KR20050094425A - 전자기복사 펄스 타이밍 제어 - Google Patents

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KR20050094425A
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폰투스 스텐스트롬
스테판 걸스트란드
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마이크로닉 레이저 시스템즈 에이비
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Abstract

본 발명은 펄스형 레이저 시스템(pulsed laser system)에서 지터(jitter)의 영향을 줄이기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 레이저 펄스를 생산하기 위하여 전력 시스템에 트리거 신호(trigger signal)를 보내는 단계, 제 1 시간 주기(first period of time)에서 상기 트리거 신호를 지연시키는 단계, 상기 트리거 신호의 상기 보냄 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하는 단계, 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하는 단계, 상기 계산된 차이에 의해 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 교정하는 단계의 행위들을 포함한다. 본 발명은 또한 펄스형 레이저 시스템 및 레이저 패턴 발생기(laser pattern generator)에 관한 것이다.

Description

전자기복사 펄스 타이밍 제어{ELECTROMAGNETIC RADIATION PULSE TIMING CONTROL}
본 발명은 보상 방법(compensation method)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 펄스형 전자기 복사 소스(pulsed electromagnetic radiation sources)에서 편차(drift) 및 시간 지터(time jitter)의 영향을 줄이기 위한 방법에 관한 것이다.
현대의 UV-리소그래피(lithography)는 새로운 매우 평행한 쓰기 개념(writing concepts)들을 찾고 있다. 광학 MEMS 장치를 가지는 공간 광변조(spatial light modulation, SLM)는 그와 같은 가능성들을 제공한다. SLM 칩은 상단에 수백만개의 개별적으로 주소지정이 가능한 픽셀들을 가지는 DRAM과 같은 CMOS 회로를 포함할 수 있다. 상기 픽셀들은 미러 소자(mirror element) 및 주소 전극(address electrode) 사이의 정전기력(electrostatic force)에서의 차이에 의해 편향되어진다. SLM을 이용하는 패턴 발생기(pattern generator)는 이 발명과 동일한 양수인에게 양도된 US 6 373 619에서 기술되어진다. 이와 같은 특허는 SLM에 대한 일련의 이미지를 노출하는 작은 필드 스테퍼(small field stepper)를 간단하게 공개한다. 제품이 계속 움직이는 스테이지(stage) 상에 배열되어지고, 펄스형 전자기 복사 소스(펄스형 레이저, 플래시램프(flash lamp), 싱크로트론 광소스(synchrotron light source)로부터의 플래시 등이 될 수 있다)가 비추어지고, 제품상에 SLM의 이미지를 동결시킨다. SLM은 연속적인 이미지가 제품상에 구성되어지도록 각각의 플래시 이전에 새로운 패턴에 의하여 재프로그램된다.
서로 다른 펄스형 전자기 소스들은 펄스-투-펄스 시간 지터(pulse-to-pulse time jitter)라고 불리는 서로 다른 정확도를 갖는데, 즉, 인접한 펄스들 사이의 시간 주기(period of time)가 변한다. 상기 시간 지터는 공간 광변조기(SLM)로부터 이미지 필드의 잘못 놓여짐(misplacement)을 일으키고, 그것은 문제가 된다.
그러므로 종래 기술에서 요구되는 것은 펄스형 전자기 복사 소스 및 특히 엑시머 레이저 소스의 시간 지터를 탐지하고 보상하기 위한 방법이다.
도 1 은 공간 광변조기를 이용하는 종래 기술인 패턴 발생기에 대한 도식적인 개요(schematic overview).
도 2 는 본 발명에 따른 지터를 줄이기 위한 창의적인 방법의 제 1 실시예에 대한 도시적인 도해(schematic illustration).
도 3 은 본 발명에 따른 지터를 줄이기 위한 창의적인 방법의 제 2 실시예에 대한 도식적인 도해.
도 4 는 종래 기술 엑시머 레이저의 도식적인 측면도.
도 5 는 본 발명에 따른 지터를 줄이기 위한 창의적인 방법의 제 3 실시예에 대한 도시적인 도해.
도 6 은 레이저 트리거 위치 및 요구되는 레이저 펄스 사이의 관계에 대한 도식적인 그림.
따라서 상술된 문제점을 제거하거나 또는 적어도 줄이는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
이와 같은 목적은, 다른 것들 중에서, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법에 의하여 달성되어지는 본 발명의 제 1 태양에 따른 것이다. 트리거 신호(trigger signal)가 레이저 펄스를 생산하기 위한 전력 시스템에 보내진다. 상기 트리거 신호는 제 1 시간 주기에서 지연된다. 상기 트리거 신호 및 대응하는 레이저 신호 사이의 차이가 탐지되어진다. 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이가 계산된다. 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기는 상기 계산된 차이에 의해서 교정되어진다.
다른 실시예에서 상기 발명은 상기 신호가 부딪히게 될 제품의 실제 속도를 탐지하고, 상기 탐지된 속도 및 요구되는 속도 사이의 차이를 계산하며, 속도에서의 상기 계산된 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스에서의 상기 제 1 시간 주기를 교정하는 행위들(actions)을 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서 상기 레이저 시스템은 약 248 nm의 파장에서 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저(excimer laser)이다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서 상기 레이저 시스템은 약 193 nm의 파장에서 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저이다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서 상기 레이저 시스템은 약 157 nm의 파장에서 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저이다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서 상기 레이저 시스템은 약 126 nm의 파장에서 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저이다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서 상기 트리거 신호는 상기 레이저 펄스들이 부딪히는 물체의 위치에 대한 정보로부터 발생되어진다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서 상기 트리거 신호는 상기 물체의 속도로부터 발생되어진다.
