KR102468802B1 - 광학식 리소그래피 장치 및 방법 - Google Patents

광학식 리소그래피 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레지스트 경화용 광을 조사하는 광원; 상기 광원과 이격되어 배치되며, 상기 광원에서 조사된 광을 반사시키는 반사미러; 및 상기 반사미러와 이격되어 배치되며, 상기 반사미러에 의해 반사된 광을 받아 광점이 맺히도록 집광하는 집광렌즈; 를 포함하고, 상기 광원, 반사미러 및 집광렌즈 중 어느 하나 이상은 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 집광렌즈에 의해 맺히는 광점이 시간에 따라 3차원 공간상에서 특정한 궤적을 갖고 이동되도록 광학식 리소그래피 장치가 구성됨으로써, 다양한 크기와 형태의 광점을 형성할 수 있으며 이에 따라 리소그래피 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 광학식 리소그래피 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

광학식 리소그래피 장치 및 방법 {Optical lithography apparatus and method}
본 발명은 광학식 리소그래피 장치 또는 광학식 3차원 프린터 장치에서, 집광빔을 이용해 레지스트를 경화시켜 다양한 형상의 구조체를 제작할 수 있는 광학식 리소그래피 장치 및 방법에 관한 것이다.
레지스트가 도포된 기판에 집광된 레이저 빛을 조사하면 조사된 영역에 대해 레지스트의 경화(curing)가 이루어지고, 이후 식각(developing) 작업을 통해 다양한 형상의 구조체를 제작할 수 있다.
일반적으로 레이저를 이용하여 수행 가능한 리소그래피 장치는 도 1과 같이 레이저 빔(광)을 조사하는 광원(10), 광원(10)의 하측에 이격 배치되어 광원(10)에서 조사된 빔을 투과시키는 빔분할기(20), 빔분할기(20)의 하측에 이격 배치되어 빔분할기(20)를 통과한 레이저빔을 집광하여 기판(50)쪽으로 조사하는 집광렌즈(30) 및 기판(50)상에 도포된 레지스트층(51)으로부터 반사되어 돌아오는 광이 빔분할기(20)에서 반사되어 입사되며, 입사되는 광을 통해 레지스트층(51)의 공정 상태를 측정하는 측정장치(40)로 구성될 수 있다. 그리고 도 2와 같이 리소그래피 장치의 집광렌즈(30)가 움직이지 않는 상태에서, 기판(50)을 수평 방향(X 및 Y 방향)으로 이동시키면서 기판(50) 상에 얇게 도포된 레지스트층(51)을 2차원으로 스캐닝 하는 공정을 통해 원하는 구조체의 형상을 제작한다.
여기에서 레이저 빔을 집광하여 형성되는 집광빔의 광점 크기는 집광렌즈(대물렌즈)의 개구수(NA; numerical aperture)에 반비례하고 빛의 파장에 비례한다. 이에 따라 미세한 형상을 제작하기 위해서는 광점의 크기가 가능한 작아지도록 해야하며 그 한계값은 빛의 파장과 광점 크기가 유사해지는 수준이다. 일례로 파장이 375 nm의 파장의 자외선 레이저빔을 사용하는 경우 광점의 크기를 가장 작게 형성하는 경우 빔의 지름 역시 375 nm 내외가 된다.
그러나 이러한 상황에서 제작하고자 하는 구조체의 크기가 커지는 경우, 즉 선폭을 넓히고자 하는 경우에는 도 2와 같이 광점을 여러 차례 반복하여 이동시키면서 레지스트를 경화시켜야 한다. 그리고 도 3과 같이 기판(50)에 상대적으로 두껍게 도포된 레지스트층(51)에 대해 종횡비(aspect ratio)가 높은 2차원 구조체를 제작하기 위해 수평 방향으로 이동하면서 경화를 진행하는 경우에도 역시 높이 방향(Z 방향)으로 반복적으로 경화를 수행해야 한다. 반대로, 높이 방향(Z 방향)으로 이동하면서 경화를 진행하는 경우에도 도 4에서와 같이 특정한 면적을 경화하기 위해서는 수평 방향(X 및 Y 방향)에 대해 반복적으로 공정을 수행해야 한다.
