든 그룹들(920)에 의해 생성되는 브러시들은 함께 스티칭된다. MLA 모듈(730)이 커버할 수 있는 기판 상의 영역의 폭은 MLA 모듈(930)에 포함되는 그룹들(920)의 수에 의해 결정된다. 일 실시형태에서, MLA 모듈(930)은 쌍들(927)의 서른 개 그룹들(920)을 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 쌍들(927)의 각각의 그룹(920)은 약 1㎜의 폭을 갖는 영역을 커버할 수도 있다. 그러므로, MLA 모듈(930)은 약 30㎜의 폭을 갖는 기판 상의 영역을 커버하는 패턴을 집합적으로 생성할 수도 있다. MLA 모듈(930)은 상이한 수의 그룹들(920)을 포함할 수도 있다.
도 9e는, 예컨대 평판 디스플레이의 제조시에 사용하는 패터닝 디바이스(940)를 도시한다. 패터닝 디바이스(940)는 MLA 모듈들(930)의 행(939)을 포함한다. 행(939)에서 제공되는 MLA 모듈들(930)의 수는 기판(114)이 단일 과정으로 노광되는 것이 바람직하다면, 예컨대, 기판(114)의 폭과 각각의 MLA 모듈(930)에 의해 생성되는 패턴의 폭에 의해 결정된다. 예를 들어, 기판(114)이 3m 폭이고 각각의 MLA 모듈(930)이 30㎜의 폭을 갖는 기판 상의 영역을 커버할 수 있다면, 적어도 100개의 MLA 모듈들(930)이 MLA 모듈들(930)의 행(939)에 제공되어야 한다. 행(939)은 스캐닝 방향에 수직으로 위치된다. 인접한 MLA 모듈들(930) 사이의 피치는 인접한 MLA 모듈들(930)에 의해 생성되는 패턴들이 약간 중첩하도록 주의 깊게 선택된다. 그 결과, 일 실시형태에서, MLA 모듈들(930)의 행(939)이 기판(114)의 전체 폭을 집합적으로 커버한다.
렌즈들의 직경들과 동등한 폭들을 갖는 기판 상의 영역을 커버하기 위해 요구되는 렌즈들의 총 수는, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 피치들, 렌즈의 시야, 렌즈 포지션 허용오차, 렌즈의 직경, 및 추가로 논의될 요구된 리던던시에 밀접하게 관련된다는 것에 주의해야 한다. 다르게 말하면, 렌즈의 시야(예컨대, 100㎛), 렌즈 포지션 허용오차(예컨대, 렌즈의 각각의 면에 대해 0.5㎛), 렌즈의 폭(예컨대, 직경)(예컨대, 1㎜), 및 요구된 리던던시가 모두 결정될 때, 요구된 렌즈들의 총 수는 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 피치에 밀접하게 관련된다. 일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(940)는 도 7e에 관해 유사하게 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 리던던시 등의 도입을 위해 스캐닝 방향으로 정렬되는 그리고 평행하게 적층되는 MLA 모듈들(930)의 둘 이상의 행들(939)을 포함한다.
따라서, 일 실시형태에서, 직접 방출기 이미징이 마이크로렌즈들의 어레이에 커플링되는 방출기들(예컨대, LED들)의 어레이들로 패턴들을 기입함으로써 수행된다. 위에서 논의된 바와 같이, (즉, 위에서 논의된 각도에서) 스캔 방향에 본질적으로 평행한 방출기들의 단일 행이 단일 브러시 라인을 정의한다. 그러면, 마이크로렌즈의 시야의 폭에 걸쳐 서로 이웃하는 다수의 브러시 라인들이 단일 브러시를 형성한다. 그래서, 예를 들어, 방출기 본딩 피치(다르게 말하면, 방출기들이 서로 얼마나 가깝게 옆에 위치되는지)에 의존하여, 각각의 마이크로렌즈가 빔들을 통과하게 투영하는 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 가지는 그리고 위에서 논의된 바와 같이 스캔 방향으로 적층되는 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 가지는 하나 이상의 마이크로렌즈들이, 마이크로렌즈의 시야를 효과적으로 커버하는 원하는 브러시 라인 폭 및 브러시 폭을 갖도록 하기 위해 채용된다. 덧붙여, 방출기들과 마이크로렌즈들을 스캔 방향으로 다시 적층함으로써 마이크로렌즈 피치의 폭을 채우는데 다수의 브러시들이 사용된다. 그러면, 위의 배열들은 노광될 기판의 사이즈를 수용하기 위해 필요에 따라 스캐닝 방향에 수직인 방향에서 반복될 수 있다.
그래서, 방출기 본딩 피치 외에, 여러 설계 파라미터들이 사용될 수 있는 마이크로렌즈들 및 방출기들의 수에 제약을 가한다. 제 1 파라미터가 단일 마이크로렌즈의 시야이다. 렌즈의 폭(예컨대, 직경)과 그것의 시야 사이의 비율은 마이크로렌즈 피치의 폭을 가로질러 기입하는데 필요한 마이크로렌즈들의 수량을 결정한다. 다른 파라미터가 패턴을 위한 리던던시인데, 이는 화소당 필요한 방출기들의 최소 수량을 결정한다. 게다가, 애플리케이션의 도즈 요건(예컨대, 레지스트를 패터닝하는데 필요한 도즈의 양)과 조합하는 단일 방출기의 광 파워가 화소 당 필요한 방출기들의 최소 수량을 설정한다. 덧붙여, 마이크로렌즈 포지셔닝 오차가 방출기 어레이들의 요구된 중첩을 도입하고 그러므로 전체 패턴을 기입하는데 사용되는 마이크로렌즈들의 총량에 영향을 미친다.
그래서, 일 실시형태에서, 예를 들어, 1㎜의 폭(예컨대, 직경)과, 예컨대, 70㎛의 시야를 갖는 마이크로렌즈들이 주어지면, 적어도 15개의 마이크로렌즈들이 마이크로렌즈들의 피치에 대응하는 1㎜ 스캔 폭을 채우는데 필요하다. 1㎛ CD의 경우, 2.5의 그레이 스케일 계수와 0.5㎛의 렌즈 포지셔닝 오차를 고려하여, 단일 렌즈에서 70㎛의 브러시를 생성하기 위해, 적어도 15x15개 방출기들이 시야에서 요구된다. 이는 최저 수의 렌즈들을 갖는 해법에 대해 약 5.0㎛의 최대 방출기 피치(예컨대, 5.0㎛ 방출기 본딩 피치)를 초래한다.
사용되는 렌즈들의 수는, 도 10에 도시된 바와 같이, 방출기 피치와 함께 적극적으로 늘어난다. 도 10은 각각의 렌즈의 직경(예컨대, 1㎜)과 동등한 폭을 갖는 영역을 커버하기 위해 요구되는 렌즈들의 총 수와 약 0.4 마이크론 CD를 위한 특정 렌즈에 대한 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 피치 사이의 관계를 도시한다. x-축은 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 피치를 나타내고 Y-축은 각각의 렌즈의 폭과 동등한 폭을 갖는 영역을 커버하기 위해 요구되는 렌즈들의 총 수를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 방출기 피치가 4㎛와 5㎛ 사이일 때, 15개 렌즈들이 1㎜ 폭을 갖는 영역을 커버하는데 필요하다. 하지만, 방출기 피치가 증가될 때 (예컨대, 약 5㎛의 방출기 피치를 제공하는 것이 가능하지 않을 때, 필요한 렌즈들의 수는 방출기 피치에 의존하여 도 10에 도시된 바와 같이 가변한다. 예를 들어, 다음의 바람직한 방출기 피치가 약 7㎛일 것이다. 피치가 약 7㎛일 때, 약 28개의 렌즈들이, 예를 들어, 도 9c에 도시된 바와 같이, 1㎜ 폭을 갖는 영역을 커버하는데 필요하다. 게다가, 예를 들어, 도 9b에서 설명되는 바와 같이, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 피치들이 약 7㎛인 경우, 두 개의 방출기 어레이들(910 및 915)이 렌즈의 시야의 폭을 커버하는 브러시를 집합적으로 생성하도록 제공되며, 즉, 두 개의 렌즈들이 브러시 마다 사용된다. 따라서, 도 9c는 각각의 렌즈(925)의 폭(예컨대, 1㎜)과 동등한 폭을 갖는 기판 상의 영역을 커버하는 28개 렌즈들(925)을 나타낸다. 5㎛에서 7㎛로 변경함으로써, 기판 상의 1㎜ 폭의 영역을 커버하는 렌즈들의 수는 거의 두배가 된다.
패터닝 디바이스(예컨대, 패터닝 디바이스들(740, 940))가 수천 개의 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 가질 수도 있다. 하나 이상의 제어기들이 이들 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 제어(예컨대 256개의 파워 레벨들을 위한 8 비트 어드레싱 사이에서의 다양한 그레이 레벨들을 포함하여 이들 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 "ON" 및 "OFF"로 조절)하기 위해 제공될 수도 있다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 제어기들은 상보성 금속산화물 반도체(CMOS) 제어 회로들일 수도 있다. 제어 회로들이 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 접속될 것이 필요하지만 이해될 바와 같이, 공간은 매우 제한된다. 직접 범프 본딩이 반도체 디바이스 상에 증착되어 있는 솔더 범프들을 사용하여 개개의 반도체 디바이스들과 외부 회로부를 상호접속하는 일반적인 방법이다. 그러나, 범프 피치 사이즈가 통상적으로 적어도 20㎛이다. 하지만, 위에서 논의된 바와 같이, 개별 어드레스가능 엘리먼트의 사이즈는 단지 1㎛일 수 있고 피치는 약 5 또는 7㎛일 수 있고, 그래서 직접 범프 본딩 기술이 하나 이상의 제어 회로들이 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트와 상호접속하는 것을 허용하는 충분한 해결책을 제공하지 않을 수도 있다.
도 11은 복수의 개개의 광학 엔진 컴포넌트들(1118)을 포함하는 패터닝 디바이스(예컨대, 패터닝 디바이스(104, 740 또는 940))의 부분의 매우 개략적인 평면도를 도시한다. 각각의 개개의 광학 엔진 컴포넌트(1118)는 방출기 어레이(1110)와 렌즈(1115)를 포함하는데, 그것들은 각각 방출기 어레이들(710, 910, 915) 및 렌즈들(715, 925)과 유사한다. 일 실시형태에서, 렌즈(1115)는 예컨대, 100㎛의 시야(방출기 어레이(1110)의 대각선과 동등함)와, 예컨대, 1㎜의 폭을 가진다. 그러므로, 두 개의 인접 방출기 어레이들(1110) 사이의 간격(1125)은 적어도 약 1㎜이다. 각각의 개개의 광학 엔진 컴포넌트(1118)는 방출기 어레이(1110)에 인접한 본드 패드 영역(1120)을 더 포함한다. 예를 들어, 방출기 어레이(1110)가 렌즈(1115) 위에 있는 경우, 본드 패드 영역(1120)은 마찬가지로 렌즈(1115) 위에 있다. 일 실시형태에서, 본드 패드 영역(1120)은 렌즈(1115)에 부착된다. 비록 본드 패드 영역이 도 11에 도시된 바와 같이 정사각형이지만, 본드 패드 영역은 임의의 다른 적합한 형상, 예를 들어, 원, 다각형 등을 가질 수도 있다.
본드 패드 영역(1120)의 부분(1130)의 줌인 뷰가 도 11에서 도시된다. 도시된 바와 같이, 본드 패드 영역(1120)의 부분(1130)은 복수의 본딩 패드들(1135)을 포함한다. 비록 본딩 패드들(1135)이 도 11에 도시된 바와 같은 정사각형 형상들을 가지지만, 본딩 패드들(1135)은 원, 직사각형 등과 같은 임의의 다른 적합한 형상들을 가질 수도 있다. 각각의 본딩 패드(1135)의 사이즈는 약 400㎛2 이상이고 약 1600㎛2 이하일 수도 있다. 본딩 패드(1135)는 20㎛ * 20㎛ 이상, 30㎛ * 30㎛ 이상, 40㎛ * 40㎛ 이상 등일 수도 있다. 본딩 패드(1135)는 위에서 언급된 바와 같은 직접 범프 본딩 기술, 또는, 예를 들어 본딩 와이어들을 사용하는 것과 같은 임의의 다른 적합한 기술들을 사용하여 하나 이상의 제어 회로들과의 상호접속을 가능하게 한다. 이해될 바와 같이 본딩 패드들(1135)은 방출기 어레이(1110)의 주변부 둘레 전체에 배열될 수도 있다. 따라서, 본드 패드 영역은 (예컨대, 물리적으로 상이한 층에서 생성되고, 이에 따라 방출기 어레이의 상부에 적층될 수 있다면) 방출기 어레이(1110)를 둘러싸고 심지어 그 방출기 어레이와 중첩할 수도 있다. 본드 패드 영역은 그에 따라 더 큰 영역이 모든 개개의 방출기들의 본딩을 실현하는 것을 허용한다. 방출기들과 본딩 기술 사이의 피치 불일치 때문에, 통상적으로 방출기 어레이(1110)보다 더 큰 영역이 본딩을 실현하는데 필요할 것이다.
도 11에서 도시되는 본드 패드 영역(1120)의 부분(1130)의 줌인 뷰에서 도시되는 바와 같이 그리고 도 12에서 도시되는 바와 같이, 본딩 패드들(1135)의 각각은 금속 라인(1137)을 통해 방출기 어레이(1110)에서의 대응하는 개별 어드레스가능 엘리먼트(1210)에 추가로 접속됨으로써, 개별 어드레스가능 엘리먼트(1210)의 제어를 허용한다. 일 실시형태에서, 금속 라인들(1137)은 구리, 금 또는 알루미늄 라인들이다. 금속 라인들(1137)은, 예를 들어 마스크를 사용하는 종래의 리소그래피 장치를 사용하여 생성될 수도 있다. 각각의 금속 라인(1137)의 선폭은 적어도 수백 나노미터일 수도 있다. 금속 라인들(1137)은 단락과 같은 전기적 문제들을 피하기 위해 서로 접촉하지 않는다. 방출기 어레이(1110)로부터 그리고 방출기 어레이(1110)의 주변부 주위로 연장되는 본드 패드 영역(1120), 본딩 패드들(1135) 및 금속 라인들(1137)의 이러한 구성은 팬-아웃 구조라고 지칭될 수 있다.
