KR20080005423A - 다중 노출 광선 리소그래피 툴 방법 - Google Patents

다중 노출 광선 리소그래피 툴 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에서는 다수의 노출 광선들을 동시에 이용하여, 전자기파에 감광성인 층으로 덮힌 소재를 패턴처리하는 방법을 개시한다. 일실시예에서, 임의의 광선이 기준 광선에 대해 의도한 위치와는 다른 실제 위치를 가지는 지가 결정된다. 상기 광선이 특징부의 변부에서 인쇄될 경우, 잘못 위치한 광선에 대한 노출 도즈의 조정이 이루어진다.

Description

다중 노출 광선 리소그래피 툴 방법{METHOD FOR A MULTIPLE EXPOSURE BEAMS LITHOPRAPHY TOOL}
본 발명은 소재의 패턴처리 방법에 관한 발명으로서, 특히, 다수의 노출 빔들을 이용함으로서 상기 소재에 패턴처리될 이미지를 개선시키는 방법에 관한 발명이다.
TFT-LCD나 플라즈마-디스플레이같은 디스플레이 장치들의 생산을 위해 마스크나 레티클에 주기적 패턴을 생성할 때, 또는, 반도체 웨이퍼에 직접 패턴을 생성할 때(가령, direct writing), 핵심품질 요건은 결함이 없어야 한다는 것이다. 가령, 음영차(shade difference), 라잇 필드 및 닥 필드(light and dark field), 상기 패턴 내 스트립이나 라인이 없어야 한다는 것이다.
이러한 결함들을 야기시키는 편향(deviations)(가령, 임계 치수(CD), 또는 포지셔닝 에러)는 일반적으로 매우 작은 값으로서, 수백 나노미터 이하 수준에서부터 1 나노미터 미만까지의 범위를 취한다. 1500x1200 mm2의 크기를 가진 디스플레이 포토 마스크나 반도체 웨이퍼의 경우처럼 기판 위에 비교적 큰 면적으로 펼쳐진 이러한 크기의 편향은 측정에 의해 검출하는 것이 매우 어려울 수 있다. 사람의 눈이 시스템적 변화에 민감하고 따라서, 이미지의 스트립같은 작은 편향도 검출할 수 있다. 사람의 눈은 이미지의 주기적 강도 변화에도 매우 민감하다. 가시 거리는 상기 주기적 강도 변화의 모습에 영향을 미칠 것이다. 일반적으로, 주기적 강도 변화는 콘트래스트 차이가 1-20mm의 공간 주파수 범위에서 0.5% 부근이거나 이보다 클 때 사람의 눈에 감지될 수 있다. 정상 시야 거리의 경우, 1mm 미만의 주기적 강도 변화는 감지하지 못할 수 있다.
소정 방향으로 패턴 피치와 시스템 피치 간에 비팅 주파수(beating frequencies)에 의해 주기적 결함이 야기될 수 있다. 이 패턴 피치는 패턴의 각 특징부들 간의 거리로 규정될 수 있다. 패턴 피치는 상기 패턴의 X 방향과 Y 방향에서 서로 다를 수 있다. 라스터 주사 시스템에서 한개의 시스템 피치는 Y-피치로서, 상기 노출 광선의 스윕 방향을 따라 노출 스팟 크기들의 두 인접 무게중심들 간의 거리를 규정한다. 스윕 방향을 따라 수백개에 달하는 수많은 노출 스팟들이 소재 상에 스캔 라인들을 형성하고 있다. 노출 스팟은 한개의 스캔 라인 내에서 연속적인 것이 바람직하나, 요망 패턴 데이터에 따라 상기 노출 광선을 변조시키고 있는 변조기에 연결가능한 클럭 발생기의 주파수에 의해 결정되는 임의의 주어진 시간에서 스위칭 오프될 수 있다. 또다른 시스템 피치는 X-피치로서, 상기 노출 광선의 두개의 인접 평행 스캔 주사선들 간의 거리를 규정한다. X-방향의 수만은 주사선들이 스트립을 형성할 수 있다. 함께 붙여진 스트립들은 소재 상에 요망 패턴을 형성할 것이다.
불행하게도, 라이팅 속도 증가용으로 다중 노출 광선들을 이용하여 패턴처리 된 마스크, 레티클, 반도체 웨이퍼들은 소정의 부작용들을 동반할 수 있다. 가령, 임계 치수(CD) 오류가 증가하거나 에지 러프니스(edge roughness)를 가진 특징부가 증가한다. 즉, 소재 상에 인쇄되는 라인이나 특징부들이 덜 균일한 선폭이나 특징부들을 가질 수 있다.
따라서, 다중 노출 광선을 이용함으로서 소재에 패턴을 생성할 때, CD-에러 증가나 특징부 러프니스 증가없이 임의의 종류의 패턴을 패턴처리할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다.
따라서, 다중 광선 패턴 발생기를 이용할 때 CD-에러가 증가하는 문제점을 감소시키거나 극복할 수 있는, 소재 패턴처리 방법을 제공하는 것이 본 발명의 한가지 목적이다.
이 목적은 본원의 첫번째 태양에 따라, 다수의 노출 광선들을 동시에 이용하여 전자기파에 대해 감광성인 층으로 덮힌 소재를 패턴처리하는 방법에 의해 달성되며, 있어서, 상기 방법은,
- 상기 소재 상의 패턴의 임계 치수(CD) 에러를 감소시키기 위해 다수의 노출 광선들 중 한개 이상의 광선의 도즈(dose)를 조정함으로서 인접 노출 광선들 간의 거리의 명목 값으로부터 편차를 보상하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서는 노출 광선이 특징부 변부를 패턴처리하고 있는 경우에만 상기 도즈가 변화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 특징부를 패턴처리하기 전에 정보 수거가 이루어진다.
