KR20040102089A - 이미징 방법 - Google Patents

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KR20040102089A
KR20040102089A KR10-2004-7016339A KR20047016339A KR20040102089A KR 20040102089 A KR20040102089 A KR 20040102089A KR 20047016339 A KR20047016339 A KR 20047016339A KR 20040102089 A KR20040102089 A KR 20040102089A
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KR10-2004-7016339A
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안토니우스 예이. 엠. 넬리센
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Publication date
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Abstract

광학 이미지는 다수의 서브-조사에 의해 복사-감응 층(5)에 형성되며, 상기 서브-조사 각각에서 광 밸브(21 내지 25)의 어레이 및 수렴 요소(91 내지 95)의 대응하는 어레이는 서브-이미지 패턴에 따라 레지스트 층에서 스폿(111 내지 115)의 패턴을 형성하는데 사용된다. 서브-조사 사이에서, 레지스트 층은 어레이에 관해 변위된다. 밝고 잘 한정된 스폿은 수렴 요소로서 굴절 렌즈(43)를 이용함으로써 얻어진다. 복사-감응 층은 기판의 상부상의 레지스트 층일 수 있으며, 여기서 디바이스는 리소그래피 또는 프린터에 사용된 정전 대전 층에 의해 구성될 것이다.

Description

이미징 방법{IMAGING METHOD}
광 밸브 어레이, 또는 광 셔터는 2가지 상태 사이에서 스위칭될 수 있는 제어가능 요소 어레이를 의미하는 것으로 이해된다. 그 중 한 상태에서, 그러한 요소 상에 입사된 복사선 중 하나는 차단되고, 다른 상태에서 입사 복사선은 투과되거나 반사되어, 어레이가 부분을 형성하는 장치에서 규정된 경로를 따른다.
그러한 어레이는 투과형 또는 반사형 액정 디스플레이(LCD) 또는 디지털 미러 디바이스(DMD)일 수 있다. 복사-감응 층은 예를 들어 광 리소그래피에 사용된 레지스트 층, 또는 인쇄 장치에 사용된 정전기 대전 층이다.
이러한 방법 및 장치는 특히, 액정 디스플레이(LCD) 패널, 주문형-IC(집적 회로) 및 PCB(인쇄 회로 기판)와 같은 디바이스의 제조에 사용될 수 있다. 현재, 근접 프린팅(proximity printing)은 그러한 디바이스의 제조에 사용된다. 근접 프린팅은 디바이스의 기판 상의 복사-감응 층에 이미지를 형성하는 빠르고 비용이 적게 드는 방법이며, 상기 이미지는 기판의 층에 구성될 디바이스 형상(feature)에 해당하는 형상을 포함한다. 기판으로부터 짧은 거리(근접 갭)로 배열되는 큰 포토마스크를 이용하고, 기판은 예를 들어 자외선(UV) 복사에 의해 포토마스크를 통해 조사된다. 이 방법의 중요한 장점은 큰 이미지 필드이므로, 큰 디바이스 패턴이 하나의 이미지 스텝에서 이미징(imaged)될 수 있다. 종래의 근접 프린팅용 포토마스크의 패턴은 기판 상에 필요한 이미지의 정확한 일-대-일 복사본인데, 즉 이러한 이미지의 각 화소(픽셀)는 마스크 패턴에서의 대응하는 픽셀과 동일하다.
근접 프린팅은 한정된 분해능을 갖는데, 즉 기판 상의 감광 층에서 개별적인개체(entity)로서 마스크 패턴의 포인트, 라인 등(일반적으로 형상)을 재생할 수 있는 능력을 갖는다. 이것은 회절 효과로 인한 것인데, 회절 효과는 형상의 크기가 이미징에 사용된 복사선의 파장에 비해 감소될 때 발생한다. 예를 들어, 근 UV 범위에서의 파장 및 100㎛의 근접 갭 폭에 대해, 분해능은 10㎛인데, 이는 10㎛의 상호 거리에서의 패턴 형상이 개별적인 요소로서 이미징될 수 있다는 것을 의미한다.
광 리소그래피에서 분해능을 증가시키기 위해, 실제 투사 장치, 즉 렌즈 투사 시스템 또는 미러 투사 시스템과 같은 실제 투사 시스템을 갖는 장치가 사용된다. 이러한 장치의 예는 웨이퍼 스테퍼(stepper) 또는 웨이퍼 스텝- 및 스캐너이다. 웨이퍼 스테퍼에서, 전체 마스크 패턴, 예를 들어 IC 패턴은 기판의 제 1 IC 영역상의 투사 렌즈 시스템에 의해 한번에(in one go) 이미징된다. 그 다음에, 마스크 및 기판은, 제 2 IC 영역이 투사 렌즈 아래에 위치할 때까지 서로에 대해 이동(스테핑)된다. 그 다음에, 마스크 패턴은 제 2 IC 영역 상에서 이미징된다. 이러한 단계는, 기판의 모든 IC 영역에 마스크 패턴의 이미지가 제공될 때까지 반복된다. 이것은, 이동, 정렬 및 조사의 하위 단계로 인해 시간-소모 공정이다. 스텝- 및-스캐너에서, 마스크 패턴의 매우 작은 부분만이 즉시 조사된다. 조사 동안, 마스크 및 기판은, 전체 마스크 패턴이 조사되고 이러한 패턴의 완전한 이미지가 기판의 IC 영역 상에 형성될 때까지, 조사 빔과 동기를 맞춰 이동된다. 그 다음에, 마스크 및 기판은, 그 다음 IC 영역이 투사 렌즈 아래에 위치할 때까지 서로에 대해 이동되고, 마스크 패턴은 다시 스캔-조사되어, 그 결과 마스크 패턴의 완전한 이미지는 그 다음 IC 영역 상에 형성된다. 이러한 단계는, 기판의 모든 IC 영역에마스크 패턴의 완전한 이미지가 제공될 때까지 반복된다. 스텝-및-스캐닝 공정은 스테핑 공정보다 시간을 더 많이 소비한다.
1:1 스테퍼, 즉 1의 배율을 갖는 스테퍼가 LCD 패턴을 프린트하는데 사용되면, 3㎛의 분해능이 얻어질 수 있지만, 이미징하는데 시간을 더 많이 소비한다. 더욱이, 패턴이 크고 개별적으로 이미징되는 서브-패턴으로 분리되어야 하면, 스티칭(stitching) 문제가 발생할 수 있는데, 이는 이웃한 서브-필드가 정확히 함께 맞지 않는다는 것을 의미한다.
포토마스크의 제조는 그러한 마스크를 고가가 되게 하는 시간-소모 및 성가신 공정이다. 포토마스크의 재설계를 많이 필요로 하거나, 고객-특정 디바이스, 즉 비교적 적은 수의 동일한 디바이스가 제조되어야 하는 경우에, 포토마스크를 이용한 리소그래픽 제조 방법은 비용이 많은 드는 방법이다.
디. 질(D. Gil) 등의 문헌 "존 플레이트를 이용한 리소그래픽 패터닝 및 공동 초점 이미징(Lithographic pattering and confocal imaging with zone plates)"(2000, 11월/12월, J. Vac. Sci. Technology B 18(6), 페이지 2881-2885)은 포토마스크 대신에 DMD 어레이와 존 플레이트 어레이의 혼합물이 사용되는 리소그래픽 방법을 기재한다. 존 플레이트 어레이(또한 프레넬 렌즈라 불림)가 조사되면, 존 플레이트 어레이는 상기 문헌에 기재된 실험에서 복사 스폿 어레이, 즉 기판 상의 3×3 X-선 스폿 어레이를 발생시킨다. 스폿 크기는 존 플레이트의 최소 형상 크기, 즉 외부 존 폭과 거의 동일하다. 각 존 플레이트에 대한 복사는 DMD 디바이스의 미소 기계(micromechanic) 수단에 의해 개별적으로 턴 온 및 오프되고, 임의의 패턴은 존 플레이트 유닛 셀을 통해 기판을 래스터 스캐닝함으로써 기록될 수 있다. 이러한 방식으로, 마스크 없는 리소그래피의 장점은 스폿 어레이와의 병렬 기록으로 인해 높은 처리량과 결합된다.
존 플레이트, 또는 그 대신 사용될 수 있는 다른 유사한 요소는 회절 요소인데, 즉 이것은 입사 복사 빔을 상이한 회절 순서로 된 서브-빔으로 분리한다. 회절 요소의 기하학적 구조는, 상이한 회절 순서의 복사 부분이 작은 스폿 영역에서 보강 간섭하고, 이러한 스폿 영역 외부에서 소멸 간섭하여, 이론적으로 작은 복사 스폿이 형성된다. 그러나, 사실상, 보강 간섭은 또한 상기 스폿 영역 외부에서 발생하여, 스폿은 희미해진다. 달리 말하면, 회절 요소는 선명한 초점을 제공하지 않는다. 더욱이, 회절 요소는 특정 파장을 위해 설계되고, 조사 빔이 상기 특정 파장 이미지 수차와 다른 파장 성분을 포함하면, 색수차가 발생할 것이다. 이는, 종래에 이러한 종류의 리소그래픽 장치에 사용되는, 수은 아크 램프와 같은 넓은 파장 소스가 더 이상 사용될 수 없다는 것을 의미한다. 또한, 레이저 소스에 의해 방출된 복사선의 파장은 작은 편차를 보여줄 수 있는데, 이것은 형성될 스폿의 작은 크기 때문에 회절 요소를 이용하는 리소그래픽 이미징 장치의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 복사-감응 층에서 광 이미지를 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,
- 복사 소스를 제공하는 단계와,
- 복사-감응 층을 제공하는 단계와,
- 복사 소스와 복사-감응 층 사이에 개별적으로 제어된 광 밸브의 2차원 어레이를 위치시키는 단계와,
- 광 밸브 어레이와 복사-감응 층 사이에 복사-수렴 요소의 2차원 어레이를 위치시켜, 각 수렴 요소가 광 밸브 중 상이한 하나에 대응하고, 복사-감응 층에서의 스폿 영역에서 해당 광 밸브로부터 복사선을 수렴하는 역할을 하도록 하는, 복사-수렴 요소의 2차원 어레이를 단계와,
- 한 편으로 복사-감응 층과, 다른 한 편으로 연관된 광 밸브/수렴 요소 쌍을 서로에 대해 스캐닝함으로써 복사-감응 층 영역에 이미지 부분을 기록하는 것과, 상기 광 밸브에 의해 기록될 이미지 부분에 따라 온 상태와 오프 상태 사이에서 각 광 밸브를 스위칭하는 것을 동시에 행하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 이 방법을 수행하는 방법, 및 이러한 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 근접 프린팅 장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 이미징 장치의 일실시예를 도시한 도면.