따라서 너비와 두께가 광점의 크기보다도 큰 하나의 선형 구조체를 제작하고자 하는 경우, 레이저 빔은 여러 차례 이동하면서 반복적인 경화를 진행해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 집광렌즈와 기판(기판을 고정하기 위한 고정장치 포함)의 질량을 고려할 때 경화를 위한 광점의 이동을 위한 이송장치의 가감속 및 최고 이동 속도에도 많은 제약이 따르므로 리소그래피 공정의 효율이 낮아지는 문제가 있다.
KR 10-2019-0123464 A (2019.11.01.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광학식 리소그래피 공정을 수행함에 있어서 광점이 가지는 크기의 한계(광점의 크기가 너무 작은 것)를 극복할 수 있는 광학식 리소그래피 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학식 리소그래피 장치는, 레지스트 경화용 광을 조사하는 광원; 상기 광원과 이격되어 배치되며, 상기 광원에서 조사된 광을 반사시키는 반사미러; 및 상기 반사미러와 이격되어 배치되며, 상기 반사미러에 의해 반사된 광을 받아 기판에 도포된 레지스트 상에 광점이 맺히도록 집광하는 집광렌즈; 를 포함하고, 상기 광원, 반사미러 및 집광렌즈 중 어느 하나 이상은 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 집광렌즈에 의해 맺히는 광점이 시간에 따라 3차원 공간상에서 특정한 궤적을 갖고 이동되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 반사미러는 X 방향 및 Y 방향 각각을 중심으로 특정한 각도 범위 내에서 주기적으로 회전 구동 가능하게 형성되어, 상기 반사미러의 구동에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다.
또한, 상기 광원은 점광원 및 시준렌즈를 포함하고, 상기 시준렌즈는 점광원과 반사미러 사이의 광 경로 상에 배치되며, 상기 시준렌즈는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 시준렌즈의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다.
또한, 상기 광원은 점광원 및 시준렌즈를 포함하고, 상기 시준렌즈는 점광원과 반사미러 사이의 광 경로 상에 배치되며, 상기 점광원은 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 점광원의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다.
또한, 상기 광원은 평행광원 및 빔 확장기를 포함하고, 상기 빔 확장기에는 시준렌즈가 구비되며, 상기 빔 확장기는 평행광원과 반사미러 사이의 광 경로 상에 배치되며, 상기 빔 확장기의 시준렌즈는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 시준렌즈의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다.
또한, 상기 집광렌즈는 Z 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 집광렌즈의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다.
또한, 상기 광원은 시준렌즈를 포함하고, 상기 광원은 점광원 또는 평행광원을 더 포함하며, 상기 시준렌즈, 점광원 및 집광렌즈 중 어느 하나는 광축에 교차되는 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 구동에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다.
또한, 상기 시준렌즈, 점광원 및 집광렌즈 중 어느 하나는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사미러와 집광렌즈 사이에 구비되어, 상기 반사미러에서 집광렌즈로 진행하는 광을 통과시키며, 상기 레지스트로부터 반사되어 돌아오는 광을 반사시키는 빔 분할기; 및 상기 빔 분할기에서 반사된 광을 받아 레지스트의 상태를 측정하는 측정장치; 를 더 포함하여 광학식 리소그래피 장치가 구성될 수 있다.
그리고 본 발명의 광학식 리소그래피 방법은, 광원에서 조사되는 광을 반사미러를 통해 반사시킨 후 집광렌즈를 통해 기판에 도포된 레지스트 상에 광점이 맺히도록 하는 광점 형성단계; 및 상기 광원, 반사미러 및 집광렌즈 중 어느 하나 이상을 주기적으로 구동시켜, 상기 집광렌즈에 의해 맺히는 광점이 시간에 따라 상기 레지스트 상에서 3차원으로 특정한 궤적을 갖고 이동되도록 하는 경화영역 확장단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판을 X, Y 및 Z 방향으로 이동시켜 특정한 너비와 높이를 갖는 패턴 형태로 레지스트를 경화시키는 경화패턴 형성단계를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 기판을 X, Y 방향으로 이동시키고 집광렌즈를 Z 방향으로 이동시켜 특정한 너비와 높이를 갖는 패턴 형태로 레지스트를 경화시키는 경화패턴 형성단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화영역 확장단계에서, 상기 광점의 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 위치(XS, YS, ZS)가 정현파 형태가 되도록 구동될 수 있다.