다양한 실시형태들이 방출기 어레이(1110)에서 금속 라인들(1137)을 배열하기 위해 채용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 모든 금속 라인들(1137)은 도 12에 도시된 바와 같이 방출기 어레이(1110)의 표면 상의 단일 층에 생성된다. 일 실시형태에서, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1210) 사이의 피치는 5㎛이고 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1210)의 각각은 금속 라인(1137)에 접속된다. 그래서, 일 실시형태에서, 금속 라인들(1137)의 선폭들은 429㎚ 이하일 수 있다. 금속 라인들 사이의 간격은 429㎚ 이하일 수 있고 금속 라인들의 그룹과 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트(1210) 사이의 간격은 약 1 마이크론 이하일 수 있다. 일 실시형태에서, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1210) 사이에는 429㎚의 동일 간격을 갖는 많아야 네 개의 금속 라인들이 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 금속 라인들(1137) 중 임의의 두 개의 금속 라인들이 단락과 같은 전기적 문제들을 피하기 위해 서로 교차하지 않는 방식으로, 금속 라인들(1137)은 방출기 어레이(1110)의 표면 상의 2개 이상 층들에 생성될 수도 있다. 이 스킴의 장점은, 예컨대, 더 넓은 금속 라인들(1137)이 방출기 어레이(1110)의 표면 상에 생성됨으로써, 금속 라인들(1137)의 비저항을 감소시킬 수 있다는 것이다. 금속 라인들(1137)의 비저항의 감소는 복수의 관련된 전기적 문제들, 이를테면 가열 및 일렉트로마이그레이션을 완화시킬 수도 있다.
선폭 거칠기(linewidth roughness, LWR)가 최첨단 리소그래피의 제한 인자들 중 하나일 수 있다. LWR은 매끄럽고 이상적인 형상로부터의 특징부 형상의 편차이다. LWR의 효과는 방출기 어레이에서의 이웃하는 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 최대 거리에 의해 제한될 수도 있다는 것이 밝혀졌다. 다르게 말하면, LWR의 효과는 이웃하는 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 최대 거리를 감소시킴으로써 완화될 수도 있다. 그러나, 위에서 논의된 바와 같이, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 피치는 다양한 인자들, 이를테면 렌즈 폭 등에 의해 결정된다. 따라서, 방출기 어레이에서의 피치를 감소시킴으로써 LWR을 완화하는 것은 가능하지 않을 수도 있다. 그러나, 특정 바람직한 구성에 따라 방출기 어레이를 설계함으로써 개선된 성능이 성취될 수도 있다.
방출기 어레이들(710, 910, 및 915)과 유사하게, 방출기 어레이(1300)는 도 13a에 도시된 바와 같은 직사각형 형상으로 배열되는 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)을 가질 수도 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 방출기 어레이의 치수는 방출기 어레이에 연관된 렌즈의 시야를 커버하도록 선택되어야 한다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 방출기 어레이(1300)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)의 여섯 행들(1320)을 포함한다. 각각의 행(1320)은 여섯 개의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)을 포함한다. 방출기 어레이(1300)의 피치는 "p"에 의해 표시된다. 그러므로, 개별 어드레스가능 엘리먼트가 동일한 행 또는 동일한 열에서 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트와 동일한 거리("p")를 가질 수도 있다. 그러나, 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310) 사이의 최대 거리가 대각선 방향에서 개별 어드레스가능 엘리먼트와 그것의 이웃하는 개별 어드레스가능 엘리먼트 사이에 있으며, 이는 "√2p"에 의해 표시된다. 일 실시형태에서, 방출기 어레이(1300)는 정사각형 구성으로 배열되는 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 갖는 방출기 어레이라고 지칭될 수 있다.
비교를 위해, 일 실시형태에서, 도 13b는 방출기 어레이(1300)와 유사한 치수들을 갖는 방출기 어레이(1350)를 도시한다. 방출기 어레이(1350)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 일곱 개 행들을 포함한다. 1320와 유사하게, 각각의 행(즉, R1, R2,..., R7)이 여섯 개의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)을 포함하고, 동일한 행에서의 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310) 사이의 피치는 "p"에 의해 표시된다. 방출기 어레이(1300)와는 달리, 방출기 어레이(1350)는, 예컨대, 짝수 행들(즉, R2, R4, 및 R6)이 홀수 행들(즉, R1, R3, R5, 및 R7)에 대해 0.5p의 수평 변위(1360)를 가지도록 구성된다. 일 실시형태에서, 인접한 행들 사이의 수직 변위(1370)는 거의 0.87p이다. 따라서, 이 구성에서, 방출기 어레이(1350)에서의 이웃하는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310) 사이의 거리들은 p와 동일하다. 그 결과, 방출기 어레이(1350)는 복수의 육각형 구조들(1375)을 포함할 수도 있다. 그러므로, 방출기 어레이(1350)는 육각형 구성으로 배열되는 인접한 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 갖는 방출기 어레이라고 지칭될 수 있다. 일 실시형태에서, 방출기 어레이(1350)는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)의 열(1380)과 기판(예컨대, 기판(114)) 및 방출기 어레이(1350) 사이의 상대적 움직임을 위한 스캐닝 방향(1390) 사이에 각도(θ)로 위치될 수도 있다.
방출기 어레이(1300)와 비교하여, 방출기 어레이(1350)에서의 이웃하는 개별 어드레스가능 엘리먼트들 사이의 최대 거리는 2p(도 13a에 도시된 바와 같음)에서 p(도 13b에 도시된 바와 같음)로 감소된다. 그러므로, LWR 효과는 √2배만큼 완화될 수도 있다. 예를 들어, 방출기 어레이(1350)가 각도(θ)로 배열될 때, 유효 피치는 1㎛ CD에 대해 0.4㎛에서 0.4√2㎛(즉, 0.57㎛)로 감소된다. 게다가, 정사각형 구성 방출기 어레이에 대한 그레이 스케일 계수에서 감소가 성취될 수 있는데, 이는, 무엇보다도, 최악의 경우의 LWR을 고려한 최대 거리 이웃 대 개별 어드레스가능 엘리먼트에 기초하여 결정된다. 따라서, 그레이 스케일 계수는 2.5에서 2.5√2(즉, 1.77)로 감소될 수 있다.
일 실시형태에서, 방출기 어레이(1350)는 동일한 최소 피치에서 방출기 어레이(1300)보다 렌즈 당 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)의 더 높은 밀도를 가진다. 유리하게도, 이는 비용을 감소시킬 수 있다.
다른 관점에서, 방출기 어레이(1300)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)의 밀도와 동일한 방출기 어레이(1350)에서의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(1310)의 밀도를 유지하면서 방출기 어레이(1350)의 피치는 증가될 수도 있다. 유리하게도, 예컨대, 위에서 설명된 바와 같은 본딩으로 더 큰 피치가 적은 기술적 위험을 유도한다.
따라서, 육각형 구성은 일정한 이미징 성능(방출기당 도즈 한도들을 제외함)에서의 단위 면적당 요구된 방출기들의 수뿐만 아니라 패킹 밀도 이득 대 정사각형 구성에서 상당한 감소를 가져올 수 있다. 더욱이, 데이터 경로는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 수와 함께 확장되고 그래서 육각형 구성은, 예컨대, 적은 복잡도 및 감소된 비용을 가져올 수 있다. 게다가, 라인 폭 거칠기는 육각형 구성으로 정사각형 구성과 비교하여 영역당 동일한 수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들로 개선될 수 있다.
육각형 구성은 다른 엘리먼트들로 또한 연장될 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈들은 MLA에서 육각형 구성으로 배열될 수 있다. 다른 예에서, MLA 모듈들이 육각형 구성으로 배열될 수 있다.
일 실시형태에서, 특징부들의 형성에서 얼마간의 초점 의존성이 있고(예컨대, 그것들의 프로파일이 초점의 함수로서 변화하고) 그래서 초점 제어는 변경하는 것, 예컨대, 초점 거리를 변경하는 것, 기판과 초점 지점 또는 범위 사이의 상대 포지션을 조정하는 것 등에 의해 제공된다. 특징부들의 형성에서의 초점 의존도를 특징화할 수 있는 다양한 파라미터들 중에서, 초점 심도(depth of focus, DOF) 파라미터는 기판 상에 인쇄된 특징부들의 품질이 너무 저하되기 전에 허용될 수 있는 초점의 범위를 특정한다. 예를 들어, 평판 디스플레이 애플리케이션들에 대해 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 패터닝 디바이스(예컨대, 패터닝 디바이스(104, 740 또는 940)의 예상되는 DOF는 3~5㎛의 범위에 있을 수 있다. 이는, 예를 들어, 기판의 공칭 평면으로부터의 기판의 부분의 거리(이하로는 편의를 위해 기판의 높이 변화라고 지칭됨)가, 초점 제어 없이, 예를 들어, 3~5㎛의 범위에서 선택되는 DOF를 넘어서는 경우 특징부들이 기판 상에 잘 인쇄될 수 없다는 것을 나타낸다. 하지만, 일 예로서의 평판 디스플레이 애플리케이션의 경우, 기판은 기판 상의 150㎜의 거리에 대해 12㎛까지의 높이 변화를 나타낼 수 있으며, 이는 위에서 설명된 DOF를 훨씬 넘어선다. 그러므로, 기판에 대한 패터닝 디바이스(예컨대, 패터닝 디바이스(104, 740, 또는 940))의 국부 초점 제어는 바람직하다. 가능한 해법이 하나 이상의 액추에이터들을 사용하여 기판에 실질적으로 직교하는 방향에서 패터닝 디바이스에서의 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트와 기판 사이의 상대 포지션(이하 편의를 위해 높이라고 지칭됨)을 조정하는 것이다. 이는, 예를 들어, 이 해법을 구현하기 위한 다량의 액추에이터들의 필요로 인해 비용 효율적이지 않을 수도 있다. 더구나, 방출기들의 작은 피치로, 각각의 방출기에 대한 초점 제어를 독립적으로 구현하는 것이 현실적이지 않을 수도 있다.
그래서, 일 실시형태에서, 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트의 높이들 및/또는 틸트들을 조정하는 대신, 하나 이상의 고 정밀도 액추에이터들이 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 높이들 및/또는 틸트들을 MLA 모듈(예컨대, MLA 모듈들(730 및 930))에서 집합적으로 조정하는데 사용될 수도 있다. 높이 방향에 직교하는 평면에서의 MLA 모듈의 치수들은 MLA 모듈의 사이즈에 대응하는 기판의 최대 높이 변화가 DOF 내에 있도록 결정된다. 예를 들어, MLA 모듈의 치수들은 (특별히 기판에 인접하는 마이크로렌즈 어레이의) 10㎜ * 10㎜일 수도 있다. 측방향㎜ 당 80㎚의 기판 높이 변화가 주어지면, 대응하는 기판의 최대 높이 변화가 10㎜ * 80㎚/mm = 0.8㎛이며, 이는 3~5㎛보다 훨씬 아래이다. 그래서, 기판에 대해 집합적으로 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 높이 및/또는 틸트를 (예컨대, 20㎛ 내에서 0.5㎛ 정밀도로) 조정하도록 하나 이상의 액추에이터들을 동작시킴으로써, MLA의 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 초점과 기판 사이의 상대 포지션은 DOF 내에서 정확히 제어될 수 있다. 물론, 기판의 대응하는 부분의 최대 높이 변화가 DOF 내에 있는 한 MLA 모듈은 다른 적합한 치수들을 가질 수도 있다. 게다가, 패터닝 디바이스가 복수의 이러한 MLA 모듈들(예컨대, 500~2500개 MLA 모듈들)을 포함할 수도 있으므로, 패터닝 디바이스에 대한 초점은 본 명세서에서 설명되는 방법을 사용하여 패터닝 디바이스의 각각의 MLA 모듈을 정확히 제어함으로써 DOF 내에서 제어될 수 있으며, 예컨대, 하나 이상의 MLA 모듈들은 하나 이상의 다른 MLA 모듈들과는 독립적으로 제어될 수 있다.
초점을 처리하는 것에 부가적으로 또는 대안적으로, MLA 모듈들 사이의 정렬이 정정될 것이 필요할 수도 있다. 다시 말하면, 예를 들어, 하나 이상의 MLA 모듈들은 하나 이상의 다른 MLA 모듈들에 대해 (예컨대, 초기 셋업에서 또는 시간 경과에 따라) 적절히 정렬되지 않을 수도 있다. 따라서, 하나 이상의 고정밀도 액추에이터들은 다른 MLA 모듈에 대한 MLA 모듈의 X 및/또는 Y 방향들에서의 포지션을 조정하는데 사용될 수도 있다.
도 14를 참조하면, 분해된 MLA 모듈(1400)의 고도로 개략적인 도면이 도시된다. MLA 모듈(1400)은 MLA 모듈들(730 및 930)과 유사할 수도 있다. MLA 모듈(1400)은 마이크로렌즈 어레이(microlens array, MLA)(1470), 전자기기 보드(1460), 및 구조체(1420)를 포함한다.
도시된 바와 같이, MLA(1470)는 정사각형 어레이로 배열되는 복수의 렌즈들(1480)을 포함한다(물론, 상이한 배열이 제공될 수도 있다). 일 실시형태에서, 각각의 렌즈(1480)는 1㎜의 폭(예컨대, 직경)을 가진다. 각각의 렌즈(1480)는 연관된 방출기 어레이(1465)로부터의 빔을 기판(도시되지 않음)으로 투영하도록 구성된다.
복수의 방출기 어레이들(1465)이 전자기기 보드(1460)의 (바닥) 표면 상에 위치된다. 일 실시형태에서, 렌즈들(1480)의 수는 방출기 어레이들(1465)의 수와 동일하다. 각각의 방출기 어레이(1465)는 위에서 설명된 바와 같은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 포함한다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들은 LED들이다. 일 실시형태에서, MLA(1470)는 복수의 방출기 어레이들(1465)에 부착되며, 예컨대, 전자기기 보드(1460)에 부착된다.
