KR102643140B1 - Method of exposure using disital image - Google Patents

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Abstract

마스크리스 디지털 포토리소그래피 공정에서 전체적 이미지를 영역별로 분할하여 얻는 각 분할 이미지를 기판에 분할 영역마다 순차적으로 전사하는 분할 노광 방법을 실시함에 있어서 각 분할 이미지 내에서 광이 조사되는 영역인 패턴 영역의 경계선 가운데 적어도 인접 분할 이미지의 패턴 영역과 연결되는 구간에서 경계선을 중심으로 내측 및 외측으로 각각 일정 폭을 가지도록 범위를 정하고 그 범위 내에서 내측에서 외측으로 가면서 광량 혹은 광도즈(optical dose)를 감소시킨 상태의 가공된 분할 이미지를 형성하고, 이 가공된 분할 이미지를 이용하여 기판 상의 해당 분할 영역에 대한 노광을 실시하는 과정을 가지는 것을 특징으로 하는 노광 방법이 개시된다.
본 발명에 따르면 고가의 고정밀 이동 스테이지를 채택하지 않는 경우라도 분할 노광시 노출 방식 혹은 패턴의 경계부에서의 위치별로 부여되는 노광량 변화를 통해 패턴 영역에서 비교적 정확한 광도즈 수준을 유지할 수 있게 되며, 노광 장비에서 스테이지의 이동의 설정 조건이 다소 변화하는 경우에도 패턴 영역에서 이중 노광 및 비노광 영역이 생기는 것을 억제할 수 있다.
In the maskless digital photolithography process, when performing a split exposure method in which the overall image is divided into regions and each divided image is sequentially transferred to the substrate, the boundary line of the pattern area is the area where light is irradiated within each divided image. In the middle, at least in the section connected to the pattern area of the adjacent split image, a range is set to have a certain width each inside and outside around the boundary line, and within that range, the amount of light or optical dose is reduced from the inside to the outside. An exposure method is disclosed, which includes the steps of forming a processed segmented image and exposing the corresponding segmented area on a substrate using the processed segmented image.
According to the present invention, even if an expensive, high-precision moving stage is not adopted, it is possible to maintain a relatively accurate light dose level in the pattern area through exposure method during split exposure or change in exposure amount given by position at the border of the pattern, and exposure equipment. Even when the setting conditions for movement of the stage change somewhat, the occurrence of double exposure and unexposed areas in the pattern area can be suppressed.

Description

디지털 이미지 노광방법{METHOD OF EXPOSURE USING DISITAL IMAGE}Digital image exposure method {METHOD OF EXPOSURE USING DISITAL IMAGE}

본 발명은 디지털 이미지 노광방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 노광마스크를 사용하지 않고 디지털 이미지(단색 파장 레이저, 엘이디(LED) 광원 등을 컴퓨터로 조정되는 마이크로 미러 혹은 LCD 장치에 반사 혹은 투과시켜 발생시킨 이미지)를 감광층에 조사하고 현상하는 디지털 포토리소그래피 기술에서의 디지털 이미지 노광방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital image exposure method, and more specifically, to a digital image exposure method, which generates a digital image (monochromatic wavelength laser, LED light source, etc.) by reflecting or transmitting it to a computer-controlled micro mirror or LCD device without using an exposure mask. It relates to a digital image exposure method in digital photolithography technology that irradiates and develops an image onto a photosensitive layer.

일반적으로 반도체 공정이나 평판 디스플레이 제작공정 등에서 하나의 공정 단계로 이루어질 수 있는 포토리소그래피 공정을 통해 기판에 미세패턴을 제작하게 된다. 대개는 미세패턴을 형성하기 위해서는 유리, 석영 등 투명한 기판 위에 구현하고자 하는 미세패턴을 비투광층인 금속층을 이용하여 그려 노광마스크를 제작한다. 제작된 노광마스크를 미세패턴을 가공하고자 하는 기판에 코팅된 감광물질인 포토레지스트 상에 위치시키고, 그 위로 빛을 쬐어 빛이 노광마스크를 통해 감광물질에 닿게 함으로서 노광마스크의 미세패턴이 감광물질층에 전사되도록 한다. 빛을 받은 감광물질은 특성에 따라 현상액에 녹기 쉬운 물질이 되거나 현상액에 녹기 어려움 물질이 되고, 이 상태에서 현상액으로 현상을 하면 포토레지스트 층으로 이루어진 미세패턴이 남게 된다. 이 미세패턴을 식각마스크로 기판을 식각시키면 기판에 미세패턴이 형성된다. In general, fine patterns are produced on a substrate through a photolithography process, which can be performed in one process step in a semiconductor process or flat display manufacturing process. Usually, in order to form a fine pattern, an exposure mask is produced by drawing the fine pattern to be implemented on a transparent substrate such as glass or quartz using a metal layer, which is a non-transmissive layer. The manufactured exposure mask is placed on the photoresist, which is a photosensitive material coated on the substrate on which the fine pattern is to be processed, and light is shined on it so that the light reaches the photosensitive material through the exposure mask, so that the fine pattern of the exposure mask is formed on the photosensitive material layer. to be transcribed. Depending on its characteristics, the photosensitive material that receives light becomes a material that is easily soluble in a developer or a material that is difficult to dissolve in a developer, and when developed in this state with a developer, a fine pattern consisting of a photoresist layer remains. When this fine pattern is etched on the substrate using an etch mask, a fine pattern is formed on the substrate.

노광마스크를 사용하는 이러한 방식의 포토리소그래피 공정에서는 공정을 통해 얻고자 하는 미세패턴이 변경되면 노광마스크를 새로 제작하여야 하며 매번 이렇게 노광마스크를 만드는 번거로움의 문제를 해결하고자 최근에는 별도의 노광마스크를 사용하지 않고 컴퓨터로 발생시킨 디지털 이미지를 직접 감광물질층에 투영하여 노광마스크 없이 식각마스크를 형성하고 이를 이용하여 식각을 실시하고 기판에 미세패턴을 얻는 방법이 개발되었으며 이를 마스크리스 디지털 포토리소그래피(Maskless Digital Photolighography)라 한다In this type of photolithography process using an exposure mask, if the fine pattern to be obtained through the process changes, a new exposure mask must be manufactured. To solve the problem of the inconvenience of making an exposure mask like this every time, a separate exposure mask has recently been developed. A method was developed to form an etch mask without an exposure mask by directly projecting a digital image generated by a computer onto the photosensitive material layer, and using this to perform etching and obtain a fine pattern on the substrate, which is called maskless digital photolithography. It is called Digital Photolighography.

그런데, 마스크리스 디지털 포토리소그래피 기법을 이용하여 식각마스크를 만드는 노광작업을 할 때 공간 해상도를 높이기 위해 디지털 이미지를 현미경과 비슷한 렌즈 시스템 등을 이용하여 이미지를 축소하고 이를 기판 표면의 감광물질층에 투사하는 것이 일반적이다. 그 결과로 한번에 노광시킬 수 있는 기판 상의 영역 크기가 일반적으로 가로세로 1mm x 1mm 혹은 그 이하인 경우가 대부분이다. However, when performing exposure work to create an etch mask using a maskless digital photolithography technique, in order to increase spatial resolution, the digital image is reduced using a lens system similar to a microscope, and the image is projected onto the photosensitive material layer on the substrate surface. It is common to do so. As a result, the size of the area on the substrate that can be exposed at once is generally 1mm x 1mm or less in most cases.

따라서 도면 1에서와 같이 획득하고자 하는 전체 패턴 a의 크기가 투영 렌즈의 유효한 초점 이미지 영역인 b보다 큰 경우에는 도1에서와 같이 전체 이미지를 여러 부분으로 분할하여 얻어지는 분할 이미지들을 기판 상의 대응 영역(분할 영역)들에 순차적으로 투사함으로써 결과적으로 전체 이미지가 기판에 투영되도록 하고 이로써 전체 이미지에 따른 패턴이 기판 상의 감광물질층에 구현되도록 하는 분할 노광을 실시할 수 있다. Therefore, as shown in Figure 1, if the size of the overall pattern a to be acquired is larger than b, which is the effective focus image area of the projection lens, the divided images obtained by dividing the entire image into several parts as shown in Figure 1 are divided into corresponding areas on the substrate ( By sequentially projecting to the divided areas, the entire image is projected onto the substrate, thereby performing split exposure so that a pattern according to the entire image is implemented on the photosensitive material layer on the substrate.