이때, 상기 광점의 X 방향 및 Y 방향 위치(XS, YS)가 진폭 변조된 정현파가 되도록 구동될 수 있다.
본 발명의 광학식 리소그래피 장치 및 방법은, 다양한 크기와 형태의 광점을 형성할 수 있으며, 이에 따라 광학식 리소그래피 공정을 빠르고 효과적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 광학식 리소그래피 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2 내지 도 4는 종래의 광학식 리소그래피 장치를 이용해 레지스트를 경화시키는 리소그래피 방법의 실시예들을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 리소그래피 장치를 나타낸 개념도이다.
도 6은 도 5의 반사미러 및 시준렌즈의 이동에 따른 집광빔의 광점(beam spot) 위치 변화를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 리소그래피 장치에서 광점을 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키기 위한 구동요소의 변형된 실시예들을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광학식 리소그래피 장치에서 광점을 Z 방향으로 이동시키기 위한 구동요소의 변형된 실시예들을 나타낸 개념도이다.
도 9 내지 16은 본 발명에 따른 광학식 리소그래피 장치를 통해 얻어지는 광점의 시간에 따른 X, Y, Z 방향 위치 변화에 대한 수식, 파형 및 각각의 설정값들을 변화시킴에 따라 얻어지는 공간상 광점의 이동궤적을 나타낸 상측 평면도, 사시도, 정면도 및 측면도이다.
도 17은 도 9 내지 도 16에서의 얻어지는 광점의 궤적을 이용하고 기판의 이동을 통해 수행이 가능한 광학식 리소그래피 공정을 나타낸 개념도이다.
이하, 본 발명의 광학식 리소그래피 장치 및 그 제어 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<광학식 리소그래피 장치>
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 리소그래피 장치를 나타낸 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 리소그래피 장치는 광원(100), 반사미러(200) 및 집광렌즈(300)를 포함하여 구성될 수 있으며, 빔 분할기(400) 및 측정장치(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
광원(100)은 레지스트를 경화시킬 수 있는 광을 출력하며, 광원(100)은 일례로 점광원(110) 및 시준렌즈(120)를 포함할 수 있다. 점광원(110)은 광이 출력되는 기준점을 중심으로 3차원적으로 광이 발산되는 형태의 광원이며, 광으로써 레이저 빔을 발산하는 레이저 다이오드 등이 될 수 있다. 그리고 시준렌즈(120)는 점광원(110)으로부터 X 방향으로 이격되어 배치되며, 시준렌즈(120)는 점광원(110)에서 조사되는 광을 수렴하여 평행광 형태로 만들어 반사미러(200)로 보낼 수 있다. 또한, 평행광을 형성하기 위해 시준렌즈(120)의 초점 위치에 점광원(110)이 위치할 수 있다.
반사미러(200)는 광원(100)으로부터 X 방향으로 이격된 위치에 배치될 수 있으며, 반사미러(200)는 광원(100)으로부터 조사되는 광을 반사시키는 역할을 한다.
집광렌즈(300)는 Z 방향으로 반사미러(200)의 하측에 이격되어 배치될 수 있으며, 집광렌즈(300)는 반사미러(200)에서 반사되어 입사되는 광을 수렴하여 기판(600)에 도포된 레지스트(610) 상에 광점(101)이 맺히도록 할 수 있다.
그리하여 광원(100)을 구성하는 점광원(110)에서 X 방향으로 조사된 광은 시준렌즈(120)를 통과하여 평행광으로 수렴되고, 반사미러(200)에서 반사된 후 집광렌즈(300)를 통과하며 수렴되어 레지스트(610) 상에 광점(101)이 맺히게 된다.