본 발명의 일실시예에서는 패턴처리 중 정보 수거가 이루어진다.
본 발명의 일실시예에서는 다수의 노출 광선들의 한개 이상의 스트립을 따라 보상이 변화한다.
본 발명의 일실시예에서는 인접 광선들 간의 거리가 소재 상에서 결정된다.
본 발명에 따르면, 다수의 노출 광선들을 동시에 이용하여 전자기파에 대해 감광성인 층으로 덮힌 소재를 패턴처리하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
- 의도한 위치와는 다른, 기준 광선에 대한 실제 위치를 가지는 노출 광선이 다수의 노출 광선들 중 어느 것인지를 결정하는 단계, 그리고
- 노출 광선이 특징부 변부에서 인쇄될 경우 잘못 위치한 광선에 대한 노출 도즈를 조정하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 다수의 노출 광선들의 한개 이상의 스트립을 따라 상기 조정이 변화한다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 실제 위치가 소재 상에서 측정된다.
본 발명의 일실시예에서는 인접 광선들 간의 상기 거리가 기준 마스크 상에서의 측정에 의해 결정된다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 실제 위치가 기준 마스크 상에서 측정된다.
도 1은 다중 광선 광학 시스템의 개략적 도면.
도 2는 세개의 노출 광선과 함께 구성된 편향기 및 최종 렌즈의 도면.
도 3a는 개별 광선들 간의 서로 다른 거리로 이격된 다중 광선의 도면.
도 3b는 도 3a에 도시된 광선들을 이용할 때의 라이팅(writing) 상황도.
도 3c는 도 3a에 도시된 광선들을 이용하여 2-화소 라인을 라이팅하기 위한 여러가지 예의 도면.
도 3d는 본 발명에 따른 정확한 길이를 가진 라인을 인쇄하는 일실시예 도면.
도 3e는 본 발명에 따른 정확한 길이를 가진 라인을 인쇄하는 또다른 일실시예 도면.
도 4는 공지 기술에 따른 레이저 패턴 발생기의 일실시예 도면.
도 5는 노출 광선들 간의 이격 거리를 결정할 때 사용될 미앤더 패턴(meander pattern)의 일실시예 도면.
본원에서 선호 실시예는 레이저 주사 패턴 발생기를 참고하여 설명된다. 그러나, 적외선부터 자외선, X-선, 또는, 전자 광선, 이온 광선, 또는 원자 광선 등같은 입자 광선까지 어떤 광선도 노출 수단으로 동등하게 적용가능하다는 것을 당 업자라면 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 디스플레이 장치에 주기적 패턴을 생성하기 위해 마스크나 레티클을 제작하는 것을 참고하여 설명된다. 그러나, 마스크, 레티클 디스플레이, 또는 그외 다른 반도체 컴포넌트(대면적 패턴 및 소면적 패턴)에 임의의 패턴을 집적 라이팅하는 데도 본원의 방법 및 장치가 동등하게 적용될 수 있음을 당 업자라면 이해할 수 있을 것이다.
도 4는 공지 기술에 따른 레이저 패턴 발생기의 일례의 실시예를 도시한다. 본 예에서, 지지 구조체(13)는 소재(10)를 지탱하고 있다. 상기 소재(10)에 대상 화소들을 발생시키기 위한 광학 시스템(2)과 최종 렌즈(3)를 포함하는 라이팅 헤드(writing head)가 캐리지(14) 상에 배치된다. 이 캐리지(14)는 가이딩 레일(16)을 따라 미끄러진다(x 방향(15)). 캐리지(14)와 함께 움직이는 부분은 도 1에 빗금쳐서 표시되어 있다. 가이딩 레일(16)은 y 방향(9)을 따라 움직인다. 일실시예에서, 상기 가이딩 레일은 단계적으로 이동하며, 상기 캐리지(14)는 연속적인 방식으로 이동한다. 단계적 이동은 저속 방향에 해당하고, 연속 이동은 고속 방향에 해당한다. 또다른 일실시예에서, 상기 가이딩 레일(16)은 연속적 방식으로 이동하고, 상기 캐리지(14)는 단계적 방식으로 이동한다. 또다른 일실시예에서, 상기 가이딩 레일(16)은 연속적 방식으로 이동하고 상기 캐리지(14) 역시 연속적 방식으로 이동한다. 본원의 실시예들에서, 소재(10)는 소재 패턴처리 중 고정 위치에 유지될 수 있다. 지지 구조체(13)는 진동 댐핑 구조체(18) 상에 배열될 수 있다. 상기 진동 댐핑 구조체는 고밀도 물질로 만들어지는 것이 바람직하며, 추가적인 댐핑 진동을 위해 에어 쿠션에 의해 지지될 수 있다.
도 4에서, 가이딩 레일의 먼쪽 단부 레그는 생략하였다. 광학 시스템(2)은 주사선을 발생시킨다. 일반적으로, 수백개의 화소들이 가이딩 레일을 따라 각각의 x 위치에 대해 y 방향으로 라이팅될 수 있다. 수많은 주사선들이 한개의 스트립을 형성할 수 있다. 완전한 패턴은 서로 부분적으로 겹쳐지는 수많은 스트립들을 포함하며, 또는 서로 겹쳐지지 않는 수많은 스트립들을 포함한다. 이는 라이팅 기법의 선택에 따라 좌우된다. 상기 광학 시스템(2)은 일실시예에서, 변조기(138), 시준기 렌즈 어셈블리(144), 그리고 편향기(deflector)(139)를 포함한다(도 1 참조). 변조기(138)는 광원(17)으로부터의 전자기파의 강도 및 조사 시간의 주기를 변경시키는 데 사용될 수 있다. 상기 변조기(138)는 가령, 종래의 음향광학 변조기일 수도 있고, 또는 동일한 기능을 가진 그외 다른 변조기일 수도 있다. 편향기는 상기 주사선들을 생성하기 위해 광선을 편향시키는 데 사용될 수 있다. 편향기는 음향광학 편향기일 수 있다. 클럭 발생기는 변조기에 연결가능하며, 50MHz의 주파수를 이용할 수 있다. 주사선의 길이, 즉, 스트립의 폭은 200㎛일 수 있다. 상기 주사선은 약 800 개의 화소들을 포함할 수 있다.