하나 이상의 고 정밀도 액추에이터들(1455)이 전자기기 보드(1460)와 구조체(1420) 사이에 위치된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 네 개의 액추에이터들(1455)이 전자기기 보드(1460)의 코너에 위치되며; 일 실시형태에서, 적거나 또는 많은 액추에이터들이 제공되고 하나 이상의 상이한 로케이션들에 제공될 수도 있다(예컨대, 액추에이터가 중앙 부분에 위치될 수도 있다). 하나 이상의 액추에이터들(1455)은, 예컨대, 0.5㎛ 정밀도로 20㎛의 튜닝 범위를 가진다. 하나 이상의 액추에이터들(1455)을 튜닝함으로써, 복수의 방출기 어레이들(1465)과 MLA(1470)의 연관된 렌즈들의 초점들은 그에 따라 집합적으로 조정될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 액추에이터들(1455)은 복수의 방출기 어레이들(1465)과 MLA(1470)의 연관된 렌즈들을, 예를 들어 초점 조정을 가능하게 하기 위해, 도시된 Z 방향으로 이동시킬 수 있다. 게다가, 일 실시형태에서, 하나 이상의 액추에이터들(1455)은 부가적으로 또는 대안적으로, 복수의 방출기 어레이들(1465)과 MLA(1470)의 연관된 렌즈들을, 예를 들어, 초점 조정을 가능하게 하도록 도시되는 X 및/또는 Y 방향들 주위에서 이동시킨다. 게다가, 일 실시형태에서, 하나 이상의 액추에이터들(1455)은 부가적으로 또는 대안적으로, 예컨대, 복수의 방출기 어레이들(1465) 및 MLA(1470)의 연관된 렌즈들의 다른 복수의 방출기 어레이들 및 다른 MLA의 연관된 렌즈들에 대한 정렬을 가능하게 하기 위해 도시되는 X 및/또는 Y 방향들에서 복수의 방출기 어레이들(1465) 및 MLA(1470)의 연관된 렌즈들을 이동시킬 수 있다. 구조체(1420)가 전자기기 보드(1460)를 커버하는 것으로서 도시되지만, 그렇게 할 필요는 없다.
일 실시형태에서, 전자기기 보드(1460)는 복수의 국부 메모리들(1430)과 국부 프로세싱 유닛(1450)을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 국부 메모리들(1430)은 국부 프로세싱 유닛(1450)이 MLA 모듈(1400)에서의 복수의 방출기 어레이들(1465) 중 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트들을 제어하게 하는 (예컨대, 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트를 "ON" 또는 "OFF"하는) 데이터경로 신호들(또는 다른 제어 신호들)을 저장하도록 구성된다. 특정한 제어 신호들은 MLA 모듈(1400)의 초점들 및/또는 다른 MLA 모듈에 대한 MLA 모듈(1400)의 정렬을 제어하기 위해 국부 프로세싱 유닛(1450)이 하나 이상의 액추에이터들(1455)을 자동으로 튜닝하게 할 수도 있다.
구조체(1420)는 하나 이상의 액추에이터들(1455)을 통해 전자기기 보드(1460)에 커플링된다. 일 실시형태에서, 구조체(1420)는 하나 이상의 외부 제어기들로부터 국부 프로세싱 유닛(1450) 및/또는 하나 이상의 액추에이터들(1455)로 데이터경로 신호들 또는 다른 제어 신호들을 커플링하도록 구성되는 인터페이스(1410)를 포함한다. 일 실시형태에서, 인터페이스(1410)는 국부 프로세싱 유닛(1450) 및/또는 개별 어드레스가능 엘리먼트들 및/또는 하나 이상의 액추에이터들(1455)을 외부 전력 소스(도시되지 않음)에 커플링하도록 또한 구성되며, 외부 전력 소스는 전력을 프로세싱 유닛(1450) 및/또는 개별 어드레스가능 엘리먼트들 및/또는 하나 이상의 액추에이터들(1455)에 제공한다.
게다가, 본원에서의 설명은 기판의 방사 감응 표면을 노광시키는 것에 주로 초점을 맞추었다. 적절한 환경들에서, 더 신속하며 그리고/또는 더욱 효율적인 등의 생산 공정으로 이어지는 새로운 공정들이 하나 이상의 생산 단계들을 제거하거나 또는 하나 이상의 생산 단계들을 하나 이상의 다른 생산 단계들로 치환하도록 채택될 수도 있다. 일 예로서, 평판 디스플레이의 생산은 포토리소그래피, 퇴적 및 에칭을 사용하여 전통적으로 다수의 층들의 생산을 수반한다. 더욱 구체적인 예에서, 평판 디스플레이를 위한 백플레인의 생산은, 각각이 포토리소그래피, 퇴적 및 에칭을 수반하는 5년의 생성을 수반할 수도 있다. 이러한 생산은 금속 패턴을 정의하기 위해 5 개 공정 단계들과 종종 5 개 도구들을 수반할 수도 있다. 그 단계들은 금속 시트 퇴적, 포토 레지스트 코팅, 포토리소그래피 및 레지스트의 현상, 현상된 레지스트를 사용한 금속의 에칭, 그리고 에칭 후의 레지스트의 박리를 포함한다. 따라서, 상당한 양의 자본(예컨대, 도구들의 형태) 및 시간이 요구될 뿐만 아니라, 또한 상당한 양의 재료 사용량이 존재한다. 예를 들어 액티브 매트릭스 평판 디스플레이를 정의함에 있어서, 포토레지스트가 3m x 3m 유리 판을 커버하는데 사용될 수도 있는데, 그 포토레지스트는 나중에 완전히 씻겨진다. 마찬가지로, 구리 및/또는 다른 금속들이 전체 유리 판 상에 퇴적되고 나중에 그것의 95%까지가 씻겨진다. 게다가, 화학물질들이 위의 재료들을 에칭 또는 박리하는데 사용된다.
따라서, 이러한 생산의 개선은 하나 이상의 환원적(reductive) 단계들을 첨가적(additive) 단계로 통합함으로써 성취될 수 있다. 따라서, 포토리소그래피, 퇴적 및 에칭 단계들의 조합보다는, 재료 퇴적 단계가 기판 상에 재료의 층을 퇴적하는데 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 재료는 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 구리, 금, 은, 티타늄, 백금 또는 그것들로부터 선택되는 임의의 조합일 수도 있다.
일 실시형태에서, 재료의 층은 기판 상에 나노입자들로서 퇴적된다. 다시 말하면, 일 실시형태에서, 나노입자들의 스트림이 기판에 제공되어 기판 상에 재료의 층을 형성한다. 나노입자들이 기판 상에 퇴적된 후, 예를 들어, 본 명세서에서 설명되는 장치에 의해 또는 전통적인 마스크/레티클 기반 리소그래피 장치에 의해 생성되는 패터닝된 빔에 의해 제공되는 복수의 빔들과 같은 하나 이상의 패터닝 방사 빔들을 사용한 원하는 패턴에 따라 나노입자들의 적어도 부분을 소결함으로써 패턴이 생성된다.
패터닝과 조합되는 나노입자들의 형태의 직접 재료 퇴적이, 예를 들어, 평판 디스플레이 제조에서 통상적으로 사용되는 여러 환원적 공정 단계들을 제거할 수 있다. 부가적으로 그리고 대안적으로, 재료의 퇴적된 층의 절제(ablation)가, 예를 들어, 레지스트 코팅 및 현상에 필요 없이, 재료를 제거하는데 사용될 수도 있다. 결과적으로, 방사 빔 에너지가, 예컨대, 소결, 절제 등에 의해 재료를 가공 또는 패터닝하는데 사용되는 직접 재료 퇴적이 리소그래피의 자연스러운 연장선일 수 있다.
따라서, 재료의 층이 패터닝 공정(예컨대, 소결, 절제 등)에서 사용될 수 있도록 실질적으로 안정한 나노입자들을 사용하여 재료의 층을 생성하는 것이 바람직하다. 그런 층을 생성하는 것이 도전과제일 수 있다. 예를 들어, 나노입자들은 효과적으로 소결되기 위하여, 예컨대, 15㎚ 폭(예컨대, 직경) 미만의 작은 사이즈들을 가져야 한다. 그러나, 작은 나노입자들이 표면에 제공될 때 응집하는 경향이 있어, 그 나노입자들을 불안정하거나 부적합하게 만든다. 작은 나노입자들이 더 큰 입자들로 응집하는 것을 방지하는 것을 돕는 잠재적 해법이 하나 이상의 첨가물들(예컨대, 레지스트와 같은 폴리머)로 나노입자들을 코팅하는 것을 수반한다. 그러나, 오염물(즉, 첨가물)이 기판 및/또는 시스템에 도입되고 패터닝 공정 후에 완전히 제거하기 어렵게 될 수 있다.
일 실시형태에서, 예를 들어, 단일 장치가 기판의 전부가 아니더라도 대부분의 층들(예컨대, 평판 디스플레이 생산)에 대해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 장치는 기판 상의 작은 나노입자들(예컨대, 15㎚ 미만)의 생성 및 퇴적을 수행할 수도 있다. 장치는, 예컨대 나노입자들의 적어도 부분을 소결함으로써, 나노입자들의 층의 패터닝을 추가로 수행할 수도 있다.
도 15는, 예를 들면, 평판 디스플레이들(예컨대, LCD들, OLED 디스플레이들 등)의 제조에서 기판들을 노광하기 위한 일 실시형태에 따른 패터닝 장치(1500)의 고도로 개략적 평면도를 도시한다. 패터닝 장치(1500)는 기판(1514)(예컨대, 평판 디스플레이 기판)을 유지하는 기판 테이블(1506)과 기판 테이블(1506)을 6까지의 자유도들로 이동시키는 포지셔닝 디바이스(1516)를 포함한다.
패터닝 장치(1500)는 프레임(1560) 상의 패터닝 모듈(1540)과 하나 이상의 나노입자 발생기들(1520)을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 패터닝 모듈(1540)은 복수의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(이것들은 패터닝 디바이스들(740 및 940)과 유사할 수도 있음)을 포함하고 옵션적으로 하나 이상의 투영 광학계를 포함한다. 일 실시형태에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들은 방사 방출 다이오드들, 예컨대, LED들이다. 일 실시형태에서, 패터닝 모듈(1540)은 마스크/레티클을 위한 홀더와 마스크/레티클에 의해 패터닝된 빔을 기판(1514)에 투영하는 투영 광학계를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 패터닝 모듈(1540)은 실질적으로 정지이며, 즉, 그것은 투영 동안 크게 움직이지 않는다.
하나 이상의 나노입자 발생기들(1520)은 작은 나노입자들(예컨대, 15㎚ 미만)을 생성하고 나노입자들의 층을 기판(1514) 상에 퇴적하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 나노입자들의 층은 나노입자 발생기들(1520)과 기판(1514) 사이의 상대 운동 동안(예컨대, 방향(1510)으로의 기판(1514)의 운동 동안) 퇴적된다. 하나 이상의 나노입자 발생기들(1520), 또는 그것들의 부분은, 예를 들어, 기판(1514)의 커버리지를 가능하게 하기 위해 하나 이상의 액추에이터들을 사용하여, 여섯까지의 자유도들(예컨대, Z 축, X 축 주위의 회전, 및/또는 Y 축 주위의 회전)로 운동될 수도 있다. 세 개의 나노입자 발생기들(1520)이 도 15에 도시된다. 그러나, 다른 적합한 수의 나노입자 발생기들(1520)이 사용될 수도 있다. 나노입자 발생기들(1520)의 수는 기판(1530)의 폭과 각각의 나노입자 발생기(1520)에 의한 기판(1514)의 표면 상의 영역의 커버리지에 의해 결정된다. 예를 들어, 입자들의 층이 방향(1510)에서의 기판(1514)의 단일 통과로 퇴적되면, 각각의 나노입자 발생기(1520)의 커버하는 범위가 기판 폭(1530)의 1/3로 제한된다면 적어도 세 개의 나노입자 발생기들이 요구될 수도 있다. 옵션적으로, 패터닝 장치(1500)에서의 나노입자 발생기들(1520)의 수는 각각의 나노입자 발생기(1520)가 나노입자들을 발생시키는 속력(즉, 얼마나 많은 나노입자들이 각각의 나노입자 발생기(1520)에 의해 단위 시구간, 예컨대, 분, 시 등에서 발생될 수 있는지)에 의해 추가로 결정될 수도 있다. 일부 예들에서, 각각의 나노입자 발생기(1520)에 의해 나노입자들을 발생시키는 속력은, 예를 들어 상대적 움직임의 속력과 비교하여, 상대적으로 느리다. 그러므로, 나노입자 발생기들(1520)의 수를 증가시키는 것은 나노입자들의 층을 기판(1514)의 표면 상에 퇴적하는데 필요한 시간을 줄이는데 필요할 수도 있다.
일 실시형태에서, 나노입자들이 나노입자 발생기(1520)에 의해 퇴적되는 기판(1514) 상의 포지션은, 예를 들어 가스에 의해, 기계적으로 제어될 수도 있다. 예를 들어, 가스의 스트림이 가스의 진행 방향의 경로에서 복수의 나노입자들을 기판(1514)의 영역 상으로 운반할 수도 있다. 가스의 진행 방향을 (예컨대, 기판(1514)을 래스터 스캔함으로써 그리고/또는 나노입자 발생기(1520)의 적어도 일부를 이동시킴으로써) 가변하는 것에 의해, 나노입자들의 층은 나노입자 발생기(1520)의 커버리지 범위 내의 기판의 상이한 영역들 상에 정확하게 퇴적될 수도 있다. 게다가, 복수의 나노입자 발생기들(1520)에 의해 발생되는 나노입자들의 층의 인접하게 퇴적된 부분들의 중첩은 각각의 가스 스트림들의 진행 방향을 정확하게 제어함으로써 회피될 수도 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 나노입자들이 나노입자 발생기(1520)에 의해 퇴적되는 기판(1514) 상의 포지션은, 예컨대, 하나 이상의 전자기 렌즈들을 사용한 나노입자들의 스트림 주위의 전자기장에 의해 제어될 수도 있다. 전류가 흐르는 와이어(예컨대, 구리 와이어)의 코일을 전자기 렌즈가 포함한다. 코일 내부의 전류 흐름을 적절히 변경함으로써, 전자기 렌즈는, 나노입자들의 흐름 방향의 조작이, 예컨대, 기판(1514)의 영역을 래스터 스캔하는 것을 허용하는 가변하는 전자기장을 제공할 수도 있다. 복수의 나노입자 발생기들(1520)에 의해 발생된 나노입자들의 층의 인접하게 퇴적된 부분들의 중첩은 하나 이상의 전자기 렌즈들을 사용하여 전자기장들을 제어하는 것에 의해 나노입자들의 각각의 스트림들의 진행 방향을 정확하게 제어함으로써 회피될 수도 있다.