본 발명은 또한 지터 제어(jitter control)를 가지는 펄스형 레이저 시스템(pulsed laser system)에 관한 것이다. 상기 시스템은 레이저 가스(laser gas), 유도 방출(stimulated emission)이 발생하는 영역을 규정하는 한 쌍의 전극(electrode), 전기 펄스를 발생하기 위한 전력 시스템(power system), 제 1 주기 사간에서 트리거 신호를 지연하기 위한 타임시프트 회로(time shift circuit), 상기 트리거 신호 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하기 위한 탐지기(detector) 및 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이에 대응하는 충분한 시간에 의해 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 교정하기 위한 교정 장치(correcting device)를 포함한다.
또 다른 실시예에서 상기 레이저 시스템은 상기 펄스형 레이저가 부딪히게 될 제품의 속도를 탐지하는 탐지기, 제품에 대한 상기 탐지된 속도 및 요구되는 속도 사이의 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 교정하기 위한 교정 장치를 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 공간 광변조기를 비추기 위하여 펄스형 레이저 시스템을 이용하는 레이저 패턴 발생기(laser pattern generator)에서 지터를 보상하기 위한 방법과 관련되며, 상기 변조기는 움직이는 스테이지 상의 제품에 비추기 위한 조명을 중계한다. 상기 보상은 레이저 펄스를 생산하기 위하여 전력 시스템에 트리거 신호를 보내고, 제 1 시간 주기에서 상기 트리거 신호를 지연시키며, 상기 트리거 신호의 전송 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하고, 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하며, 그리고 상기 계산된 차이에 의해 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 보상하는 행위들을 포함한다.
또 다른 실시예에서 상기 레이저 패턴 발생기는 상기 제품의 속도를 탐지하고, 상기 제품에 대한 상기 탐지된 속도 및 요구되는 속도 사이의 차이를 계산하며, 그리고 속도에서의 상기 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 보상하는 행위들을 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 레이저 펄스를 생산하기 위하여 전력 시스템에 트리거 신호를 전송하고, 제 1 시간 주기에 상기 트리거 신호를 지연시키며, 상기 트리거 신호의 전송 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하고, 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하며, 지터에서의 변동(fluctuation)이 수학적 표현에 의해 근사화(approximate)될 수 있을 때까지 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하기 위한 행위를 반복하며, 그리고 상기 수학적 표현으로부터 다음의 레이저 펄스에서의 상기 제 1 시간 주기를 예측하는 행위들을 포함하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터를 줄이기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 지터 보상 모듈(jitter compensation module), 펄스형 레이저 시스템에 의해 조명되는 공간 광변조기를 포함하는 레이저 패턴 발생기에 관한 것이며, 상기 변조기는 움직이는 스테이지 상의 제품을 노출하는 조명을 중계한다. 상기 지터 보상 모듈은 레이저 펄스를 생산하기 위한 트리거 신호를 전송하는 것 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하는 탐지기, 상기 트리거 신호를 어떤 양의 시간만큼 지연시키기 위한 타임시프트 장치, 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하기 위한 장치, 그리고 상기 트리거 신호의 상기 지연을 조절함으로써 다음의 레이저 펄스에서의 상기 차이를 보상하는 보상기(compensator)를 포함한다.
또 다른 실시예에서 상기 패턴 발생기는 상기 제품의 속도를 탐지하기 위한 탐지기, 제품에 대한 상기 탐지된 속도 및 요구되는 속도의 차이를 계산하기 위한 장치, 그리고 상기 트리거 신호의 지연을 조정할 때 속도에서의 상기 차이를 고려하는 보상기를 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 지터 제어를 가지는 펄스형 레이저 시스템에 관한 것이고, 상기 시스템은 레이저 가스, 유도 방출이 일어나는 영역을 규정하는 한 쌍의 전극, 전기 펄스를 발생하기 위한 전력 시스템, 제 1 시간 주기에 트리거 신호를 지연하기 위한 타임시프트 회로, 상기 트리거 신호 및 대응하는 신호 사이의 시간 주기를 탐지하기 위한 탐지기, 그리고 다수의 탐지된 시간 주기들 및 요구되는 시간 주기들 사이의 계산된 차이들로부터 지터에서의 변화에 대한 근사적 계산식(approximate formula)을 계산하기 위한 계산기를 포함하며, 여기서 상기 제 1 시간주기는 상기 근사적 계산식으로부터 다음의 레이저 펄스에 대하여 예측되어진다.
본 발명은 또한 트리거 신호를 레이저 펄스를 생산하기 위한 시스템에 전송하고, 대응하는 레이저 펄스를 탐지하며, 상기 레이저 펄스에 대하여 요구되는 시간 위치(position of time)로부터 상기 탐지된 레이저 펄스의 어떤 편차에 대응하는 다음의 레이저 펄스에서 트리거 위치를 교정하는 행위들을 포함하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법에 관한 것이다.