또다른 일실시예에서, 상기 광학 헤드(2)는 상기 편향기(139)만을 포함한다. 상기 실시예에서, 변조기(138)는 레이저 광원(17)으로부터 고정 위치에 배치될 수 있다.
광선은 레이저 광원(17)에 의해 발생될 수 있다. 레이저 광원은 가이딩 레일로부터 이격되어 배치될 수도 있고, 가이딩 레일에 고정되도록 장착될 수도 있다. 광선은 가이딩 레일(16)에 평행한 방향으로 광학 시스템(19)에 의해 확장, 시준, 균질화, 그리고 론칭될 수 있다. 이에 따라, 레일을 따라 이동 중에 측방 위치, 각도, 그리고 단면적을 실질적으로 변화시키지 않으면서, 캐리지(14) 상의 픽업 광학 장치(21)에 광선이 입사될 수 있다.
레이저 광원은 연속 레이저 광원일 수도 있고, 펄스형 레이저 광원일 수도 있다. 레이저의 파장은 가령, 413nm일 수 있다.
가이딩 레일(16)을 소재와 정렬시키는 것은 미국 특허 5,635,976 호에 기재된 바와 같이 종래의 방식으로 간섭계를 이용하여 수행될 수 있다. 본원에 도시되지 않은 제어 유닛이 기억 장치로부터 패턴 데이터를 판독하는 동작을 개시하여, 지시나 명령 신호를 서보 유닛에 전달하여 가이딩 레일(16)의 움직임을 제어할 수 있다. 클럭 발생기는 클럭 신호를 발생시키고, 이 클럭 신호는 데이터 전달 장치, 변조기(138), 그리고 편향기(139)의 동작을 동기화시킨다. 제어 유닛은 소재(10)에 대한 가이딩 레일의 정확한 위치설정을 제공할 수 있다. 변조기(138)와 편향기는 동일한 클럭 신호에 의해 구동될 수 있고, 이러한 클럭 신호는 고도의 정확도를 제공할 수 있다. 간섭계, 편향기, 그리고 이동 장치(가령, 가이딩 레일(16))에 장착된 미러 등등과 같은 위치 모니터링 장치는 소재(10)와 최종 렌즈(3)에 대한 가이딩 레일(16)의 위치를 모니터링할 수 있다. 가이딩 레일(16)을 이동시킬 수 있는 전기 모터와 함께, 상기 위치 모니터링 장치는 서보-메커니즘을 형성한다. 상기 서보-메커니즘은 가이딩 레일(16)의 정밀 제어 움직임을 생성한다. 소정의 파장을 가진 간섭계와 함께 소정의 주파수를 가진 클럭 발생기는 초기 시스템 그리드를 구획할 수 있다. X 방향 또는 Y 방향으로 위치를 제어하는 데 사용될 수 있는 간섭계들 중 하나의 주파수 변화는 초기 시스템 피치를 변경시킬 수 있다. 한개의 간섭계만이 사용될 수 있으며, 이 경우에, 레이저 광선의 두 브랜치들이 두 방향으로 위치 설정 제어를 위해 빔 스플리터와 함께 생성될 수 있다. 한 브랜치에서의 파장 변화나, 소정의 팩터로 초기 스케일을 리스케일링(즉, 스케일을 X방향과 Y방향으로 개별적으로 설정할 수 있음)하는 것이 초기 시스템 피치 변화에 사용될 수 있다.
소재(10)는 적절한 방식으로 병진운동할 수 있다. 가령, 상기 지지 구조체(13)의 한개 이상의 단부에 배열되는 압전 액츄에이터를 이용하여 병진운동할 수 있다.
도 4에 도시되는 실시예에서, 상기 소재(10)는 x-y 평면에 평행하게 배열된다. 이 x-y 평면은 수평면일 수도 있고 수직면일 수도 있다. 수직면에 평행한 x-y 평면일 경우, 상기 소재는 직립식 기판이 될 것이다. 직립식 기판을 가진 장치는 수평형 기판을 가진 장치에 비해 더 작은 클린룸 면적, 풋프린트를 필요로 할 것이다. 그러나, 두 실시예 모두 통상적으로 사용되는 장치에 비해 작은 클린룸 면적을 요할 것이다. 직립식 기판(10)의 경우, 상기 기판은 오염에 덜 민감하다. 왜냐하면, 위쪽에서 떨어지는 입자들에 대해 노출되는 면적이 수평면에 평행한 기판에 비해 크게 감소될 수 있기 때문이다. 또다른 실시예에서, 상기 기판은 수평면으로부터 0-90도의 각도로 경사질 수 있다.
직립식 기판에 관한 또다른 특징은 수평면에 평행한 기판을 가질 때 불가피하게 나타나는 "새그"(sag)(소재의 휨, 처짐 등을 의미)를 수직면에 평행한 기판의 경우 제거할 수 있다는 것이다. "새그"는 중량으로 인한 소재의 변형으로 규정된다. 새그의 패턴은 기판에 대한 지지체 구조의 종류, 지지체 구조들의 수, 그리고 상기 기판 자체의 크기 및 형태에 따라 좌우된다.