분할 이미지의 순차적인 투사를 위해서는 가령, 통상의 스탭퍼 장치에서와 같이 광원을 포함하는 디지털 이미지 프로젝터 및 주변의 렌즈 시스템은 고정시키고 이미지가 도달하는 기판(웨이퍼)을, 도2에서 보이듯이 노광 격자 간격만큼씩 혹은 유효 노광 영역(분할 영역: a)의 크기만큼씩 가로 혹은 세로로 정확하게 움직인 후 이미 노광된 영역 다음 차례의 새로운 영역에 노광을 시켜 기판 상에 전체 패턴(b)를 얻어야 한다. 하지만 이때 웨이퍼(기판)를 이동시키는 스테이지가 정확하게 격자 간격만큼 움직이지 않고 과도하게 이동하거나 이동이 부족한 경우, 투영된 전체 이미지에서 도3이나 도4에서 보이는 것과 같이 분할 이미지 사이의 간격이 발생하거나 분할 이미지 사이에서 중복된 영역이 형성될 수 있고, 이에 따라 형성된 전체 패턴에서도 간격(c)이 발생하거나 중복된 영역(d)이 형성될 수 있다.For sequential projection of split images, for example, as in a typical stepper device, the digital image projector including the light source and the surrounding lens system are fixed and the substrate (wafer) on which the image reaches is adjusted to the exposure grid interval as shown in Figure 2. After accurately moving horizontally or vertically by an amount or the size of the effective exposure area (segment area: a), a new area next to the already exposed area must be exposed to obtain the entire pattern (b) on the substrate. However, at this time, if the stage that moves the wafer (substrate) does not move exactly by the grid spacing and moves excessively or moves insufficiently, a gap occurs between the divided images or the division occurs in the entire projected image as shown in Figure 3 or 4. Overlapping areas may be formed between images, and as a result, a gap (c) may occur or an overlapping area (d) may be formed in the entire pattern formed.

이런 경우에 기판의 패턴 영역에서 감지되는 광량 혹은 광도즈는 도 5 및 도6과 같이 표현될 수 있다. 도 5 및 도6에서 횡축은 도 3, 도4의 개별 분할 이미지를 통합하여 얻은 전체 이미지에서 전체 패턴을 횡으로 절단하는 직선상의 위치를, 종축은 그 직선상의 각 위치에서의 광도즈 크기를 나타낸다. In this case, the amount of light or light dose detected in the pattern area of the substrate can be expressed as shown in Figures 5 and 6. In FIGS. 5 and 6, the horizontal axis represents the position on a straight line that cuts the entire pattern horizontally in the entire image obtained by integrating the individual segmented images of FIGS. 3 and 4, and the vertical axis represents the light dose size at each position on the straight line. .

분할 노광이 이루어질 때 정확한 위치에서 분할 영역에 대한 분할 이미지 노광이 이루어지는 경우, 패턴 영역의 광도즈 (optical doze) 레벨을 선으로 나타내면 전체 패턴 영역에 걸쳐서 광도즈 레벨은 하나의 연속된 수평선으로 나타나 광도즈가 균일한 수준으로 유지될 수 있다. 그렇지만, 도3 및 도4의 경우에 대응하는 도5 및 도6에서는, 광도즈 레벨을 나타내는 선은 노광이 되지 않은 간격 부분(b)에서 급감하여 광도즈가 0이 되거나 아니면 중복된 영역(c)에서는 중복 노광으로 인하여 광도즈가 급증하여 2배 수치가 되는 것을 볼 수 있다. 그 결과 기판 상에 제대로 된 이미지가 투영되지 않게 되고, 기판 상의 감광물질층에는 제대로된 식각마스크 패턴이 형성될 수 없게 되는 문제점이 발생할 수 있다. When split exposure is performed and a split image exposure is made for the split area at a precise location, if the optical doze level of the pattern area is expressed as a line, the optical doze level is displayed as one continuous horizontal line over the entire pattern area. can be maintained at a uniform level. However, in Figures 5 and 6 corresponding to the cases of Figures 3 and 4, the line representing the light dose level rapidly decreases in the unexposed interval part (b), and the light dose becomes 0 or the overlapped area (c) ), you can see that the light dose increases rapidly due to overlapping exposure, doubling the value. As a result, a problem may occur in which the correct image is not projected on the substrate, and a proper etch mask pattern cannot be formed in the photosensitive material layer on the substrate.

이러한 문제점을 막기 위해서는 기판이 놓이는 스테이지의 이동 정밀도가 매우 높아야 한다. 따라서 스테이지의 위치를 실시간으로 파악하고 피드백을 통하여 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 고가의 노광장비 스테이지가 필요한 데 결과적으로 장비의 단가 상승을 초래한다.To prevent these problems, the movement precision of the stage on which the substrate is placed must be very high. Therefore, an expensive exposure equipment stage is needed that can determine the position of the stage in real time and precisely control the position through feedback, resulting in an increase in the unit cost of the equipment.

대한민국 공개특허 10-2001-0095798: 스테퍼의 노광방법Republic of Korea Patent Publication No. 10-2001-0095798: Stepper exposure method 대한민국 공개특허 10-2009-0076457: DMD를 이용한 마스크리스 방식의 노광 시스템Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0076457: Maskless exposure system using DMD

https://www.artwork.com/raster/dmd/players.htmhttps://www.artwork.com/raster/dmd/players.htm

본 발명은 상술한 종래의 마스크리스 디지털 포토리소그래피 공정에 있어서, 노광 장비에 고가의 스테이지를 채택하지 않고도 분할노광시 기판에서 전체 이미지를 구성하는 분할 이미지들 사이에 겹침이나 이격의 문제가 발생하고 그에 따라 기판에 형성되는 전체 이미지 내의 패턴 영역에서 이격(틈새)이나 중복(겹침)에 의해 정상적인 형상의 식각마스크가 형성되지 못하는 문제를 경감 혹은 해결할 수 있는 노광 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In the conventional maskless digital photolithography process described above, the present invention addresses the problem of overlap or separation between the divided images constituting the entire image on the substrate during divided exposure without adopting an expensive stage in the exposure equipment. Accordingly, the purpose is to provide an exposure method that can reduce or solve the problem of not forming an etch mask of a normal shape due to separation (gap) or overlap (overlap) in the pattern area within the entire image formed on the substrate.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광 방법은 마스크리스 디지털 포토리소그래피 공정에서 전체적 이미지를 영역별로 분할하여 얻는 각 분할 이미지를 기판에 분할 영역마다 순차적으로 전사하는 분할 노광 방법을 실시함에 있어서 The exposure method of the present invention for achieving the above object is a divided exposure method in which each divided image obtained by dividing the overall image into regions in a maskless digital photolithography process is sequentially transferred to the substrate for each divided region.

각 분할 이미지 내에서 광이 조사되는 영역인 패턴 영역의 경계선 가운데 적어도 인접 분할 이미지의 패턴 영역과 연결되는 구간에서 경계선을 중심으로 내측 및 외측으로 각각 일정 폭을 가지도록 범위를 정하고 그 범위 내에서 내측에서 외측으로 가면서 광량 혹은 광도즈(optical dose)를 감소시킨 상태의 가공된 분할 이미지를 형성하고, 이 가공된 분할 이미지를 이용하여 기판 상의 해당 분할 영역에 대한 노광을 실시하는 과정을 가지는 것을 특징으로 한다.Among the borderlines of the pattern area, which is the area where light is irradiated within each split image, a range is set to have a certain width each inside and outside around the borderline, at least in the section connected to the pattern area of the adjacent split image, and the inner and outer edges are set within that range. Characterized by a process of forming a processed divided image with a reduced amount of light or optical dose going outward, and using this processed divided image to expose the corresponding divided area on the substrate. do.