도 3a는 이 실시예에 사용된 굴절 렌즈 어레이의 일부분을 도시한 평면도.
도 3b는 이 실시예에 사용된 광 밸브 어레이의 일부분을 도시한 평면도.
도 3c는 이 실시예에 의해 레지스트 층에 형성된 스폿 어레이의 일부분을 도시한 평면도.
도 4a 내지 도 4f는 렌즈 어레이의 제 1 제작 방법을 도시한 도면.
도 5는 복제에 의해 렌즈 어레이를 제조하는데 사용되는 주형 제조 장치의 일실시예를 도시한 도면.
도 6a 내지 도 6c는 프린팅 공정의 상이한 순간을 도시한 단면도.
도 7a 내지 도 7c는 프린팅 공정의 상이한 순간을 도시한 평면도.
도 8은 스폿 어레이 및 레지스트 층을 서로에 대해 경사지게 스캐닝하는 원리를 도시한 도면.
도 9a 내지 도 9c는 렌즈 어레이와 레지스트 층 사이의 갭의 상이한 폭으로 형성된 스폿 어레이를 도시한 도면.
도 10은 광 밸브 어레이와 렌즈 어레이 사이의 투사 렌즈를 포함하는 이미징 장치의 일실시예를 도시한 도면.
도 11은 본 발명이 사용될 수 있는 프린팅 장치의 일실시예를 도시한 도면.
본 발명의 목적은, 전술한 문제를 해결하고, 상이한 종류의 복사 소스를 이용할 수 있는 정밀한 복사-효과적인 리소그래픽 이미징 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은, 굴절 렌즈의 형태로 수렴 요소를 이용하고, 2개의 어레이가 스폿 크기보다 실질적으로 더 큰 피치를 갖는 스폿의 매트릭스 어레이를 형성하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.
굴절 렌즈의 성능은 파장 편차에 상당히 덜 민감하여, 색수차를 피할 수 있다. 이러한 렌즈는, 어떠한 순서 분리도 보여주지 않기 때문에 회절 요소보다 더 선명한 초점을 갖는다.
스폿의 매트릭스 어레이는 동일할 필요는 없지만, 2개의 상호 수직 방향으로 상당한 수의 스폿을 갖는 2차원 어레이를 의미하는 것으로 이해된다. 매트릭스 피치는 스폿 크기의 약 100배일 수 있다.
US-A 6,288,830가, 디지털 미러 디바이스 및 마이크로렌즈 어레이가 사용되는 광학 이미지 형성 방법 및 디바이스를 개시한다는 것이 주목된다. 알려진 방법에 따라, 이미지는 라인마다 기록되고, 높은 픽셀 밀도를 얻기 위해, 각 이미지 라인은 개수(n), 예를 들어 6개의 미러 행에 의해 기록된다. 각 행의 미러는 다른 라인의 광 밸브에 대해 거리(p/n)(여기서 p는 한 행에서 미러의 피치이다)에 걸쳐 시프트된다. 알려진 방법에서, 단일 이미지 픽셀은 n개의 행 모두의 대응하는 픽셀에 의해 기록되며, 상기 행 픽셀은 행 방향으로 서로에 대해 시프트된다. 본 발명의 방법에서, 각 광 밸브는 많은 수의 픽셀, 즉 예를 들어 매트릭스 피치에 대응하는 치수를 갖는 복사-감응 층 영역의 모든 픽셀을 연속적으로 기록하는데 사용된다.
본 방법의 제 1 실시예는, 상기 스캐닝이, 각 스폿이 자체적으로 연관된 층 영역을 스캐닝하도록 이루어지며, 상기 영역은 매트릭스 피치에 대응하는 치수를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 방법에 따라, 각 광 밸브는 이러한 연관된 광 밸브 영역을 가로질러 광 밸브로부터 스폿을 2차원적으로 스캐닝함으로써 하나의 층 영역(이후에 광 밸브 영역이라 지칭함)만을 기록하는데 사용된다. 스폿이 광 밸브 영역 내의 라인을 스캐닝한 후에, 이러한 스폿 및 영역은, 이러한 영역 내의 후속 라인 이후에 스캐닝되는 스캐닝 방향에 수직 방향으로 서로에 대해 이동된다.
본 방법의 제 2 실시예는, 스폿 매트릭스와 복사-감응 층이 매트릭스에서 스폿의 라인 방향에 작은 각도의 방향으로 서로에 대해 스캐닝되고, 스캐닝이 매트릭스 피치보다 실질적으로 더 큰 길이에 걸쳐 수행되는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 따라, 모든 라인의 모든 스폿은 상이한 라인을 스캐닝하는데 사용되고, 스폿의 총수와 스폿의 크기의 곱에 대응하는 폭과 임의의 길이를 갖는 층 영역은 스캐닝 방향에 수직 방향으로 이동하지 않고도 하나의 스캐닝 작용에 의해 스캐닝될 수 있다.
본 발명의 방법은, 연속적인 하위-조사 사이에서, 복사-감응 층 및 어레이는 복사-감응 층에 형성된 스폿의 크기와 최대로 동일한 거리에 걸쳐 서로에 대해 변위되는 것을 특징으로 한다.
이러한 방식으로, 이미지, 즉 패턴, 형상은 전체 형상을 가로질러 일정한 세기로 기록될 수 있다. 스폿은 장치에 존재하는 빔-성형 애퍼처의 설계에 따라 원형, 정사각형, 다이아몬드형 또는 직사각형일 수 있다. 스폿의 크기는 이러한 스폿 내에서 가장 큰 치수의 크기를 의미하는 것으로 이해된다.
기록될 이미지의 형상이 서로 매우 근접하면, 이러한 형상은 넓어지고 서로혼합될 수 있으며, 이러한 현상은 근접 효과로 알려져 있다. 근접 효과가 발생하는 것을 방지하는 본 방법의 실시예는, 이미지 형상의 경계에서의 스폿의 세기는 이러한 형상 경계와 이웃한 형상 사이의 거리에 적응되는 것을 특징으로 한다.
본 방법은 여러 가지 응용에 사용될 수 있다. 제 1 응용은 광 리소그래피 분야에 있다. 기판에서 디바이스를 제작하는 리소그래픽 공정의 부분을 형성하는데 적합한 본 방법의 실시예는, 복사-감응 층이 기판 상에 제공된 레지스트 층이고, 이미지 패턴은 제작될 디바이스의 형상 패턴에 대응하는 것을 특징으로 한다.
본 방법의 이러한 실시예는, 이미지가, 각각 제작될 디바이스의 상이한 레벨에 속한 서브-이미지로 분리되고, 상이한 서브-이미지의 형성 동안, 레지스트 층 표면은 굴절 렌즈 어레이로부터 상이한 거리로 설정되는 것을 더 특징으로 할 수 있다.
본 방법의 이러한 실시예는 기판의 상이한 평면상에 이미징하는 것을 허용하여, 다중 레벨 디바이스를 제작할 수 있게 한다.
제 2 응용은 프린팅 분야에 있다. 한 장의 종이를 프린트하는 공정의 부분을 형성하는데 적합한 본 방법의 실시예는, 복사-감응 층이 정전기 대전 물질 층인 것을 특징으로 한다.
본 방법은, 광 밸브 어레이가 굴절 렌즈 어레이에 직접 접하도록 위치하는 것을 더 특징으로 할 수 있다.
2개의 어레이는 이들 사이에 이미징 수단이 배치되지 않고도 서로 밀접하게 위치하여, 본 방법은 컴팩트한 수단에 의해 수행될 수 있다. 광 밸브 어레이가 입사 복사선의 편광을 변조하는 LCD 셀 어레이이면, 편광 분석기는 LCD와 굴절 셀 어레이 사이에 배치된다.
대안적으로, 본 방법은, 광 밸브 어레이가 굴절 셀 어레이 상에 이미징되는 것을 특징으로 할 수 있다.
투사 렌즈에 의해 하나의 어레이를 다른 어레이 상에 이미징하는 것은 안정성, 열 효과, 및 크로스토크에 대해 장점을 제공한다.
본 방법은 또한 전술한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는,
- 복사 소스와,
- 복사 빔에 대해 복사-감응 층을 위치시키는 위치 지정 수단과,
- 상기 소스와 복사-감응 층에 대한 위치 사이에 배치된 개별적으로 제어가능한 광 밸브의 2차원 어레이와,
- 광 밸브의 어레이와 복사-감응 층의 위치 사이에 배치된 복사-수렴 요소 어레이로서, 각 수렴 요소가 광 밸브의 상이한 것에 대응하고 레지스트 층에서의 스폿 영역에서 해당 광 밸브로부터 복사선을 수렴시키는 역할을 하도록 하는, 복사-수렴 요소 어레이를 포함하는 이미징 요소를 포함한다.
이러한 장치는 수렴 렌즈가 굴절 렌즈인 것을 특징으로 한다.
이러한 장치를 이용하여, 임의의 이미지 패턴은 다수의 선명한 스폿으로 복사-감응 층을 동시에 스캐닝함으로써 기록될 수 있고, 여기서 이용가능한 복사가 이용된다.