스테핑 모터 또는 선형 모터가 가이딩 레일을 이동시킬 수 있다. 가이딩 레일은 에어 베어링 상에서 미끄러질 수 있다. 가이딩 레일(16)의 각 레그 아래에 한개씩 에어 베어링이 존재할 수 있다. 또다른 실시예에서, 상기 가이딩 레일의 상기 레그들은 서로 연결될 수 있고, 따라서, 상부와 하부로 구성되는 프레임 구조체를 형성할 수 있다. 이때, 상부에서는 상기 캐리지가 x 방향으로 이동하게 되고, 하부는 y 방향을 따르는 에어 베어링들을 포함한다. 상기 하부는 상기 진동 댐핑 구조체(18) 아래에 배치된다. 즉, 상기 프레임 구조의 속이 빈 부분은 소재 위에서 이동할 것이며, 상기 소재 위의 상부와 상기 소재 아래의 하부를 포함할 것이다.
상기 가이딩 레일이나 상기 지지 구조체(13) 상에서 정밀 위치설정이 존재할 수 있다. 상기 정밀 위치설정은 기계적 또는 전자적 서보 형태일 수 있다. 일실시예에서, y 방향으로 움직임을 수행하기 위해 상기 가이딩 레일 상에서 동작하는 두개의 선형 모터가 존재할 수 있다. 상기 선형 모터들은 가이딩 레일을 회전시키는 방식으로 이들을 동작시킴으로서 정밀 위치설정을 수행할 수 있다.
지지 구조체(13)의 한쪽 단부 지지체에서, y 방향으로 병위하는 압전 액츄에이터가 부착될 수 있다. 상기 압전 액츄에이터는 간섭계, 검출기, 그리고 미러를 포함하는 제어 시스템으로부터, 그리고 가이딩 레일(16)의 위치에 대한 지지 구조체(13)의 위치를 감지하는 피드백 회로로부터, 인가되는 아날로그 전압에 의해 구동될 수 있다. 이와 함께 압전 액츄에이터들은 가이딩 레일(16)의 비-직선형 이동을, 그리고 스테핑 모터의 해상도 제한을 교정할 수 있다. 각각의 액츄에이터는 100㎛의 이동 범위를 가질 수 있다.
상기 지지 구조체(13)에 부착된 액츄에이터에 의해 가이딩 레일의 비-직선형 이동을 보완하는 대신에, 상기 가이딩 레일 자체가 조정되어, 상기 스테핑 모터나 선형 모터의 분해능 제한을 보상할 수 있다. 이와 유사한 방식으로, 액츄에이터가 상기 가이딩 레일에 부착될 수 있고, 간섭계에 의해 상기 가이딩 레일에 대한 지지 구조체의 위치가 연속적으로 모니터링될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서 캐리지(14)는 가이딩 레일(16)을 따라 에어 베어링(22) 상에서 미끄러질 수 있다. 이는 선형 전기 모터(23)에 의해 구동될 수 있고, 전기 케이블 및 에어 공급 튜브를 예외로 할 경우 레일(16)과 캐리지(14) 간에는 어떠한 물리적 접촉도 발생하지 않는다. 이에 가해지는 유일한 힘들은 비접촉 모터(23)로부터 공급되는 힘과 관성력이다.
가이딩 레일(16)의 직선성질에 관한 에러나 그외 다른 계통적 형태 에러를 보완하기 위해, 교정(calibration) 과정이 가능하다. 기계 장치가 조립된 후, 테스트 플레이트가 라이팅되거나 측정되어야하며, 라이팅/측정 오류가 측정되어야 한다. 이 에러들은 교정 파일에 저장되며, 차후 라이팅 과정 중 보완사항으로 제어 시스템에 공급된다.
상기 최종 렌즈(3) 바로 위에 장착된 상기 광학 시스템(2)의 상기 음향광학적 편향기는 주사선들을 형성할 수 있다. 화소들을 300x300nm일 수 있고, 각각의 주사선은 200㎛의 폭을 가질 수 있다. 렌즈는 NA=0.5 플랫 필드 교정 렌즈로서, 4mm 초점길이를 가진다.
최종 렌즈(3)가 정확한 위치에 있을 때, 주사 펄스의 시작 타이밍에 기초하 여 x-방향의 정밀 위치설정이 이루어질 수 있다. y 방향에서는 앞서 설명한 기계적 서보들이 데이터 지연 특징에 의해 보완될 수 있고, 이는 DE 40 22 732 A1 호에 기술된 음향광학적 주사를 따라 데이터를 이동시킨다. 이는 관성에 관계없이 공급되는 포워드 제어 시스템에 해당하며, 100Hz 이상까지 위치 제어의 대역폭을 상승시킨다.
상기 캐리지의 스트로크로부터 스트로크까지 허용가능한 각도 편향은 10 마이크로 라디안보다 작으며, 상기 스트로크를 따라 어떤 포커스 이동도 허용되어서는 안된다. 이는 다양한 방식으로 해결될 수 있다. 먼저, 매우 가파르게 프리로딩된 에어 베어링 상에서 캐리지(14)가 이동하며, 따라서, 가이딩 레일(16)에 대한 캐리지(14)의 위치는 정확하게 구획되고 외부 기압 및 온도에 독립적으로 작용한다. 완전하지 않은 가이딩 레일은 주사선을 따라 라이팅 에러를 일으킬 수 있다. 그러나, 이러한 에러는 교정 중 측정될 수 있고, 정정 곡선으로 저장되어, 위치 피드백 시스템에 공급된 후 라이팅 중 정정을 행할 수 있다. 시준 및 빔 정형 광학 장치(19)에 의해 레이저 빔을 조작함으로서 포커스가 일정하게 유지될 수 있다.
도 1을 참고할 때, 소재(100)를 패턴처리하기 위한 다중 광선 광학 시스템이 본원의 시스템의 한 예가 될 수 있다. 다중 광선 광학 시스템은 레이저 광원(17), 레이저 광선(101), 회절 광학 소자(DOE)(128), 변조기 렌즈 어셈블리(130), 변조기(138), 시준기 렌즈 어셈블리(144), 프리즘(124), 음향광학 편향기(139), 최종 렌즈(3), 그리고 소재(150)를 포함한다.