여기에서 광원(100), 반사미러(200) 및 집광렌즈(300)중 어느 하나 이상은 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 집광렌즈(300)에 의해 맺히는 광점(101)이 시간에 따라 3차원 공간상에서 특정한 궤적을 갖고 이동될 수 있다.
그리하여 광점이 3차원 공간상에서 진동하는 형태로 움직이므로, 광점의 크기에 해당되는 3차원 영역보다 훨씬 더 넓은 영역을 한 번에 경화시킬 수 있다.
그리고 빔 분할기(400)가 반사미러(200)와 집광렌즈(300) 사이의 광 경로 상에 구비될 수 있으며, 빔 분할기(400)의 일측에 X 방향으로 이격되어 측정장치(500)가 구비될 수 있다. 그리하여 반사미러(200)에서 반사된 광이 빔 분할기(400)를 통과하여 집광렌즈(300)로 입사될 수 있으며, 레지스트(610)에서 반사되어 집광렌즈(300)를 통과한 광이 빔 분할기(400)에서 반사되어 측정장치(500)로 입사될 수 있다. 그리고 측정장치(500)에서는 빔 분할기(400)로부터 광을 받아서 레지스트(610)에서의 공정 상태를 측정할 수 있다.
도 6은 도 5의 반사미러 및 시준렌즈의 이동에 따른 집광빔의 광점(beam spot) 위치 변화를 나타낸 개념도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일례로 반사미러(200)는 X 방향 및 Y 방향 각각을 중심으로 특정한 각도 범위 내에서 주기적으로 회전 구동 가능하게 형성되어, 반사미러(200)의 구동에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 광점(101)의 이동 궤적이 형성될 수 있다. 즉, 반사미러(200)의 회전각(αm, βm)을 변화시키면 광점(101)의 위치(XS, YS)는 기판(600)에 대해 수평방향(나란한 방향)으로 이동하게 되며, Y 방향을 중심으로 한 반사미러(200)의 회전각(αm)에 따라 광점(101)의 위치(XS)는 X 방향으로 이동하고, X 방향을 중심으로 한 반사미러(200)의 회전각(βm)에 따라 광점(101)의 위치(YS)는 Y 방향으로 이동하게 된다.
또한, 점광원(110)과 반사미러(200) 사이의 광 경로 상에 배치된 시준렌즈(120)는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 시준렌즈(120)의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성될 수 있다. 즉, 시준렌즈(120)는 점광원(110)에서 반사미러(200)로 진행하는 광의 광축 방향인 X 방향으로 구동될 수 있으며, 시준렌즈(120)의 X 방향 구동에 따라 광점(101)의 위치(ZS)는 Z 방향으로 이동하게 된다. 이때 광점(101)의 공간상 이동 범위(XS, YS, ZS)는 집광렌즈(300)의 시야범위(Field of view; FOV) 및 초점심도(Depth of focus; DOF) 이내에 오도록 하는 것이 바람직하다. 다만, 광점(101)의 중심 위치로부터 벗어나면서 발생되는 수차(aberration) 등에 의한 빔의 품질 저하로 인해 발생되는 경화 영역의 오차 등을 감안하여 공정을 수행하는 경우에는 광점의 이동 영역에 대한 확장의 가능성도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광학식 리소그래피 장치에서 광점을 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키기 위한 구동요소의 변형된 실시예들을 나타낸 개념도이다.