기판 상의 레지스트 층에 이미지를 형성하는데 적합한 장치의 제 1 실시예로서, 상기 이미지는 상기 기판에 구성될 디바이스 형상에 대응하는 형상을 포함하는 제 1 실시예는, 복사-감응 층이 레지스트 층이고, 위치 지정 수단이 기판 스테이지에 의해 수용된 기판 홀더인 것을 특징으로 한다.
이 실시예는 서브-이미지가 기판의 상이한 평면에 형성되도록 적응될 수 있는데, 이 때 상이한 서브-이미지를 형성할 때 레지스트 층 표면과 굴절 렌즈 어레이 사이의 거리를 적응시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
장치의 제 2 실시예는 종이 상에 데이터를 프린트하는데 적합한데, 복사-감응 층은 정전기 대전된 복사-감응 물질 층이고, 위치 지정 수단은 광 밸브 어레이 및 굴절 렌즈 어레이에 대해 상기 층을 이동시키고 이들 어레이의 이미지 필드의 위치에서 상기 층을 지속시키는 수단인 것을 특징으로 한다.
데이터라는 용어는, 문자, 그래픽, 사진 등과 같은, 종이 상에 프린트될 수 있는 모든 시각적 정보를 포함하는 것으로 이해된다.
장치는, 이미징 요소가 이미징 수단의 개입 없이 광 밸브 어레이 뒤에 배치되는 것을 더 특징으로 할 수 있다.
갭, 예를 들어 공극(air gap)은, 이 실시예가 샌드위치 형태를 갖도록 매우 작을 수 있다. 광 밸브 어레이가 LCD이면, 편광 분석기는 광 밸브 어레이와 이미징 요소 사이에 배치된다.
샌드위치 실시예의 대안인 장치의 실시예는, 투사 렌즈가 광 밸브 어레이와 굴절 렌즈 어레이 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
투사 렌즈는 이미징 요소에서 연관된 굴절 렌즈 상에 각 광 밸브를 이미징하여, 크로스토크, 광 수차 및 온도 효과가 제거된다. 더욱이, 이미징 요소의 기판은 비교적 두꺼울 수 있어서, 장치는 더 안정해진다.
본 발명은 또한 기판의 적어도 하나의 프로세스 층에서 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,
- 프로세스 층에 제공된 레지스트 층에서 프로세스 층에 구성될 디바이스 형상에 대응하는 형상을 포함하는 이미지를 형성하는 단계와,
- 레지스트 층에 형성된 이미지에 의해 한정되는 프로세스 층 영역으로부터 물질을 제거하거나, 프로세스 층 영역에 물질을 첨가하는 단계를 포함한다.
본 방법은, 이미지가 전술한 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 방법 및 장치에 의해 제조될 수 있는 디바이스는 액정 디스플레이 디바이스, 고객-특정 IC, 전자 모듈, 인쇄 회로 기판 및 MOEMS(집적 마이크로-광학-전기-기계 시스템) 등이다. 그러한 디바이스의 일례는, 다이오드 레이저 및/또는 검출기, 광 가이드, 광학 스위치, 및 가능하면 광 가이드와 다이오드 레이저, 또는 검출기 사이의 렌즈를 포함하는 집적 광학 원격 통신 디바이스이다.
본 발명의 이러한 양상 및 다른 양상은 이후에 설명될 실시예를 참조하여 한정되지 않은 예로서 명백해지고 설명될 것이다.
도 1은 예를 들어 LCD 디바이스의 제조를 위한 종래의 근접 프린팅 장치를 매우 개략적으로 도시한다. 이 장치는, 디바이스가 제조될 기판(3)을 수용하기 위한 기판 홀더(1)를 포함한다. 기판은 복사-감응 층, 또는 레지스트 층(5)으로 코팅되고, 여기서 디바이스 형상에 대응하는 형상을 갖는 이미지가 형성될 것이다. 이미지 정보는 마스크 홀더(7)에 배치된 마스크(8)에 포함된다. 마스크는 투명 기판(9)을 포함하고, 투명 기판의 하부 표면에는 투명 및 비투명 스트립으로 된 패턴(10) 및 영역이 제공되며, 이것은 이미지 정보를 나타낸다. 약 100㎛의 갭 폭(w)을 갖는 작은 공극(11)은 레지스트 층(5)으로부터 패턴(10)을 분리시킨다. 장치는 복사 소스(12)를 더 포함한다. 이러한 소스는 예를 들어 수은 아크 램프와 같은 램프(13), 및 반사기(15)를 포함할 수 있다. 이러한 반사기는 뒤쪽 및 옆쪽으로 방출되는 램프 복사선을 마스크쪽으로 반사시킨다. 반사기는 포물형 반사기일 수 있고, 램프는 반사기의 초점에 위치할 수 있어서, 복사 소스로부터의 복사 빔(17)은 실질적으로 시준된 빔이다. 하나 이상의 렌즈와 같은 다른 또는 추가 광학 요소는, 빔(17)이 실질적으로 시준되는 것을 보장하기 위해 복사 소스에 배치될 수 있다. 이 빔은 약간 넓고, 7.5×7.5cm2내지 40×40cm2의 치수를 가질 수 있는 전체 마스크 패턴(10)을 조사한다. 예를 들어, 조사 단계는 약 10초의 지속기간을 갖는다. 마스크 패턴이 레지스트 층에서 이미징된 후에, 이것은 잘 알려진 방식으로 처리되는데, 즉 층은 전개되고 에칭되어, 광학 이미지는 처리되는 기판 층의 표면 구조에 전사된다.
도 1의 장치는 비교적 간단한 구조를 갖고, 레지스트 층에서 넓은 영역의 마스크 패턴을 한번에 이미징하는데 매우 적합하다. 그러나, 포토마스크는 고가의 구성요소이고, 그러한 마스크에 의해 제조된 디바이스의 가격은 다수의 동일한 디바이스가 제조되는 경우에만 적절히 낮게 유지될 수 있다. 마스크 제작은 비교적 소수의 마스크 제조 회사에게 맡겨진 특수한 기술이다. 디바이스 제조자가 새로운 디바이스를 개발하고 제조하거나, 기존의 디바이스를 변형시키기 위해 필요한 시간은 마스크 제조자에 의해 설정된 배달 시간에 크게 좌우된다. 특히 디바이스의 개발 단계에서, 마스크의 재설계가 종종 필요할 때, 마스크는 성능-제한 요소이다. 이는 또한 적은 물량의 고객-특정 디바이스에 대한 경우이다.
예를 들어 전자 빔 기록기 또는 레이저 빔 기록기에 의해 레지스트 층에 패턴을 직접 기록하는 것은 필요한 융통성을 제공할 수 있지만, 이러한 공정에 너무 많은 시간이 걸리기 때문에 실제 대안은 아니다.
도 2는, 임의의 쉽게 변화가능한 이미지 패턴이 적절한 시간 내에 레지스트 층에 형성될 수 있는 마스크 없는 방법 및 장치의 원리를 도시한다. 도 2는 상기 방법을 수행하는데 사용되고 장치의 부분을 형성하는 수단의 작은 부분을 매우 개략적으로 횡단면도로 도시한다. 상기 장치는 레지스트 층(5)으로 코팅되는 기판을 수용하는 기판 홀더(1)를 포함한다. 참조 번호(20)는, 정면도 또는 투사도 중 어느 하나로 정보를 디스플레이하는 디스플레이 장치에 현재 사용되는, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD)와 같은 광 밸브 디바이스를 나타낸다. 디바이스(20)는, 소수만이 도 2에 도시되고 참조 번호(21 내지 25)로 표시되는 다수의 광 밸브(또한 픽셀로 지칭됨)(화소)를 포함한다. 광 밸브 디바이스는 컴퓨터 구조(30)(축척대로 도시되지 않음)에 의해 제어되는데, 여기서 기판 층에 구성될 패턴은 소프트웨어에서 도입된다. 따라서, 컴퓨터는, 기록 공정의 임의의 순간에 및 모든 광 밸브에 대해,광 밸브가 폐쇄되는지, 즉 이러한 광 밸브 상에 입사한 조사 빔(17)의 부분을 차단하거나, 또는 개방되는지, 즉 이 부분을 레지스트 층으로 투과시키는지의 여부를 결정한다. 이미징 요소(40)는 광 밸브(20) 어레이와 레지스트 층(5) 사이에 배치된다. 이러한 요소는 투명 기판(41) 및 복사-수렴 요소(43)의 어레이(42)를 포함한다. 이들 요소의 수는 광 밸브의 수에 대응하고, 어레이(42)는 각 수렴 요소가 광 밸브의 상이한 것에 속하도록 광 밸브 어레이와 정렬된다.
복사 소스와 마찬가지로, 기판 홀더 및 마스크 홀더는 새로운 방법을 이해하는데 관련성이 적어서, 이들 요소는 구체적으로 설명되지 않을 것이다.
본 발명에 따라, 수렴 요소(43)는 굴절 렌즈이다. 그러한 렌즈는 해당 광 밸브로부터 복사선을 굴절 렌즈로 얻어지는 것보다 더 적은 스폿으로의 집속을 허용한다. 더욱이, 이들 렌즈의 광학 성능은 굴절 렌즈 요소의 복사 파장보다 실질적으로 더 적은 복사 파장에 좌우된다.