이때, 가공된 분할 이미지는 상기 구간에서 분할 이미지의 패턴 경계를 중심으로 외측 일정 폭만큼 확장되어, 그 분할 이미지의 해당 분할 영역보다 조금 더 넓은 면적의 기판에 대해 가공된 분할 이미지의 투영이 이루어질 수 있다. At this time, the processed divided image is expanded by a certain width outside of the pattern boundary of the divided image in the section, so that the processed divided image can be projected onto a substrate with an area slightly larger than the corresponding divided area of the divided image. there is.

이런 경우, 기판상의 정확한 위치에 가공된 분할 이미지의 전사 혹은 투영이 이루어지는 것을 전제로, 하나의 가공된 분할 이미지의 패턴 영역은 상기 구간에서 분할 이미지의 패턴 경계를 중심으로 외측 일정 폭만큼 확장되어, 내외 일정 폭만큼의 범위에서는 서로 인접한 위치에 있는 다른 가공된 분할 이미지의 패턴 영역과 겹치도록, 가공된 분할 이미지들의 기판에 대한 투영이 이루어지게 된다.In this case, assuming that the processed segmented image is transferred or projected at an exact location on the substrate, the pattern area of one processed segmented image is expanded by a certain width outside of the pattern boundary of the segmented image in the section, The processed segmented images are projected onto the substrate so that they overlap the pattern areas of other processed segmented images located adjacent to each other within a certain inner and outer width range.

또한, 상기와 같이 분할 이미지의 크기를 확장시키는 경우 노광될 영역의 차이가 존재하므로, 종래의 분할 이미지가 투영될 기판의 분할 영역에 가공된 분할 이미지를 투영하는 것은, 종래의 분할 이미지의 중심이 가공된 분할 이미지의 중심이 되도록 하고, 그 중심 위치가 기판의 해당 분할 영역의 중심 위치에 놓이도록 하는 투영으로 생각할 수 있다. In addition, when the size of the divided image is expanded as described above, there is a difference in the area to be exposed, so projecting the processed divided image onto the divided area of the substrate on which the conventional divided image is projected requires that the center of the conventional divided image be It can be thought of as a projection that allows the center of the processed divided image to be located at the center of the corresponding divided area of the substrate.

본 발명의 방법에서, 가공된 분할 이미지의 패턴 경계선의 내외 일정 폭의 범위에 해당하는 경계부에서의 광도즈는 원래의 패턴 영역에 대한 광도즈 레벨에서 0까지 점차적으로 감소되는 것일 수 있다.In the method of the present invention, the light dose at the boundary portion corresponding to a certain width range inside and outside the pattern boundary of the processed divided image may be gradually reduced from the light dose level for the original pattern area to 0.

본 발명 방법에서 일정 폭은 패턴 영역의 경계선과 수선 방향으로 산정되며 패턴 영역의 모서리에는 외측으로 경계부 형성을 위한 일정 폭의 노광 영역 확장이 이루어지지 않아 광 조사에 의한 노광이 이루어지지 않도록 할 수 있다. In the method of the present invention, a certain width is calculated in the direction perpendicular to the boundary line of the pattern area, and the exposure area of a certain width to form a boundary is not expanded to the outside at the edge of the pattern area, thereby preventing exposure by light irradiation. .

본 발명에서 가공된 분할 이미지는, 분할 이미지에서 컴퓨터 이미지 프로세싱 작업을 통해 가공된 분할 이미지를 산출하고, 광원을 포함하는 1차적 디지털 이미지 프로젝터에 의해 초기 광빔이 투사되는 상태에서 이를 DMD(digital micromirror device)를 통한 DLP(digital light processing) 이용하여 경계부를 가지는 패턴을 포함하는 이미지로 구현함으로써 얻어질 수 있고, 이런 이미지 구현을 위한 DMD의 조절 혹은 조작은 전체 이미지에서의 패턴을 고려한 컴퓨터 이미지 프로세싱을 통해 가공된 분할 이미지를 얻은 상태에서 이를 데이터 신화화하여 DMD로 전달함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 광의로 볼 때, 분할 이미지와 가공된 분할 이미지 모두가 컴퓨터 이미지 프로세싱을 통해 얻어진다고 말할 수 있다. In the present invention, the processed segmented image is calculated from the segmented image through a computer image processing operation, and the initial light beam is projected by a primary digital image projector including a light source, which is then projected to a digital micromirror device (DMD). ) can be obtained by implementing an image containing a pattern with a border using DLP (digital light processing), and the adjustment or manipulation of the DMD for implementing such an image is done through computer image processing that takes into account the pattern in the entire image. This can be achieved by obtaining a processed segmented image, converting it into data, and transmitting it to the DMD. Therefore, in a broad sense, it can be said that both the segmented image and the processed segmented image are obtained through computer image processing.

본 발명에서 광도즈가 분할 이미지의 패턴 영역의 경계선을 중심으로 내외 일정 폭에서 조정(감소)되어 가공된 분할 이미지를 형성하는 작업은 분할 이미지의 패턴 영역의 모든 경계선 구간에서 이루어지고, 광도즈는, 가공전의 상기 패턴 영역에 대한 광도즈 레벨의 절반 이상인 광도즈 레벨로 노광되는 영역까지 감광물질층의 유효 노광이 이루어져 식각마스크가 형성되는 양으로 노광이 이루어지도록 결정될 수 있다. In the present invention, the operation of forming a processed split image by adjusting (reducing) the light dose at a certain width inside and outside around the border of the pattern area of the split image is performed in all border sections of the pattern area of the split image, and the light dose is , it may be determined that the photosensitive material layer is effectively exposed to the area exposed at a light dose level that is more than half of the light dose level for the pattern area before processing, and the exposure is performed in an amount that forms an etch mask.

부언하면, 본 발명에서 광도즈가 경계선을 중심으로 내외 일정 폭에서 조정(감소)되는 영역은 경계선의 상기 구간을 포함하지만 반드시 상기 구간에 한정되어야 하는 것은 아니며, 전체 이미지를 기판에 원상에 가깝게 재현시키기 위해 필요에 따라 구간은 상기 구간을 중심으로 가감될 수 있고, 가공된 분할 이미지를 쉽게 얻기 위해 모든 패턴 경계에 대해 광도즈의 내외 일정 폭의 감소가 이루어지도록 할 수도 있다. In addition, in the present invention, the area where the light dose is adjusted (reduced) at a certain width inside and outside around the boundary line includes the above section of the boundary line, but is not necessarily limited to the above section, and the entire image is reproduced close to the original on the substrate. In order to achieve this, the section may be added or subtracted around the section as needed, and the light dose may be reduced by a certain amount for all pattern boundaries to easily obtain a processed segmented image.

본 발명에 따르면 디지털 이미지(Digital Image)를 기판에 투영하여 포토리소그래피(photolithography)를 실시하는 장치에서 노광하고자 하는 이미지의 크기가 한번에 노광할 수 있는 이미지 영역보다 커서 여러 영역으로 분할하여 노광해야 할 때, 즉 분할 노광을 할 때, 이미지를 투사하는 부분(가령 디지털 이미지 프로젝터 및 렌즈 시스템)에 대한 스테이지의 부정확한 상대적 이동으로 인해서 서로 인접한 분할 영역의 경계에서의 노광이 되지 않거나 이중 노광이 되는 문제점과 이런 부정확한 이동으로 인하여 기판에 얻어지는 이미지가 정확하지 못하게 되는 문제를 효과적으로 해결하여 분할 노광시 기판에 정확한 패턴이 노광되게 한다.According to the present invention, in a device that performs photolithography by projecting a digital image onto a substrate, when the size of the image to be exposed is larger than the image area that can be exposed at once, it must be exposed by dividing it into several areas. That is, when performing split exposure, there is a problem in which the boundaries of adjacent divided areas are not exposed or double exposed due to inaccurate relative movement of the stage with respect to the part that projects the image (e.g., digital image projector and lens system). This effectively solves the problem of inaccurate images obtained on the substrate due to inaccurate movement, allowing accurate patterns to be exposed on the substrate during split exposure.