도 7을 참조하면, 반사미러(200) 외에도 집광렌즈(300)가 광축에 교차되는 방향인 X 방향 및 Y 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 집광렌즈(300)의 구동에 의해 시간에 따라 광점(101)이 X 방향 및 Y 방향으로 특정한 궤적을 그리며 이동될 수 있다. 또는 광원(100)이 점광원(110) 및 시준렌즈(120)로 구성되는 경우, 점광원(110) 또는 시준렌즈(120)가 광축에 교차되는 방향인 Z 방향 및 Y 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 점광원(110) 또는 시준렌즈(120)의 구동에 의해 시간에 따라 광점(101)이 X 방향 및 Y 방향으로 특정한 궤적을 그리며 이동될 수 있다. 또는 광원(100)이 평행광원(130) 및 빔 확장기(140)로 구성되고, 빔 확장기(140)는 오목렌즈(141) 및 시준렌즈(142)로 구성되는 경우, 빔 확장기(142)의 시준렌즈(142)가 광축에 교차되는 방향인 Z 방향 및 Y 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 시준렌즈(142)의 구동에 의해 시간에 따라 광점(101)이 X 방향 및 Y 방향으로 특정한 궤적을 그리며 이동될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 광학식 리소그래피 장치에서 광점을 Z 방향으로 이동시키기 위한 구동요소의 변형된 실시예들을 나타낸 개념도이다.
도 8을 참조하면, 집광렌즈(300)가 광축 방향인 Z 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 집광렌즈(300)의 구동에 의해 시간에 따라 광점(101)이 Z 방향으로 특정한 궤적을 그리며 이동될 수 있다. 또는 광원(100)이 점광원(110) 및 시준렌즈(120)로 구성되는 경우, 시준렌즈(120) 외에도 점광원(110)이 광축 방향인 X 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 점광원(110)의 구동에 의해 시간에 따라 광점(101)이 Z 방향으로 특정한 궤적을 그리며 이동될 수 있다. 또는 광원(100)이 평행광원(130) 및 빔 확장기(140)로 구성되고, 빔 확장기(140)는 오목렌즈(141) 및 시준렌즈(142)로 구성되는 경우, 빔 확장기(142)의 시준렌즈(142)가 광축 방향인 X 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 시준렌즈(142)의 구동에 의해 시간에 따라 광점(101)이 Z 방향으로 특정한 궤적을 그리며 이동될 수 있다.
다만, 광학계의 구성에 따라 설치되는 구성요소들 및 렌즈들의 형상과 질량 등을 비교하여 가장 용이하게 구동될 수 있는 구성요소들을 선택하여 조합하는 것이 바람직하다.
<광학식 리소그래피 방법>
본 발명의 일실시예에 따른 광학식 리소그래피 방법은 광점 형성단계 및 경화영역 확장단계를 포함할 수 있다.
광점 형성단계는 광원(100)에서 조사되는 광을 반사미러(200)를 통해 반사시킨 후 집광렌즈(300)를 통해 기판(600)에 도포된 레지스트(610) 상에 광점(101)이 맺히도록 하는 단계이다.
그리고 경화영역 확장단계는 광원, 반사미러 및 집광렌즈 중 어느 하나 이상을 주기적으로 구동시켜, 집광렌즈(300)에 의해 맺히는 광점(101)이 시간에 따라 레지스트(610) 상에서 3차원으로 특정한 궤적을 갖고 이동되도록 하는 단계이다. 일례로 상기한 바와 같이 반사미러(200)를 X 방향 및 Y 방향 각각을 중심으로 특정한 각도 범위 내에서 주기적으로 회전 구동시키면서, 동시에 시준렌즈(120)를 광축 방향으로 주기적으로 구동시켜 광점이 빠르게 이동되도록 할 수 있다.
이에 따라, 종래의 기술에 비해 본 발명에서는 보다 광점을 신속하게 이동시키는 것이 가능하므로, 광학계와 기판이 정지된 한 위치에서 광점의 영역에 해당되는 부분이 아닌, 보다 확장된 영역에 대해 레지스트의 경화가 가능하게 된다. 이때, 레지스트가 경화되는 영역은 각각의 구동축 및 구동 범위를 정밀하게 제어함으로써 임의의 형상을 구성할 수도 있다. 그러나 기계적으로 움직이는 구동기의 성능을 고려할 때 광점의 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 위치(XS, YS, ZS)가 아래의 수식과 같이 정현파 형태가 되도록 구동되는 것이 바람직하다.
XS = Ax sin(2πfxt+θx)
YS = Ay sin(2πfyt+θy)
ZS = Az sin(2πfzt+θz)
여기에서 X, Y, Z 각 축에 대해 Ax, Ay, Az는 진폭(amplitude), fx, fy, fz는 주파수(frequency), θx, θy, θz는 위상차(phase shift)를 의미하며, t는 소요시간을 의미한다.