레이저 광원(17)은 413nm의 출력 파장을 가질 수 있다. 그러나, 다른 파장들 도 사용될 수 있다. 레이저 광원은 연속 레이저 광을 방출할 수도 있고 펄스형 레이저 광을 방출할 수도 있다.
회절 광학 소자(128)는 단일 레이저 광선을 다수의 레이저 광선으로 분리시킬 수 있다. 가령, 광선(3), 광선(5), 광선(9)로 분리시킬 수 있다. 그러나, 한개 또는 다수개의 DOE를 추가함으로서 임의 숫자의 레이저 광선 생성이 가능하다.
변조기 렌즈 어셈블리(130)는 각각의 개별 레이저 광선을 변조기(138)에 포커싱할 수 있다.
변조기(138)는 포커싱된 입사 레이저 광선들을 개별적으로 변조시킬 수 있다. 변조기(138)는 음향광학 변조기일 수 있다.
프리즘(124)은 레이저 광선의 광학 경로의 확장을 억제하기 위해 이러한 셋업 과정에서 설비된다.
시준기 렌즈 어셈블리(144)는 변조기로부터 발산되는 방식으로 입사되는 각각의 개별 레이저 광선을 시준할 수 있다. 시준기 렌즈 어셈블리는 소재(150, 10) 상에서 레이저 광선들을 정확하게 이격시킬 수 있다.
음향광학 편향기(139)는 소재(10) 상에 레이저 노출 광선들을 편향시켜서 주사선들을 형성할 수 있다. 최종 렌즈는 다수의 레이저 노출 광선들을 소재(150, 10)에 포커싱할 수 있다.
최종 렌즈(3)와 변조기(138)는 서로 간에 고정 거리 또는 변화가능한 거리에 배열될 수 있다. 시준기 렌즈 어셈블리(144)는 두개 이상의 렌즈를 포함하는 데, 모터 레일에 배열될 수도 있고, 또는, 변화하는 내부 위치를 가질 수도 있으며, 압 전 움직임같은 다른 적절한 수단에 의해 변화하는 절대 위치를 가질 수도 있다. 소재(150)로부터 시준기 렌즈 어셈블리의 거리를 변화시킴으로서, 그리고 상기 시준기 렌즈 어셈블리의 초점 길이를 변화시킴으로서, 소재(10)에 대한 레이저 광선들의 이격 거리를 변화시킬 수 있다.
소재(10)에 대한 개별 레이저 광선들의 이격 거리를 변화시키는 또다른 방법은 변조기 렌즈 어셈블리(130)를 조정하는 것이다. 이에 따라, 개별 레이저 광선들 간의 이격 거리가 변조기에서 변화할 수 있다.
소재에서의 개별 레이저 광선들의 이격 거리를 변화시키는 또한가지 방식은, DOE(128)를 기계적으로 신장시켜서 회절 격자의 피치를 변경시키는 것이다. 이에 따라, 소재 상에서의 광선 이격 거리가 요망하는 바와 같이 변화한다.
도 2는 음향광학 편향기(AOD)(139)와 최종 렌즈(3)를 포함하는 광학 시스템(2)의 일례의 실시예의 확대도다. 개별 레이저 노출 광선들은 (101a, 101b, 101c)로 표시된다. 여기서는 세개의 레이저 노출 광선들이 사용되는 데, 두 인접 레이저 노출 광선들 간의 이격 거리(a, b)는 9.75㎛일 수 있으며, 인접하지 않은 두 레이저 노출 광선들 간의 이격 거리(c)는 19.5㎛일 수 있다. 광선들의 이격 거리는 상기 AOD(139)를 이용하여 노출 광선들을 스윕하는 방향에 수직일 수 있다. 즉, 이러한 이격이 x-방향으로 뻗어갈 때 상기 레이저 노출 광선의 스윕은 y-방향으로 확장될 것이며, 이는 주사선들이 y-방향으로 확장되고 x-방향으로 스트립됨을 의미한다. 다중 노출 광선 라이팅 기법에서, 개별 레이저 노출 광선들 간의 초기 이격 거리는 x-방향으로 시스템 피치의 정수배와 같거나 이 값에 가까울 수 있다.
개별레이저 광선들 간의 x-방향으 이격 거리가 x-방향으로의 상기 시스템 피치 크기의 정수배가 아닐 경우, 에지 러프니스(edge roughness)와 패턴 의존 CD(임계 치수) 변화가 패턴에 나타날 수 있다.
도 3a는 세개의 노출 광선(310, 320, 330)을 구비한 상황을 도시한다. 이때, 인접 노출 광선들 간의 개별 거리들은 서로 다르다. 다중 노출 광선들은 소재에 다수의 주사선들을 동시에 형성할 수 있다.
다중 노출 광선들의 첫번째 주사는 다중 노출 광선들의 두번째 주사로부터 임의의 거리만큼 이격될 수 있다.
여기서, 노출 광선(310)과 노출 광선(320) 간의 거리(360)는 노출 광선(320)과 노출 광선(330) 간의 거리(380)보다 크다. 이 경우에, 거리(360)는 인접 노출 광선들 간의 명목 거리일 수 있고, 따라서, 거리(380)는 인접 노출 광선들 간의 명목 거리보다 작을 수 있다.