패터닝 장치(1540)는 패터닝 모듈(1540)과 기판(1514) 사이의 정렬을 결정하는 정렬 센서(도 15에 도시되지 않음)와, 기판(1514)이 패터닝 모듈(1540)에 의해 수행된 패터닝에 대해 평탄화되는지의 여부를 결정하는 레벨 센서(도 15에 도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있다.
패터닝 장치(1500)의 동작에서, 기판(1514)이, 예를 들어, 로봇 핸들러(도시되지 않음)를 사용하여 기판 테이블(1506) 상에 적재된다. 기판(1514)은 그 다음에 프레임(1560) 아래에서 방향(1510)으로 변위된다. 나노입자들의 층이 기판(1514)의 표면 상에 하나 이상의 나노입자 발생기들(1520)을 사용하여 퇴적된다. 옵션적으로, 기판(1514)은 레벨 센서(도시되지 않음) 및/또는 정렬 센서(도시되지 않음)에 의해 측정된다. 층의 퇴적 후, 나노입자들의 층은 패터닝 모듈(1540)에 의해 패터닝된다. 일 실시형태에서, 패터닝 모듈(1540)은 패턴을 생성하기 위해 나노입자들의 층을 하나 이상의 방사 빔들에 노광시킨다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 빔들은 패턴을 나노입자들의 층으로 소결시키며, 소결은 패턴을 안정적으로 형성하는데 충분하게 나노입자들을 소결시키는 하나의 단계를 포함할 수도 있거나 또는 나노입자들을 소결시키는 다수의 단계들을 포함할 수도 있는데, 상기 다수의 단계들의 경우 제 1 단계가 고도로 안정적이지는 않지만 패턴을 형성(예컨대, 방사 빔을 사용하여 패턴을 고정)한 다음 하나 이상의 추가의 단계들이 (예컨대, 방사 빔을 다시 사용하여) 그 패턴을 안정적으로 형성한다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 빔들이 패턴을 나노입자들의 층으로 절제한다. 일 실시형태에서, 방사 빔들은 패터닝 모듈(1540) 내의 패터닝 디바이스의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(예컨대, 패터닝 디바이스(104, 740, 또는 740))에 의해 제공된다. 일 실시형태에서, 패터닝 모듈(1540)의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)는, 예를 들어, 나노입자들의 적어도 부분을 기판 상에 (예를 들어, 위에서 설명된 바와 같은 화소 그리드 이미징을 사용하여) 소결하기 위해 방사 빔들을 나노입자들의 층 상에 방출하도록 턴 "ON" 또는 "OFF"되는 것으로서 동작될 수도 있다. 일 실시형태에서, 퇴적 및 패터닝은 방향(1510)에서 연속 모션으로 일어난다.
나노입자 발생기(1520)의 일 실시형태에 관한 더 많은 세부사항들은 도 16에 관련하여 이제 설명된다. 도 16을 참조하면, 나노입자 발생기(1520)의 고도로 개략적인 단면도가 도시된다. 도 16은 나노입자 발생기(1520)를 사용한 나노입자들의 생성 및 스트리밍의 물리적 메커니즘의 일 실시형태를 도시한다. 나노입자 발생기(1520)는 제 1 전극(1610)과 제 2 전극(1620)(즉, 하나는 애노드이고, 다른 하나는 캐소드임)을 포함한다. 일 실시형태에서, 제 1 전극(1610) 및 제 2 전극(120) 둘 다는 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 구리, 금, 은, 티타늄, 백금, 또는 그것들부터 선택된 임의의 조합으로 만들어진다. 제 1 전극(1610)과 제 2 전극(1620)은 동일한 재료 또는 상이한 재료들로 만들어진다. 게다가, 제 1 전극(1610)과 제 2 전극(1620)은 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(1610)과 제 2 전극(1620)은 중공 실린더들이다.
일 실시형태에서, 나노입자 발생기(1520)는 진공으로 있거나 또는 가스 흐름(1640)(나노입자 발생기(1520))의 출구로부터 제공되는, 이를테면 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn) 또는 그것들로부터 선택된 조합)이 제공된다. 바람직하게도, 나노입자들은 나노입자들이 산화되는 것을 제한하거나 또는 방지하기 위해서 실질적으로 산소 없는 환경에서 생산되고 제공된다. 예를 들어, 나노입자 발생기(1520) 내부의 환경은 실질적으로 산소가 없을 수도 있다.
일 실시형태에서, 제 1 전극(1610)과 제 2 전극(1620) 사이에 플라즈마(1630)를 생성하는 세기로 스파크를 발생시키기 위해 제 1 전극(1610)과 제 2 전극(1620) 사이에 전압이 인가된다. 플라즈마(1630)는 제 1 전극(1610)의 재료, 제 2 전극(1620)의 재료, 또는 둘 다를 이온화시키고, 복수의 매우 작은 나노입자들(1650)을 형성한다. 예를 들어, 이들 작은 나노입자들은 0.2㎚, 0.5㎚, 1㎚ 등의 사이즈들을 가진다. 나노입자들은 (중력의 도움으로 또는 그러한 도움 없이) 기판을 향해 그리고 그 기판 상으로 추가로 이동된다. 작은 사이즈들로 인해, 이들 나노입자들(1650)은 인접한 나노입자들(1650)로 클러스터화됨으로써 더 큰 나노입자들(1660)을 형성하는 경향이 있다. 나노입자들이 미리 결정된 사이즈(예컨대, 10㎚ 이하 또는 15㎚ 이하) 또는 사이즈들의 범위(예컨대, 5~20㎚의 범위 또는 5~15㎚의 범위 내임)를 가질 때, 나노입자들(1680)은 더 큰 나노입자들의 형성이 제한되거나 또는 방지되도록 (나노입자 발생기(1520)의 출구로부터 제공되는) 가스(1670)에 의해 희석될 수도 있다. 가스의 삽입 로케이션, 가스의 유형, 및 제공되는 가스의 양은 실험에 의해 결정될 수 있다. 옵션적으로, 센서 시스템이 가스의 삽입의 로케이션 및/또는 가스의 양을 제어하는데 사용될 수도 있다. 바람직한 사이즈 또는 사이즈의 범위를 갖는 나노입자들(1680)은 그러면 기판 상에 퇴적된다. 나노입자들(1680)이 기판 상에 퇴적되는 포지션은 가스 흐름(예컨대, 가스 흐름(1670) 및/또는 가스 흐름(1640))에 의해 그리고/또는 위에서 논의된 바와 같은 전자기장에 의해 제어될 수도 있다.
일 실시형태에서, 나노입자들의 층은, 비교적 작은 나노입자들(예컨대, 폭이 10㎚ 이하 또는 15㎚ 이하)의 층을 사용하고 나노입자들의 층에 패턴을 형성하도록 층을 소결하기 위해 하나 이상의 방사 빔들을 제공함으로써 200℃ 이하, 또는 100℃ 이하의 온도로 소결된다. 소결되지 않는 입자들은 씻겨질 수 있다.
따라서, 일 실시형태에서, 패터닝 도구 내부에서 직접적으로 벌크 재료(예컨대, 금속 또는 다른 재료)로부터 나노입자들의 생성이 제공된다. 일 실시형태에서, 유기물 없는 나노입자들의 직접 패터닝 및/또는 50㎚ 이하, 바람직하게는 20㎚ 이하 또는 15㎚ 이하, 또는 10㎚ 이하 나노입자들의 직접 패터닝이 제공된다.
일 실시형태에서, 패터닝을 위한 나노입자들은 패턴을 나노입자들의 층에 인가하는 장치에서 발생된다.
일 실시형태에서, 나노입자들은 기판 상의 퇴적을 위해 나노입자들을 기판을 향해 진행시키는 스파크 방전 발생기(spark discharge generator, SDG)에 의해 제공된다. 스파크 방전 발생기의 실시형태가 도 16에 관하여 위에서 설명되었다. SDG는 15㎚ 이하 직경 나노입자들을 제공할 수 있다. SDG는, 예컨대, 단분산(monodisperse) 나노입자들을 제공하며, 고품질 퇴적을 제공하며, 제어된 환경(예컨대, Ar 가스/N2 가스/진공)을 가진다면 (예컨대, 구리 나노입자들을 사용하면) 가능한 산화를 방지하고, 매우 작은 입자들의 나노입자들 속으로의 응집을 제공할 수 있다. 10㎚ 이하의 사이즈의 입자들을 갖는 하전된 에어로졸들은 이극 나노입자들의 정전기 응집을 유발하는 경향이 있으며 그래서, 일 실시형태에서, 위에서 논의된 바와 같은 단계들이 원하는 사이즈를 초과하는 나노입자들로의 응집을 방지하는 것을 돕기 위해 사용된다. 예를 들어, 응집을 줄이기 위해, 스파크 주파수, 스파크 에너지, 및/또는 운반 가스 흐름과 같은 하나 이상의 작동 파라미터들이 적절하게 설정된다.
일 실시형태에서, 다수의 나노입자 발생기들(예컨대, SDG들)이 비교적 큰 기판 영역을 커버하도록 제공된다. 일 실시형태에서, 나노입자 발생기들의 수는 3과 1000 사이를 포함한다.
일 실시형태에서, 위에서 언급된 바와 같이, 제어된 환경이 하나 이상의 SDG들에 인가되어 (예를 들어, 구리 나노입자들이 사용되는 경우) 산화를 제한하거나 또는 방지한다. 제어된 환경이, 예를 들어, 산화를 방지 또는 제한함으로써 고품질 소결된 금속 특징부들이 생성되는 것을 허용한다.
일 실시형태에서, 낮은 직경(15㎚ 이하 직경)의 본질적으로 용매 없는/유기물 없는 나노입자들이 제공된다. 이는, 예를 들어, 고 도전성 금속 특징부들이 방사 빔 소결에 의해 생성되는 것을 허용할 수 있다. 일 실시형태에서, 소결은 저 전력 방사(예컨대, 레이저) 빔에 의해 행해질 수 있다. 일 실시형태에서, 소결은 저온(예컨대, 200℃ 이하, 또는 100℃ 이하)에서 행해질 수 있다. 일 실시형태에서, 낮은 직경(15㎚ 이하 직경)의 본질적으로 용매 없는/유기물 없는 나노입자들의 사용은, 하나 이상의 리소그래피 단계들, 하나 이상의 레지스트 현상 단계 및/또는 하나 이상의 에칭 단계들의 제거와 같이, 적은 가공 단계들이 디바이스를 구현하는 것을 가능하게 할 수 있다.
패터닝 장치에 인 시츄(in-situ) 입자 발생기를 가짐으로써, 안정한 작은 나노입자들이 그것들이 생성된 후에 바람직하지 않은 응집(agglomeration)이 없거나 거의 없이 그리고 필요한 수송 없이 기판 상에 직접적으로 위치될 수 있다. 게다가, 나노입자들은 양호한 재료 품질을 가져올 첨가물들이 없거나 거의 없이 생성될 수 있다. 게다가, 환경 제어가 없거나 거의 없는 재료 저하를 보장하는 것을 돕기 위해 일반적으로 입자 발생기 내에 또는 시스템에 제공될 수 있다. 게다가, 일 실시형태에서, 입자들의 층의 두께는 튜닝 가능한 나노입자 발생기를 사용하여 잘 제어될 수 있다.
일 실시형태에서, 상이한 재료들의 여러 층들이 위에서 설명된 바와 같이 입자 발생기를 사용함으로써 기판에 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 입자 발생기들이 제 1 재료를 제공할 수도 있고 하나 이상의 다른 입자 발생기가 상이한 제 2 재료를 제공할 수도 있다. 게다가, 입자 발생기는, 예를 들어, 상이한 재료의 애노드 또는 캐소드로 변경함으로써, 입자들을 생성하도록 애노드 또는 캐소드 중 어느 하나를 튜닝함으로써 등에 의해 입자들이 생성되는 재료를 변경하도록 구성될 수도 있다.
일 실시형태에서, 제어기가 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및/또는 패터닝 디바이스(104)를 제어하도록 제공된다. 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트들이 방사 방출 디바이스들인 일 예에서, 제어기는 개별 어드레스가능 엘리먼트들이 턴 "ON" 또는 "OFF"되는 때를 제어하고 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 고주파 변조를 가능하게 할 수도 있다. 제어기는 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 방출되는 방사의 파워를 제어할 수도 있다. 제어기는 개별 어드레스가능 엘리먼트들 중 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들에 의해 방출되는 방사의 세기를 조정할 수도 있다. 제어기는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이의 전체 또는 부분에 걸쳐 세기 균일성을 제어/조정할 수도 있다. 제어기는 이미징 오차들, 예컨대, 에탕듀(etendue) 및 광 수차들(예컨대, 코마, 비점수차 등)을 정정하기 위해 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 방사 출력을 조정할 수도 있다.
일 실시형태에서, 패터닝 방사는 원하는 특징부 내의 기판 상의 레지스트 층의 영역으로 송신되는 방사가 그 영역이 노광 동안 도즈 임계값 위의 방사 도즈를 수신하는 충분히 높은 세기에 있도록 패터닝 디바이스(104)를 제어함으로써 수행될 수도 있는 반면, 기판 상의 다른 영역들은 영 또는 상당히 더 낮은 방사 세기를 제공함으로써 도즈 임계값 아래의 방사 도즈를 수신한다.
실제로, 원하는 특징부의 에지들에서의 방사 도즈는, 심지어 특징부 경계의 일측에서 최대 방사 세기를 그리고 그것의 타측에서 최소 방사 세기를 제공하도록 설정되더라도, 주어진 최대 도즈로부터 영의 도즈로 갑자기 변경하지 않을 수도 있다. 대신, 회절 효과들로 인해, 방사 도즈의 레벨은 전이 영역(transition zone)을 가로질러 떨어질 수도 있다. 레지스트를 현상한 후에 궁극적으로 형성되는 원하는 특징부의 경계의 포지션은 그러면 수신된 도즈가 방사 도즈 임계값 아래로 떨어지는 포지션에 의해 결정된다. 전이 영역을 가로지르는 방사 도즈의 하락 프로파일과, 그래서 특징부 경계의 정밀한 포지션이, 특징부 경계 상에 또는 그 근처에 있는 기판 상의 지점들에 최대 또는 최소 세기 레벨들뿐만 아니라 최대 및 최소 세기 레벨들 사이의 세기 레벨들로 방사를 제공함으로써 더 정확하게 제어될 수 있다. 이는 "그레이스케일링" 또는 "그레이레벨링"이라고 흔히 지칭된다.
