KR20080005420A - 이미지 개선 기술 - Google Patents

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KR20080005420A
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울릭 정블라드
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마이크로닉 레이저 시스템즈 에이비
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Abstract

본 발명은 움직이는 소재에 노출되는 이미지의 한개 이상의 특징부 변부의 가파름(steepness)을 개선시키는 방법에 관한 발명으로서, 상기 방법은
- 소재의 움직임 방향에 대해 같은 방향으로 상기 스탬프를 표현하는 패턴을 이동시키는 단계, 그리고
- 노출 광원의 펄스 길이에 상기 패턴의 상기 이동을 동기화시키는 단계
를 포함한다. 본 발명은 소재에 패턴을 발생시키는 패턴 발생기에 또한 관련된다.

Description

이미지 개선 기술{IMAGE ENHANCEMENT TECHNIQUE}
본 발명은 패턴 발생기 및 패턴 발생 방법에 관한 발명이다.
현대의 자외선 리소그래피는 새로운 방식의 고도한 병렬 라이팅(parallel writing) 개념을 추구하고 있다. 광학적 MEMS 소자들과 함께 공간 광 변조(SLM)가 이러한 가능성을 제공할 수 있다. SLM 칩은 개별적으로 어드레싱가능한 수백만개의 화소들을 가지는 DRAM형 CMOS 회로를 포함할 수 있다. 상기 화소들은 미러 소자와 어드레스 전극 간에 정전력 차이로 인해 편향될 수 있다. SLM을 이용한 패턴 발생기의 일례의 실시예가 미국 특허 US 6,373,619 호에 개시되어 있다. 이 특허는 스몰 필드 스테퍼(small field stepper)를 개시하고 있으며, 이 스테퍼는 SLM의 일련의 이미지들을 노출시킨다. 소재(workpiece)가 스테이지 상에 배열될 수 있고, 이 스테이지는 연속으로 움직일 수 있다. 그리고, 펄스 레이저, 플래시 램프, 싱크로트론 광원으로부터의 플래시 등등일 수 있는 펄스형 전자기파 광원이 플래싱되어 소재에 SLM의 이미지를 응착시킬 수 있다. SLM은 각각의 플래시 이전에 새 패턴으로 리프로그래밍될 수 있고, 따라서, 소재에 연속 이미지가 구성될 수 있다.
기판 패턴처리 속도를 높이는 한가지 기술은 소재가 부착될 수 있는 스테이지의 속도를 증가시키고 플래시 주파수를 증가시키는 것이다. 고정 펄스 길이와 조 합된 스테이지 속도 증가는 소재 상의 이미지를 손상(smear out: 가령, 이미지가 희미해지거나 선명하지 않게 되는 현상)시킬 수 있다. 이는 더 짧은 펄스 길이를 이용하여 극복할 수 있다. 그러나, 이는 항상 가능하거나 바람직한 것은 아니며, 문제점을 일으킬 여지가 있다.
따라서, 고정 펄스 길이 중 스테이지가 너무 멀리 움직일 때 상기 손상되는 이미지를 교정하는 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 제거하거나 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 첫번째 태양에 따르면, 움직이는 소재에 노출되는 스탬프의 한개 이상의 특징부 변부의 가파름(steepness)을 개선시키는 방법이 제공되며, 상기 방법은
- 소재의 움직임 방향에 대해 같은 방향으로 상기 스탬프를 표현하는 패턴을 이동시키는 단계, 그리고
- 노출 광원의 펄스 길이에 상기 패턴의 상기 이동을 동기화시키는 단계
를 포함한다.
본 발명에서는 감광층으로 덮힌 소재에 스탬프가 노출되는 패턴 발생기를 또한 제시한다. 상기 패턴 발생기는,
- 제 1 방향으로 연속적으로 움직이는 스테이지로서, 이 스테이지에 상기 소재가 부착되는 것을 특징으로 하는 스테이지,
- 상기 소재 상에서 상기 스탬프를 표현하는 패턴을 상기 제 1 방향으로 이동시킬 수 있는 한개 이상의 기계적 요소, 그리고
- 상기 제 1 방향으로 상기 패턴의 움직임에 펄스 길이를 동기화시키는 싱크로나이저
를 포함한다.