또 다른 실시예에서 상기 방법은 상기 신호가 부딪히게 될 제품의 실제 속도(actual speed)를 탐지하고, 상기 탐지된 속도 및 요구되는 속도 사이의 차이를 계산하며, 그리고 속도에서의 상기 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스에서 트리거 위치를 교정하는 행위들을 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 지터 보상 모듈(jitter compensation module), 펄스형 레이저 시스템에 의해 조명되는 공간 광변조기를 포함하는 레이저 패턴 발생기(laser pattern generator)에 관한 것이며, 상기 변조기는 움직이는 스테이지 상의 제품에 비출 조명을 중계한다. 상기 지터 보상 모듈은 레이저 펄스를 탐지하는 탐지기, 트리거 신호를 발생하기 위한 트리거 발생기, 및 상기 레이저 펄스에 대한 요구되는 시간 위치로부터 탐지된 레이저 펄스의 어떤 편향에 대응하는 다음에 오는 레이저 펄스에서 트리거 신호 위치를 보상하기 위한 보상기를 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 상기 레이저 패턴 발생기는 상기 제품의 속도를 탐지하기 위한 탐지기, 제품에 대하여 요구되는 속도 및 상기 탐지된 속도의 차이를 계산하기 위한 장치, 상기 트리거 신호 위치를 조정할 때 속도에서의 상기 차이를 고려하는 보상기를 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 지터 제어(jitter control)를 가지는 펄스형 레이저 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 레이저 가스, 유도 방출이 일어나는 영역을 규정하는 한 쌍의 전극, 트리거 발생기, 레이저 펄스를 탐지하기 위한 탐지기, 및 상기 레이저 펄스에 대하여 요구되는 시간 위치로부터 탐지된 레이저 펄스의 어떤 편향에 대응하는 다음에 오는 레이저 펄스에서의 트리거 위치를 교정하기 위한 교정 장치(correcting device)를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 펄스형 레이저 시스템은 상기 제품의 속도를 탐지하기 위한 탐지기, 제품의 요구되는 속도 및 상기 탐지된 속도의 차이를 계산하기 위한 장치, 및 상기 트리거 신호 위치를 조정할 때 속도에서의 상기 차이를 고려하는 보상기를 추가로 포함한다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 다음에 오는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명 및 본 발명의 제한적인 목적이 아니라 설명의 방법으로서 주어지는 첨부되는 도 1-6 으로부터 명확해 질 것이다.
다음의 상세한 설명은 도면을 참조하여 이루어진다. 바람직한 실시예들은 청구항에 의해 규정되는 발명의 범위를 제한하지 않고, 본 발명을 도시하기 위하여 기술된다. 당업자들은 다음에 오는 상세한 설명에 대한 다양한 균등 변화들을 인식할 것이다.
게다가 바람직한 실시예들이 아날로그 SLM을 참조하여 기술될 것이다. 아날로그 이외의 다른 SLMs, 예를 들면 Texas instruments에 의해 만들어진 디지털 마이크로미러 장치(digital micromirror device, DMD)와 같은 디지털 SLMs가 동등하게 적용될 수 있는 상황들이 있을 수 있다는 것이 당업자들에게 명확할 것이다. 추가적으로 SLMs에는 반사(reflective) 또는 투과(transmissive) 픽셀들이 포함될 수 있다. 또한 바람직한 실시예들이 엑시머 레이저 소스(excimer laser source)를 참조하여 기술된다. 엑시머 레이저 이외의 펄스형 전자기 복사 소스(pulsed electromagnetic radiation source), 예를 들면 Nd-YAG 레이저, 이온 레이저, Ti 사파이어 레이저, 자유전자 레이저 또는 다른 펄스형 기초 주파수 레이저(pulsed fundamental frequency lasers), 플래시램프(flash lamps), 레이저 플라즈마 소스(laser plasma sources), 싱크로트론 광소스(synchrotron light source) 등이 창의적인 방법에 의해 동등하게 보상될 수 있다는 것이 당업자에게 명확할 것이다.
도 4 는 종래 기술인 가로축 여기 레이저(transversally excited laser, 100), 예를 들면 엑시머 레이저(excimer laser)를 도시한다. 상기 레이저(100)는 함께 공진 공동(resonant cavity, 470)을 형성하는 제 1 미러(first mirror, 410) 및 제 2 미러(second mirror, 420)를 포함한다. 레이저(100)는 함께 방전부피(discharge volume, 460)를 형성하는 제 1 전극(first electrode, 430) 및 제 2 전극(second electrode, 440)을 추가로 포함한다. 하우징(housing, 450)은 상기 방전 부피(460) 및 상기 공진 공동을 둘러싼다. 미러들(410 및 420) 중 하나는 방출되는 공진 공동 내에서 생성되는 복사 빔(beam of radiation)을 허용하기 위하여 부분적으로 반사한다. 다른 미러는 완전하게 반사한다. 하우징은 상기 부분적으로 반사하는 미러가 배열되는 단부(end)에서 방출된 파장에 대하여 투명하다(transparent). 방전부피 내에는 레이저 가스가 있다. 상기 제 1 및 제 2 전극에 적당한 고전압을 적용함으로써, 상기 레이저 가스는 유도 방출(stimulated emission)에 의해 전자기 복사를 방출하기 시작할 것이다. 상기 전자기 복사의 파장은 사용되는 레이저 가스에 의존한다.
본 발명은 펄스형 전자기 복사 소스(pulsed electromagnetic radiation source)에서 시간 지터(time jitter)를 보상하는 방법에 관한 것이다. 그와 같은 방법은 공간 광변조기(spatial light modulator, SLM)를 이용하여 제품을 패터닝(patterning)할 때 특히 유용하며, 이때 상기 광변조기에서는 펄스형 전자기 복사가 상기 SLM에 부딪히게 되고, 연속적으로 움직이는 스테이지에서 함께 철해진(stitched) 상기 공간 광변조기의 이미지들은 중계한다.