본 발명에 따르면 한번에 투영할 수 있는 이미지 영역보다 큰 이미지를 기판에 투사하기 위해 분할 노광을 할 때 분할 이미지가 기판에서 정확히 분할 영역에 전사되지 않고 일정 범위 내에서 오차가 발생하여 겹침이나 이격이 발생할 때에도 패턴 영역에서의 광도즈가 정상 레벨에서 크게 벗어나지 않도록 할 수 있다. According to the present invention, when split exposure is performed to project an image larger than the image area that can be projected at once on a substrate, the split image is not accurately transferred to the divided area on the substrate, and errors occur within a certain range, causing overlap or separation. Even in this case, it is possible to ensure that the light dose in the pattern area does not deviate significantly from the normal level.

따라서 본 발명에 따르면 고가의 고정밀 이동 스테이지를 채택하지 않는 경우라도 분할 노광시 노출 방식 혹은 패턴의 경계부에서의 위치별로 부여되는 노광량 변화를 통해 패턴 영역에서 비교적 정확한 광도즈 수준을 유지할 수 있게 되며, 노광 장비에서 스테이지의 이동의 설정 조건이 다소 변화하는 경우에도 패턴 영역에서 이중 노광 및 비노광 영역이 생기는 것을 억제할 수 있다.Therefore, according to the present invention, even if an expensive, high-precision moving stage is not adopted, it is possible to maintain a relatively accurate light dose level in the pattern area through the exposure method during split exposure or by changing the exposure amount given for each position at the border of the pattern. Even when the setting conditions for stage movement in the equipment change slightly, the occurrence of double exposure and unexposed areas in the pattern area can be suppressed.

도 1은 노광하고자 하는 전체 이미지 a의 크기가 노광할 수 있는 최대 투사 영역 b보다 큰 경우 전체 이미지를 복수의 격자(점선으로 표시)로 구분되는 분할 이미지로 나누어 분할 노광한다는 개념을 설명하기 위한 설명도,
도 2는 분할 이미지로 기판 분할 영역에 순차적으로 분할 노광을 한 경우로서 정위치에서 노광이 이루어진 경우를 나타내는 설명도,
도 3은 분할 이미지로 기판 분할 영역에 순차적으로 분할 노광을 한 경우로서, 기판 스테이지의 이동 거리 오차로 분할 이미지 사이의 간격(틈새)가 발생한 경우를 나타내는 설명도,
도 4는 분할 이미지로 기판 분할 영역에 순차적으로 분할 노광을 한 경우로서, 기판 스테이지의 이동 거리 오차로 분할 이미지 사이의 중복 부분 혹은 이중 노광 부분이 발생한 경우를 나타내는 설명도,
도 5는 도3과 같은 분할 노광에 의해서 기판에 전체 이미지가 재구성된 경우의 각 분할 이미지의 패턴 영역 사이에 이격이 발생할 때 각각의 분할 이미지의 패턴 영역의 위치별 광도즈 레벨 변화와 분할 이미지의 패턴 영역들이 합해진 전체 패턴 영역에 대한 위치별 광도즈 레벨의 변화를 나타내는 그래프,
도 6은 도4와 같은 분할 노광에 의해서 기판에 전체 이미지가 재구성된 경우의 각 분할 이미지의 패턴 영역 사이에 중복이 발생할 때 각각의 분할 이미지의 패턴 영역의 위치별 광도즈 레벨 변화와 분할 이미지의 패턴 영역들이 합해진 전체 패턴 영역에 대한 위치별 광도즈 레벨의 변화를 나타내는 그래프,
도7은 발명 개념을 설명하기 위한 개념 설명도로 위쪽의 평면도 부분과 아래쪽의 사시도 부분을 가지는 개념 설명도,
도8은 본 발명 방법의 일 실시예에 의해 가공된 분할 이미지를 얻고, 가공된 분할 이미지들을 사용하면서 스테이지로 기판을 좌에서 우로 이동시키면서 순차적으로 노광을 실시하는 상태를 개념적으로 나타내는 평면도,
도 9는 본 발명의 방법의 일 실시예에 따라 가공된 분할 이미지를 얻고 이 가공된 분할 이미지로 노광을 실시할 때 각각의 가공된 분할 이미지의 패턴 영역 위치별 광도즈 레벨(d) 변화와 전체 패턴 영역의 위치별 광도즈 레벨(e) 변화를 나타내는 그래프로서, 정확한 위치에서 노광이 이루어지는 경우를 나타내는 그래프,
도10은 다른 사항은 도9와 같지만, 가공된 분할 이미지가 기판 분할 영역의 정위치에서 벗어난 곳에 투사되어 도3과 같은 이격이 발생하면서 노광이 이루어지는 경우를 나타내는 그래프,
도11은 다른 사항은 도9와 같지만, 가공된 분할 이미지가 기판 분할 영역의 정위치에서 벗어난 곳에 투사되어 도4와 같은 중첩이 발생하면서 노광이 이루어지는 경우를 나타내는 그래프이다.
Figure 1 is an illustration to explain the concept of split exposure by dividing the entire image into split images divided by a plurality of grids (indicated by dotted lines) when the size of the entire image a to be exposed is larger than the maximum projection area b that can be exposed. do,
Figure 2 is an explanatory diagram showing a case in which sequential exposure is performed on divided areas of the substrate as a divided image, and exposure is performed at a fixed position;
Figure 3 is an explanatory diagram showing a case where divided exposure is sequentially performed on divided areas of the substrate with divided images, and a gap (gap) between divided images occurs due to an error in the moving distance of the substrate stage;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a case where divided exposure is sequentially performed on a divided area of the substrate with a divided image, and an overlap or double exposure portion occurs between the divided images due to an error in the moving distance of the substrate stage;
Figure 5 shows the change in light dose level by position of the pattern area of each split image and the split image when a gap occurs between the pattern areas of each split image when the entire image is reconstructed on the substrate by split exposure as shown in Figure 3. A graph showing the change in light dose level by location for the entire pattern area combined with the pattern areas,
Figure 6 shows the change in light dose level for each position of the pattern area of each split image and the split image when overlap occurs between the pattern areas of each split image when the entire image is reconstructed on the substrate by split exposure as shown in Figure 4. A graph showing the change in light dose level by location for the entire pattern area combined with the pattern areas,
Figure 7 is a conceptual explanatory diagram for explaining the invention concept, which has an upper plan view portion and a lower perspective view portion;
Figure 8 is a plan view conceptually showing a state in which a divided image processed by an embodiment of the method of the present invention is obtained and sequential exposure is performed while moving the substrate from left to right on the stage while using the processed divided images;
Figure 9 shows the change in light dose level (d) for each pattern area position of each processed divided image and the total when a processed divided image is obtained and exposed to the processed divided image according to an embodiment of the method of the present invention. A graph showing the change in light dose level (e) for each position in the pattern area, showing a case where exposure is performed at an accurate position,
FIG. 10 is the same as FIG. 9 in other respects, but is a graph showing a case where the processed divided image is projected to a location deviating from the original position of the substrate divided area and exposure occurs while separation as in FIG. 3 occurs.
FIG. 11 is the same as FIG. 9 in other respects, but is a graph showing a case where the processed divided image is projected to a location deviating from the original position of the divided area of the substrate and exposure occurs while overlapping as shown in FIG. 4.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples with reference to the drawings.