도 3a 및 도 3b는 굴절 마이크로렌즈(43)의 어레이(42) 일부분, 및 광 밸브(21 내지 25)의 어레이(20)의 해당 부분 및 추가 광 밸브(27)에 대한 평면도이다. 어레이(42)는 다수의 셀(45)을 포함하는데, 상기 셀(45) 각각은 마이크로렌즈의 형태를 갖는 중심 투과부(43), 및 둘러싸는 경계부(47)를 포함한다. 셀의 경계부는 이웃한 셀의 경계부와 혼합되어, 블랙 매트릭스를 구성한다. 그러한 블랙 매트릭스는 별개의 렌즈를 통과하는 빔 부분 사이의 크로스토크를 감소시킨다. 모든 셀의 경계부는 복사-흡수 또는 반사 층으로 구성될 수 있다. 레지스트 층에 형성된 스폿의 크기, 및 이들 스폿을 형성하는 빔 부분의 초점 깊이는 렌즈(43)의 배율에 의해결정된다. 조사 빔(17)을 공급하는 복사 소스 유닛 또는 조사 시스템에 배치된 스폿-성형 애퍼처(미도시)에 의해, 생성된 스폿의 형태는 필요한 응용에 적응될 수 있다. 이들 스폿은 예를 들어 원형, 직사각형, 정사각형 또는 다이아몬드형일 수 있다. 이미징 요소(40)의 렌즈 어레이(42)의 기하학적 구조는 광 밸브 어레이의 기하학적 구조에 적응된다. 이미징 요소(40)는 어레이로부터 일정 거리에 배치되어, 광 밸브로부터 가능한 한 많은 복사선이 연관된 렌즈(43)를 통과하고, 이 렌즈에 의해 생성된 스폿에 집중되어, 최소량의 배경 복사선이 발생한다.
도 3c는, 광 밸브 어레이의 해당 부분이 예를 들어 365nm의 파장을 갖는 복사선으로 조사되고 상기 부분의 모든 광 밸브가 개방되는 경우 도 3a의 렌즈 어레이에 의해 얻어진 스폿(52)의 어레이(50)를 도시한다. 회절 구조(42)와 레지스트 층(5) 사이의 거리(44)는 예를 들어 250㎛이다. 스폿(62)은 예를 들어 약 2㎛2의 크기를 갖는다.
일반적으로 마이크로렌즈(43)는 구면 렌즈인데, 즉 그 만곡 표면은 완전 구체의 일부분이다. 필요시, 비구면 렌즈가 사용될 수 있다. 비구면 렌즈는, 기본 표면이 구면이지만, 구면 렌즈가 생성할 수 있는 구면 수차에 대해 보정하기 위해 실제 표면이 구면으로부터 벗어나는 렌즈를 의미하는 것으로 이해된다.
도 3c에 도시된 스폿(52)은 직사각형 스폿이다. 전술한 바와 같이, 이들 스폿은 또한 원형 또는 정사각형일 수 있거나, 적절하게 간주되는 임의의 다른 형태를 가질 수 있다.
굴절 마이크로렌즈의 어레이, 즉 이미징 요소(40)는 본래 알려진 기술에 의해 제조될 수 있다. 제 1의 리소그래픽 기술은 도 4a 내지 도 4e에 도시된다. 이러한 기술은, 예를 들어 석영으로 된 투명 기판(60)에서 시작하는데, 상기 기판(60)은 도 4a에 도시된 바와 같이 예를 들어 중합체 레지스트 층(61)으로 코팅된다. 복사선(63)에 의해, 마이크로렌즈의 패턴에 대응하는 노출 패턴은 도 4b에 도시된 바와 같이 레지스트 층(61)에 형성된다. 노출 패턴은 원통형 노출된 레지스트 부분(65)의 2차원 어레이로 구성된다. 노출은, 예를 들어 상이한 종류의 광학 복사, 또는 대전 입자(전자 또는 이온) 빔에 의해 수행될 수 있다. 레지스트가 현상되고 비-노출 부분이 제거된 후에, 기판(60)의 상부상의 원통형 레지스트 부분(65)의 구성은 도 3c에 도시된 바와 같이 남아있다. 다음 단계로서, 이러한 구성은 예를 들어 사용된 레지스트 종류에 따른 200℃로 가열되는데, 이것은 레지스트 물질의 흐름을 야기하여, 실린더(65)는 도 4d에 도시된 바와 같이 구면 세그먼트(67)로 재성형된다. 그 다음에, 반응성 이온 에칭에 의해, 레지스트 세그먼트(67)의 패턴은 도 4e에 도시된 바와 같이 기판의 상부측에 구면 세그먼트(69)의 유사한 패턴으로 전사된다. 이러한 방식으로, 렌즈 플레이트(70)가 얻어지며, 여기서 마이크로렌즈(69)의 기하학적 부분, 및 렌즈의 굴절률과 주변 매질의 굴절률 사이의 차이는 광학 배율을 결정한다. 마지막으로, 도 4f에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈들 사이의 기판 표면 영역은 크롬 층과 같은 흡수 또는 반사 층(73)으로 코팅된다.
에칭 공정 동안, 레지스트의 에칭율과 기판의 에칭율의 비율을 변화시킴으로써, 즉 에칭 공정의 선택도를 변화시킴으로써, 이러한 방법은 비구면 마이크로렌즈의 제작을 허용한다.
새로운 방법으로 사용하기 위한 제 2 마이크로렌즈 플레이트 제조 방법은 주형-복제(replication-from-a-mould) 기술을 이용한다.
도 5는 이러한 복제 기술에 적합한 주형을 제조하는데 바람직하게 사용되는 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는, 제조될 주형(75)이 클램핑 수단(미도시)에 의해 위치되고 고정될 수 있는 소재(workpiece) 홀더(76)를 포함한다. 주형을 갖는 홀더는 X 및 Y-슬라이드(미도시)에 의해 적절히 이동되고 위치될 수 있다. 장치는 Z-슬라이드(78)에 고정되는 공구 홀더(77)를 더 포함한다. 홀더(77)에는, 제 1 챔버부(80), 및 제 1 챔버부(80)보다 직경이 더 작은 제 2 챔버부(81)를 포함하는 순환-원통형 계단식 챔버(79)가 제공된다. 제 2 챔버부(81)는 다이 홀더(die holder)(83)의 원형 샤프트(82)용 직선 가이드를 구성하는데, 상기 원형 샤프트(82)는 제 2 챔버부(81)에 대해 Z 방향에 평행하게 미끄러질 가능성으로 안내되고, 말단 디스크(84)를 구비한다. 말단 디스크는, 제 1 챔버부에 배치된 기계 나선형 스프링(85)의 미리 정의된 사전 인장력(pretensioning force)의 영향 하에 계단식 챔버(79)의 숄더에 의해 형성된 멈춤부(stop)(85) 상에서 지탱된다. 도 5가 도시한 바와 같이, 다이(86)는 홀더(83)에 고정되는데, 상기 다이는 부드러운 표면(87)을 갖고, 예를 들어 강철 또는 사파이어로 제조된다. 공구 홀더(77) 및 다이 홀더(83)는 X방향, Y방향 및 Z방향에 평행한 방향으로 소재 홀더(76)에 관해 함께 변위가능하다.
주형(75)은 예를 들어 구리, 알루미늄, 아연 또는 이들 금속을 포함하는 합금과 같은 연성 금속으로 제조된다. 주형(75)의 표면(88)은 제조될 렌즈 플레이트 또는 이미징 요소(40)에 대해 원하는 광학 품질의 표면 평탄함이 주어진다. 다이의 표면(87)의 형태는 렌즈 플레이트(40)의 하나의 렌즈(43)의 형태에 대응한다.
도 5는, 다이가 주형(75)에 수 회 프레스되어 수 개의 프레스 자국(imprint)(89)이 이루어진 후의 상태를 도시한다. 그 다음 프레스 자국을 형성하기 위해, 다이(86)는 X-슬라이드 및/또는 Y-슬라이드의 변위를 통해 그 다음 위치로 변위되는데, 그 동안 홀더(83)는 챔버(79)의 멈춤부(85)에 두어진다. 다음으로, 다이는 Z-슬라이드(78)의 변위를 통해 주형(75)에 눌러진다. 다이 홀더(83)의 말단 디스크(84)는 멈춤부(85)를 깨끗하게 하여, 다이는 기계 나선형 스프링(85)의 미리 결정된 사전 인장력에 대응하는 힘으로 주형(75)에 찍힌다. 말단 디스크(84)의 틈새상의 스프링의 사전 인장력의 증가가 무시할 수 있을 정도로 작은 것을 나선형 스프링(85)의 사전 인장력 및 탄성 계수의 유리한 선택을 통해 달성된다. 다이(86)가 주형(75)에 찍혀지는 힘은 이에 따라 프레스 동안 Z방향에 평행한 Z-슬라이드(78) 및 공구 홀더(77)에 의해 점유된 위치에 실질적으로 독립적이다. 이에 따라, Z-슬라이드(78)의 위치 지정 정밀도에 대한 어떠한 엄격한 요구조건도 부과될 필요가 없다.
다이(86)가 주형(75)에 프레스되는 동안, 다이 표면(87) 아래에 존재하는 주형의 연성 금속은 가소성으로 변형된다. 이 위치에서의 금속은 다이 표면(87)의 형태, 즉 렌즈 플레이트(40)의 렌즈(43)의 형태에 대응하는 형태를 취한다. 완전한 주형 형태는 주형에서의 모든 필요한 위치에서 다이 표면 형태를 연속적으로 프레스함으로써 형성된다.
주형 제조 방법 및 장치에 대한 더 구체적인 세부사항에 대해, 다른 응용을 위한 상기 방법 및 장치를 개시하는 WO 96/07523을 참조한다.
주형이 완성된 후에, 복제 장치에 위치할 수 있다. 주형은, 프레스 자국(89)을 채우도록, 예를 들어 액체 폴리머와 같은 충분한 점성 상태에서의 투명 금속으로 덮인다. 투명 물질이 예를 들어 UV 복사에 의해 경화되어, 주형의 표면 프로파일이 투명 물질로 전달된 후에, 투명 물질의 플레이트는 주형으로부터 제거될 수 있고, 렌즈 플레이트가 얻어진다.
비구면 형태를 다이 표면(87)에 제공함으로써, 비구면 마이크로렌즈를 갖는 렌즈 플레이트가 제작될 수 있다.