도 1 은 종래 기술에 따른 공간 광변조기를 이용하는 패턴 발생기를 도식적으로 도시한다. 상기 패턴 발생기는 전자기 복사 소스(110), 제 1 렌즈(first lens, 120), 반투명 미러(semitransparent mirror, 130), 제 2 렌즈(second lens, 140), 공간 광변조기(150), 제 3 렌즈(third lens, 160), 간섭계(interferometer, 170), 패턴 비트맵 발생기(pattern bitmap generator, 180), 컴퓨터(185), 제품(190)을 포함한다.
레이저 소스(110)는 예를 들면 308nm, 248nm, 193nm, 156nm 또는 126nm 펄스를 방출하는 엑시머 레이저가 될 수 있다. 상기 펄스들은 균질화(homogenizing) 및 형상화(shaping) 렌즈(120, 140)에 의해 균질화 되고 형상화된다. 상기 렌즈들(120, 140)은 평면파(plane wave)가 SLM(150)의 표면을 노출하는 광학(optics)을 포함한다. 레이저의 순간적인 펄스 길이는 0.1μm 또는 더 작은, 예를 들면 10ns와 같은 것이 될 수 있다. 레이저의 펄스 반복률(pulse repetition rate)은 0.5-5 kHz, 예를 들면 2 kHz가 될 수 있다.
제 3 렌즈(160)는 시스템의 축소(demagnification)를 결정한다. 아날로그 공간 광변조기를 이용할 때, 공간 필터(spatial filter) 및 프리에 렌즈(Fourier lens)(도면에서 도시되지 않음)는 제 3 렌즈 및 반투명 미러(130) 사이에 배열된다.
컴퓨터(185)는 제품에 이미지화 되는 패턴을 발생한다. 상기 제품은 감광 물질(photosensitive material) 층에 의해 교대로 덮어지는, 크롬을 포함하는 층에 의해 덮어지는 투명한 기판(transparent substrate)이 될 수 있다. 이것은 마스크(masks) 및 레티클(reticles)을 제조하는데 이용되는 제품의 예이다. 또한 제품은 패턴이 마스크 없이 직접 발생되는 반도체 웨이퍼(semi-conducting wafer)가 될 수 있다. 이와 같은 패턴은 리소그래피 산업(lithography industry)에서 이용되는 통상적인 소프트웨어에 의해 발생될 수 있다. 상기 패턴은 패턴 비트맵 발생기(180)에 의해 비트맵 표현(bitmap representation)으로 전환된다. 상기 비트맵 표현은 상기 비트맵 발생기(180)에 의해서 공간 광변조기를 위한 구동 신호(drive signals)로 차례로 변환된다. 상기 구동 신호는 상기 공간 광변조기(150) 내에 있는 개개의 픽셀 소자들(pixel elements)을 요구되는 변조 상태(desired modulation state)로 세팅할 것이다. 아날로그 공간 광변조기의 경우에 특정한 구동 신호는 개개의 픽셀 소자의 특정한 편향 상태(defection state)에 대응할 것이다. 아날로그 모드에서 동작되는 마이크로 미러와 같은 아날로그 픽셀 소자의 편향 상태들은 완전히 편향된(fully deflected) 및 편향되지 않은(non-deflected) 것 사이의 어떤 수의 상태, 예를 들면 64,128 또는 256 상태로 세팅될 수 있다.
간섭계(170)는 연속적으로 제품의 위치를 탐지한다. 제품은 스탬프들의 스트립(strip of stamps)을 패턴닝할 때 일정한 속도로 움직일 수 있다. 제품은 또한 가변 속도(variable speed)로 움직일 수 있다. 제품이 가변속도로 움직일 때, SLM의 스탬프가 제품상의 요구되는 위치에서 프린트 되는 것을 보증하기 위하여, SLM을 조명하기 전에 짧은 시간 주기에 실제 속도를 탐지하는 것이 필요하다. 스탬프는 제품상의 SLM 패턴의 재생산이다. SLM 패턴의 감소는 제품상에 재생산되기 이전에 하나 또는 다수의 렌즈를 통해 수행될 수 있다. 함께 철해진(stitched) 몇몇 스탬프들은 스트립을 형성할 것이다. 함께 철해진 스트립들은 완전한 이미지를 형성할 것이다. 간섭계(170)는 제품의 상기 위치를 탐지하기 위해 신호(165)를 전송하고 수신한다. 제품이 상기 간섭계에 의해 탐지되는 주어진 위치에 있을 때, 트리거 신호가 레이저에 보내진다. 상기 트리거 신호를 발생하는 한 방법은 제품의 탐지된 위치 값(value of position)과 저장된 위치 값을 비교하는 것이다. 예를 들면 룩업 테이블(look up table)에서처럼, 저장된 위치 값과 탐지된 위치 값이 부합(match)될 때, 트리거 신호가 발생될 것이다. 상기 트리거 신호는 결국 레이저를 펄스로 만들게 할 것이다.