도7은 이상에서 언급된 발명 개념을 보다 잘 설명하기 위한 개념 설명도로 위쪽의 평면도 부분과 아래쪽의 사시도 부분을 가진다. 여기서는, 서로 인접한 두 개의 가공된 분할 이미지를 차례로 기판 분할 영역에 투영시켜 노광을 실시하는 개념을 나타낸다. 여기서는 1차 노광되는 분할 이미지는 패턴 영역의 경계선 가운데 인접 분할 이미지(2차 노광되는 분할 이미지)의 패턴 영역과 연결되는 구간에서 일정 범위만큼 내측에서 외측으로 가면서 광량 혹은 광도즈(optical dose)를 점차로 감소시켜 가장 외측에서 0에 이르도록 이미지를 가공하여 가공된 분할 이미지를 형성하고, 2차 노광되는 분할 이미지도 마찬가지로 이미지를 가공하여 가공된 분할 이미지를 형성하고, 위의 일정 범위만큼 1차 노광되는 가공된 분할 이미지와 2차 노광되는 가공된 분할 이미지를 겹치도록 노광하는 것을 보여주고 있다. Figure 7 is a conceptual explanatory diagram to better explain the invention concept mentioned above and has an upper plan view portion and a lower perspective view portion. Here, the concept of performing exposure is shown by sequentially projecting two adjacent processed divided images onto the divided area of the substrate. Here, the first exposed split image gradually increases the amount of light or optical dose from the inside to the outside over a certain range in the section connected to the pattern area of the adjacent split image (secondary exposed split image) at the center of the border of the pattern area. The image is processed to reduce and reach 0 at the outermost point to form a processed split image, and the second exposed split image is similarly processed to form a processed split image, and the first exposed image is exposed to a certain range above. It shows that the processed segmented image and the processed segmented image subjected to secondary exposure are exposed to overlap.

이때, 위쪽의 평면도 부분에서는 일정 범위 겹친 부분에서 패턴 영역의 광도즈가 다른 패턴 영역의 광도즈와 차이가 없게 됨을 나타내고 있으며, 아래쪽 사시도 부분에서는 그 일정 범위에서 각각의 가공된 분할 이미지의 패턴 경계부가 내측에서 외측으로 광도즈가 점차로 감소하는 것을 보여주고 있다. At this time, the top plan view shows that the light dose of the pattern area has no difference from the light dose of other pattern areas in the overlapped area within a certain range, and the bottom perspective view shows that the pattern boundary of each processed segmented image is inside the certain range. It shows that the light dose gradually decreases from to the outside.

도8은 본 발명 방법의 일 실시예에 의해 가공된 분할 이미지를 얻고, 이 가공된 분할 이미지로 노광을 실시하는 상태를 개념적으로 나타내는 평면도이다. Figure 8 is a plan view conceptually showing a state in which a segmented image processed by an embodiment of the method of the present invention is obtained and exposure is performed on the processed segmented image.

도 9 내지 도 11은 분할 노광시, 본 발명 방법의 일 실시예에 의해 가공된 분할 이미지를 얻고, 이 가공된 분할 이미지로 노광을 실시하여 기판에 전체 이미지가 재구성된 경우에 있어서, 각각의 가공된 분할 이미지의 패턴 영역 위치별 광도즈 레벨 변화와 각각의 가공된 분할 이미지의 패턴이 중첩되어 얻어진 전체 패턴 영역의 위치별 광도즈 레벨 변화를 나타내는 그래프이다. 9 to 11 show the respective processed images in the case where, during split exposure, a split image processed according to an embodiment of the method of the present invention is obtained, exposure is performed with this processed split image, and the entire image is reconstructed on the substrate. This is a graph showing the change in light dose level by position in the pattern area of the split image and the change in light dose level by position in the entire pattern area obtained by overlapping the patterns of each processed split image.

특히 도9는 각각의 가공된 분할 이미지가 그에 대응하는 기판의 분할 영역에 대해 정확한 위치로 투사 혹은 투영되어 노광이 이루어지는 경우를 나타내고 있으며, 앞선 도8의 AA선을 따라 진행하면서 위치별 광도즈 레벨을 나타내고 있다. In particular, Figure 9 shows a case where each processed divided image is projected or projected to an exact position on the corresponding divided area of the substrate and exposed, and the light dose level for each position is changed along the line AA of Figure 8. It represents.

이러한 본 실시예의 분할 노광은 마스크리스 디지털 포토리소그래피 공정에서 원하는 패턴이 포함된 전체적 이미지를 영역별로 분할하여 분할 이미지를 얻고 이렇게 얻은 각각의 분할 이미지를 기판 상에 각 분할 이미지에 대응하는 분할 영역마다 순차적으로 전사하여 기판 상의 감광물질층에 원하는 패턴이 포함된 전체적 이미지를 구현하기 위해, 즉 원하는 패턴의 식각 마스크(반도체 공정에 따라 이온주입 마스크나 증착용 마스크 등이 될 수도 있다)를 얻기 위해 이루어진다. In this embodiment of the divided exposure, the entire image containing the desired pattern is divided into regions in a maskless digital photolithography process to obtain a divided image, and each divided image thus obtained is sequentially placed on the substrate for each divided region corresponding to each divided image. This is done to implement an overall image containing a desired pattern on the photosensitive material layer on the substrate, that is, to obtain an etching mask (depending on the semiconductor process, it may be an ion implantation mask or a deposition mask, etc.) with the desired pattern.

종래의 분할 노광에서는 분할 이미지에서 패턴 영역은 노광이 이루어지는 영역, 빛이 조사되는 영역, 광량 혹은 광도즈가 큰 영역이고 잔여 영역은 광이 없거나 미약하여 노광이 이루어지지 않는 영역이고, 이런 구분은 이분법적으로 구분되는 것이지만, 본 실시예에서는 이런 분할 이미지를 변화시켜 가공된 분할 이미지(10, 20, 30)를 얻게 된다. 가공된 분할 이미지에서는 분할 이미지의 원래의 패턴 경계선(11, 21, 31)으로 구분되는 패턴 영역 가운데 중심부(13, 23)는 종래와 같이 일정한 큰 광량으로 노광이 이루어지는 부분이고, 경계선(11, 21, 31)에서 일정 폭 이상 떨어져 해칭으로 표시되지 않은 영역인 잔여부는 종래와 같이 광에 대한 노출이 이루어지지 않는 부분이지만, 이들 영역 사이의 경계부(15, 25)에서는 광도즈가 같은 비율로 0에 이르기까지 감소하고 있다. In conventional split exposure, the pattern area in the split image is the area where exposure takes place, the area where light is irradiated, and the light quantity or light dose is large, and the remaining area is the area where no exposure is made due to no or weak light, and this division is a dichotomy. Although they are divided into two groups, in this embodiment, these split images are changed to obtain processed split images (10, 20, and 30). In the processed split image, the center (13, 23) of the pattern area divided by the original pattern border lines (11, 21, 31) of the split image is the part exposed to a constant large amount of light as in the past, and the border lines (11, 21) , 31), the remaining part, which is an area that is not indicated by hatching at a certain width or more, is a part that is not exposed to light as in the past, but in the boundary parts 15 and 25 between these areas, the light dose approaches 0 at the same rate. It is decreasing until now.

여기서, 경계부(15, 25)는 원래의 분할 이미지에서 패턴 경계선(11, 21, 31)을 중심으로 패턴 내측으로 일정 폭에 해당하는 영역(15b, 25b)과 외측으로 일정 폭에 해당하는 영역(15a, 25a)이며 일정 폭은 패턴 경계선과 수선 방향으로 산정된다. 따라서 이 영역에서 광도즈는 내측 최대 거리 위치에서 외측 최대 거리 위치로 가면서 중심쪽에 비추는 광도즈와 같은 크기에서 0으로 같은 비율로 점차적으로 감소하게 된다. Here, the boundary portions 15 and 25 include areas 15b and 25b corresponding to a certain width inside the pattern and areas corresponding to a certain width outside the pattern centered on the pattern boundaries 11, 21 and 31 in the original divided image. 15a, 25a), and the certain width is calculated from the pattern boundary line and the perpendicular direction. Therefore, in this area, the light dose gradually decreases at the same rate from the same size as the light dose shining at the center to 0, going from the inner maximum distance position to the outer maximum distance position.