크롬 대신에, 다른 비-투과 물질이 렌즈 플레이트의 선택적인 코팅에 사용될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 각 스폿(52)은 광 밸브에 속하는 레지스트 층 영역의 매우 작은 점 형태(point-like)의 부분을 점유하는데, 이것은 이 스폿이 존재하는지의 여부를 결정한다. 이후에, 점 형태의 레지스트 영역은 스폿 영역이라 불릴 것이고, 광 밸브에 속하는 레지스트 영역은 밸브 영역이라 불릴 것이다. 제작될 디바이스 형상에 대응하는 이미지 패턴의 전체 형상(즉 라인 및 영역)을 얻기 위해, 한 편으로 레지스트 층을 갖는 기판과, 다른 한 편으로 2개의 어레이는 서로에 대해 변위되어야 한다. 즉, 해당 밸브 영역이 완전히 스캐닝되고, 규정된, 즉 형상-결정된 위치에서 조사되도록, 각 스폿은 해당 밸브 영역에서 이동되어야만 한다.더 실질적으로, 이것은 그리드형 패턴에서 기판을 계단식으로 변위함으로써 실현된다. 변위 스텝은 예를 들어 약 1㎛ 이하의 스폿 크기를 갖는다. 일정한 스폿에 속하는 밸브 영역의 일부분(이 부분은 이미지 형상 또는 그 부분을 위해 결정된다)은 플래시(flash)로 조사된다. 필요한 정확도로 1㎛ 이하의 스텝 단위로 기판 홀더를 변위시키기 위해, 서보 기구로 제어된(servocontrolled) 기판 스테이지를 이용할 수 있는데, 상기 기판 스테이지는 리소그래픽 투사 장치에 사용되고, 1㎛ 미만, 예를 들어 약 10nm의 정확도로 동작한다.
플래싱 및 스테핑의 조사 공정은 도 6a 내지 도 6c에 도시되는데, 상기 도면들은 광 밸브의 어레이의 작은 부분, 굴절 렌즈의 어레이 및 레지스트 층을 도시한다. 이들 도면에서, 참조 번호(17)는 광 밸브(21 내지 25) 상에 입사하는 조사 빔을 나타낸다. 참조 번호(101 내지 105)는, 광 밸브를 개방함으로써 통과하고 해당 굴절 렌즈(91 내지 95)에 의해 수렴되는 서브-빔을 나타낸다. 도 6a는 모든 광 밸브가 개방된 채로 제 1 서브-조사가 이루어진 후의 상태를 도시한다. 스폿 영역(111 내지 115)의 제 1 세트, 각 광 밸브 영역에서의 하나의 스폿 영역이 조사된다. 도 6b는, 기판이 우측으로 한 스텝 이루어지고 또한 모든 광 밸브가 개방된 채로 제 2 서브-조명이 이루어져서, 스폿 영역(121 내지 125)의 제 2 세트가 조사된 후의 상태를 도시한다. 도 6c는, 기판이 5개의 스텝으로 이루어지고 6개의 서브-조사가 이루어진 후의 상태를 도시한다. 4번째 서브 조사 동안, 광 밸브(23 내지 25)는 폐쇄되어, 스폿 영역(133 및 135)은 조사되지 않는다. 5번째 서브 조사 동안, 광 밸브(24 및 25)는 폐쇄되어, 스폿 영역(144 및 145)은 조사되지 않는다. 모든다른 스폿 영역은 조사된다.
도 7a 내지 도 7c는 후속적인 서브 조사 단계 동안 레지스트 층의 평면도이다. 이들 도면에서, 회색 스폿 영역은 이미 이전의 서브 조사 단계에서 조사되었고, 빈 공간의 스폿 영역, 즉 도 7a에서의 영역(151 내지 154 및 156 내지 160)은 현재 조사 단계에서 조사된다. 조사되는 레지스트 층의 부분은 5개의 광 밸브 영역의 2개의 행을 포함한다. 도 7a에 도시된 상태에서, 상부 행의 비교적 큰 수의 스폿 영역, 및 하부 행의 적은 수의 스폿 영역은 이미 조사되었다. 제 1 서브 조사 단계 동안, 광 밸브 영역의 상부 행에 속하는 5개의 광 밸브 중 4개는 개방되고, 5번째, 즉 가장 우측의 광 밸브는 폐쇄되어, 스폿 영역(151 내지 154)은 순간적으로 조사되고, 스폿 영역(155)은 조사되지 않는다. 광 밸브 영역의 하부 행에 속하는 5개의 광 밸브 모두 개방되어, 스폿 영역(156 내지 160)은 순간적으로 조사된다. 도 7b는, 기판이 한 스텝 이루어지고, 제 2 서브 조사가 수행된 후의 상태를 도시한다. 다시, 상부 행의 5개의 광 밸브 중 4개는 개방되고, 이러한 행의 5번째 광 밸브는 폐쇄되어, 스폿 영역(161 내지 164)은 순간적으로 조사되고, 스폿 영역(165)은 조사되지 않는다. 하부 행의 5개의 광 밸브 모두 개방되어, 스폿 영역(166 내지 170)은 순간적으로 조사된다. 도 7c는, 6번째 서브 조사 동안, 즉 기판이 5개의 스텝으로 이루어진 후의 상태를 도시한다. 6회 서브 조사 동안, 상부 행의 5번째 광 밸브는 폐쇄된다. 4번째 서브 조사 동안, 상부 행의 3번째 광 밸브, 및 하부 행의 3번째 및 5번째 광 밸브는 폐쇄되어, 스폿 영역(181, 182, 및 183)은 조사되지 않는다. 5번째 서브 조사 동안, 하부 행의 4번째 및 5번째 광 밸브는 폐쇄되어, 스폿영역(184 및 185)은 조사되지 않는다. 6번째 서브 조사 동안, 상부 행 중 5번째 광 밸브를 제외한 모든 광 밸브는 개방되어, 모든 스폿 영역(191 내지 200)은 스폿 영역(195)을 제외하고 순간적으로 조사된다.
도 6a 내지 도 6c, 및 도 7a 내지 도 7c는, 레지스트 층을 변위시키고 10개의 해당 광 밸브를 개방 및 폐쇄하는 연속적인 단계에 의해 동시에 10개의 광 밸브 영역에서 필요한 이미지 패턴이 어떻게 생성되는지를 도시한다. 각 광 밸브의 개방 및 폐쇄는 개별적으로 제어된다. 도 7a의 상부 우측부에 도시된 바와 같이, 스폿(52)을 갖는 밸브 영역(150)의 스캐닝은 S자 방식으로 수행될 수 있다. 이 영역의 제 1 라인은 좌측에서 우측으로 스캐닝되고, 제 2 라인은 우측에서 좌측으로 스캐닝되고, 제 3 라인은 다시 좌측에서 우측으로 스캐닝되고, 나머지도 이와 같이 이루어진다.
도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7c에 도시된 스테핑 모드 대신에, 또한 스캐닝 모드는 필요한 이미지 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 스캐닝 모드에서, 한 편으로 레지스트 층, 및 다른 한 편으로 광 밸브의 어레이 및 굴절 렌즈는 서로 연속적으로 이동되고, 광 밸브는 레지스트 층상의 규정된 위치에 접할 때 플래시된다. 플래시 시간, 즉 광 밸브의 개방-시간은 관련된 광 밸브가 상기 위치에 접하는 시간보다 더 작아야 한다.
도 2에 도시된 근접 프린팅 장치의 실질적인 실시예에서, 수 개의 파라미터는 다음 값을 갖는다:
조사 필드: 10×10mm2;
복사 소스: 수은-아크 램프;
조사 빔의 세기: 20mW/cm2;
빔 시준 각: 0.2°;
광 밸브의 투과: 25%;
광 밸브의 셔터 속도: 1ms;
레지스트 층에서의 스폿 영역: 1×1㎛2;
스폿간 거리: 100㎛;
광 밸브의 수: 1,000,000;
스폿의 세기: 50W/cm2;
노출 선량: 100mJ/cm2;
총 노출 시간: 20초;
갭 폭: 250㎛;
스캔 속도: 0.5mm/sec.
노출 선량은 레지스트의 스폿 영역에 가해진 조사 복사 에너지의 양이다. 조사 빔의 세기 및 광 밸브의 개방 시간은 이러한 선량을 결정한다. 수은 방전 램프에 대해, 이러한 램프에 의해 방출된 복사선의 40%가 365nm의 파장을 갖고, 이러한 복사선의 20%가 405nm의 파장을 갖고, 이러한 복사선의 40%가 436nm의 파장을 갖는다고 생각된다. 이러한 램프 복사선의 이미지 형성에 대한 유효 기여도는 레지스트 층에서의 흡수로 인해, 365nm 성분에 의해 60%이고, 405nm 성분에 의해 15%이고, 436nm 성분에 의해 25%이다.
본 발명은 다른 복사 소스, 바람직하게는 레이저, 특히 현재 사용되거나 웨이퍼 스테퍼 및 웨이퍼-스텝- 및 스캐너(각각 248, 193 및 157nm의 파장에서 복사선을 방출한다)에서 가까운 미래에 사용될 레이저로 또한 구현될 수 있다. 레이저는, 단일 파장을 갖고 필요한 각도로 시준되는 빔을 방출하는 장점을 제공한다. 본 이미징 방법에 대한 요점은 조사 빔이 실질적으로 시준 빔이라는 것이다. 최상의 결과는 완전한 시준 빔, 즉 0°의 애퍼처 각을 갖는 빔으로 얻어진다. 그러나, 만족스러운 결과는 또한 1°보다 더 작은 애퍼처 각을 갖는 빔으로 얻어질 수 있다.
한 편으로 레지스트 층, 다른 한 편으로 광 밸브의 어레이 및 마이크로렌즈 어레이의 서로에 대한 필요한 이동은 기판 스테이지의 이동에 의해 가장 실질적으로 수행된다. 웨이퍼 스테퍼에 현재 사용된 기판 스테이지는 충분히 정밀하기 때문에 이를 위해 매우 적합하다. 스테핑 모드 또는 스캐닝 모드 중 어느 하나에 대해 기판 스테이지의 이동은 광 밸브의 스위칭과 동기를 맞춰야 한다는 것은 명백할 것이다. 이 때문에, 광 밸브 어레이를 제어하는 도 2의 컴퓨터(30)는 또한 스테이지의 이동을 제어할 수 있다.