도 1은 본 발명의 방법을 포함할 수 있는 공간 광 변조기를 이용하는 공지 기술의 패턴발생기의 개략적 도면.
도 2는 시간의 함수로 발진 이미지 움직임과 스테이지를 도시하는 도면.
선호 실시예들은 아날로그 SLM을 참고하여 설명된다. 당 업자라면 아날로그 SLM 말고 다른 SLM들이 똑같이 적용될 수 있는 상황이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 가령, Texas Instruments 사의 디지털 마이크로미러 소자(DMD)같은 디지털 SLM을 예로 들 수 있다. 추가적으로, SLM이 반사형 화소 또는 투과형 화소로 구성될 수 있다. 더우기, 선호 실시예는 엑시머 레이저 광원을 참고하여 설명된다. 그러나, 엑시머 레이저와는 다른 펄스형 전자기파 광원이 사용될 수 있음은 당 업자에게 명백하다. 가령, Nd-YAG 레이저, 이온 레이저, Ti 사파이어 레이저, 자유 전자 레이저, 또는 그외 다른 펄스형 기본 주파수 레이저, 플래시 램프, 레이저 플라즈마 광원, 싱크로트론 광원 등등을 그 예로 들 수 있다.
도 1은 공지 기술에 따른 공간 광 변조기(SLM)를 이용하는 패턴 발생기를 개 략적으로 도시한다. 상기 패턴 발생기는 본 발명의 장점을 취할 수 있다. 상기 패턴 발생기는 전자기파 광원(레이저 광원)(110), 제 1 렌즈(120), 반투과성 미러(130), 제 2 렌즈(140), 공간 광 변조기(150), 제 3 렌즈(160), 간섭계(170), 패턴 비트맵 발생기(180), 컴퓨터(185), 그리고 소재(workpiece)(190)를 포함한다.
레이저 광원(110)은 가령, 308nm, 248nm, 193nm, 156 nm, 또는 126nm 펄스를 방출하는 엑시머 레이저일 수 있다. 상기 펄스들은 균질화 렌즈(120) 및 정형 렌즈(140)에 의해 균질화(homogenizing)되고 정형(shaping)된다. 이 렌즈(120, 140)들은 평면파들에 의해 SLM(150)의 표면이 노출되는 형태로 구성되는 광학계를 포함할 수 있다. 레이저의 시간 펄스 길이는 0.1㎲ 또는 그 이하일 수 있다(가령 10ns 일 수 있다). 레이저의 펄스 반복율(pulse repetition rate)은 0.5~5kHz일 수 있고, 가령, 2kHz일 수 있다.
제 3 렌즈(160)는 시스템의 배율을 결정한다. 아날로그 공간 광 변조기를 이용할 경우, 공간 필터와 퓨리에 렌즈(도면에 도시되지 않음)가 제 3 렌즈(160)와 반투과성 미러(130) 사이에 배치된다.
컴퓨터(185)는 소재에 이미징될 패턴을 발생시킬 수 있다. 상기 소재는 크롬층으로 덮힌 투명 기판일 수 있고, 이러한 크롬층은 감광성 물질층으로 덮힐 수 있다. 이는 마스크 및 레티클 제작에 사용되는 소재의 한 예일 수 있다. 소재가 반도성 웨이퍼일 수도 있으며, 이때, 반도성 웨이퍼 위에는 마스크없이 패턴이 직접 발생된다. 이 패턴은 리소그래피 분야에 사용되는 종래의 소프트웨어에 의해 발생될 수 있다. 상기 패턴은 패턴 비트맵 발생기(180)에 의해 비트맵 표현으로 변환될 수 있다. 상기 비트맵 표현은 상기 비트맵 발생기(180)에 의해 공간 광 변조기에 대한 구동 신호로 변환될 수 있다. 상기 구동 신호들은 상기 공간 광 변조기(150)의 개별 화소들을 요망 변조 상태로 설정할 수 있다. 아날로그 광 변조기의 경우에, 특정 광 신호는 특정 화소의 특정 편향 상태에 대응할 것이다. 아날로그 모드로 동작하는 마이크로미러같은 아날로그 화소의 편향 상태는 완전 편향 상태와 비-편향 상태 사이의 임의의 상태 숫자(가령, 64, 128, 256개의 상태)로 설정될 수 있다.