노출 광선(310, 320, 330)은 소재에 입사되는 광선으로서, 주사선(310A, 320A, 330A, 310B, 320B, 330B, 310C, 320C, 330C)들을 형성할 것이다. 각 인접 노출 광선들 간의 이격 거리(360, 380)들이 동일할 경우, 모든 주사선(310A, 320A, 330A, 310B, 320B, 330B, 310C, 320C, 330C)들은 서로 동일한 거리에서 소재에 라이팅될 것이다. 그러나, 도 3a에 도시된 바와 같은 노출 광선들을 이용할 경우, 각각의 주파선은 다중 노출 광선들의 첫번째 주사와 그 다음 언젠가의 주사 간에 선택되는 거리에 관계없이 인접 주사선에 대해 같은 거리로 나타나지 않을 것이다. 노출 광선간의 이격거리와, 다중 노출 광선들의 두 연속 주사들 간의 이격 거리(가 령, 주사선(310A)와 주사선(310B) 간의 거리)에 따라, 도 3b에 예시된 바와 같이 패턴에 변화가 나타날 수 있고, 이는 두 연속 다중 광선 노출들 간의 소정 거리와 도 3a에 도시된 바와 같은 노출 광선들에 대해 유효하다.
도 3b에 도시되는 원들은 주사선들을 형성하는 데, 해당 노출 광선의 개별 노출 스팟들로 해석될 수 있다. 하나의 주사선을 따르는 두 인접 원들 간의 거리는 상기 방향으로의 분해능의 척도일 수 있다. 두 인접 원들 간의 거리가 짧을수록, 분해능은 높다. 도 3b에 도시된 거리는 일례에 불과하며, 하나의 주사선을 따르는 두 인접 원들 간의 거리는 임의의 값으로 설정되도록 선택될 수 있다.
도 3a의 화살표(350)는 다중 노출 광선(310, 320, 330)을 주사하는 방향을 표시하며, 이들 광선들을 소재에 다중 주사선(310A, 320A, 330A, 310B, 320B, 330B, 310C, 320C, 330C)들을 형성할 것이다. 화살표(370)는 소재에 대해 광학 헤드를 이동시키는 방향을 표시할 수 있다.
도 3a에 도시되는 노출 광선들을 이용할 때, 그리고, 다중 노출 광선들의 제 1 주사 및 제 2 주사 간의 거리를 이용함으로서, 결과적인 라이팅 상황은 도 3b에도시되는 것에 해당할 수 있다. 도 3b로부터, 인쇄 패턴 형태로 CD 균일성과 러프니스의 문제점이 존재할 수 있다는 것을 당 업자라면 이해할 수 있을 것이다. 주사선(310A, 320A, 330A)은 제 1 주사의 주사선들을 표시하고, 주사선(310B, 320B, 330B)은 제 2 주사의 주사선들을 표시하며, 주사선(310C, 320C, 330C)은 제 3 주사의 주사선들을 표시한다. 일부 주사선들, 가령, 주사선(310B와 330A; 310C와 330B)는)은 본 실시예에서 표현되는 명목 오버랩(가령, 주사선 320A와 310B; 320B와 310C)에 비해 서로 조금 더 많이 겹쳐진다. 일부 주사선(가령, 330A와 320B; 330B와 320C)들은 좀 덜 겹쳐진다. 그 이유는 인접 노출 광선들 간의 거리에 에러가 있을 수 있기 때문이다. 즉, 일부 노출 광선들은 의도한 위치에서 소재에 입사되지 않을 것이다. 왜냐하면, 노출 광선의 의도한 위치와 노출 광선의 실제 위치 간에 차이가 존재하기 때문이다. 결과적인 주사선들은 결국 의도한 위치에 라이팅되지 않을 것이다. 노출 광선들이 의도한 위치와 다르면 다를수록, 그 결과는 커질 것이다. 소재 상에서 주사선들의 겹쳐짐이 동일하지 않다는 것은 결과적으로 라이팅 품질에 영향을 미칠 수 있고, 가령, CD 균일도가 불량한 결과로 나타날 수 있다.
도 3c에서는, 도 3a에 도시된 노출 광선들을 이용함으로서, 그리고 도 3b에도시된 바와 같이 라이팅 상황을 이용함으로서, 화소선(392, 394)에 의해 구획되는 두 화소선을 라이팅하는 세가지 사례를 도시한다. 명목 폭의 경우에(도 3c의 맨 윗쪽 그림 참고), 두 화소선은 주사선(310B와 320A)에 의해 라이팅될 수 있다. 주사선(310B와 320A)은 서로 최적으로 겹쳐질 수 있고, 따라서, 이 두 주사선(310B와 320A)은 명목 폭에서 화소선들을 라이팅할 수 있다.
명목폭보다 작은 경우에(도 3c의 중간 그림 참조), 두개의 화소선이 주사선(310B와 330A)에 의해 라이팅된다. 여기서, 주사선들은 서로 너무 많이 겹쳐질 수 있다. 왜냐하면, 주사선(310B와 330A)들이 서로에 대한 명목 거리에 비해 서로 너무 가깝기 때문이다. 명목폭보다 작은 경우에, 두 화소선들의 폭이 너무 좁을 것이다.
명목폭보다 큰 경우에(도 3c의 아래 그림 참조), 두 화소선들이 주사선(330A 와 320B)에 의해 라이팅된다. 이 경우에, 겹쳐지는 현상이 전혀 없으며, 따라서 두 화소선들은 명목 폭에 비해 너무 폭이 넓게 된다. 그 이유는 주사선(330A)에 가장 가까운 주사선이 주사선(320B)이고, 이는 주사선(330A)로부터의 명목 거리에 비해 너무 멀리 떨어져있기 때문이다.
도 3d는 두개의 화소선을 라이팅하는 경우 명목 폭이 좁은 문제를 해결하는 기술을 제시하는 본 발명에 따른 실시예를 도시한다. 화소(330A)의 도즈(dose)를 증가시킴으로서, 상기 두개의 화소선은 그 명목 폭에서 라이팅될 수 있다.