광 밸브의 하나의 어레이 및 굴절 렌즈의 하나의 어레이의 조사 필드보다 더 큰 이미지 패턴은 소프트웨어에서 그러한 패턴을 서브 패턴으로 분리하고, 연속적으로 서브 패턴을 이미지 필드의 크기를 갖는 이웃한 레지스트 영역으로 전달함으로써 생성될 수 있다. 정밀한 기판 스테이지를 이용함으로써, 서브 이미지 패턴은 하나의 비-중단된 큰 이미지가 얻어지도록 정밀하게 모아질 수 있다.
큰 이미지 패턴은 또한 구성된 광 밸브 어레이 및 구성된 굴절 렌즈 어레이를 이용함으로써 생성될 수 있다. 구성된 광 밸브 어레이는 예를 들어 5개의 LCD(각각은 1000×1000 광 밸브를 포함)를 포함한다. LCD는 예를 들어 생성될 이미지 패턴의 폭을 커버하기 위해 일렬로 배치된다. 구성된 굴절 렌즈 어레이는 구성된 광 밸브 어레이에 맞추도록 하는 대응 방식으로 구성된다. 이미지 패턴은, 광 밸브의 단일 어레이에 의해 커버된 길이, 및 광 밸브 어레이의 연속물에 의해 커버된 폭을 갖는 레지스트 영역을 먼저 스캐닝하고 조사함으로써 생성된다. 이후에, 레지스트 층 및 일련의 어레이를 갖는 기판은 단일 어레이에 의해 커버된 거리에 걸쳐 수직 방향으로 서로에 대해 변위된다. 그 다음에, 현재 구성된 어레이에 접하는 제 2 레지스트 영역은 전체 이미지 패턴이 생성될 때까지 스캐닝되고 조사된다.
전술한 방법의 일실시예에서, 광 밸브에 의해 형성된 스폿은 이러한 영역을 기록하기 위해 이러한 스폿에 속하는 밸브 영역을 가로질러 2차원으로 스테핑되거나 스캐닝된다. 이것은 더 이상 본 방법의 대안적인 실시예의 경우가 아니다. 이러한 실시예에 따라, 각 스폿은 한 방향으로 상기 밸브 영역의 치수보다 상당히 더 큰 치수를 갖는 레지스트 영역을 기록하는데 사용되는 한편, 다수의 스폿은 다른 방향으로 상기 레지스트 영역을 기록하는데 사용된다. 상기 대안적인 방법의 원리는 도 8에 도시된다. 도 8의 좌측부는 스폿의 매트릭의 작은 부분(240)을 도시한다. 이 부분은 각각 5개의 스폿으로 된 4개의 행(241 내지 245, 246 내지 250, 251내지 255 및 256 내지 260)을 도시한다. 도 8의 우측부는 스폿(241 내지 260)에 의해 기록될 수 있는 레지스트 층(5)의 부분을 도시한다. 이제 스폿의 라인의 방향(282)은, 스폿 및 레지스트 층이 서로에 대해 이동되는 방향(285)에 대해 작은 각도()를 갖는다. 이러한 각은, Y축 상에 투사될 때 하나의 라인의 스폿의 스폿들이, 상기 라인의 스폿과 다음 라인의 스폿 사이의 Y-공간 내에 맞춰지고, 이러한 공간을 채우도록 선택된다. 기판이 X 방향으로 스캐닝될 때, 각 스폿은 광 밸브 어레이 및 굴절 렌즈 어레이 조립체의 이미지 필드의 길이와 동일한 길이에 걸쳐 레지스트 층을 가로질러 자체 라인을 스케닝한다. 도 8의 우측부에 있는 라인(261 내지 265)은, 각각 스폿(241 내지 245)에 의해 스캐닝된 작은(폭이 약 1㎛인) 스트립의 중심 라인이다. 스폿(246 내지 250)은 각각 라인(266 내지 270)을 스캐닝하고, 나머지도 이와 같이 이루어진다.
매트릭스가 10×10mm2의 이미지 필드를 커버하는 1×1㎛2의 치수를 각각 갖는 100×100 스폿의 매트릭스에 대해, 스폿 기간은 X 및 Y 방향으로 100㎛이다. 한 행의 1백개의 스폿이 레지스트 층에서 1백개의 연속적인 라인을 스캐닝하는 것을 달성하기 위해, 스폿의 스캔 방향과 라인 방향 사이의 각()은 =arctan(1/100)=0.57°가 되어야 한다. 10mm에 걸쳐 X 방향으로 각 스폿을 스캐닝함으로써, 10×10mm2의 전체 필드는 Y 방향으로 스폿 및 레지스트 층을 서로에 대해 이동시키지 않고도 기록될 수 있다. 스폿의 런-인(run-in) 및 런-아웃(run-out)으로 인해, 총 스캐닝 거리는 10mm의 유효 스캐닝 거리보다도 더 큰데, 예를 들어 20mm이다. 런-인 및 런-아웃에 필요한 스캐닝 거리는 상기 각()에 좌우된다. 스폿의 더 큰 매트릭스, 예를 들어 1000×1000 스폿에 대해, 유효 스캐닝 거리와 총 스캐닝 거리의 비율은 크게 증가한다.
스폿 사이의 거리를 감소시킴으로써, 스폿에 의해 기록된 스트립의 중심은 감소될 수 있고, 기록된 패턴의 밀도는 증가할 수 있다. 이것은 시스템에 여유를 제공하는 것을 허용하고, 스폿 손상이 심각한 에러를 야기하는 것을 피할 수 있게 한다.
비스듬한 스캐닝은 또한, 큰 패턴을 이미징하고 구성되 광 밸브 어레이 및 대응하는 구성된 굴절 렌즈 어레이를 포함하는 시스템에 사용될 수 있다. 예를 들어, Y 방향으로 일렬로 배치되고 각각 100×100mm2의 이미지 필드 내에서 0.57°의 전술한 각으로 스폿의 라인을 갖는 1000×1000 스폿을 생성하는 5개의 LCD 어레이를 포함하는 시스템을 이용하여, 500×100mm2의 레지스트 영역은 X 방향으로 레지스트 층(10)을 스캐닝함으로써 기록될 수 있다. 레지스트 층이 X 방향으로 90mm 이동된 후에, 동일한 스캔이 반복될 수 있다. 이러한 방식으로, 500×1000mm2의 레지스트 영역은 X 방향에서만 10회 스캔 및 이동함으로써 기록될 수 있다.
주어진 영역을 기록하는데 필요한 스캔 및 중간 이동의 수는 광 밸브의 수에 좌우되어, X 및 Y 방향으로 스폿의 수에 좌우된다. 예를 들어, 5000×100 스폿의어레이를 통해, Y 방향으로의 500mm의 레지스트 영역은 중간 이동 없이 X 방향으로 연속적으로 스캐닝함으로써 기록될 수 있다. 스캔 길이는 기록된 영역의 X 방향으로의 길이를 결정한다.
이미징 공정을 위한 필수 파라미터는 갭 폭(44)(도 2)이다. 갭 폭은 굴절 렌즈의 필요한 배율을 계산하기 위한 입력 파라미터 중 하나이고, 필요한 이미지 해상도에 의해 결정된다. 굴절 렌즈 어레이가 주어진 갭 폭 및 해상도에 대해 계산되고 제조되면, 이러한 해상도는 주어진 갭 폭만에 대해 얻어질 수 있다. 실제 환경에서, 갭 폭이 상기 주어진 갭 폭으로부터 벗어나면, 필요한 해상도가 얻어질 수 없다. 이것은, 공동 계류중인 특허 출원에서 복사한 도 9a, 도 9b, 및 도 9c를 참조하여 유사성에 근거하여 설명될 수 있다. 상기 공동 계류중인 특허 출원은, 굴절 렌즈 대신에 특정 회절 렌즈의 어레이가 광 밸브로부터 레지스트 층에서의 스폿으로 서브 빔을 집속시키는데 사용되는 마스크 없는 리소그래피 장치에 관한 것이다. 도 9a, 도 9b 및 도 9c는, 50㎛의 갭 폭에 대해 설계되고, 동일한 조사 상태이지만 상이한 갭 폭을 갖는 마이크로렌즈의 동일한 어레이에 의해 레지스트 층에 형성된 스폿을 도시한다. 도 9a는 스폿(52')의 패턴(210)을 도시하며, 상기 패턴(210)은 갭 폭이 40㎛일 때 얻어진다. 도 9b는 50㎛의 갭 폭으로 얻어진 스폿(52)의 패턴(220)을 도시하고, 도 9c는 60㎛의 갭 폭으로 얻어진 스폿(52")의 패턴(230)을 도시한다. 설계 갭 폭과 동일한 갭 폭으로 얻어진 도 9b의 스폿만이 필요한 평탄도 및 세기를 갖는다. 굴절 렌즈를 이용하는 마스크없는 리소그래픽 장치의 성능은 갭 폭에 대한 유사한 의존도를 보여준다.
예를 들어 250㎛의 더 큰 설계 갭 폭을 갖는 장치에 대해, 실제 갭 폭에 대한 요구조건은 감소될 수 있다. 증가하는 설계 갭 폭으로 인해, 굴절 렌즈로부터의 서브 빔(도 6a에서 101 내지 105)의 NA는 감소한다. 초점 깊이가 NA의 제공에 반비례하기 때문에, 초점 깊이는 증가하는 설계 갭 폭과 함께 증가한다. 이는, 더 큰 설계 갭 폭에서가, 더 작은 설계 갭 폭에 대해서보다 더 큰 갭 폭 변동이 허용될 수 있다는 것을 의미한다. 허용오차 관점에서 보면, 예를 들어 250㎛의 더 큰 갭 폭은 예를 들어 50㎛의 더 작은 갭 폭에 비해 바람직하다.
스폿의 최소 크기는 또한 갭 폭에 관련된다. 갭 폭이 감소하면, 이러한 크기는 예를 들어 1㎛ 미만으로 감소할 수 있다. 더 작은 갭 폭, 이에 따라 더 작은 스폿 크기는 이러한 폭의 더 우수한 제어를 필요로 한다.