도 2 는 지터를 감소하기 위하여 본 발명에 따른 장치(apparatus, 200)의 제 1 실시예에 대한 도식적인 표현을 나타낸다. 상기 장치는 레이저(210), 반투명 미러(220), 플래시 측정 장치(flash measure device, 235) 및 트리거 신호를 위한 타임 시프트 장치(time shift device, 250)를 포함한다. 레이저로부터 레이저 펄스를 발생하기 위하여, 트리거 신호는 타임 시프트 장치(250)로 전송된다. 상기 타임 시프트 장치는 상기 트리거 신호를 레이저(210)에 전송하기 전에 어떤 시간동안 상기 신호를 유지한다(hold).
1 kHz의 펄스 레이트(pulse rate) 및 50μm 제품의 움직임 방향에서의 축소된 SLM 사이즈에서, 쓰기 속도는 50mm/s가 될 것이다. 1 kH 펄스 레이트 및 10ns 펄스 각각의 순간적인 펄스 길이에서, 각각의 펄스 사이에 0.99μs 의 시공간(time space)이 있다. 하나의 실시예에서 간섭계는 상기 시공간의 중간, 즉 레이저 펄스의 종결 이후 0.495μs 에서 트리거 신호를 발생하도록 교정된다. 일정한 시간 지터없이, 타임 시프트 장치는 상기 트리거 신호를 레이저로 보내기 전에 또 다른 0.495μs 동안 상기 트리거 신호를 유지한다. 그러나 상기 트리거 신호를 위한 다른 유지 시간이 또한 가능하며, 상기 유지 시간은 상기 0.495μs 보다 더 크거나 또는 더 작을 수 있다. 예를 들면 하나의 실시예에서 트리거 신호는 100ns와 같은 시간주기 동안 유지된다. 또 다른 실시예에서 상기 트리거 신호는 25ns의 시간주기 동안 유지된다.
상기 트리거 신호로부터의 광 지연(light delay)은 몇 가지 요인들, 특히 레이저 챔버(laser chamber) 내의 충전 전압(charging voltage) 및 레이저 챔버의 실재 온도에 의존한다. 충전 전압 및 상기 온도를 알지 못할 때, 상기 발명은 하나 이상의 보다 이른(earlier) 레이저 펄스의 지연에 대한 지식을 이용함으로써, 펄스 타이밍에서의 에러 즉, 지터를 보상한다.
트리거 신호는 탐지기(230)에 의해 탐지되어지고, 플래시 측정 장치(235)에서 시계(clock)를 움직이기 시작한다. 동일한 트리거 신호가 상기 타임 시프트 장치(250)에 전송된다. 레이저 펄스가 상기 탐지기(230)에 의해 탐지될 때, 상기 시계는 멈춘다. A로 표시되는 트리거 신호 및 레이저 펄스 사이의 시간-주기(time-period)는 B로 표시되는 요구되는 값과 비교되어진다. 상기 요구되는 값 B 와 상기 실체 시간 주기 A 사이의 차이가 계산된다. 상기 차이는 사기 트리거 신호를 다소 지연함으로써 다음 펄스에서 지터를 보상하기 위해 이용될 수 있으며, 여기서 지연을 증가시키는 것은 양의 차이(positive difference)에 대응하고, 지연을 감소시키는 것은 음의 차이(negative difference)에 대응한다. 상기 차이에 대한 정보는 상기 차이에 의한 지연을 증가하거나 또는 감소하게 될 타임 시프트 장치(250)에 보내진다.
레이저를 발생하기 시작할 때 이용될 수 있는 본 발명의 또 다른 실시예에서, 복수성(plurality), 즉 2, 3, 4 또는 상기 펄스 타이밍에서 변화를 보기 위한 더 많은 펄스들을 탐지할 수 있다. 그렇게 함으로써 어떤 값 주위의 펄스 타이밍 에러에 대한 경향(trend) 또는 변동(oscillation)을 탐지하는 것이 가능하다. 상기 변화 또는 변동은 펄스 타이밍에서 다음 에러를 예측하기 위해 이용될 수 있다. 어떤 수의 펄스 이후에, 주어진 공식에 의해 표현되는 곡선을 펄스 타이밍에서의 에러 또는 지터의 상기 변화에 적합하게 할 수 있다. 상기 커브는 다음에 오는 레이저 펄스의 타이밍을 예측할 때 이용될 수 있다. 곡선 적합화(curve fit)는 다음에 오는 펄스를 예측하기 위하여 수치적 근사화(numerical approximation) 또는 다른 통계적 방법들을 이용하여 수행될 수 있다.
패턴 발생을 위한 레이저를 이용하기 전에, 즉 출발 프로시저(start up procedure) 동안, 다수의 펄스들은 개개의 사건에서 개개의 레이저에 대한 특성들을 결정하기 위하여 테스트 루프(test loop)를 통해 움직일 수 있으며, 그리고 이때 이것은 상기 레이저가 패턴 형성을 위해 이용될 수 있도록 결정되어지며, 즉 제품(190)을 노출하기 위해 플래시들이 SLM(150) 상에 부딪히도록 허용될 것이다.
도 3 은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 도시한다. 실시예는 레이저(310), 반투명 미러(320), 플래시 측정 장치(335) 및 트리거 신호에 대한 타임 시프트 장치(350)를 포함한다. 레이저로부터 레이저 펄스를 발생하기 위하여, 트리거 신호는 타임 시프트 장치(350)로 전송된다. 상기 타임 시프트 장치는 상기 트리거 신호를 레이저(310)로 전송하기 전에 일정한 시간주기 동안 상기 신호를 유지한다.