도 3b에서는 어떤 화소가 어떤 영역을 노출시키는 지에 관한 정보가 존재한다. 이러한 정보 하에서 그리고 패턴 데이터 하에서, 어느 화소가 상기 패턴 데이터의 어떤 특정 특징부를 노출시킬 지를 상기 특징부의 실제 노출 이전에 예측할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같은 패턴은, 광선들 간의 이격 거리와 라이팅 원리를 안다면 용이하게 시뮬레이션할 수 있다.
x개의 특징부들을 가진 소정의 패턴을 노출시키는 것에 관하여 생각해보자. 소정의 라이팅 기술을 선택할 경우, 가령, 특정 주사선들의 소정의 겹쳐짐과, 다수의 광선들을 노출시키는 소정의 순서를 고려할 경우, 소정의 라이팅 상황이 나타날 것이며, 이는 도 3b에 도시된 바와 같을 수 있다. 어떤 특정 특징부를 노출시키기 전에, 도 3c에 예시된 바와 같이 정상적 상황으로부터의 차이를 알게될 것이며, 도 3d와 3e에 예시된 바와 같이 이를 정정할 수 있을 것이다. 소정 패턴을 노출시키기 전에, 라이팅의 시뮬레이션/연산이 수행될 수 있다. 이러한 시뮬레이션/연산의 결과는 어느 화소가 어느 영역을 노출시키는 지에 관한 표로 제시될 수 있다. 여러 다른 라이팅 기법들은 여러 다른 라이팅 상황으로 나타날 것이며, 따라서 여러 다른 표로 나타날 것이다. 이러한 표는 패턴처리될 패턴과 매칭될 수 있다. 이렇게 함으로서, 어느 화소가 보상되어야할 것인지가 명백해진다. 왜냐하면, 노출 광선들 간의 거리 차이가 도 3c에 예시된 바와 같은 상황으로 나타나기 때문이다.
도 3b로부터 알 수 있는 것처럼, 노출 광선들 간의 거리 에러는 규칙적 패턴으로 나타날 수 있다. 그러나, 이러한 오류로 인한 보상이나 정정은 인쇄될 특징부 변부(feature edge)에서 나타날 것이다(도 3c 참조). 도 3c에서, 주사선(330A)은 의도한 위치로부터 벗어나 라이팅된 주사선이다. 의도한 위치로부터 벗어난 위치를 가진 주사선이 특징부 변부에서 나타날 경우, 최종 패턴의 CD 품질을 개선시키기 위해 어떠한 정정이 수행되어야할 수 있다.
여러 다른 인접 노출 광선들 간의 거리가 다를 수 있기 때문에, 주사선들은 전혀 의도하지 않은 위치에서 나타날 수 있다. 광선들 중 한개 이상이 기준 광선으로 간주될 수 있고, 정확한 위치, 즉, 의도한 위치에 배치될 수 있다. 이는 언제나 가능하다. 제 1 광선이 기준 광선으로 선택될 수 있다. 광선들 중 어떤 임의의 광선을 기준 광선으로 선택할 수 있다. 그러나, 정확하게 위치하는 광선을 선택하는 것은 (역시 정확하게 위치될 수 있는) 다른 나머지 광선들을 의도한 위치에 배치할 가능성을 증가시킬 수 있다. 의도한 위치는 개별 노출 광선들 간의 지정 거리에 관련될 수 있다. 노출 광선들은 서로로부터 동일한 거리에 놓이는 것으로 규정될 수 있다. 그러나, 여러 다른 인접 광선들이 서로 동일하지 않은 거리에 놓이는 것을 의도하는 경우도 존재할 수 있다.
도 5는 인접 노출 광선들(A, B) 간의 x-거리를 측정하는 실시예를 제시한다. 이때, 상기 광선들은 y 방향으로 주사된다고 가정한다. 미앤더 형성 패턴(510)은 +45도 및 -45도 크롬선(512, 514)들을 글래스 배경에 포함한다. 물론 다른 각도들도 사용될 수 있고, 선택되는 각도는 노출 광선들의 수에 따라 좌우될 수 있다. 두 노출 광선(A, B)들이 y 방향으로 미앤더 패턴(510) 위를 스윕하고 있을 때, 상기 노출 광선(A, B)들은 두 세트의 반사 신호(520, 530)들을 생성할 수 있고, 이는 반사 검출기에 의해 검출될 수 있다. 간단한 삼각법으로부터, 두 광선(A, B) 간의 물리적 x 거리가 두 반사 신호(520, 530) 간의 이격 거리와 같다는 것이 입증된다. 미앤더 형성 패턴(510)의 회전을 취급하기 위해, 미앤더 형성 패턴(510)의 두개의 180도 회전으로부터 측정 평균치로, 노출 광선(A, B)들의 이격 거리를 추출하는 것이 요구될 수 있다. 이격 거리 측정을 행하기 위해, 측정 범위 내에서 눈에 보이는 두 노출 광선(A, B)들에 대해 총 네개의 반사 피크들이 존재하여야 할 것이다(Nro의 광선에 대해 2xN 개의 반사 피크).
본 발명에 따른 또다른 일실시예에서, 주사선이 특징부 변부에 라이팅되는 지 안되는 지 여부에 관계없이 의도한 위치에 존재하지 않는 주사선의 정정이 이루어질 수 있다. 한개의 표 또는 다수개의 표가 구성될 수 있고, 이 표에서는 이전 주사선이 라이팅될 것인지(노출광선 온) 라이팅되지 않을 것인지(노출광선 오프)에 관한 정보를 발견할 수 있다. 도 3c의 중간 그림에서, 이전 주사선(310B)은 라이팅될 것이고, 이러한 경우에, 주사선(330A)에 대한 강도는 증가하여, 두 화소선의 명목 폭을 구현할 수 있을 것이다. 주사선(330A)에 대한 강도는 이전 주사선이 라 이팅되었을 때 항상 증가할 수 있다. 가령, 특징부 내에서, 주사선(330A, B, C)들은 강도를 증가시킬 수 있다. 왜냐하면 이전 주사선이 라이팅되었기 때문이다.