본 방법은, 상이한 레벨에 위치한 서브-디바이스로 구성된 디바이스의 제조에 적합하다. 그러한 디바이스는 다양한 전기적, 기계적 또는 광학 시스템으로부터 2개 이상의 상이한 종류의 형상을 포함하는 디바이스, 또는 완전한 전자 디바이스일 수 있다. 그러한 시스템의 일례는 MOEMS로 알려진 마이크로-광학-전기-기계 시스템이다. 더 특정한 예는, 다이오드 레이저 또는 검출기, 및 광 가이드 및 가능하면 레이저로부터 광 가이드로 또는 광 가이드로부터 검출기로 광을 결합시키는 렌즈 수단을 포함하는 디바이스이다. 렌즈 수단은 평면 회절 수단일 수 있다. 다중 레벨 디바이스의 제조시, 상이한 레벨로 증착된 레지스트 층을 갖는 기판이 사용된다.
사실상, 다중 레벨 디바이스는 굴절 렌즈의 집합(collection)을 포함하는 마이크로렌즈 어레이를 갖는 장치에 의해 제조될 수 있는데, 상기 집합은, 각 집합의 굴절 렌즈의 초점면이 다른 집합의 초점면과 다르다는 점에서 서로 차이가 있다. 그러한 장치는 기판의 상이한 평면에서 동시 프린팅을 허용한다.
더 실질적이어서 바람직한 다중 레벨 디바이스 제작 방법은 소프트웨어 방식으로 총 이미지 패턴을 다수의 서브 이미지로 분리하는 것인데, 상기 서브 이미지 각각은 제작될 디바이스의 상이한 레벨에 속한다. 제 1 서브 이미징 공정에서, 제 1 서브 이미지가 생성되는데, 여기서 레지스트 층은 제 1 레벨에 위치한다. 제 1 서브 이미징 공정은 스캐닝 또는 스테핑 방법에 따라 그리고 전술한 수단에 의해 수행된다. 그 다음에, 레지스트 층은 제 2 레벨에 위치하고, 제 2 서브 이미징 공정에서, 제 2 레벨에 속하는 서브 이미지가 생성된다. Z 방향으로의 레지스트 층의 시프트(shifting) 및 서브 이미징 공정은, 다중 레벨 디바이스의 모든 서브 이미지가 레지스트 층으로 전달될 때까지 반복된다.
본 발명의 방법은, 더욱이 스테퍼 또는 스텝-및-스캔 리소그래픽 투사 장치와 비교하여 매우 간단하고 강력한 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
도 2에 개략적으로 도시된 장치에서, 광 밸브(21 내지 25)의 어레이, 즉 LCD는 이미징 요소, 또는 굴절 렌즈(43)를 포함하는 렌즈 플레이트(40)와 가능하면 가깝게 배치된다. 이러한 LCD의 광 밸브, 또는 픽셀의 크기는 비교적 클 수 있는데, 예를 들어 100×100㎛2일 수 있다. LCD 디바이스에서, 편광 분석기(또한 분석기라 불림)는 광 밸브에 의해 야기된 편광 상태를 세기 레벨로 변환하는데 필요하다. 현재 가시광으로 작용하는 비디오 프로젝터에 적용된 상업상 이용가능한 LCD 패널이 사용되면, 가시광 분석기는 상기 패널로부터 제거되어야 하고, 별도의 UV 또는 DUV 분석기가 광 밸브와 이미징 요소(40) 사이에 배치되어야 한다. 더욱이, 이러한 요소의 기판(41)은 일정한 두께를 갖는다. 그 결과, 이미징 요소의 광 밸브와 렌즈 사이에 일정한 거리가 있다. 광 밸브의 선명하지 않은 이미지가 레지스트 층에 형성되고 상기 거리 및 회절 효과로 인해 상이한 광 밸브로부터의 복사 사이에 크로스토크가 발생하는 것을 방지하기 위해, 장치를 설계할 때 이러한 거리를 고려해야 한다.
광 밸브와 굴절 렌즈 사이의 거리를 감소시키고, 성가신 크로스토크를 방지하기 위해, 굴절 렌즈의 어레이는 편광기의 하부 표면상에 배치될 수 있고 및/또는 편광기는 광 밸브 구조상에 배치될 수 있다.
도 10은 상기 설명으로 보아 매력적인 장치의 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 장치는 굴절 렌즈의 어레이 상에 광 밸브의 어레이를 이미징하는 투사 렌즈를 포함하며, 이를 통해 각 광 밸브는 대응하는 굴절 렌즈와 결합된다. 투사 렌즈의 이용은 도 2의 장치의 샌드위치 설계에서 허용된 것보다 더 많은 설계의 자유도를 허용한다.
도 10의 우측부는 도 2의 장치에 또한 사용될 수 있는 조사 시스템(300)을 도시한다. 이러한 조사 시스템은 예를 들어 수은 램프(13)와 같은 복사 소스, 및 반구의 형태를 가질 수 있는 반사기(15)를 포함한다. 반사기는 램프에 대해 배치될 수 있어서, 조사 시스템의 어떠한 중심 장애도 발생하지 않는다. 레이저는 램프(13) 및 반사기(15)를 대체할 수 있다. 복사 소스(13, 15)로부터의 빔은 파장 선택 반사기, 또는 다이크로익(dichoric) 미러(302) 상에 입사되는데, 상기 미러(302)는 필요한 파장을 갖는 빔 성분(예를 들어 UV 또는 DUV 복사선)을 반사시키고 IR 또는 가시 복사선과 같은 다른 파장의 복사선을 제거한다. 복사 소스가 레이저이면, 어떠한 선택 반사기도 필요하지 않고, 중립 반사기는 반사기(302)의 위치에 배치될 수 있거나, 레이저가 광 경로의 나머지와 한 줄로 배치될 수 있다. 예를 들어 각각 반사기(302) 앞 뒤에 배치된 제 1 집광 렌즈(304) 및 제 2 집광 렌즈(306)를 포함하는 제 1 집광 렌즈 시스템은 복사 셔터(310) 상에 조사 빔(17)을 수렴시킨다. 이러한 셔터는 격막(312)을 구비한다. 이러한 격막의 형태는 레지스트 층(5)에 형성된 스폿의 형태를 결정하고, 이러한 격막은 이에 따라 전술한 스폿-성형 장치를 구성한다. 예를 들어 집광 렌즈(314, 316)를 포함하는 제 2 집광 시스템은 투사 렌즈(320)의 퓨필(pupil)(322) 또는 격막에서의 격막(312)에 의해 통과된 복사선을 집중시키는데, 즉 투사 렌즈(320)의 퓨필의 평면에서 격막(312)을 이미징한다. 빔 통과 집광 렌즈(316)는, 집광 렌즈(316)와 투사 렌즈(320) 사이에 배치된 LCD(20)를 조사한다. 이러한 렌즈는 전술한 이미징 요소(40) 상에 LCD를 이미징하여, LCD의 각 광 밸브(픽셀)는 이미징 요소(40)의 대응하는 굴절 렌즈와 결합된다. 광 밸브가 개방되면, 이러한 밸브로부터의 복사선은 결합된 굴절 렌즈에만 입사된다. 이미징 요소는 LCD로부터 600mm의 거리로 배치될 수 있다. 이미징 요소와 레지스트 층(5) 사이의 거리는 약 100 내지 300㎛일 수 있다.
LCD(20)는 20㎛의 픽셀 크기를 가질 수 있고, 투사 렌즈는 5X의 배율을 갖는이미징 요소 상에 LCD 픽셀 구조를 이미징할 수 있다. 이러한 이미징에 대해, 투사 렌즈에 대한 어떠한 큰 개구수(NA)도 필요하지 않다. 이미징 요소 상에 입사하는 조사 빔의 시준을 향상시키기 위해, 시준기 렌즈(324)는 이미징 요소 전면에 배치될 수 있다. 투사 렌즈 및 굴절 렌즈는 함께 격막 개구(diaphragm opening)를 스폿으로 이미징한다. 예를 들어, 1mm의 격막 개구는 1㎛의 치수를 갖는 스폿에 이미징된다. LCD의 동작이 입사 복사선의 편광 상태의 변화에 기초하기 때문에, 필요한 초기 편광 상태를 복사선에 제공하는 편광기가 필요하다. 또한, 편광 상태를 세기로 변환시키는 편광 분석기도 필요하다. 이러한 편광기 및 분석기는 각각 참조 번호 308 및 318로 표시된다. 편광기 및 분석기는 조사 빔의 파장에 적응된다. 도 2에 도시되지 않았지만, 편광기 및 분석기는 또한 이러한 도면에 따른 장치에 제공된다.
LCD 픽셀 구조의 이미지가 투사 렌즈를 갖는 장치에서 이미지 요소(40) 상에 집속되기 때문에, 실질적으로 그러한 장치에 어떠한 크로스토크도 발생하지 않을 것이다. 더욱이, 이미지 요소는 두꺼운 기판을 포함할 수 있어서, 더 안정하게 된다. LCD 광 밸브 어레이를 갖는 장치가 사용 중일 때, 편광기 및 분석기는 복사선을 흡수하고 열을 생성한다. 편광기 및 분석기가 일반적인 경우로 LCD에 가까이 배치되면, 이것은 열 효과를 초래할 수 있다. 투사 렌즈가 LCD와 이미징 요소 사이에 배치되는 장치는 분석기(308)를 LCD로부터 떨어지게 배치하도록 한다. 이러한 방식으로, 열 효과가 발생하는 것이 크게 방지된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 또한 분석기(318)는 LCD(20)로부터 상당히 떨어져 배치될 수 있다. 더욱이, 도 10의 설계는 LCD의 개별적인 냉각을 허용한다. LCD 광 밸브 어레이는 중합체 물질로 된 예를 들어 4㎛인 작은 구면의 형태의 스페이서(spacer)를 포함할 수 있다. 그러한 구면은 광 교란(disturbance)을 야기할 수 있다. 투사 렌즈를 갖는 장치에서, 스페이서의 효과는 감소하는데, 그 이유는 비교적 작은 NA를 갖는 투사 렌즈가 고주파수 교란을 위한 공간 필터로서 작용하기 때문이다.