트리거 신호는 탐지기(330)에 의해 탐지되고, 플래시 측정 장치(235)에서 시계를 움직이게 한다. 동일한 트리거 신호가 상기 타임 시프트 장치(350)에 전송된다. 레이저 펄스가 상기 탐지기(330)에 의해 탐지될 때, 상기 시계는 멈춘다. A로 표시되는 트리거 신호 및 레이저 펄스 사이의 시간-주기는 B 로 표시되는 요구되는 값과 비교된다. 상기 요구되는 값(B) 및 상기 실제 시간 주기(A) 사이의 차이가 계산된다. 상기 차이는 상기 트리거 신호를 다소 지연시킴으로써 다음 펄스에서 지터를 보상하기 위하여 이용될 수 있는데, 여기서 지연을 증가시키는 것은 양의 차이(positive difference)에 대응하고, 지연을 감소시키는 것은 음의 차이(negative difference)에 대응한다. 상기 차이에 대한 정보는 상기 차이에 의해 지연을 증가 또는 감소시킬 타임 시프트 장치(250)에 보내진다.
이와 같은 실시예는 상기 펄스형 레이저가 부딪히게 될 제품의 속도를 측정하는 속도 측정기(360)를 포함한다. 제품의 속도는 아날로그 또는 디지털 서보(servo)에 의해 조절된다. C로 표현되는 제품의 실제 속도는 레이저 펄스 사이의 시간 간격에서 측정된다. 타임 시프트 장치는 트리거 신호의 지연을 증가 또는 감소시킴으로써, D로 표시되는 제품에 대해 요구되는 속도로부터 제품의 실제 속도(C)의 차이를 보상할 수 있다. 제품의 너무 느린 움직임, 즉 요구되는 속도(D) 및 실제 속도(C) 사이의 차이가 양의 값인 경우는 트리거 신호에 대한 지연 시간의 증가가 될 것이고, 제품의 너무 빠른 움직임, 즉 요구되는 속도(D) 및 실제 속도(C) 사이의 차이가 음의 값인 경우는 상기 트리거 신호에 대한 지연 시간의 감소가 될 것이다.
제품의 속도는 레이저 펄스들 사이의 어떤 순간에 측정되어질 수 있다. 하나의 실시 예에서 제품의 속도는 트리거 신호를 레이저로 보내기 전에 측정된다. 그렇게 함으로써, 트리거 신호의 지연 시간 변경에 의한 제품의 속도 변화 보상은 가능한 한 새롭게 측정된 속도를 이용할 것이고, 그것에 의해 정확도를 증가시킨다.
또 다른 실시예에서 트리거 신호 지연의 변화 및 제품의 속도를 조정하는 것의 조합은 상기 지터 감소를 위해 수행된다.
도 5 는 본 발명에 따른 펄스형 전자기 복사 시스템에서의 지터 영향을 보상하기 위한 또 다른 실시예를 도시한다. 이와 같은 실시예는 트리거 발생기(510), 광 소스(light source, 520), 변조기(530), 제품(540), 광탐지기(light detector, 550) 그리고 위치 및 속도 탐지기(position and speed detector, 560)를 포함한다. 트리거 발생기(510)는 마스크 기판으로서 도 5 에서 표시되는 제품(540)의 속도 및 위치에 대한 정보를 수용한다. 상기 트리거 발생기는 또한 빛이 상기 광탐지기(550)에 의해 탐지될 때에 대한 정보를 수용한다. 트리거 펄스들은 예를 들면 룩업 테이블에 저장된 상기 제품의 사전에 결정된 위치 패턴에 따라 발생된다. 트리거 펄스는 상기 저장된 값 및 상기 탐지된 위치가 부합(match)될 때 발생된다. 속도에서의 변화들은 트리거 위치를 앞쪽 또는 뒤쪽으로 움직임으로써 교정된다. 도 6 은 예를 들면 엑시머 레이저로부터 2 개의 레이저 펄스를 개괄적으로 설명한다. 도 6은 제품의 트리거 위치 및 제품에 빛을 부딪히는 요구되는 위치 사이의 광 지연을 나타낸다. 지연은 보상되어져야 한다. 보상은 (광 지연, 탐지기 지연, 제품의 실제 속도, 온도 및 압력)의 함수이다.
트리거 펄스가 광 소스(520)로 보내질 때, 광 펄스(light pulse)가 발생될 때까지 일정한 시간이 걸린다. 광 지연은 하나의 펄스로부터 다른 것으로 변할 수 있다. 결과적인 시간 지터 또는 드리프트는 제품상의 스탬프 위치의 지터 및 드리프트로 전환되며, 그것은 사전에 결정된 사항들로부터 진행하는 인쇄된 패턴의 라인 폭(printed pattern line widths)이 될 수 있다. 이와 같은 실시예에서 룩업 테이블로부터 요구되는 위치는 스테이지 위치가 비교되어지는 새로운 위치를 얻도록 교정된다. 교정은 속도 측정과 함께 선택적인 최종적으로 측정된 지연(또는 몇몇 더 빠른 측정들로부터의 통계)으로부터 달성되며, 여기서 상기 측정된 지연 및 상기 선택적인 속도 측정은 요구되는 위치로부터 감해진다(subtract). 이와 같은 방식에서, 스트립에 대한 속도 변화들이 또한 교정된다. 이와 같은 실시예는 거기에 어떤 지연 회로도 없다는 점에서 도 2 및 3 에서의 실시예와 다르다. 광 지연에서의 변화는 가변 시간 지연(variable time delay)을 부가함으로써 광 지연을 교정하는 대신에 트리거 위치를 교정함으로서 상쇄되어진다.