도 3c의 아래 그림에서, 이전 주사선은 주사선(330A) 이전에 라이팅되지 않을 것이다. 이러한 경우에 주사선(330A)에 대한 강도는 주사선(330A)이 특징부 변부에 라이팅되었는 지 아닌지에 관계없이 감소하여야 한다.
이전 주사선이 라이팅될 경우 한개 이상의 주사선으로 해야할 사항에 관한 정보가 제 1 표로 구성될 수 있고, 이전 주사선이 라이팅되지 않아야할 경우 한개 이상의 주사선으로 해야할 사항에 관한 정보가 제 2 표로 구성될 수 있다.
상술한 예에서 보면, 도 3b에서 화살표(370)로 표시되는 방향으로 주사선들이 라이팅된다. 상기 주사선들을 라이팅하는 이 방향이 역전될 경우, 특정 주사선에 대한 강도를 증가시키거나 감소시키는 또다른 조건이 존재할 수 있다는 것을 당 업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 조건은 상기 이전 주사선이 라이팅되었는 지 라이팅되지 않았는 지에 관한 것일 수 있다. "이전 주사선"(previous scan line)이란, 임의의 주어진 주사선에 가장 가까운 주사선을 의미한다. 가령, 특정 패턴 생성을 위해 선택된 라이팅 원리를 이용함으로서 주사선(310B)에 대한 이전 주사선이 주사선(320A)이 된다.
특정 주사선에 대한 강도 보상은, 상기 표의 정보를 이용함으로서 패턴을 라이팅할 때, 실시간으로 수행될 수 있다.
본원에 따른 또다른 일실시예에서, 하나의 스트립을 따르는 인접 노출 관선들 간의 이격 거리 변화를 보상할 수 있다. 예를 들어, 한 개의 스트립의 시점에 서 노출 광선들의 이격에 관한 제 1 패턴과, 스트립의 종점에서 노출 광선들의 이격에 관한 제 2 패턴이 존재할 수 있다. 그 이유는 불완전한 광학적 컴포넌트들에 기인한다. 이러한 이격 거리는 다수의 노출 광선들을 주사하는 방향에 수직인 방향으로 변화할 뿐 아니라, 상기 다수의 노출 광선들을 주사하는 방향으로도 변화한다. 이 이격 패턴은 스트립의 여러 다른 위치에서 검출될 수 있고 표에 저장될 수 있다. 인접 노출 광선들 간의 이격 거리 변화를 보상하는 것은 상기 스트립을 따라 보상될 수 있다. 소정의 노출 광선들의 강도에 적절한 변화를 줌으로서, 상기 소재 상에 라이팅될 특징부들의 길이가, 보상이 이루어지지 않았을 경우에 비해 명목 폭에 더 가깝게 라이팅될 수 있다. 일실시예에서, 노출 도즈 D = f(beam#, StripXpos)다. 이때, beam#는 관심 대상인 특정 노출 광선에 해당하고, StripXpos는 스트립의 위치에 해당한다. 즉, 스윕의 시점, 스트립 중간점, 스트립 종점, 또는, 스트립을 따른 임의의 위치에 해당한다.
본원의 범위 내에서 수많은 변형과 수정이 가능하다. 예를 들어, 미국특허 5,635,976호에 개시된 바와 같이 가이딩 레일을 고정 위치로 하여 지지 구조체를 한 방향으로, 그리고 광학 시스템을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 다수의 노출 광선들을 동시에 이용하여 전자기파에 대해 감광성인 층으로 덮힌 소재를 패턴처리하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    - 상기 소재 상의 패턴의 임계 치수(CD) 에러를 감소시키기 위해 다수의 노출 광선들 중 한개 이상의 광선의 도즈(dose)를 조정함으로서 인접 노출 광선들 간의 거리의 명목 값으로부터 편차를 보상하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  2. 다수의 노출 광선들을 동시에 이용하여 전자기파에 대해 감광성인 층으로 덮힌 소재를 패턴처리하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    - 상기 소재에 패턴처리될 패턴의 어떤 특징부를 어떤 광선이 노출시킬 지에 관한 정보를 수집하는 단계,
    - 인접 노출 광선들 간의 거리를 결정하는 단계,
    - 다수의 노출 광선들 중 한개 이상의 광선의 도즈를 조정함으로서 인접 노출 광선들 간의 거리의 명목 값으로부터 편차를 보상하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광선이 특징부 변부(edge feature)를 패턴처리하고 있는 경우에만 상기 도즈가 변화하는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 정보를 수거하는 상기 단계는 특징부 패턴처리 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 정보를 수거하는 상기 단계는 패턴처리 중 수행되는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  6. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 보상은 상기 다수의 노출 광선들의 한개 이상의 스트립을 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 인접 광선들 간의 상기 거리가 소재 상에서 결정되는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  8. 다수의 노출 광선들을 동시에 이용하여 전자기파에 대해 감광성인 층으로 덮힌 소재를 패턴처리하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    - 의도한 위치와는 다른, 기준 광선에 대한 실제 위치를 가지는 노출 광선이 다수의 노출 광선들 중 어느 것인지를 결정하는 단계, 그리고
    - 노출 광선이 특징부 변부에서 인쇄될 경우 잘못 위치한 광선에 대한 노출 도즈를 조정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 다수의 노출 광선들의 한개 이상의 스트립을 따라 상기 조정이 변화하는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 실제 위치가 소재 상에서 측정되는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  11. 제 2 항에 있어서, 인접 광선들 간의 상기 거리가 기준 마스크 상에서의 한개 이상의 측정에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 실제 위치가 기준 마스크 상에서 측정되는 것을 특징으로 하는 소재 패턴처리 방법.
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