그리고 여기서는 분할 이미지의 패턴의 경계선(11, 21, 31) 전체에 걸쳐 광도즈가 감소하는 경계부(15, 25)가 설정된다. 도8에서는 편의상 수평선과 수직선이 만나는 모서리 부분에서도 경계선 내, 외측으로 광도즈 변화가 있는 경계부가 형성되는 것으로 일괄적으로 도시되고 있지만 경계부는 경계선의 직선 부분에 대해서만 그 수선 방향으로 내외측 일정 폭 영역에만 설정하여 광도즈 변화가 있도록 할 수 있다. 이런 경우, 경계부는 선과 선이 만나는 모서리 부분에서는 설정되지 않고 따라서 모서리 부분에서는 경계선 외측으로 확장되어 광도즈가 배분되는 영역이 없게 된다. 이는 도8과 달리 2차원적으로 큰 패턴인 경우 모서리 부분에서는 4개의 패턴이 겹칠 수 있으므로 이것을 감안하여 모서리 부분의 광도즈를 배분한다는 의미에서 이해될 수 있을 것이다.And here, boundary portions 15 and 25 where the light dose decreases are set throughout the boundary lines 11, 21, and 31 of the pattern of the divided image. In Figure 8, for convenience, it is collectively shown that a border with light dose changes inside and outside the border is formed at the corner where the horizontal line and the vertical line meet. However, the border is an area of a certain width inside and outside in the perpendicular direction only for the straight part of the border. You can set it only so that there is a change in luminous intensity. In this case, the boundary is not set at the corner where lines meet, and therefore the corner extends outside the boundary, leaving no area where the light dose is distributed. This can be understood in the sense that, unlike Figure 8, in the case of a two-dimensionally large pattern, four patterns may overlap at the corner, so the light dose at the corner is distributed taking this into account.

경계부(15, 25)는 경계선(11, 21, 31) 모든 직선 구간에서 패턴 경계선 외측으로 일정 폭에 해당하는 영역(15a, 25a)도 포함하며, 이 영역에도 광도즈가 점차 감소하지만 광도즈가 0이 아닌 광량을 갖도록 해야 하므로, 만약 분할 이미지의 패턴 경계선이 분할 이미지의 외곽선과 겹치는 부분이 있다면 가공된 분할 이미지는 원래의 분할 이미지가 커버하는 영역을 넘어서게 된다. 즉 가공된 분할 이미지의 영역은 원래의 분할 이미지의 외곽선을 넘어서는 부분을 가지게 된다. The boundary portions 15 and 25 also include areas 15a and 25a corresponding to a certain width outside the pattern boundary line in all straight sections of the boundary lines 11, 21 and 31, and although the light dose in this area also gradually decreases, the light dose remains constant. Since it must have a non-zero light quantity, if the pattern boundary of the segmented image overlaps the outline of the segmented image, the processed segmented image will exceed the area covered by the original segmented image. That is, the area of the processed segmented image has a part that exceeds the outline of the original segmented image.

물론, 패턴 경계선 외측에 잔여부가 폭넓게 위치하여 패턴의 경계부가 패턴 영역과 잔여부 영역에만 있게 될 수도 있고 이런 경우는 가공된 분할 이미지는 원래의 분할 이미지가 커버하는 영역을 넘어 확장되지 않게 된다. Of course, the remainder may be located widely outside the pattern boundary, so that the boundary of the pattern only exists in the pattern area and the remainder area. In this case, the processed segmented image does not extend beyond the area covered by the original segmented image.

이상과 같은 상황에서 서로 인접한 두 개의 가공된 분할 이미지가 기판의 두 해당 분할 영역에 투영되면, 도8에서 보이듯이 이들 분할 영역 모두에 걸쳐 존재하는 패턴의 제1 가공된 분할 이미지(10)에 존재하는 제1 패턴 부분(12)은 제2 가공된 분할 이미지(20)에 존재하는 제2 패턴 부분(22)과 서로 인접한 부분에서 경계부(15, 25)가 서로 겹치게 된다. In the above situation, when two processed segmented images adjacent to each other are projected onto the two corresponding segmented areas of the substrate, a pattern existing across both of these segmented areas is present in the first processed segmented image 10, as shown in FIG. 8. The boundary portions 15 and 25 of the first pattern portion 12 overlap with the second pattern portion 22 present in the second processed segmented image 20 at adjacent portions.

그러나 경계부(15, 25)는 광도즈가 패턴 중심부(13, 23)에 해당하는 광도즈에서 0까지 점차 줄어드는 부분이므로 이들의 경계부(15, 25)가 정확한 폭으로 겹치면 이 경계부에서의 광도즈는 제1 패턴 부분(12)의 경계부(15)의 광도즈에 제2 패턴 부분(22)의 경계부(25)의 광도즈가 중첩되어도(더해져도) 경계부 내의 어느 위치에서든 패턴 중심부(13, 23)의 광도즈와 같은 광도즈를 가지게 된다. 결과로서 전체 패턴 영역에서 가공된 분할 패턴 부분(12, 22)의 경계부(15, 25)가 서로 겹치는 부분은 다른 부분과 같은 광도즈로 노광되어 경계선에서의 패턴 상태에 별다른 차이가 없고, 분할 노광에서도 분할 패턴 혹은 부분 패턴을 통해 전체 패턴이 자연스럽게 재구성 혹은 구현될 수 있다. However, the boundary portions (15, 25) are areas where the light dose gradually decreases from the light dose corresponding to the pattern center (13, 23) to 0, so if the boundaries (15, 25) overlap at the correct width, the light dose at this boundary portion is Even if the light dose of the border 25 of the second pattern part 22 overlaps (adds) to the light dose of the border 15 of the first pattern part 12, the pattern center 13, 23 is present at any position within the border. It has the same luminous dose as that of . As a result, the portion where the boundaries 15, 25 of the processed split pattern portions 12, 22 overlap in the entire pattern area are exposed with the same light dose as the other portions, so there is no significant difference in the pattern state at the border, and split exposure Even in this case, the entire pattern can be naturally reorganized or implemented through a split pattern or partial pattern.

이때, 제1 패턴 부분(12)의 경계부(15)와 제2 패턴 부분(22)의 경계부(25)에서 경계부가 서로 겹치지 않는 부분은 외측으로 갈수록 패턴 중심부(13, 23)에서의 광도즈 레벨보다 점차 작아지는 광도즈가 배당되고, 이런 경계부가 투영된 영역에서 기판의 감광물질층은 일정 광도즈 레벨보다 큰 광도즈가 배분된 영역에서만 패턴을 형성하게 된다. 따라서, 원래의 패턴 형태, 원래의 패턴 영역 경계선(11, 21, 31)이 식각방지막 패턴에서도 유지되기 위해서는 패턴 중심부(13, 23)에서의 광도즈 레벨의 절반이 되는 기준 광도즈로 노광된 영역까지 식각마스크 패턴이 형성되도록 광도즈 레벨을 설정해야 된다. At this time, the portion where the boundary portions 15 of the first pattern portion 12 and the boundary portion 25 of the second pattern portion 22 do not overlap each other increases as the light dose level at the center of the pattern 13 and 23 increases toward the outside. Gradually smaller light doses are allocated, and in the areas where these boundaries are projected, the photosensitive material layer of the substrate forms a pattern only in areas where light doses greater than a certain light dose level are distributed. Therefore, in order for the original pattern shape and the original pattern area boundaries 11, 21, and 31 to be maintained in the etch-stop film pattern, the area exposed to a reference light dose that is half the light dose level at the center of the pattern (13, 23) The light dose level must be set so that the etch mask pattern is formed.