그레이스케일링은 기판에 제공되는 방사 세기가 두 개의 값들(즉, 단지 최대 값 및 최소 값)로만 설정될 수 있는 리소그래피 시스템에서 가능한 것보다 특징 경계들의 포지션의 더 나은 제어를 제공할 수도 있다. 일 실시형태에서, 적어도 세 개의 상이한 방사 세기 값들이, 예컨대, 적어도 4 개의 방사 세기 값들, 적어도 8 개의 방사 세기 값들, 적어도 16 개의 방사 세기 값들, 적어도 32 개의 방사 세기 값들, 적어도 64 개의 방사 세기 값들, 적어도 100 개의 방사 세기 값들, 적어도 128 개의 방사 세기 값들, 또는 적어도 256 개의 방사 세기 값들로 투영될 수 있다. 패터닝 디바이스가 방사 소스 자체(예컨대, 발광 다이오드들 또는 레이저 다이오드들의 어레이)이면, 그레이스케일링은, 예컨대, 투과되고 있는 방사의 세기 레벨들을 제어함으로써 수행될 수도 있다. 패터닝 디바이스가 디플렉터를 포함한다면, 그레이스케일링은, 예컨대, 디플렉터의 틸팅 각도들을 제어함으로써 수행될 수도 있다. 또한, 그레이스케일링은 복수의 프로그램가능 엘리먼트들 및/또는 디플렉터들을 그룹화하고 주어진 시간에 스위칭 온 또는 오프되는 그룹 내의 엘리먼트들 및/또는 디플렉터들의 수를 제어함으로써 수행될 수도 있다.
하나의 예에서, 패터닝 디바이스는 다음과 같은 일련의 상태들을 가질 수도 있다: (a) 제공되는 방사가 자신의 대응하는 화소에 대한 기여도가 최소이거나, 또는 심지어 영인 흑색 상태들; (b) 제공되는 방사가 최대 기여를 하는 가장 백색 상태; 및 (c) 제공되는 방사가 중간 기여들을 하는 복수의 상태들. 그 상태들은 일반 빔 패터닝/인쇄를 위해 사용되는 정상 세트와, 결함있는 엘리먼트들의 영향들을 보상하기 위해 사용되는 보상 세트로 나누어진다. 정상 세트는 흑색 상태와, 중간 상태들의 제 1 그룹을 포함한다. 이 제 1 그룹은 그레이 상태들로서 설명될 것이고, 그것들은 최소 흑색 값부터 특정한 정상 최대까지의 화소 세기에 대응하는 점진적으로 증가하는 기여도들을 제공하도록 선택 가능하다. 보상 세트는 가장 백색 상태와 함께 나머지, 중간 상태들의 제 2 그룹을 포함한다. 이 중간 상태들의 제 2 그룹은 백색 상태들로서 설명될 것이고, 그것들은 가장 백색 상태에 대응하는 진정한 최대까지 점진적으로 증가하는, 정상 최대보다 더 큰 기여도들을 제공하도록 선택 가능하다. 비록 중간 상태들의 제 2 그룹이 백색상태들로서 설명되지만, 이는 단순히 정상 및 보상 노광 단계들 사이의 구별을 용이하게 하기 위한 것임이 이해될 것이다. 전체 복수의 상태들은 그레이스케일 인쇄를 가능하게 하도록 선택 가능한, 흑색과 백색 사이의, 그레이 상태들의 시퀀스로서 대안적으로 설명될 수 있다.
그레이스케일링이 앞서 설명한 것에 대한 추가적인 또는 대안적인 목적들을 위해 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 노광 후의 기판의 프로세싱은 수신되는 방사 도즈 레벨에 의존하여, 기판 영역들의 두 개보다 더 많은 잠재적 응답들이 있도록 튜닝될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 임계값 미만의 방사 도즈를 받는 기판의 부분이 제 1 방식으로 응답하며; 제 1 임계값을 초과하지만 제 2 임계값 미만인 방사 도즈를 받는 기판의 부분이 제 2 방식으로 응답하며; 그리고 제 2 임계값을 초과하는 방사 도즈를 받는 기판의 부분은 제 3 방식으로 응답한다. 따라서, 그레이스케일링은 두 개보다 더 많은 도즈 레벨들을 갖는 기판전체에 걸쳐 방사 도즈 프로파일을 제공하는데 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 방사 도즈 프로파일은 적어도 2 개의 원하는 도즈 레벨들, 예컨대, 적어도 3 개의 원하는 방사 도즈 레벨들, 적어도 4 개의 원하는 방사 도즈 레벨들, 적어도 6 개의 원하는 방사 도즈 레벨들 또는 적어도 8 개의 원하는 방사 도즈 레벨들을 가진다.
방사 도즈 프로파일이 위에서 설명된 바와 같이, 각각의 지점에서 수신되는 방사의 세기를 단순히 제어하는 것에 의한 것과는 다른 방법들에 의해 제어될 수도 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 예를 들어, 각각의 지점에 의해 받는 방사 도즈는 상기 지점의 노광의 지속기간을 제어함으로써 대안적으로 또는 부가적으로 제어될 수도 있다. 추가의 예로서, 각각의 지점은 복수의 연속하는 노광들로 방사를 잠재적으로 받을 수도 있다. 그러므로, 각각의 지점이 받는 방사 도즈는 상기 복수의 연속하는 노광들의 선택된 서브세트를 사용하여 상기 지점을 노광시킴으로써 대안적으로 또는 부가적으로 제어될 수도 있다.
게다가, 그레이 스케일링에 관한 위의 설명은 포토리소그래피에 중점을 두었지만, 유사한 개념들도 본 명세서에서 개시된 재료 증착에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 파워 레벨들 및/또는 흐름 율들이 재료 증착과 관련된 그레이 스케일링을 제공하도록 제어될 수도 있다.
기판 상에 패턴을 형성하기 위하여, 각각의 스테이지에서 노광 공정 동안 패터닝 디바이스를 필수 상태로 설정하는 것이 필요하다. 그러므로, 필수 상태들을 나타내는 제어 신호들은, 패터닝 디바이스로 송신되어야만 한다. 바람직하게는, 리소그래피 장치는 제어 신호들을 생성하는 제어기를 포함한다. 기판 상에 형성될 패턴은 벡터 정의 포맷 예컨대, GDSII으로 리소그래피 장치에 제공될 수도 있다. 설계 정보를 제어 신호들로 변환하기 위하여, 제어기는 각각의 데이터 조작 디바이스가 패턴을 나타내는 데이터 스트림에 대한 프로세싱 단계를 수행하도록 구성되는, 하나 이상의 데이터 조작 디바이스들을 포함한다. 데이터 조작 디바이스들은 "데이터경로"라고 집합적으로 지칭될 수도 있다.
데이터경로의 데이터 조작 디바이스들은 다음의 기능들 하나이상을 수행하도록 구성될 수 있다:
벡터 기반 설계 정보를 비트맵 패턴 데이터[그리고 그 다음의 요구된 방사 도즈 맵(즉, 기판 전체에 걸쳐 요구된 방사 도즈 프로파일)] 또는 요구된 방사 도즈 맵으로 변환하는 것; 요구된 방사 도즈 맵을 각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트에 대해 요구된 방사 세기 값들로 변환하는 것; 및
각각의 개별 어드레스가능 엘리먼트에 대해 요구된 방사 세기 값들을 대응하는 제어 신호들로 변환하는 것.
일 실시형태에서, 제어 신호들은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및/또는 하나 이상의 다른 디바이스들(예컨대, 센서)에 유선 또는 무선 통신에 의해 공급될 수도 있다. 게다가, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)로부터 및/또는 하나 이상의 다른 디바이스들(예컨대, 센서)로부터의 신호들은 제어기에 통신될 수도 있다. 제어 신호들과 유사한 방식으로, 전력은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 또는 하나 이상의 다른 디바이스들(예컨대, 디플렉터 및/또는 센서)에 유선 또는 무선 수단에 의해 공급될 수도 있다. 예를 들어, 유선 실시형태에서, 전력은, 신호들을 운반하는 것들과는 동일하든 또는 상이하든 하나 이상의 라인들에 의해 공급될 수도 있다. 슬라이딩 접촉 배열체가 전력을 송신하기 위해 제공될 수도 있다. 무선 실시형태에서, 전력은 RF 커플링에 의해 전달될 수도 있다.
이전의 설명에서는 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및/또는 하나 이상의 다른 디바이스들(예컨대, 디플렉터 및/또는 센서)에 공급되는 제어 신호들에 중점을 두었지만, 그것들은, 적절한 구성을 통해, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)로부터 및/또는 하나 이상의 다른 디바이스들(예컨대, 센서)로부터 제어기로 신호들의 송신을 추가적으로 또는 대안적으로 포함하는 것이 이해되어야 한다. 그래서, 통신은 일방향[예컨대, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및/또는 하나 이상의 다른 디바이스들(예컨대, 센서)로만 또는 그들로부터만) 또는 양방향(즉, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 및/또는 하나 이상의 다른 디바이스들(예컨대, 센서)로부터 및 그것들임]일 수도 있다.
일 실시형태에서, 패턴을 제공하는 제어 신호들은 기판 상의 패턴의 적절한 공급 및/또는 실현에 영향을 미칠 수도 있는 인자들을 고려하도록 변경될 수도 있다. 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102) 중 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들, 렌즈들 등의 가열을 고려하여 제어 신호들에 정정이 적용될 수도 있다. 이러한 가열은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102), 렌즈들 등의 변경된 포인팅 방향, 방사의 균일성에서의 변화 등을 야기할 수도 있다. 일 실시형태에서, 예컨대, 센서로부터의, 개별 어드레스가능 엘리먼트(102) 및/또는 다른 엘리먼트에 연관되는 측정된 온도 및/또는 확장/수축은 그렇지 않으면 패턴을 형성하도록 제공되었을 제어 신호들을 변경하는데 사용될 수도 있다. 그래서, 예를 들어, 노광 동안, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)의 온도는 가변할 수도 있으며, 그 변화는 단일의 일정 온도에서 제공되었을 투영된 패턴의 변경을 초래한다. 따라서, 제어 신호들은 이러한 분산을 고려하여 변경될 수도 있다. 마찬가지로, 일 실시형태에서, 정렬 센서 및/또는 레벨 센서(150)로부터의 결과들은 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 제공된 패턴을 변경하는데 사용될 수도 있다. 그 패턴은 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)과 기판(114) 사이의 광학계(있다면)로부터 생겨날 수도 있는 왜곡, 기판(114)의 위치지정에서의 불규칙들, 기판(114)의 불균일 등을 정정하도록 변경될 수도 있다.
일 실시형태에서, 제어 신호들의 변경은 측정된 파라미터(예컨대, 측정된 온도, 레벨 센서에 의한 측정 거리 등)로부터 생겨나는 원하는 패턴에 대한 물리적/광학적 결과들의 이론에 기초하여 결정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어 신호들의 변경은 측정된 파라미터로부터 생겨나는 원하는 패턴에 대한 물리적/광학적 결과들의 실험적 또는 경험적 모델에 기초하여 결정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 제어 신호들의 변경은 피드포워드 및/또는 피드백 방식으로 적용될 수도 있다.
일 실시형태에서, 리소그래피 장치는 하나 이상의 개별 어드레스가능 엘리먼트들(102)에 의해 기판을 향해 송신되거나 또는 송신될 방사의 특성을 측정하는 센서(118)를 포함할 수도 있다. 그런 센서는 스폿 센서 또는 송신 이미지 센서일 수도 있다. 센서는, 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)로부터의 방사의 세기, 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)로부터의 방사의 균일성, 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)로부터의 방사 스폿의 단면 사이즈 또는 면적, 및/또는 개별 어드레스가능 엘리먼트(102)로부터의 방사 스폿의 (x-y 평면에서의) 로케이션을 결정하는데 사용될 수도 있다.
일 실시형태로서, 노광 장치가 제공되며, 그 노광 장치는, 기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더; 원하는 패턴에 따라 변조된 방사를 제공하도록 구성되는 패터닝 디바이스로서, 패터닝 디바이스는 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 상기 패터닝 디바이스; 변조된 방사를 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템으로서, 나란히 배열되며 그리고 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 투영 시스템; 및 기판을 노광하기 위해 스캐닝 방향으로 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에 상대 운동을 제공하도록 구성되는 액추에이터를 포함한다.
일 실시형태에서, 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 스캐닝 움직임이 동일한 시간에서기판의 전체 폭을 복수의 빔들에 실질적으로 노광시킬 수 있도록 기판의 폭을 가로질러 충분히 연장한다. 일 실시형태에서, 방사 소스들의 제 1 2차원 어레이가 스캐닝 방향을 따라 방사 소스들의 제 2 2차원 어레이로부터 공간적으로 분리되어서 제 2 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부에 의해 노광될 기판의 영역들을 인터리빙하는 기판의 영역들을 제 1 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부가 노광한다. 일 실시형태에서, 빔들의 2차원 어레이들의 적어도 일부는 정사각형 형상을 가진다. 일 실시형태에서, 빔들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 2차원 어레이는 2차원 어레이에서의 빔들이 이웃하는 빔들과는 본질적으로 동일한 거리들을 가지도록 구성된다. 일 실시형태에서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 2차원 어레이의 단면 치수가 광학 엘리먼트들 중 적어도 하나의 광학 엘리먼트의 단면 치수보다 작거나 동일하다. 일 실시형태에서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 2차원 어레이는 어레이 주위의 본딩 패드 영역을 포함하며, 본딩 패드 영역은 각각의 라인들에 의해 어레이의 방사 소스들에 접속되는 복수의 본드 패드들을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 발광 다이오드들(LED들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 수직 외부 공동 표면 방출 레이저들(VECSEL들) 또는 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSEL들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈들이고 복수의 광학 엘리먼트들은 2차원 마이크로렌즈 어레이를 형성한다. 일 실시형태에서, 기판은 방사 감응 기판이다. 일 실시형태에서, 기판은 스캐닝 방향으로 이동 가능하고 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 기판을 노광하기 위해 스캐닝 모션 동안 실질적으로 정지로 유지된다.