투사 렌즈를 이용할 때, 반사형 LCD 또는 디지털 미러 디바이스(DMD)와 같은 반사형 어레이로 투과 광 밸브 어레이를 대체하는 것은 쉽다. DMD가 사용되는 장치는 공간 필터링 수단을 구비해야 한다. 이들 수단은, 미리 결정된 방향을 갖는 복사선만, 즉 미리 결정된 배향을 갖고 미러에 의해 반사되는 복사선만이 이미징 요소(40) 및 레지스트 층에 도달하는 것을 보장해야 한다. 투사 렌즈는 그러한 필터링 기능을 제공한다.
도 10의 장치는 투사 렌즈를 갖는 장치의 단지 예에 불과하다. 도 10의 장치의 많은 변형이 가능하다.
사실상, 본 발명의 방법은, 기판의 적어도 하나의 프로세스 층에서 디바이스 형상을 갖는 디바이스의 제조 공정에서 하나의 단계로서 적용될 것이다. 이미지가 프로세스 층의 상부상의 레지스트 층에서 프린트된 후에, 물질은 프로세스 층의 영역으로부터 제거되거나, 프로세스 층의 영역에 첨가되며, 상기 영역은 프린트된 이미지에 의해 묘사된다. 이러한 물질을 이미징하고 제거하거나 첨가하는 공정 단계는 전체 디바이스가 완성될 때까지 모든 프로세스 층에 대해 반복된다. 서브-디바이스가 상이한 레벨에서 형성되고 다중 레벨 기판을 이용할 수 있는 경우에, 서브-디바이스와 연관된 서브-이미지 패턴은 이미징 요소와 레지스트 층 사이의 상이한 거리로 이미징될 수 있다.
본 발명은 LCD, 플라즈마 디스플레이 패널, PolyLed 디스플레이, 인쇄 회로 기판(PCB), 및 마이크로 다중 기능 시스템(MOEMS)과 같은 디스플레이 디바이스의 패턴 프린트에 사용될 수 있고, 따라서 상기 디스플레이 디바이스의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명은 리소그래픽 근접 프린팅 장치에 사용될 수 있을 뿐 아니라, 프린팅 장치 또는 복사기와 같은 다른 종류의 이미지-형성 장치에 사용될 수 있다.
도 11은, 본 발명에 따라 광 밸브 어레이 및 대응하는 굴절 렌즈의 어레이를 포함하는 프린터의 일실시예를 도시한다. 프린터는 이미지 캐리어의 역할을 하는 복사-감응 물질 층(330)을 포함한다. 상기 층(330)은 화살표(334)의 방향으로 회전하는 2개의 드럼(332 및 333)에 의해 운반된다. 노출 유닛(350)에 도달하기 전에, 복사-감응 물질은 충전기(336)에 의해 균일하게 대전된다. 노출 스테이션(350)은 물질(330)에 정전 잠상(electrostatic latent image)을 형성한다. 잠상은, 공급된 토너 입자가 물질(330)에 선택적으로 부착되는 현상기(338)에서 토너 이미지로 변환된다. 전달 유닛(340)에서, 물질(330)에서의 토너 이미지는 드럼(344)에 의해 운반되는 전사 시트(342)로 전사된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 상이한 종류의 복사 소스를 이용할 수 있는 정밀한 복사-효과적인 리소그래픽 이미징 방법으로서, 굴절 렌즈의 형태로 수렴 요소를 이용하고, 2개의 어레이가 스폿 크기보다 실질적으로 더 큰 피치를 갖는 스폿의 매트릭스 어레이를 형성하는데 사용되는 것 등에 이용된다.

Claims (18)

  1. - 복사 소스를 제공하는 단계와,
    - 복사-감응 층을 제공하는 단계와,
    - 상기 복사 소스와 상기 복사-감응 층 사이에 개별적으로 제어된 광 밸브의 2차원 어레이를 위치시키는 단계와,
    - 상기 광 밸브의 어레이와 상기 복사-감응 층 사이에 복사-수렴 요소의 2차원 어레이를 위치시켜, 각 수렴 요소가 광 밸브 중 상이한 광 밸브에 대응하고, 상기 복사-감응 층에서의 스폿 영역에서 상기 대응하는 광 밸브로부터의 복사선을 수렴하는 역할을 하도록 하는, 복사-수렴 요소의 2차원 어레이를 위치시키는 단계와,
    - 한 편으로 복사-감응 층 영역과, 다른 한 편으로 연관된 광 밸브/수렴 요소 쌍을 서로에 대해 스캐닝함으로써 상기 복사-감응 층 영역에 이미지 부분을 기록하고, 동시에 상기 광 밸브에 의해 기록될 상기 이미지 부분에 따라 온 상태와 오프 상태 사이에서 각 광 밸브를 스위칭하는, 기록 및 스위칭 단계를
    포함하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법에 있어서,
    굴절 렌즈의 형태의 수렴 요소를 이용하고, 상기 2개의 어레이는 스폿의 매트릭스 어레이를 형성하는데 사용되며, 상기 매트릭스는 상기 스폿 크기보다 실질적으로 더 큰 피치를 갖는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스캐닝은, 각 스폿이 상기 매트릭스 피치에 대응하는 치수를 갖는 자체적으로 연관된 층 영역을 스캐닝하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스폿의 매트릭스 및 상기 복사-감응 층은 상기 매트릭스에서의 스폿의 라인 방향에 작은 각도로 서로에 대해 스캐닝되고, 상기 스캐닝은 상기 매트릭스 피치보다 실질적으로 더 큰 길이에 걸쳐 수행되는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적인 서브-조사 사이에서, 상기 복사-감응 층 및 상기 어레이는 상기 복사-감응 층에 형성된 상기 스폿의 크기 이하의 거리에 걸쳐 서로에 대해 변위되는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 이미지 형상(image feature)의 경계에서의 스폿 세기는 이러한 형상 경계와 이웃한 형상 사이의 거리에 적응되는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 기판에서 디바이스를 제작하는 리소그래픽 방법의 부분을 형성하며,
    상기 복사-감응 층은 상기 기판 상에 제공된 레지스트 층이고, 상기 이미지 패턴은 제작될 상기 디바이스의 형상의 패턴에 대응하는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 이미지는 제작될 상기 디바이스의 상이한 레벨에 각각 속하는 서브-이미지로 분리되고, 상기 상이한 서브-이미지의 형성 동안, 상기 레지스트 층 표면은 상기 굴절 렌즈의 어레이로부터 상이한 거리로 배치되는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 종이를 프린트하는 방법의 부분을 형성하며,
    상기 복사-감응 층은 정전기 대전 물질의 층인 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 밸브의 어레이는 상기 굴절 렌즈의 어레이에 직접 접하도록 위치하는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 밸브의 어레이는 상기 굴절 렌즈의 어레이 상에 이미징되는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학이미지를 형성하는 방법.
  11. - 복사 소스와;
    - 상기 소스로부터의 복사 빔에 관해 복사-감응 층을 위치시키는 위치 지정 수단과,
    - 상기 소스와 상기 복사-감응 층에 대한 위치 사이에 배치된 개별적으로 제어가능한 광 밸브의 2차원 어레이와,
    - 상기 광 밸브의 어레이와 상기 복사-감응 층의 위치 사이에 배치된 복사-수렴 요소의 어레이를 포함하여, 각 수렴 요소가 상기 광 밸브 중 상이한 광 밸브에 대응하고, 레지스트 층에서의 스폿 영역에서 대응하는 광 밸브로부터의 복사선을 수렴하는 역할을 하도록 하는, 이미징 요소를
    포함하는, 제 1항의 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서,
    상기 수렴 요소는 굴절 렌즈인 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 기판 상에 구성될 디바이스 형상에 대응하는 형상을 포함하는 이미지를 기판 상의 레지스트 층에 형성하기 위한 것으로,
    상기 복사-감응 층은 상기 기판 상에 제공된 레지스트 층이고, 상기 위치 지정 수단은 기판 스테이지에 의해 수용된 기판 홀더인 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상이한 서브-이미지를 형성할 때 상기 레지스트 층 표면과 상기 굴절 렌즈의 어레이 사이의 거리를 적응시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 장치.
  14. 제 11항에 있어서, 종이 상에 데이터를 프린트하기 위한 것으로,
    상기 복사-감응 층은 정전기 대전 복사-감응 물질의 층이고, 상기 위치 지정 수단은, 상기 광 밸브의 어레이 및 상기 굴절 렌즈의 어레이에 대해상기 층을 이동시키고 이들 어레이의 이미지 필드의 위치에서 상기 층을 지속시키는 수단인 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 장치.
  15. 제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 요소는 이미징 수단의 개입 없이 상기 광 밸브의 어레이 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 장치.
  16. 제11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 투사 렌즈는 상기 광 밸브의 어레이와 상기 굴절 렌즈의 어레이 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 굴절 렌즈의 어레이와 상기 레지스트 층 사이의 거리는 약 250㎛인 것을 특징으로 하는, 복사-감응 층에서 광학 이미지를 형성하는 장치.
  18. 기판의 적어도 하나의 프로세스 층에서의 디바이스 제조 방법으로서,
    - 상기 프로세스 층상에 제공된 레지스트 층에서, 상기 프로세스 층에 구성될 디바이스 형상에 대응하는 형상을 포함하는 이미지를 형성하는 단계와,
    - 상기 레지스트 층에 형성된 이미지에 의해 묘사되는 상기 프로세스 층의 영역으로부터 물질을 제거하거나, 상기 영역에 물질을 첨가하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법에 있어서,
    상기 이미지는 제 1항 내지 제 7항, 제 9항 또는 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 디바이스 제조 방법.
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