상술된 실시예에서처럼, 우리는 타임 시프터(time shifter)에서의 지연을 변경하거나 또는 트리거 위치를 교정함으로써, 다음에 오는 펄스에서의 지터를 줄이기 위해 이전의 펄스로부터의 지터에 대한 정보 또는 다음에 오는 펄스에서의 지터를 줄이기 위해 다수의 펄스로부터의 지터에 관한 정보를 이용할 수 있다. 하나 이상의 더 이른 펄스로부터의 정보를 이용할 때, 다음에 오는 펄스에서 지터에 대한 더 좋은 예측이 지터가 특징적인 변화 패턴(characteristic variations pattern)을 따를 수 있다는 사실에 의해 수행될 수 있다. 지터 변화를 인식함으로써, 우리는 다음에 오는 펄스에서의 지터에 대하여 더 좋은 예측을 만들수 있다.
패턴 발생기에서, 테스트 루브(test loop)는 스탬프들의 스트립 사이에서 수행되어질 수 있다. 상기 테스트 루프는 SLM의 패턴을 가능한 한 정확하게 제품의 요구되는 위치에 비추기 위해 상기 위치에서 통계적인 물질(statistical material)을 발생한다.
비록 본 발명은 바람직한 실시예 및 상술된 실시예를 참조하여 공개되지만, 이와 같은 예들은 제한적인 의미가 아닌 도시적인 의도라는 것을 이해하여야 한다. 수정 및 조합들이 당업자들에게 쉽게 일어날 것이고, 상기 수정 및 조합은 다음에 오는 청구항의 범위 및 발명의 사상 내에서 일어날 것이라는 것이 고려되어야 한다.

Claims (22)

  1. 펄스형 레이저 시스템(pulsed laser system)에서 지터(jitter)의 효과를 줄이기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    - 레이저 펄스(laser pulses)를 생산하기 위하여 전력 시스템(power system)에 트리거 신호(trigger signal)를 보내는 단계,
    - 제 1 시간 주기(first period of time)에서 상기 트리거 신호를 지연시키는 단계,
    - 상기 트리거 신호의 상기 보냄 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하는 단계,
    - 상기 측정된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하는 단계,
    - 상기 계산된 차이에 의해 다음의 레이저 펄스에서의 상기 제 1 시간 주기를 교정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은
    - 상기 신호가 부딪히게 될 제품의 실제 속도를 탐지하는 단계,
    - 상기 탐지된 속도 및 요구되는 속도 사이의 차이를 계산하는 단계,
    - 속도에서의 상기 계산된 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스의 제 1 시간 주기를 교정하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 시스템은 248nm 파장의 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저(excimer laser)인 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 시스템은 193nm 파장의 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 시스템은 157nm 파장의 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 시스템은 126nm 파장의 복사를 생산하도록 구성된 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 트리거 신호는 상기 레이저 펄스가 부딪히는 물체의 위치에 대한 정보로부터 발생되는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 트리거 신호는 상기 물체의 속도로부터 발생되는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 효과를 줄이기 위한 방법.
  9. 지터 제어(jitter control)를 가지는 펄스형 레이저 시스템에서, 상기 시스템은 ,
    - 레이저 가스(laser gas),
    - 유도 방출(stimulated emission)이 일어나는 영역을 규정하는 한 쌍의 전극,
    - 전기 펄스(electrical pulse)를 발생하기 위한 전력 시스템,
    - 제 1 시간 주기에서 트리거 신호를 지연시키기 위한 타임 시프트 회로(time shift circuit),
    - 상기 트리거 신호 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하기 위한 탐지기(detector),
    - 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이에 대응하는 시간의 양에 의하여 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 교정하기 위한 교정 장치(correcting device)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지터 제어를 가지는 펄스형 레이저 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 시스템은,
    - 상기 펄스형 레이저가 부딪히게 될 제품의 속도를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 제품에 대해 요구되는 속도 및 상기 탐지된 속도 사이의 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 교정하기 위한 교정 장치
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 지터 제어를 가지는 펄스형 레이저 시스템.
  11. 공간 광변조기(spatial light modulator)를 조명하기 위하여 펄스형 레이저 시스템을 이용하는 레이저 패턴 발생기(laser pattern generator)에서 지터를 보상하는 방법에 있어서, 상기 변조기는 움직이는 스테이지(moving stage) 상의 제품을 노출하기 위한 조명을 중계하고, 상기 방법은,
    - 레이저 펄스를 생산하기 위하여 전력 시스템에 트리거 신호를 보내는 단계,
    - 제 1 시간 주기에 상기 트리거 신호를 지연시키는 단계,
    - 상기 트리거 신호의 상기 보냄 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하는 단계,
    - 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하는 단계,
    - 상기 계산된 차이에 의해 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 보상하는 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 패턴 발생기에서 지터를 보상하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 방법은,
    - 상기 제품의 속도를 측정하는 단계,
    - 상기 제품의 요구되는 속도 및 상기 탐지된 속도 사이의 차이를 계산하는 단계,
    - 속도에서의 상기 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 보상하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 패턴 발생기에서 지터를 보상하는 방법.