일 실시형태으로서, 디바이스 제조 방법이 제공되며, 그 방법은, 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 사용하여 원하는 패턴에 따라 변조되는 복수의 방사 빔들을 제공하는 단계로서, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 상기 방사 빔들을 제공하는 단계; 나란히 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 사용하여 기판 상에 복수의 빔들을 투영하는 단계로서, 광학 엘리먼트들은 방사 소스들의 2차원 어레이로부터의 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는, 상기 빔들을 투영하는 단계; 및 기판을 노광하기 위해 스캐닝 방향으로 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에 상대 운동을 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 스캐닝 모션이 동일한 시간에서 기판의 전체 폭을 복수의 빔들에 실질적으로 노광시킬 수 있도록 기판의 폭을 가로질러 충분히 연장한다. 일 실시형태에서, 방사 소스들의 제 1 2차원 어레이가 스캐닝 방향을 따라 방사 소스들의 제 2 2차원 어레이로부터 공간적으로 분리되어서 제 2 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부에 의해 노광될 기판의 영역들을 인터리빙하는 기판의 영역들을 제 1 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부가 노광한다. 일 실시형태에서, 빔들의 2차원 어레이들의 적어도 일부는 정사각형 형상을 가진다. 일 실시형태에서, 빔들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 2차원 어레이는 2차원 어레이에서의 빔들이 이웃하는 빔들과는 본질적으로 동일한 거리들을 가지도록 구성된다. 일 실시형태에서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 2차원 어레이의 단면 치수가 광학 엘리먼트들 중 적어도 하나의 광학 엘리먼트의 단면 치수보다 작거나 동일하다. 일 실시형태에서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 2차원 어레이는 어레이 주위의 본딩 패드 영역을 포함하며, 본딩 패드 영역은 각각의 라인들에 의해 어레이의 방사 소스들에 접속되는 복수의 본드 패드들을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 발광 다이오드들(LED들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 수직 외부 공동 표면 방출 레이저들(VECSEL들) 또는 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSEL들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈들이고 복수의 광학 엘리먼트들은 2차원 마이크로렌즈 어레이를 형성한다. 일 실시형태에서, 기판은 방사 감응 기판이다. 일 실시형태에서, 본 방법은 기판을 노광하기 위해 스캐닝 모션 동안 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들이 실질적으로 정지로 유지면서 스캐닝 방향으로 기판을 이동시키는 것을 포함한다.
일 실시형태에서, 노광 장치가 제공되며, 노광 장치는, 각각의 어레이가 복수의 방사 방출기들을 가지며 방사 방출기들은 기판을 향해 원하는 패턴에 따라 변조되는 복수의 빔들을 제공하도록 구성되는 복수의 어레이들; 복수의 어레이들의 포지션을 단위로 하여 조정하도록 구성되는 액추에이터; 및 각각의 광학 엘리먼트가 복수의 어레이들 중 하나의 어레이에 의해 방출된 빔들을 수광하고 그 빔들을 기판 상에 투영하도록 구성되는, 복수의 광학 엘리먼트들을 포함한다.
일 실시형태에서, 액추에이터는 복수의 어레이들과 기판 사이의 거리를 조정하며 및/또는 기판에 대한 복수의 어레이들의 각도 배향을 조정하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 액추에이터는 복수의 어레이들의 다른 복수의 어레이들에 대한 위치적 정렬을 조정하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 액추에이터는 복수의 액추에이터들을 포함하며, 액추에이터들 중 적어도 하나의 액추에이터는 복수의 어레이들의 코너 및/또는 복수의 어레이들의 중심에 위치된다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 방출기들은 복수의 방사 소스들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 전자기 방사를 생성 및 방출하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 발광 다이오드들(LED들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 수직 외부 공동 표면 방출 레이저들(VECSEL들) 또는 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSEL들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 광학 엘리먼트들은 복수의 어레이들에 부착된다. 일 실시형태에서, 복수의 어레이들 중 적어도 하나의 어레이의 복수의 방사 방출기들은 2차원 어레이로 배열된다. 일 실시형태에서, 복수의 어레이들은 2차원 어레이로 배열된다. 일 실시형태에서, 복수의 어레이들, 액추에이터 및 복수의 광학 엘리먼트들은 모듈을 형성하고 어레이로 배열되는 복수의 이러한 모듈들을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈들이고 복수의 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈 어레이를 형성한다. 일 실시형태에서, 기판은 방사 감응 기판이다.
일 실시형태에서, 디바이스 제조 방법이 제공되는데, 그 방법은, 액추에이터를 사용하여 단위로서 복수의 어레이들의 포지션을 조정하는 단계 - 각각의 어레이는 복수의 방사 방출기들을 가지며, 방사 방출기들은 복수의 방사 빔들을 제공하도록 구성됨; 원하는 패턴에 따라 변조되는 복수의 방출기들로부터 복수의 방사 빔들을 제공하는 단계; 및 복수의 광학 엘리먼트들에 의해 기판에 복수의 빔들을 투영하는 단계 - 각각의 광학 엘리먼트는 복수의 어레이들 중 하나의 어레이에 의해 방출되는 빔들을 수광하도록 구성됨- 를 포함한다.
일 실시형태에서, 조정하는 단계는 복수의 어레이들과 기판 사이의 거리를 조정하는 단계 및/또는 기판에 대한 복수의 어레이들의 각도 배향을 조정하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 조정하는 단계는 복수의 어레이들의 다른 복수의 어레이들에 대한 위치적 정렬을 조정하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 액추에이터는 복수의 액추에이터들을 포함하며, 액추에이터들 중 적어도 하나의 액추에이터는 복수의 어레이들의 코너 및/또는 복수의 어레이들의 중심에 위치된다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 방출기들은 복수의 방사 소스들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 전자기 방사를 생성 및 방출하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 발광 다이오드들(LED들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 방사 소스들은 수직 외부 공동 표면 방출 레이저들(VECSEL들) 또는 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSEL들)을 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 광학 엘리먼트들은 복수의 어레이들에 부착된다. 일 실시형태에서, 복수의 어레이들 중 적어도 하나의 어레이의 복수의 방사 방출기들은 2차원 어레이로 배열된다. 일 실시형태에서, 복수의 어레이들은 2차원 어레이로 배열된다. 일 실시형태에서, 복수의 어레이들, 액추에이터 및 복수의 광학 엘리먼트들은 모듈을 형성하고 어레이로 배열되는 복수의 이러한 모듈들 더 포함한다. 일 실시형태에서, 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈들이고 복수의 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈 어레이를 형성한다. 일 실시형태에서, 기판은 방사 감응 기판이다.
일 실시형태에서, 디바이스 제조 방법이 제공되는데, 그 방법은, 패터닝 장치에서 입자들을 생성하는 단계; 기판 상에 입자들의 층을 형성하기 위해 패터닝 장치에서 기판 상에 입자들을 증착하는 단계; 및 입자들의 증착층에 패터닝 장치에서의 패턴을 인가하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 패턴을 인가하는 단계는 기판 상에 입자들 중 적어도 일부의 입자들을 적어도 부분적으로 소결하기 위해 기판 상에 방사의 빔을 투영하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 그 방법은 기판을 이동시키는 단계를 더 포함하고 방사의 빔을 투영하는 단계는 화소 그리드 이미징 방식으로 가동 기판에 복수의 변조된 빔들을 투영하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 대다수의 입자들의 폭은 15 나노미터 이하이다. 일 실시형태에서, 패턴을 인가하는 단계는 층에서의 입자들 중 적어도 일부의 입자들을 200℃ 이하의 온도에서 적어도 부분적으로 소결함으로써 층에 패턴을 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 입자들을 생성하는 단계는 애노드와 캐소드 사이에 스파크를 발생시킴으로써 입자들을 형성하는 단계를 포함하는데, 그 입자들은 애노드, 캐소드, 또는 둘 다의 재료로부터 형성된다. 일 실시형태에서, 재료는 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 구리, 금, 은, 티타늄, 및/또는 백금으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다. 일 실시형태에서, 입자들을 형성하는 단계는 실질적으로 산소 없는 환경에서 입자들을 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 실질적으로 산소 없는 환경은 진공이거나 또는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 및/또는 라돈으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 가스로 채워진다. 일 실시형태에서, 방법은 가스 스트림 내에 입자들을 혼입하여 입자들을 응집시키는 것과 입자들의 추가의 응집을 방지 또는 제한하기 위해 스파크의 하류에 추가의 가스 흐름을 제공하는 것을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 그 방법은 기판을 이동시키는 단계를 더 포함하고 입자들을 증착하는 단계는, 기판의 움직임 동안, 기판의 폭을 가로질러 연장하도록 입자들을 증착하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 입자들을 증착하는 단계는 입자들의 스트림 주위의 전자기장에 의해 입자들의 이동 방향을 제어하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 입자들을 증착하는 단계는 가스 스트림으로 입자들을 기판 상으로 운반하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 기판은 반도체형 기판이다.
일 실시형태에서, 패터닝 장치가 제공되는데, 그 패터닝 장치는, 기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더; 패터닝 장치 내에서 입자들을 발생시키도록 구성되는 입자 발생기로서, 기판 상에 입자들의 층을 형성하기 위해 입자들을 기판 상으로 증착하도록 구성되는 상기 입자 발생기; 및 패터닝 장치 내의 패턴 발생기로서, 패터닝 장치에서의 패턴을 입자들의 증착층에 인가하도록 구성되는 상기 패턴 발생기를 포함한다.
일 실시형태에서, 패턴 발생기는 기판 상에 입자들 중 적어도 일부의 입자들을 적어도 부분적으로 소결하기 위해 기판 상으로 방사의 빔을 투영하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 그 장치는 기판을 이동시키는 액추에이터를 더 포함하고 패턴 발생기는 화소 그리드 이미징 방식으로 가동 기판에 복수의 변조된 빔들을 투영하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 입자 발생기는 대다수의 입자들의 폭이 15 나노미터 이하가 되도록 입자들을 발생시키도록 구성된다. 일 실시형태에서, 패턴 발생기는 200℃ 미만의 온도에서 입자들 중 적어도 일부의 입자들을 적어도 부분적으로 소결함으로써 층 내에 패턴을 생성하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 입자 발생기는, 애노드와 캐소드를 포함하는 그리고 애노드와 캐소드 사이에서 스파크를 발생시키도록 구성되는 스파크 방전 발생기를 포함하는데, 입자들은 애노드, 캐소드, 또는 둘 다의 재료로부터 형성된다. 일 실시형태에서, 재료는 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 구리, 금, 은, 티타늄, 및/또는 백금으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다. 일 실시형태에서, 입자 발생기는 실질적으로 산소 없는 환경에서 입자들을 형성하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 실질적으로 산소 없는 환경은 진공이거나 또는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 및/또는 라돈으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 가스로 채워진다. 일 실시형태에서, 입자 발생기는 입자들을 응집시키기 위해 가스 스트림 내에 입자들을 혼입시키도록 구성되고 입자들의 추가의 응집을 방지 또는 제한하기 위해 스파크의 하류에 추가의 가스 스트림을 제공하는 출구를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 장치는 기판을 이동시키도록 구성되는 액추에이터와, 기판의 움직임 동안, 입자들이 기판의 폭을 가로질러 연장하게 제공되도록 입자들의 증착을 제어하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 입자 발생기는 입자들의 스트림 주위의 전자기장에 의해 입자들의 이동 방향을 제어하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 입자 발생기는 기판 상에 가스 스트림으로 입자들을 제공하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 장치는 기판 상에 입자들의 층의 두께를 제어하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 기판은 반도체형 기판이다.
비록 특정 디바이스 또는 구조체(예컨대, 집적 회로 또는 평판 디스플레이)의 제조 시 리소그래피 장치의 사용에 대해 이 텍스트에서 특정 참조가 이루어질 수도 있지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치 및 리소그래피 방법은 애플리케이션들을 가질 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 애플리케이션들은 집적 회로들, 집적 광학 시스템들, 자기 도메인 메모리들을 위한 가이드 및 검출 패턴들, 평판 디스플레이들, LCD들, OLED 디스플레이들, 박막 자기 헤드들, 마이크로-전자기계 디바이스들(micro-electromechanical devices)(MEMS), 마이크로-광-전기기계 시스템들(micro-opto-electromechanical systems)(MOEMS), DNA 칩들, 패키징(예컨대, 플립 칩, 재배포(redistribution) 등), 가요성 디스플레이들 또는 전자기기(이것들은 회전 가능하며, 종이와 같이 구부림 가능하고 기형 없이, 적합하며, 튼튼하며, 얇고, 및/또는 경량으로 유지될 수도 있는 디스플레이들 또는 전자기기들, 예컨대, 가요성 플라스틱 디스플레이들임) 등의 제조를 비제한적으로 포함한다. 또한, 예를 들면 평판 디스플레이에서, 본원의 장치 및 방법은 다양한 층들, 예컨대, 박막 트랜지스터 층 및/또는 컬러 필터 층의 생성을 돕는데 사용될 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서의 동일한 장치의 변형예가, 예컨대, 롤-투-롤(roll-to-roll) 기법들 및/또는 유리 캐리어 상의 포일을 사용하여 플라스틱 또는 금속 포일과 같은, 예컨대, 가요성 기판들을 포함하여, 다양한 전자 및 다른 디바이스들 또는 패턴들의 제조 시에 사용될 수 있다.
이러한 대안적 애플리케이션들의 맥락에서, 본 명세서에서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어들의 임의의 사용이 각각 "기판" 또는 "타겟 부분"이라는 더욱 일반적인 용어들과 동의어로서 간주될 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 예를 들어 트랙(예컨대, 통상적으로 레지스트 층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 도구) 또는 계량(metrology) 또는 검사 도구에서, 노광 전 또는 후에, 가공될 수도 있다. 적용 가능한 경우, 본원에서의 개시내용은 이러한 및 다른 기판 가공 도구들에 적용될 수도 있다. 게다가, 기판은, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여, 한 번 넘게 가공될 수도 있어서, 본 명세서에서 사용되는 기판이라는 용어는 다수의 가공된 층들을 이미 포함하는 기판을 또한 지칭할 수도 있다.