간섭계(170)는 소재의 위치를 연속적으로 검출한다. 소재는 한개의 스트립 형태의 스탬프들을 패턴처리할 때 일정 속도로 움직일 수 있다. 소재가 가변 속도로 움직일 수도 있다. 소재가 가변 속도로 이동할 경우, SLM을 조사(illuminating)하기 전에 짧은 시간 주기로 실제 속도를 검출할 필요가 있다. 이에 따라, 소재 상의 요청된 위치에서 SLM의 스탬프를 인쇄할 수 있을 것이다. 스탬프는 소재에 대한 SLM의 패턴의 재현일 수 있다. SLM의 패턴의 감소는 소재에 재현되기전에 한개의 렌즈 또는 다수의 렌즈를 통해 수행될 수 있다. 함께 붙여진 여러개의 스탬프들이 한개의 스트립을 형성할 수 있다. 주어진 위치에서 상기 간섭계에 의해 소재가 검출될 때, 레이저에 트리거 신호가 전달될 수 있다. 상기 트리거 신호를 발생시키는 한가지 기술은 소재 위치의 검출된 값을 저장된 위치 값과 비교하는 것이다. 조사표(look up table)에 저장된 위치 값과, 검출된 위치 값 간에 일치점이 발견될 경우, 트리거 신호가 발생될 수 있다. 이러한 트리거 신호는 결국 레이저를 펄스로 발생시킬 수 있다.
1kHz의 펄스율(pulse rate)에서, 그리고 50㎛의 소재의 움직임 방향으로 축 소된 SLM 크기에서, 라이팅 속도(writing speed)는 50mm/s 일 것이다. 1kHz 펄스율에서, 그리고 각 펄스의 시간 펄스 길이가 10ns일 때, 각 펄스 간에는 0.99㎲의 시간 간격이 존재한다.
본 발명에 따른 일례의 실시예에서, SLM(150)은 이동가능한 지지체 상에 배열될 수 있다. 상기 지지체의 움직임은 노출 광원의 펄스 길이와 동기화될 수 있다. 상기 펄스 길이 중 지지체의 움직임은 스테이지의 움직임을 적어도 부분적으로 상쇄하도록 구성된다. 한 예에서, 지지체는 압전 액츄에이터에 의해 움직일 수 있다. 또다른 예에서, 지지체는 스텝 모터(step motor)에 의해 움직일 수 있다. 또다른 실시예에서, 지지체는 발진 모션에 진입할 수 있다.
도 2는 시간의 함수로 소재에 노출될 패턴을 이동시킬 수 있는, 기계적 요소의 속도(220)와 스테이지의 속도(210)를 도시한다. 여기서, 기계적 요소는 앞뒤로 발진을 일으킬 수 있다. 본 예에서 스테이지가 일정 속도로 움직이기 때문에, 노출 광원으로부터의 플래시는 발진 모션과 동기화되어, 레이저가 플래싱되고 스테이지고 움직이고 있을 때 스탬프를 손상시키는 효과를 상쇄시킬 수 있다. 지지체의 움직임 방향이 스테이지의 움직임 방향과 같을 때 레이저가 플래시에 동기화될 수 있다. 본 예에서, 발진 움직임의 최대 진폭의 절대값은 스테이지의 일정 속도와 같다. 손상 효과를 상쇄시키기 위해, 레이저 플래시의 동기화가 발진 곡선(220)의 최대점(220a, 220b)에서 수행될 수 있다. 임의의 진폭을 가진 발진 움직임이 사용될 수 있다는 것은 당 업자에게 명백하다. 너무 낮은 진폭의 발진 움직임을 이용할 경우, 다른 방법들에 의해 추가적인 보상이 수행될 수 있다. 너무 높은 진폭을 이용 할 경우, 도 2에 도시되는 예에서와 같은, 또는 이 예보다 작은 효과를 가진, 최대점과는 다른 지점에서 노출 광원의 플래싱을 동기화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 실시예에서, 상기 패턴은 반투명 미러를 이동시킴으로서 스테이지와 같은 방향으로 이동할 수 있다. 상기 미러는 압전 액츄에이션을 이용하여, 스테핑 모터를 이용하여, 또는 상기 반투명 미러의 발진 액션을 유도함으로서, 움직일 수 있다. 반투명 미러는 지지 구조체 상에 배열될 수 있다. 상기 지지 구조체는 반투명 미러와 함께 특정 자체 공진을 가진다. 상기 지지 구조체와 반투명 미러에 소정 진폭을 가진 소정의 주파수를 인가함으로서, 상기 미러는 그 공진 주파수에서 발진을 일으킬 수 있다. 이동하는 SLM과 연계하여 설명한 바와 비슷한 방식으로 동기화가 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 실시예에서, 렌즈(140, 16)가 이동하여, 소재에 노출될 패턴을 이동시킬 수 있다. 상기 렌즈들은 압전 액츄에이션에 의해, 스테핑 모터에 의해, 또는 자체 공진에 의해 움직일 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 실시예에서, 스테이지의 연속 움직임 위에 발진 움직임을 인가함으로서 소정 지점에서 스탬프가 고착될 수 있다. 상기 발진은 레이저의 펄스 길이와 동기화될 수 있다. 스테이지의 발진은 소정 시간 구간에서 스테이지 움직임을 고착시킬 수 있다. 즉, 스테이지의 연속 속도와 관련하여 진폭이 정확하게 선택될 때 그러하다.