  13. 펄스형 레이저 시스템에서 지터를 감소하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    - 레이저 펄스를 생산하기 위하여 전력 시스템에 트리거 신호를 보내는 단계,
    - 제 1 시간 주기에서 상기 트리거 신호를 지연시키는 단계,
    - 상기 트리거 신호의 보냄 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하는 단계,
    - 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하는 단계,
    - 지터에서의 변화들이 수학적 표현(mathematical expression)에 의해 근사화될 때까지 탐지된 시간 주기들 및 요구되는 시간 주기들 사이의 차이들을 계산하는 행위를 반복하는 단계,
    - 상기 수학적 표현으로부터 다음의 레이저 펄스에서 상기 제 1 시간 주기를 예측하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터를 감소하는 방법.
  14. 지터 보상 모듈(jitter compensation module), 펄스형 레이저 시스템에 의해 조명되는 공간 광변조기를 포함하는 레이저 패턴 발생기에 있어서, 상기 변조기는 움직이는 스테이지 상의 제품을 노출하기 위한 조명을 중계하고, 상기 지터 보상 모듈은,
    - 레이저 펄스를 생산하기 위하여 트리거 신호를 보내는 것 및 대응하는 레이저 펄스 사이의 시간 주기를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 상기 트리거 신호를 일정한 양의 시간동안 지연시키기 위한 타임 시프트 장치(time shift device),
    - 상기 탐지된 시간 주기 및 요구되는 시간 주기 사이의 차이를 계산하기 위한 장치,
    - 상기 트리거 신호의 상기 지연을 조정함으로써 다음의 레이저 펄스에서 상기 차이를 보상하는 보상기(compensator),
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 패턴 발생기.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 레이저 패턴 발생기는,
    - 상기 제품의 속도를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 제품의 요구되는 속도 및 상기 탐지된 속도의 차이를 계산하기 위한 장치,
    - 상기 트리거 신호의 지연을 조정할 때 속도에서의 상기 차이를 고려하는 보상기
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 패턴 발생기.
  16. 지터 제어를 가지는 펄스형 레이저 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
    - 레이저 가스,
    - 유도 방출이 일어나는 영역을 규정하는 한 쌍의 전극,
    - 전기 펄스를 발생하기 위한 전력 시스템,
    - 제 1 시간 주기에서 트리거 신호를 지연시키기 위한 타임 시프트 회로,
    - 상기 트리거 신호 및 대응하는 신호 사이의 시간 주기를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 다수의 탐지된 시간 주기들 및 요구되는 시간 주기들 사이의 계산된 차이들로부터 지터의 변화들에 대한 근사적 계산식(approximate formula)을 계산하기 위한 계산기로서, 상기 제 1 시간 주기가 상기 근사적 계산식으로부터 다음의 레이저 펄스에 대하여 예측되는 상기 계산기,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템.
  17. 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 영향를 줄이기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 레이저 펄스를 생산하기 위한 시스템에 트리거 신호를 보내는 단계,
    - 대응하는 레이저 펄스를 탐지하는 단계,
    - 상기 레이저 펄스에 대한 요구되는 시간 위치(position of time)로부터 상기 레이저 펄스의 편차에 대응하는 다음의 레이저 펄스에서 트리거 위치를 교정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 영향을 줄이기 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 방법은,
    - 상기 신호가 부딪히게 될 제품의 실제 속도를 탐지하는 단계,
    - 상기 탐지된 속도 및 요구되는 속도 사이의 차이를 계산하는 단계,
    - 속도에서의 상기 차이를 고려함으로써 다음의 레이저 펄스에서 트리거 위치를 교정하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 펄스형 레이저 시스템에서 지터의 영향을 줄이기 위한 방법.
  19. 지터 보상 모듈, 펄스형 레이저 시스템에 의해 조명되는 공간 광변조기를 포함하는 레이저 패턴 발생기(laser pattern generator)에 있어서, 상기 변조기는 움직이는 스테이지 상의 제품을 노출하기 위한 조명을 중계하고, 상기 지터 보상 모듈은,
    - 레이저 펄스를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 트리거 신호를 발생하기 위한 트리거 발생기,
    - 상기 레이저 펄스의 요구되는 시간 위치로부터 탐지된 레이저 펄스의 편차에 대응하는 다음의 레이저 펄스에서 트리거 신호를 위치를 보상하기 위한 보상기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 패턴 발생기.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 레이저 패턴 발생기는,
    - 상기 제품의 속도를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 제품의 요구되는 속도 및 상기 탐지된 속도의 차이를 계산하기 위한 장치,
    - 상기 트리거 신호 위치를 조정할 때 속도에서의 상기 차이를 고려하는 보상기
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 패턴 발생기.
  21. 지터 제어를 갖는 펄스형 레이저 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
    - 레이저 가스,
    - 유도 방출이 일어나는 영역을 규정하는 한 쌍의 전극,
    - 트리거 발생기,
    - 레이저 펄스를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 상기 레이저 펄스의 요구되는 시간 위치로부터 탐지된 레이저 펄스의 편차에 대응하는 다음의 레이저 펄스에서 트리거 위치를 교정하기 위한 교정 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지터 제어를 갖는 펄스형 레이저 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 펄스형 레이저 시스템은,
    - 상기 제품의 속도를 탐지하기 위한 탐지기,
    - 제품의 요구되는 속도 및 상기 탐지된 속도의 차이를 계산하기 위한 장치,
    - 상기 트리거 신호 위치를 조정할 때 속도에서의 상기 차이를 고려하는 보상기
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 지터 제어를 갖는 펄스형 레이저 시스템.
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