그리고, 비록 제1 가공된 분할 이미지(10)와 제2 가공된 분할 이미지(20)가 정확히 기판의 해당 분할 영역에 투영되지 못하고 두 중심부 사이의 거리에 약간의 증가가 있는 도10과 같은 경우에도, 종래에는 도5와 같은 패턴 영역 내의 틈새가 발생하지만, 여기서는 가공된 분할 이미지 자체가 원래의 분할 이미지보다 일정 폭 확장된 것이고 패턴 영역도 경계부의 존재로 일정 폭 외측으로 연장된 것이므로 대개는 겹치는 부분이 생기고, 제1 패턴 부분과 제2 패턴 부분도 경계부에서 완전하게 겹치지 않아도 조금은 겹치게 된다. 그 결과, 통합된 패턴 영역에서는 광도즈가 다른 패턴 영역에 비해 다소 줄어드는 부분(f)이 생기지만 그 줄어드는 정도가 도5와 같이 완전한 갭이 생기는 경우에 비해 매우 작고, 이정도의 광도즈 차이는 광도즈가 줄어드는 부분(f)에도 식각마스크가 생길 수 있도록 한다. And, even in the case as shown in Figure 10 where the first processed segmented image 10 and the second processed segmented image 20 are not accurately projected onto the corresponding segmented area of the substrate and there is a slight increase in the distance between the two centers. , Conventionally, a gap occurs within the pattern area as shown in Figure 5, but here, the processed segmented image itself is expanded by a certain width compared to the original segmented image, and the pattern area is also extended outward by a certain width due to the presence of the boundary, so the overlapping area is usually This occurs, and the first pattern portion and the second pattern portion overlap slightly at the boundary even if they do not completely overlap. As a result, in the integrated pattern area, there is a portion (f) where the light dose is somewhat reduced compared to other pattern areas, but the degree of reduction is much smaller than in the case where a complete gap is created as shown in Figure 5, and this difference in light dose is An etch mask can also be created in the area where the size is reduced (f).

반대로, 비록 제1 가공된 분할 이미지와 제2 가공된 분할 이미지가 정확히 기판의 해당 분할 영역에 투영되지 못하고 두 중심부 사이의 거리에 약간의 줄어드는 도11과 같은 경우에도, 종래에는 도6과 같이 중첩 혹은 중복이 발생하면 광도즈 레벨이 급격히 증가하지만, 여기서는 가공된 분할 이미지 자체가 원래의 분할 이미지보다 일정 폭 확장되지만 광도즈가 외측으로 가면서 점차 감소되는 것이므로 대개는 겹치는 부분에서도 광도즈 레벨이 급속히 상승하는 것이 아니고 조금 상승하는 부분(g)이 있게 된다. Conversely, even in the case as shown in FIG. 11 where the first processed segmented image and the second processed segmented image are not accurately projected onto the corresponding segmented area of the substrate and the distance between the two centers is slightly reduced, conventionally, they overlap as shown in FIG. 6. Alternatively, when overlap occurs, the light dose level increases rapidly, but here, the processed segmented image itself expands by a certain amount compared to the original segmented image, but the light dose gradually decreases as it goes outward, so the light dose level usually increases rapidly even in the overlapping area. Instead, there is a part (g) that rises slightly.

가령, 제1 패턴 부분과 제2 패턴 부분도 경계부에서만 중첩이 되는 것이 아니라 제1 패턴 부분의 중심부(경계부 내측 영역)에서도 제2 패턴 부분과 겹치는 부분이 존재할 수 있지만 이 부분은 광도즈가 매우 미약한 부분이라서 광도즈 증가가 크기 않게 된다. 그 결과, 통합된 패턴 영역에서는 광도즈 레벨이 다른 패턴 영역에 비해 다소 상승하는 부분(g)이 생기지만 그 상승하는 정도가 도6과 같이 완전히 배가되는 경우에 비해 매우 작고, 이정도의 광도즈 차이는 광도즈가 증가된 영역에도 식각마스크의 폭 증가와 같은 심각한 형태 변화가 생길 수 없게 된다. For example, the first pattern part and the second pattern part overlap not only at the border, but there may also be a part overlapping with the second pattern part in the center of the first pattern part (area inside the border), but the light dose in this part is very weak. Since it is only one part, the increase in light dose is not large. As a result, in the integrated pattern area, there is a portion (g) where the light dose level rises slightly compared to other pattern areas, but the level of the rise is very small compared to the case where it is completely doubled as shown in Figure 6, and this level of light dose difference Even in areas where the light dose is increased, serious changes in shape, such as an increase in the width of the etch mask, cannot occur.

한편, 본 실시예에서 가공된 분할 이미지는 먼저 전체 이미지에서 분할 이미지를 얻은 상태에서 전체 이미지를 고려하여 이미지 프로세싱 작업을 통해 가공된 분할 이미지를 산출하고, 이를 광원을 포함하는 1차적 디지털 이미지 프로젝터에 의해 초기 이미지가 투사되는 상태에서 이를 DMD를 통한 DLP를 이용하여 경계부를 가지는 패턴을 포함하는 이미지로 구현함으로써 얻어질 수 있다. 물론, 디지털 이미지 생성 과정에서 초기 광을 DMD의 마이크로미러에서 반사시키는 대신 LCD를 투과시키는 등의 방법이 대체적으로 이루어질 수 있다. Meanwhile, in this embodiment, the processed segmented image is first obtained from the entire image, then the processed segmented image is calculated through image processing by considering the entire image, and then projected to the primary digital image projector including the light source. This can be obtained by implementing an image including a pattern with a border using DLP through DMD while the initial image is projected. Of course, in the process of creating a digital image, alternative methods such as transmitting the initial light through the LCD instead of reflecting it from the micromirror of the DMD can be used.

이런 이미지 가공을 위한 DPD의 개별 화소부 조절 혹은 조작은 컴퓨터 이미지 프로세싱을 통해 산출된 가공된 분할 이미지의 데이터 신호화 및 DMD로의 전송을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 이런 컴퓨터 이미지 프로세싱은 전체 이미지에서의 패턴을 고려하여 각각의 분할 이미지를 설정하고, 각 분할 이미지마다 가공된 분할 이미지를 얻기 위해 진행되며, 이렇게 얻은 가공된 분할 이미지는 분할 노광시 해당 분할 영역에 대한 순차적 노광시마다 디지털 데이터 신호 형태로 컴퓨터에서 DPD로 전달되어 기판에 투영되도록 할 수 있다. Adjustment or manipulation of individual pixel parts of the DPD for such image processing can be accomplished through data signaling and transmission to the DMD of the processed segmented image calculated through computer image processing. In other words, this computer image processing is performed to set each split image by considering the pattern in the entire image and obtain a processed split image for each split image, and the processed split image obtained in this way is used to obtain the corresponding split image during split exposure. At each sequential exposure, it can be transmitted from the computer to the DPD in the form of a digital data signal and projected onto the substrate.

따라서, 이런 경우 광의로 볼 때, 분할 이미지와 가공된 분할 이미지 모두가 컴퓨터 이미지 프로세싱을 통해 얻어질 수 있다. Therefore, in this case, in a broad sense, both the segmented image and the processed segmented image can be obtained through computer image processing.

이러한 가공된 분할 이미지 투영이 이루어지는 시스템은, DMD를 포함하여 이미 컴퓨터 프로세싱을 통해 분할된 이미지를 발생시키는 전체적 프로젝터 부분과, 이 프로젝터 부분에서 구성된 이미지를 확대 축소 등을 할 수 있는 렌즈 시스템을 구비하여 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 광을 부분적 반사 및 투과로 분할할 수 있는 스플리터, 반사경 등을 필요에 따라 구비할 수 있다. 물론 DMD 등의 요소는 이를 조절할 수 있는 영상 관련 신호를 주는 컴퓨터 시스템 혹은 기타 영상 구성 장치와 결합될 것이다. The system in which such processed divided image projection is performed is equipped with an overall projector part, including a DMD, that generates a divided image through computer processing, and a lens system that can enlarge and reduce the image constructed by this projector part. It can be done, and a splitter, a reflector, etc. that can split the light into partial reflection and transmission can be provided as needed. Of course, elements such as DMD will be combined with a computer system or other image configuration device that provides image-related signals to control them.