본 발명에 따른 또다른 실시예에서, 상기 패턴은 전기광학적 편향이나 음향광학적 편향에 의해 움직일 수 있다. 전기광학적 편향기나 음향광학적 편향기가 공 간 광 변조기와 소재 사이에 배치될 수 있다. 패턴은 스테이지의 움직임 방향과 같은 방향으로 움직일 수 있다.

Claims (11)

  1. 움직이는 소재에 노출되는 스탬프의 한개 이상의 특징부 변부의 가파름(steepness)을 개선시키는 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 소재의 움직임 방향에 대해 같은 방향으로 상기 스탬프를 표현하는 패턴을 이동시키는 단계, 그리고
    - 노출 광원의 펄스 길이에 상기 패턴의 움직임을 동기화시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징부 변부의 가파름 개선 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노출 광원이 펄스형 광원인 것을 특징으로 하는 특징부 변부의 가파름 개선 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 패턴의 움직임을 구현하기 위해 기계적 요소의 발진 움직임을 제공하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 특징부 변부의 가파름 개선 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기계적 요소는 공간 광 변조기, 빔 스플리터, 렌즈, 스테이지, 미러 중 한개 이상인 것을 특징으로 하는 특징부 변부의 가파름 개선 방법.
  5. 감광층으로 덮힌 소재에 스탬프가 노출되는 패턴 발생기에 있어서, 상기 패턴 발생기는,
    - 제 1 방향으로 연속적으로 움직이는 스테이지로서, 이 스테이지에 상기 소재가 부착되는 것을 특징으로 하는 스테이지,
    - 상기 소재 상에서 상기 스탬프를 표현하는 패턴을 상기 제 1 방향으로 이동시킬 수 있는 한개 이상의 기계적 요소, 그리고
    - 상기 제 1 방향으로 상기 패턴의 움직임에 펄스 길이를 동기화시키는 싱크로나이저
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 발생기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 패턴 발생기는 DW(Direct Writer), 마스크 라이터(mask writer), 스테퍼(stepper), 스캐너 중 한개인 것을 특징으로 하는 패턴 발생기.
  7. 제 5 항 또는 6 항에 있어서, 노출 광원이 펄스형 광원인 것을 특징으로 하는 패턴 발생기.
  8. 제 5 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한개 이상의 기계적 요소는 공간 광 변조기, 빔 스플리터, 렌즈, 스테이지, 미러 중 한가지 이상인 것을 특 징으로 하는 패턴 발생기.
  9. 제 5 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계적 요소는 상기 패턴의 움직임을 구현하기 위해 발진할 수 있는 것을 특징으로 하는 패턴 발생기.
  10. 제 5 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 방향으로 패턴을 편향시킬 수 있는 전기광학적 또는 음향광학적 편향기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 발생기.
  11. 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은,
    - 소재의 움직임 방향과 동일한 방향으로 상기 스탬프를 표현하는 패턴을 편향시키는 단계,
    - 노출 광원의 펄스 길이에 패턴의 상기 편향을 동기화시키는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 특징부 변부의 가파름 개선 방법.
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