도 9 및 도 10은 사각기둥 공간에 경화가 이루어지도록 하는 예를 보여준다. 이때, 최소한의 시간동안 사각기둥 공간에 경화가 이루어지도록 하려면 fx, fy, fz가 서로소(1 이외에는 공약수가 없도록 하는 조건)인 관계가 되도록 하는 것이 바람직하다. Ax, Ay, Az는 각각 X, Y, Z 방향으로 경화하는 영역을 결정한다.
도 11 및 도 12는 원통 형태로 경화가 이루어지도록 하는 예를 보여준다. 만약 fx와 fy를 동일한 값으로 설정하고 θx와 θy가 90도의 위상차를 가지도록 설정한다면, 도시된 바와 같이 속이 비어있는 원기둥 모양으로 경화가 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학식 리소그래피 방법에서는, 광점의 X 방향 및 Y 방향 위치(XS, YS)가 진폭 변조된 정현파가 되도록 구동될 수 있다. 즉, Ax, Ay는 고정값이 아닌 정현파 형태로 변화하도록 할 수 있다.
Ax = Aax sin(2πfaxt+θax)+Aox
Ay = Aay sin(2πfayt+θay)+Aoy
여기서 Aax, Aay는 Ax, Ay의 변화량에 대한 진폭이고, Aox, Aoy는 Ax, Ay의 오프셋이며, fax, fay는 주파수, θax, θay는 위상차를 의미한다. 즉, XS, YS는 진폭변조(amplitude modulation)된 정현파로 구성될 수 있다.
도 13과 도 14는 fx와 fy가 동일하면서, 동시에 fax와 fay도 같은 값을 가지도록 설정하는 경우에 대해, fax(=fay)가 fx(=fy)의 배수가 되도록 설정하는 경우에 대해 경화되는 영역이 특정한 패턴을 그리는 경우를 보여준다.
한편, 도 15와 도 16은 fx와 fy는 동일한 값을 가지되, fax와 fay가 서로소인 수로 이루어진 경우에 대한 경화 영역을 보여준다. 즉, 도 11 및 도 12와는 달리 원기둥 모양으로 경화할 수 있게 된다.
이상과 같이 설명한 방법들, 즉 진폭, 주파수, 위상차 등을 적절히 선택한 상태에서 광점이 일정 시간동안 특정한 궤적으로 이동하게 되면, 기판이 정지된 상태에서 특정한 형상을 가지도록 레지스트를 경화할 수 있다.
도 17은 도 9 내지 도 16에서의 얻어지는 광점의 궤적을 이용하고 기판의 이동을 통해 수행이 가능한 광학식 리소그래피 공정을 나타낸 개념도이다.
도 17을 참조하면, 경화패턴 형성단계에서는 기판(600)을 X, Y 및 Z 방향으로 이동시켜 특정한 너비와 높이를 갖는 패턴 형태로 레지스트(610)가 경화되도록 할 수 있다. 또는 기판(600)을 X, Y 방향으로 이동시키고 집광렌즈(300)를 광축 방향인 Z 방향으로 이동시켜 특정한 너비와 높이를 갖는 패턴 형태로 레지스트(610)를 경화시킬 수도 있다.