평판 디스플레이 기판이 형상이 직사각형일 수도 있다. 이 유형의 기판을 노광하도록 설계되는 리소그래피 장치가 직사각형 기판의 전체 폭을 커버하거나, 또는 그 폭의 부분(예를 들어 폭의 절반)을 커버하는 노광 지역을 제공할 수도 있다. 패터닝 디바이스가 패터닝된 빔을 동기적으로 제공하는 동안, 기판은 노광 지역 아래에서 스캔될 수도 있다. 이런 식으로, 원하는 패턴의 전체 또는 부분이 기판에 전사된다. 노광 지역이 기판의 전체 폭을 커버하면 노광이 단일 스캔으로 완료될 수도 있다. 노광 지역이, 예를 들어, 기판의 폭의 절반을 커버하면, 기판은 제 1 스캔 후에 가로방향으로 이동될 수도 있고, 추가의 스캔이 기판의 나머지를 노광하기 위해 통상적으로 수행된다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 이를테면 기판(의 일부)에 패턴을 생성하기 위해 방사 빔의 단면을 변조하는데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로서 폭넓게 해석되어 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 그 패턴이 위상 시프팅 특징부들 또는 이른바 지원 특징부들을 포함한다면, 기판의 타겟 부분에서의 원하는 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있다는 것에 주의해야 한다. 마찬가지로, 기판 상에 결과적으로 생성되는 패턴은 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이에 의해 임의의 하나의 순간에 형성되는 패턴에 해당하지 않을 수도 있다. 이는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이에 의해 제공되는 패턴 및/또는 기판의 상대 포지션이 변하는 동안 기판의 각각의 부분 상에 형성되는 최종적인 패턴이 주어진 시구간 또는 주어진 수의 노광들에 걸쳐 구성되는 배열체의 경우일 수도 있다. 일반적으로, 기판의 타겟 부분 상에 생성되는 패턴은 타겟 부분에 생성되는 디바이스, 예컨대, 집적 회로 또는 평판 디스플레이에서의 특정 기능 층(예컨대, 평판 디스플레이에서의 컬러 필터 층 또는 평판 디스플레이에서의 박막 트랜지스터 층)에 대응할 것이다. 이러한 패터닝 디바이스들의 예들은, 예컨대, 레티클들, 프로그램가능 미러 어레이들, 레이저 다이오드 어레이들, 발광 다이오드 어레이들, 격자 광 밸브들, 및 LCD 어레이들을 포함한다. 방사 빔의 인접한 부분들에 대해 방사 빔의 한 부분의 위상을 변조함으로써 방사 빔에 패턴을 부여하는 복수의 프로그램가능 엘리먼트들을 갖는 전자적 프로그램가능 패터닝 디바이스들을 포함하여, 패턴이 전자 디바이스들(예컨대, 컴퓨터)의 도움으로 프로그램 가능한 패터닝 디바이스들, 예컨대, 방사 빔의 부분의 세기를 각각 변조할 수 있는 복수의 프로그램가능 엘리먼트들을 포함하는 패터닝 디바이스들, (예컨대, 레티클을 제외한 이전의 문장에서 언급된 모든 디바이스들)이, 본 명세서에서 "디바이스들"이라고 총칭된다. 일 실시형태에서, 패터닝 디바이스는 적어도 10 개의 프로그램가능 엘리먼트들, 예컨대, 적어도 100 개의, 적어도 1000 개의, 적어도 10000 개의, 적어도 100000 개의, 적어도 1000000 개의, 또는 적어도 10000000 개의 프로그램가능 엘리먼트들을 포함한다. 이들 디바이스들 중 여러 디바이스들의 실시형태들이 아래에서 더 상세히 논의된다:
- 프로그램가능 미러 어레이. 프로그램가능 미러 어레이는 점탄성 제어 층을 갖는 매트릭스-어드레스가능 표면과 반사 표면을 포함할 수도 있다. 이러한 장치 이면의 기본 원리는, 예를 들어, 반사 표면의 어드레싱된 영역들이 입사 방사를 회절된 방사로서 반사하는 한편, 비어드레싱된 영역들은 입사 방사를 비회절된 방사로서 반사한다는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하여, 비회절된 방사는 반사된 빔을 필터링 제거하여, 단지 회절된 방사만이 기판에 도달하게 할 수 있다. 이런 방식으로, 빔은 매트릭스-어드레스가능 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 대체예로서, 필터는 회절된 방사를 필터링 제거하여, 기판에 도달할 비회절된 방사를 남겨둘 수도 있다. 회절 광학 MEMS 디바이스들의 어레이가 대응하는 방식으로 또한 사용될 수도 있다. 회절 광학 MEMS 디바이스가 입사 방사를 회절된 방사로서 반사하는 격자를 형성하기 위해 서로에 대해 변형될 수도 있는 복수의 반사 리본들을 포함할 수도 있다. 프로그램가능 미러 어레이의 추가의 실시형태가 아주 작은 미러들의 매트릭스 배열을 포함하며, 그것들의 각각은 적합한 국부화된 전기장을 적용함으로써, 또는 압전 작동 수단을 채용함으로써 축을 중심으로 개별적으로 틸팅될 수도 있다. 틸트 각도는 각각의 미러의 상태를 정의한다. 엘리먼트가 결함이 없을 때, 제어기로부터의 적절한 제어 신호들에 의해 미러들은 제어 가능하다. 각각의 비결함 엘리먼트는 투영된 방사 패턴에서의 자신의 대응하는 화소의 세기를 조정하기 위해서 일련의 상태들 중 어느 하나의 상태를 채택하도록 제어 가능하다. 다시 한번, 미러들은 매트릭스-어드레스가능하여서, 어드레싱된 미러들은 들어오는 방사 빔을 비어드레싱된 미러들로 상이한 방향으로 반사하며; 이 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레스가능 미러들의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝될 수도 있다. 요구된 매트릭스 어드레싱은 적합한 전자적 수단을 사용하여 수행될 수도 있다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같은 미러 어레이들에 대한 더 많은 정보는, 예를 들어, 미국 특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와, PCT 특허 출원 공개 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 모을 수 있으며, 그 특허들은 그 전부가 참조로 본 명세서에 포함된다.
- 프로그램가능 LCD 어레이. 그런 구성의 일 예가 미국 특허 US 5,229,872호에서 주어지며, 그 특허는 그 전부가 참조로 본 명세서에 포함된다.
리소그래피 장치는 하나 이상의 패터닝 디바이스들, 예컨대, 하나 이상의 콘트라스트 디바이스들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 그것은, 서로 독립적으로 각각 제어되는, 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 복수의 어레이들을 가질 수도 있다. 이러한 배열에서, 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이들의 일부 또는 전부의 어레이들은, 일반 조명 시스템(또는 조명 시스템의 일부), 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이들을 위한 일반 지원 구조체 및/또는 공통 투영 시스템(또는 투영 시스템의 일부) 중 적어도 하나를 가질 수도 있다.
특징부들의 프리-바이어싱(pre-biasing), 광학적 근접 정정 특징부들, 위상 변화 기법들 및/또는 다수의 노광 기법들이 사용될 때, 예를 들어, 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이 상에 "디스플레이되는" 패턴은 기판 상에 또는 기판의 층에 결과적으로 전사되는 패턴과는 실질적으로 상이할 수도 있다. 마찬가지로, 기판 상에 결과적으로 생성되는 패턴은 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이에 대해 임의의 하나의 순간에 형성되는 패턴에 해당하지 않을 수도 있다. 이는 개별 어드레스가능 엘리먼트들의 어레이 상의 패턴 및/또는 기판의 상대 포지션이 변하는 동안 기판의 각각의 부분 상에 형성되는 최종적인 패턴이 주어진 시구간 또는 주어진 수의 노광들에 걸쳐 구성되는 배열체의 경우일 수도 있다.
투영 시스템 및/또는 조명 시스템은 방사 빔을 진행, 성형, 또는 제어하기 위해 다양한 유형들의 광학적 컴포넌트들, 예컨대, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 유형들의 광학적 컴포넌트들, 또는 그것들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
리소그래피 장치는 기판을 유지하지 않는 다른 테이블(예컨대, 세정, 및/또는 측정 등을 위한 테이블)과 조합하여 둘(예컨대, 듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들(및/또는 둘 이상의 패터닝 디바이스 테이블들) 또는 하나 이상의 기판 테이블들을 갖는 유형일 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 머신들에서 추가적인 테이블(들)은 병행하여 사용될 수도 있거나, 또는 하나 이상의 다른 테이블들을 노광을 위해 사용하고 있으면서 준비 단계들이 하나 이상의 테이블들에 대해 수행될 수도 있다.
리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서 기판의 적어도 부분이 상대적으로 높은 굴절 계수를 갖는 "침지 액(immersion liquid)", 예컨대, 물에 의해 커버될 수도 있는 유형일 수도 있다. 침지 액은 리소그래피 장치에서의 다른 공간들에, 예를 들어, 패터닝 디바이스와 투영 시스템 사이에 또한 적용될 수도 있다. 침지 기법들은 투영 시스템의 NA를 증가시키기 위해 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "침지"라는 용어는 구조체, 예컨대, 기판이, 액체 내에 잠겨져야만 함을 의미하는 것이 아니라, 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치한다는 것만을 의미한다.
게다가, 장치에는 (예컨대, 기판에 화학물질들을 선택적으로 부착하기 위해 또는 기판의 표면 구조를 선택적으로 수정하기 위해) 유체와 기판의 조사된 부분들 사이에 상호작용들을 허용하는 유체 가공 셀이 제공될 수도 있다.
일 실시형태에서, 기판은 실질적으로 원형 형상을 가지며, 옵션적으로 자신의 외연부의 일부를 따라 노치 및/또는 평탄화된 에지를 가진다. 일 실시형태에서, 기판은 다각형 형상, 예컨대, 직사각형 형상을 가진다. 기판이 실질적으로 원형 형상을 갖는 실시형태들은, 기판이 적어도 25㎜, 예를 들면 적어도 50㎜, 적어도 75㎜, 적어도 100㎜, 적어도 125㎜, 적어도 150㎜, 적어도 175㎜, 적어도 200㎜, 적어도 250㎜, 또는 적어도 300㎜의 직경을 갖는 실시형태들을 포함한다. 일 실시형태에서, 기판은 많아야 500㎜, 많아야 400㎜, 많아야 350㎜, 많아야 300㎜, 많아야 250㎜, 많아야 200㎜, 많아야 150㎜, 많아야 100㎜, 또는 많아야 75㎜의 직경을 가진다. 기판이 다각형, 예컨대, 직사각형인 실시형태들은, 기판의 적어도 하나의 면, 예컨대, 적어도 2 면들 또는 적어도 3 면들이 적어도 5 cm, 예컨대, 적어도 25 cm, 적어도 50 cm, 적어도 100 cm, 적어도 150 cm, 적어도 200 cm, 또는 적어도 250 cm의 길이를 가지는 실시형태들을 포함한다. 일 실시형태에서, 기판의 적어도 하나의 면은 많아야 1000 cm, 예컨대, 많아야 750 cm, 많아야 500 cm, 많아야 350 cm, 많아야 250 cm, 많아야 150 cm, 또는 많아야 75 cm의 길이를 가진다. 일 실시형태에서, 기판은 약 250~350 cm의 길이와 약 250~300 cm의 폭을 갖는 직사각형 기판이다. 기판의 두께는 가변할 수도 있고, 어느 정도는, 예컨대, 기판 재료 및/또는 기판 치수들에 의존할 수도 있다. 일 실시형태에서, 두께는 적어도 50 ㎛, 예를 들면 적어도 100 ㎛, 적어도 200 ㎛, 적어도 300 ㎛, 적어도 400 ㎛, 적어도 500 ㎛, 또는 적어도 600 ㎛이다. 하나의 실시형태에서, 기판의 두께는 많아야 5000 ㎛, 예를 들면 많아야 3500 ㎛, 많아야 2500 ㎛, 많아야 1750 ㎛, 많아야 1250 ㎛, 많아야 1000 ㎛, 많아야 800 ㎛, 많아야 600 ㎛, 많아야 500 ㎛, 많아야 400 ㎛, 또는 많아야 300 ㎛이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로 레지스트 층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 도구)에서, 노광 전 또는 후에, 가공될 수도 있다. 기판의 성질들은, 예를 들어 계량 도구 및/또는 검사 도구로 노광 전 또는 후에 측정될 수도 있다.
일 실시형태에서, 레지스트 층이 기판 상에 제공된다. 일 실시형태에서, 기판은 웨이퍼, 예를 들면 반도체 웨이퍼이다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 재료는 Si, SiGe, SiGeC, SiC, Ge, GaAs, InP, 및 InAs로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 웨이퍼는 III/V 화합물 반도체 웨이퍼이다. 일 실시형태에서, 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼이다. 일 실시형태에서, 기판은 세락믹 기판이다. 일 실시형태에서, 기판은 유리 기판이다. 유리 기판들은, 예컨대, 평판 디스플레이들 및 액정 디스플레이 패널들의 제조 시에 유용할 수도 있다. 일 실시형태에서, 기판은 플라스틱 기판이다. 일 실시형태에서, 기판은 (사람의 육안에 대해) 투명하다. 일 실시형태에서, 기판은 컬러이다. 일 실시형태에서, 기판은 컬러가 없다. 일 실시형태에서, 기판은 임시 유리 캐리어 상의 플라스틱 포일을 포함한다. 이는, 예컨대 유리 기판 상의 폴리이미드의, 코팅된 층을 포함할 수 있으며, 이 층은 유리 디스플레이에 대해서와 유사한 방식으로 가공되지만, 유리는, 예컨대, UV 레이저 단계를 사용하여 가공 후에, 바람직하게는 나머지 포일과 증가된 견고성 및 용이한 핸들링을 위한 보호 플라스틱 포일을 적층한 후에 제거된다.
일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(104)는 기판(114) 위에 있는 것으로서 설명 및/또는 도시되지만, 그것은 기판(114) 아래에 대신 또는 부가적으로 위치될 수도 있다. 게다가, 일 실시형태에서, 패터닝 디바이스(104)와 기판(114)은 나란할 수도 있으며, 예컨대, 패터닝 디바이스(104)와 기판(114)은 수직으로 연장하고 패턴은 수평으로 투영된다. 일 실시형태에서, 기판(114)의 적어도 두 개의 반대 측들을 노광하기 위해 패터닝 디바이스(104)가 제공된다. 예를 들어, 적어도 기판(114)의 제 각각의 대향 측 상에는, 그들 측면들을 노광시키기 위한 적어도 두 개의 패터닝 디바이스들(104)이 있을 수도 있다. 일 실시형태에서, 기판(114)의 일측을 투영하는 단일 패터닝 디바이스(104)와 단일 패터닝 디바이스(104)로부터의 패턴을 기판(114)의 타측에 투영하는 적절한 광학계(예컨대, 빔 지향 미러들)가 있을 수도 있다.