가령 하나의 시스템의 예시를 통해 설명하면, RGB 별도 프로젝션 광원을 상정하고, 광원광은 반사경, 렌즈, 프리즘 등의 광학요소를 통해 DMD로 투사된다. 투사된 광원광은 DMD 내의 각 화소를 담당하는 마이크로미러에서 반사되며, 마이크로미러는 컴퓨터와 같은 이미지 프로세싱 장비에서 가공된 분할 이미지마다 오는 데이터 신호를 통해 정해진 각도로 반사를 실시한다. 디스플레이 장치에서 화면을 구성하기 위한 스캐닝과 비슷하게 전체 화소에 대한 투사 및 반사가 이루어지면서 하나의 가공된 분할 이미지가 기판의 분할 영역을 위주로 투영되고 이런 가공된 분할 이미지를 통해 기판 해당 부분에 대한 노광이 이루어진다. For example, if we explain through an example of a system, separate RGB projection light sources are assumed, and the light source light is projected to the DMD through optical elements such as a reflector, lens, and prism. The projected light source is reflected from the micromirror responsible for each pixel in the DMD, and the micromirror reflects at a predetermined angle through the data signal received from each segmented image processed by image processing equipment such as a computer. Similar to scanning to construct a screen in a display device, projection and reflection of all pixels occur, and a single processed split image is projected focusing on the divided area of the substrate. Through this processed divided image, exposure of the corresponding portion of the substrate is performed. It comes true.

이때, 통상적으로 DMD에서 반사된 화소별 투사광의 조합으로 이루어지는 가공된 분할 이미지는 기판에 비해 큰 면적이므로 현미경과 같은 축소 역할을 하는 렌즈 시스템을 거쳐 일정 비율로 축소된 상태로 기판에 도달하게 된다. 그리고, 노광을 통해 기판 상의 감광물질층에 식각 마스크를 형성하는 화학변화가 이루어져, 현상을 통해 기판상에 남겨지게 된다. 기판은 기판 스테이지에 놓여 분할 이미지가 순차적으로 투영될 때마다 일정한 위치 이동을 하게 된다. At this time, the processed segmented image, which is usually a combination of the projected light for each pixel reflected from the DMD, has a large area compared to the substrate, so it reaches the substrate in a reduced state at a certain rate through a lens system that acts as a reduction function like a microscope. Then, through exposure, a chemical change occurs in the photosensitive material layer on the substrate to form an etch mask, which is left on the substrate through development. The substrate is placed on the substrate stage and moves in a certain position each time the divided images are sequentially projected.

이러한 노광 작업에서 공정 상태를 체크하고 모니터링 하기 위해 기판에서의 반사광은 역으로 렌즈 시스템을 거치고, 스플리터를 통과하고, 반사경에서 반사되어 모니터링용 촬상장치 혹은 카메라로 투입되고, 이 카메라의 신호를 받는 컴퓨터 프로세싱 장치를 거쳐 디스플레이에 표시될 수 있다. In order to check and monitor the process status in these exposure operations, the reflected light from the substrate passes through a lens system, a splitter, and is reflected from a reflector to a monitoring imaging device or camera, and a computer that receives signals from this camera. It can be displayed on a display through a processing device.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.In the above, the present invention is described through limited examples, but these are merely illustrative descriptions to aid understanding of the present invention and the present invention is not limited to these specific examples.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Accordingly, those skilled in the art will be able to make various modifications and applications based on the present invention, and it is natural that such modifications and applications fall within the scope of the appended patent claims.

10, 20, 30: 가공된 분할 이미지 11, 21`, 31: 경계선 (패턴 경계선)
12: 제 1 패턴 부분 13, 23: 중심부
15, 25: 경계부 22: 제 2 패턴 부분
10, 20, 30: Processed segmented image 11, 21`, 31: Borderline (pattern borderline)
12: first pattern part 13, 23: center
15, 25: border 22: second pattern part

Claims (5)

마스크리스 디지털 포토리소그래피 공정에서 전체적 이미지를 영역별로 분할하여 얻는 각 분할 이미지를 기판에 분할 영역마다 순차적으로 전사하는 분할 노광 방법을 실시함에 있어서,
각 분할 이미지 내에서 광이 조사되는 영역인 패턴 영역의 경계선 가운데 적어도 인접 분할 이미지의 패턴 영역과 연결되는 구간에서 상기 경계선을 중심으로 내측 및 외측으로 각각 일정 폭을 가지도록 범위를 정하고 상기 범위 내에서 내측에서 외측으로 가면서 광량 혹은 광도즈(optical dose)를 점차 감소시킨 상태의 가공된 분할 이미지를 형성하고,
상기 가공된 분할 이미지를 이용하여 상기 기판 상의 해당 분할 영역에 대한 노광을 실시하는 과정을 가지고,
상기 가공된 분할 이미지의 상기 패턴 영역의 경계선의 내외측 일정 폭의 범위에 해당하는 경계부에서의 광도즈는 가공전의 상기 패턴 영역에 대한 광도즈 레벨에서 0까지 점차적으로 감소되고,
상기 일정 폭은 상기 패턴 영역의 경계선과 수선 방향으로 산정되며 상기 패턴 영역의 모서리에는 외측으로 일정 폭의 노광 영역 확장이 이루어지지 않아 광 조사에 의한 노광이 이루어지지 않도록 하고,
상기 가공된 분할 이미지는 상기 구간에서 분할 이미지의 패턴 경계를 중심으로 외측 일정 폭만큼 확장되어, 상기 분할 이미지의 해당 분할 영역보다 조금 더 넓은 면적의 기판에 대해 가공된 분할 이미지의 투영이 이루어지고,
상기 광도즈가 상기 패턴 영역의 경계선을 중심으로 내외 일정 폭에서 조정되어 가공된 분할 이미지를 형성하는 작업은 상기 패턴 영역의 모든 경계선 구간에서 이루어지되, 상기 광도즈가 경계선을 중심으로 내외 일정 폭에서 조정되는 영역은 경계선의 구간을 포함하고 상기 구간은 상기 구간을 중심으로 가감되어 모든 패턴 경계에 대해 광도즈의 일정 폭의 감소가 이루어지고,
상기 광도즈는 가공전의 상기 패턴 영역에 대한 광도즈 레벨의 절반 이상인 광도즈 레벨로 노광되는 영역까지 감광물질층의 유효 노광이 이루어져 공정용 마스크가 형성되는 양으로 노광이 이루어지도록 하고,
상기 가공된 분할 이미지는 광원을 포함하는 1차적 디지털 이미지 프로젝터에 의해 초기 광빔이 투사되는 상태에서 DMD(digital micromirror device)를 통한 DLP(digital light processing) 이용하여 경계부를 가지는 패턴을 포함하는 이미지로 구현되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
In carrying out a split exposure method in which each split image obtained by dividing the overall image into regions in a maskless digital photolithography process is sequentially transferred to the substrate for each divided region,
Among the borderlines of the pattern area, which is the area where light is irradiated within each split image, a range is set to have a certain width each inside and outside around the borderline at least in the section connected to the pattern area of the adjacent split image, and within the range Forms a processed segmented image with the amount of light or optical dose gradually reduced from the inside to the outside,
A process of exposing a corresponding divided area on the substrate using the processed divided image,
The light dose at a boundary portion corresponding to a certain width range inside and outside the boundary line of the pattern area of the processed divided image is gradually reduced from the light dose level for the pattern area before processing to 0,
The certain width is calculated in the direction perpendicular to the boundary line of the pattern area, and the exposure area of a certain width is not expanded outward at the corners of the pattern area to prevent exposure by light irradiation,
The processed divided image is expanded outward by a certain width around the pattern boundary of the divided image in the section, and the processed divided image is projected onto a substrate with an area slightly larger than the corresponding divided area of the divided image,
The operation of forming a processed segmented image by adjusting the light dose at a certain width inside and outside around the borderline of the pattern area is performed in all borderline sections of the pattern area, but the light dose is adjusted at a certain width inside and outside around the borderline. The area to be adjusted includes a boundary section, and the section is added or subtracted around the section to reduce the light dose by a certain amount for all pattern boundaries,
The light dose is such that the photosensitive material layer is effectively exposed to the exposed area at a light dose level that is more than half of the light dose level for the pattern area before processing, so that the exposure is performed in an amount that forms a mask for the process,
The processed segmented image is implemented as an image including a pattern having a border using DLP (digital light processing) through a DMD (digital micromirror device) with the initial light beam projected by a primary digital image projector including a light source. An exposure method characterized in that:
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