그리하여 종래의 방법과 같이 매우 단순하게 기판의 위치 이동을 여러 번 반복해서 얻어지는 것이 아닌, 기판의 이동을 통해 서로 다른 선폭을 가지는 패턴들을 효과적으로 제작할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 광원 101 : 광원
110 : 점광원 120 : 시준렌즈
130 : 평행광원 140 : 빔 확장기
141 : 오목렌즈 142 : 시준렌즈
200 : 반사미러
300 : 집광렌즈
400 : 빔분할기
500 : 측정장치
600 : 기판 610 : 레지스트

Claims (14)

  1. 레지스트 경화용 광을 조사하는 광원;
    상기 광원과 이격되어 배치되며, 상기 광원에서 조사된 광을 반사시키는 반사미러; 및
    상기 반사미러와 이격되어 배치되며, 상기 반사미러에 의해 반사된 광을 받아 기판에 도포된 레지스트 상에 광점이 맺히도록 집광하는 집광렌즈; 를 포함하고,
    상기 광원, 반사미러 및 집광렌즈 중 어느 하나 이상은 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 집광렌즈에 의해 맺히는 광점이 시간에 따라 3차원 공간상에서 특정한 궤적을 갖고 이동되도록 구성되되,
    상기 반사미러는 X 방향 및 Y 방향 각각을 중심으로 특정한 각도 범위 내에서 주기적으로 회전 구동 가능하게 형성되어, 상기 반사미러의 구동에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성되며,
    상기 광원 또는 집광렌즈는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 광원 또는 집광렌즈의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성되며,
    상기 광점의 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 위치(XS, YS, ZS)가 정현파 형태가 되도록 구동되는 것을 특징으로 하는 광학식 리소그래피 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 점광원 및 시준렌즈를 포함하고, 상기 시준렌즈는 점광원과 반사미러 사이의 광 경로 상에 배치되며, 상기 시준렌즈는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 시준렌즈의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학식 리소그래피 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 점광원 및 시준렌즈를 포함하고, 상기 시준렌즈는 점광원과 반사미러 사이의 광 경로 상에 배치되며, 상기 점광원은 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 점광원의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학식 리소그래피 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 평행광원 및 빔 확장기를 포함하고, 상기 빔 확장기에는 시준렌즈가 구비되며, 상기 빔 확장기는 평행광원과 반사미러 사이의 광 경로 상에 배치되며, 상기 빔 확장기의 시준렌즈는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 시준렌즈의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학식 리소그래피 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사미러와 집광렌즈 사이에 구비되어, 상기 반사미러에서 집광렌즈로 진행하는 광을 통과시키며, 상기 레지스트로부터 반사되어 돌아오는 광을 반사시키는 빔 분할기; 및
    상기 빔 분할기에서 반사된 광을 받아 레지스트의 상태를 측정하는 측정장치; 를 더 포함하는 광학식 리소그래피 장치.
  10. 광원에서 조사되는 광을 반사미러를 통해 반사시킨 후 집광렌즈를 통해 기판에 도포된 레지스트 상에 광점이 맺히도록 하는 광점 형성단계; 및
    상기 광원, 반사미러 및 집광렌즈 중 어느 하나 이상을 주기적으로 구동시켜, 상기 집광렌즈에 의해 맺히는 광점이 시간에 따라 상기 레지스트 상에서 3차원으로 특정한 궤적을 갖고 이동되도록 하는 경화영역 확장단계; 를 포함하고,
    상기 경화영역 확장단계에서,
    상기 반사미러는 X 방향 및 Y 방향 각각을 중심으로 특정한 각도 범위 내에서 주기적으로 회전 구동 가능하게 형성되어, 상기 반사미러의 구동에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성되며,
    상기 광원 또는 집광렌즈는 광축 방향으로 주기적으로 구동 가능하게 형성되어, 상기 광원 또는 집광렌즈의 구동에 의해 Z 방향으로 광점의 이동 궤적이 형성되며,
    상기 광점의 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 위치(XS, YS, ZS)가 정현파 형태가 되도록 구동되는 것을 특징으로 하는 광학식 리소그래피 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판을 X, Y 및 Z 방향으로 이동시켜 특정한 너비와 높이를 갖는 패턴 형태로 레지스트를 경화시키는 경화패턴 형성단계를 더 포함하는 광학식 리소그래피 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기판을 X, Y 방향으로 이동시키고 집광렌즈를 Z 방향으로 이동시켜 특정한 너비와 높이를 갖는 패턴 형태로 레지스트를 경화시키는 경화패턴 형성단계를 더 포함하는 광학식 리소그래피 방법.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    상기 광점의 X 방향 및 Y 방향 위치(XS, YS)가 진폭 변조된 정현파가 되도록 구동되는 것을 특징으로 하는 광학식 리소그래피 방법.
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