본 명세서의 설명에서, "렌즈"라는 용어는 언급된 렌즈와 동일한 기능을 제공하는 임의의 굴절, 반사, 및/또는 회절 광학 엘리먼트를 일반적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 이미징 렌즈가 광 파워를 갖는 기존의 굴절 렌즈의 형태로, 광 파워를 갖는 슈바르츠실트(Schwarzschild) 반사 시스템의 형태로, 그리고/또는 광 파워를 갖는 존 플레이트의 형태로 실시될 수도 있다. 더구나, 결과적인 효과가 수렴된 빔을 생성하는 것이면 이미징 렌즈가 비-이미징 광학계를 포함할 수도 있다.
특정 실시형태들이 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실시될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시형태가 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 머신 판독가능 명령들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 그런 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
더구나, 비록 특정한 실시형태들 및 예들이 설명되었지만, 본 발명은 구체적으로 개시되는 실시형태들을 넘어서 다른 대안적 실시형태들 및/또는 본 발명의 사용들 및 자명한 변형들 및 그것들의 동등물들로 연장한다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해할 것이다. 덧붙여서, 본 발명의 다수의 변형예들이 상세히 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 변형들이, 본 개시물에 기초하여 본 기술분야의 통상의 기술자에게 쉽사리 명확하게 될 것이다. 예를 들어, 실시형태들의 특정 특징들 및 양태들의 다양한 조합 또는 부조합들이 만들어질 수도 있고 여전히 본 발명의 범위 내에 속한다는 것이 의도된다. 따라서, 개시된 실시형태들의 다양한 특징들 및 양태들은 개시된 발명의 다양한 모드들을 형성하기 위하여 서로 조합되거나 또는 대체될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시형태에서, 미국 특허 출원 공개 US 2011-0188016호 및 PCT 특허 출원 공개 WO 2010/032224호의 전체 내용들이 참조로 본 명세서에 포함되는, 미국 특허 출원 공개 US 2011-0188016호 PCT 특허 출원 공개 WO 2010/032224에서 개시된 하나 이상의 특징들 또는 양태들은 본 명세서에서 개시되는 하나 이상의 특징들 또는 양태들과 조합되거나 또는 대체될 수도 있다.
본 발명은 다음의 항들을 사용하여 추가로 설명될 수도 있다:
1. 기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더;
원하는 패턴에 따라 변조된 방사를 제공하도록 구성되는 패터닝 디바이스로서, 패터닝 디바이스는 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 패터닝 디바이스;
변조된 방사를 기판상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템으로서, 나란히 배열되고 그리고 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 투영 시스템; 및
기판을 노광하기 위해 스캐닝 방향으로 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에 상대 운동을 제공하도록 구성되는 액추에이터를 포함하는, 노광 장치.
2. 기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더;
원하는 패턴에 따라 변조된 방사를 제공하도록 구성되는 패터닝 디바이스로서, 패터닝 디바이스는 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 패터닝 디바이스;
변조된 방사를 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템으로서, 나란히 배열되고 그리고 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 투영 시스템; 및
기판을 노광하기 위해 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에서 스캐닝 방향으로 상대 운동을 제공하도록 구성되는 액추에이터(여기서, 방사 소스들의 2차원 어레이들은 상대 운동 동안 기판의 상이한 영역들을 통과하도록 어레이에서의 개개의 방사 소스들을 위치시키기 위해 스캐닝 방향에 대해 회전됨)를 포함하는, 노광 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 스캐닝 모션이 동일한 시간에서 기판의 전체 폭을 복수의 빔들에 실질적으로 노광시킬 수 있도록 기판의 폭을 가로질러 충분히 연장하는, 노광 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 방사 소스들의 제 1 2차원 어레이가 스캐닝 방향을 따라 방사 소스들의 제 2 2차원 어레이로부터 공간적으로 분리되어서 제 2 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부에 의해 노광될 기판의 지역들을 인터리빙하는 기판의 영역들을 제 1 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부가 노광하는, 노광 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔들의 2차원 어레이들의 적어도 일부는 정사각형 형상을 가지는, 노광 장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나는 2차원 어레이에서의 빔들이 이웃하는 빔들과는 본질적으로 동일한 거리들을 가지도록 구성되는, 노광 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 단면 치수가 광학 엘리먼트들 중 적어도 하나의 단면 치수보다 작거나 동일한, 노광 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나는 어레이 주위의 본딩 패드 영역을 포함하며, 본딩 패드 영역은 각각의 라인들에 의해 어레이의 방사 소스들에 접속되는 복수의 본드 패드들을 포함하는, 노광 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 방사 소스들은 발광 다이오드들(LED들)을 포함하는, 노광 장치.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 방사 소스들은 수직 외부 공동 표면 방출 레이저들(VECSEL들) 또는 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSEL들)을 포함하는, 노광 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈들이고 복수의 광학 엘리먼트들은 2차원 마이크로렌즈 어레이를 형성하는, 노광 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판은 방사 감응 기판인, 노광 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판은 스캐닝 방향으로 이동 가능하고 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 기판을 노광하기 위해 스캐닝 모션 동안 실질적으로 정지로 유지되는, 노광 장치.
14. 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 사용하여 원하는 패턴에 따라 변조되는 복수의 방사 빔들을 제공하는 단계로서, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 방사 빔들을 제공하는 단계;
나란히 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 사용하여 기판상에 복수의 빔들을 투영하는 단계로서, 광학 엘리먼트들은 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는, 빔들을 투영하는 단계; 및
기판을 노광하기 위해 스캐닝 방향으로 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에 상대 운동을 제공하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
15. 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 사용하여 원하는 패턴에 따라 변조되는 복수의 방사 빔들을 제공하는 단계로서, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성되는, 방사 빔들을 제공하는 단계;
나란히 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 사용하여 기판상에 복수의 빔들을 투영하는 단계로서, 광학 엘리먼트들은 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는, 빔들을 투영하는 단계; 및
기판을 노광하기 위해 기판과 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에서 스캐닝 방향으로 상대 운동을 제공하는 단계(여기서, 방사 소스들의 2차원 어레이들은 상대 운동 동안 기판의 상이한 영역들을 통과하도록 어레이에서의 개개의 방사 소스들을 위치시키기 위해 스캐닝 방향에 대해 회전됨)를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 스캐닝 모션이 동일한 시간에서 기판의 전체 폭을 복수의 빔들에 실질적으로 노광시킬 수 있도록 기판의 폭을 가로질러 충분히 연장하는, 디바이스 제조 방법.
17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 방사 소스들의 제 1 2차원 어레이가 스캐닝 방향을 따라 방사 소스들의 제 2 2차원 어레이로부터 공간적으로 분리되어서 제 2 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부에 의해 노광될 기판의 영역들을 인터리빙하는 기판의 영역들을 제 1 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부가 노광하는, 디바이스 제조 방법.
18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔들의 2차원 어레이들의 적어도 일부는 정사각형 형상을 가지는, 디바이스 제조 방법.
19. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나는 2차원 어레이에서의 빔들이 이웃하는 빔들과는 본질적으로 동일한 거리들을 가지도록 구성되는, 디바이스 제조 방법.
20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 단면 치수가 광학 엘리먼트들 중 적어도 하나의 단면 치수보다 작거나 동일한, 디바이스 제조 방법.
21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나는 어레이 주위의 본딩 패드 영역을 포함하며, 본딩 패드 영역은 각각의 라인들에 의해 어레이의 방사 소스들에 접속되는 복수의 본드 패드들을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
22. 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 방사 소스들은 발광 다이오드들(LED들)을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
23. 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 방사 소스들은 수직 외부 공동 표면 방출 레이저들(VECSEL들) 또는 수직 공동 표면 방출 레이저들(VCSEL들)을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
24. 제 14 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈들이고 복수의 광학 엘리먼트들은 2차원 마이크로렌즈 어레이를 형성하는, 디바이스 제조 방법.
25. 제 14 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판은 방사 감응 기판인, 디바이스 제조 방법.
26. 제 14 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들이 기판을 노광하기 위해 스캐닝 모션 동안 실질적으로 정지로 유지되는 동안 기판을 스캐닝 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
27. 평판 디스플레이들의 제조를 위한 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 장치 또는 제 14 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항의 방법의 사용.
28. 집적 회로들의 제조를 위한 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 장치 또는 제 14 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항의 방법의 사용.
29. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 장치 또는 제 14 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 제조되는 평판 디스플레이.
30. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 장치 또는 제 14 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 제조되는 집적 회로 디바이스.
따라서, 다양한 실시형태들이 위에서 설명되었지만, 그것들은 예시적으로만 제시되어 있는것이지, 제한하는 것이 아님을 이해되어야 한다. 유형 및 세부사항에서의 다양한 변경들이 본 발명 의사상과 범위로부터 벗어나는 일 없이 본원 내에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게는 명확할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭과 범위는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 의해 제한되어서는 안 될 것이며, 다만 이하의 청구항들과 그에 상응하는 것들에 의해서만 정의되어야 한다.

Claims (15)

  1. 노광 장치로서,
    기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더;
    원하는 패턴에 따라 변조된 방사를 제공하도록 구성되는 패터닝 디바이스 - 상기 패터닝 디바이스는 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성됨 -;
    상기 변조된 방사를 상기 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템 - 상기 투영 시스템은, 나란히 배열되고 그리고 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는 상기 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하고, 상기 빔들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나는 상기 2차원 어레이 내 각 빔이 상기 빔을 둘러싸는 이웃하는 빔들과는 본질적으로 동일한 거리들을 가지도록 구성됨 -; 및
    상기 기판을 노광하기 위해 상기 기판과 상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에서 스캐닝 방향으로 상대 운동을 제공하도록 구성되는 액추에이터
    를 포함하고, 상기 방사 소스들의 2차원 어레이들 각각은 상기 상대 운동 동안 상기 기판의 상이한 영역들 상에 위치되도록 상기 어레이에서 개개의 방사 소스들을 위치시키기 위해 상기 스캐닝 방향에 대해 회전되며,
    상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 적어도 제1의 2차원 어레이 및 제2의 2차원 어레이를 포함하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 스캐닝 모션이 동일한 시간에서 상기 기판의 전체 폭을 상기 복수의 빔들에 실질적으로 노광시킬 수 있도록 상기 기판의 폭을 가로질러 충분히 연장하는, 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 소스들의 제1의 2차원 어레이가 상기 스캐닝 방향을 따라 상기 방사 소스들의 제2의 2차원 어레이로부터 공간적으로 분리되어서 상기 제2의 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부에 의해 노광될 상기 기판의 영역들을 인터리빙하는 상기 기판의 영역들을 상기 제1의 2차원 어레이의 빔들의 적어도 일부가 노광하는, 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔들의 2차원 어레이들의 적어도 일부는 정사각형 형상을 가지는, 노광 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나의 단면 치수가 상기 광학 엘리먼트들 중 적어도 하나의 단면 치수보다 작거나 동일한, 노광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 소스들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나가 상기 어레이 주위의 본딩 패드 영역을 포함하며, 상기 본딩 패드 영역은 각각의 라인들에 의해 상기 어레이의 상기 방사 소스들에 접속되는 복수의 본드 패드들을 포함하는, 노광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 방사 소스들은 발광 다이오드들(LED들)을 포함하는, 노광 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 엘리먼트들은 마이크로렌즈들이고 상기 복수의 광학 엘리먼트들은 2차원 마이크로렌즈 어레이를 형성하는, 노광 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 방사 감응 기판인, 노광 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 스캐닝 방향으로 이동 가능하고 상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 상기 기판을 노광하기 위해 스캐닝 모션 동안 실질적으로 정지로 유지되는, 노광 장치.
  12. 디바이스 제조 방법으로서,
    방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 사용하여 원하는 패턴에 따라 변조되는 복수의 방사 빔들을 제공하는 단계 - 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성됨 -;
    나란히 배열되는 복수의 광학 엘리먼트들을 사용하여 기판 상에 상기 복수의 빔들을 투영하는 단계 - 상기 광학 엘리먼트들은 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 상기 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되고, 상기 빔들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나는 상기 2차원 어레이 내 각 빔이 상기 빔을 둘러싸는 이웃하는 빔들과는 본질적으로 동일한 거리들을 가지도록 구성됨 -; 및
    상기 기판을 노광하기 위해 상기 기판과 상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에서 스캐닝 방향으로 상대 운동을 제공하는 단계
    를 포함하고, 상기 방사 소스들의 2차원 어레이들 각각은 상기 상대 운동 동안 상기 기판의 상이한 영역들 상에 위치되도록 상기 어레이에서 개개의 방사 소스들을 위치시키기 위해 상기 스캐닝 방향에 대해 회전되고,
    상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 적어도 제1의 2차원 어레이 및 제2의 2차원 어레이를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 노광 장치로서,
    기판을 지지하도록 구성되는 기판 홀더;
    원하는 패턴에 따라 변조된 방사를 제공하도록 구성되는 패터닝 디바이스 - 상기 패터닝 디바이스는 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들을 포함하며, 각각의 방사 소스는 방사 빔을 방출하도록 구성됨 -;
    상기 변조된 방사를 상기 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템 - 상기 투영 시스템은, 나란히 배열되고 그리고 방사 소스들의 2차원 어레이로부터 방사 빔들의 2차원 어레이가 복수의 광학 엘리먼트들 중 단일 광학 엘리먼트에 충돌하도록 배열되는 상기 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하고, 상기 빔들의 2차원 어레이들 중 적어도 하나는 상기 2차원 어레이 내 각 빔이 본질적으로 상기 빔을 둘러싸는 이웃하는 빔들의 육각형 배열 구조를 갖도록 구성됨 -; 및
    상기 기판을 노광하기 위해 상기 기판과 상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들 사이에서 스캐닝 방향으로 상대 운동을 제공하도록 구성되는 액추에이터
    를 포함하는, 노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방사 소스들의 복수의 2차원 어레이들은 상기 기판의 폭에 걸쳐 연장되거나,
    상기 방사 소스들의 제1 2차원 어레이는 스캐닝 방향을 따라 상기 방사 소스들의 제2 2차원 어레이로부터 공간적으로 이격되거나,
    상기 2차원 어레이들의 빔들 중 적어도 일부는 정사각형 형상을 갖는, 노광 장치.
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