KR20110089449A - 복잡한 2차원 인터레이스 방식을 사용한 이미지 판독 및 기록 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로리소그래피(microlithography) 또는 마이크로리소그래픽 패턴들에 대한 검사와 같은, 표면상의 패턴을 기록하거나 판독하는 것에 관련된 것이다. 특히, 출원인은 예를 들면, 병렬적으로 조정되는 복수의 광, 전자 또는 입자 빔들과 같은, 표면 전체에 가로지른 성긴(sparse) 2D 포인트 어레이들 또는 그리드들을 스캐닝하는 것에 의해 이미지들을 기록하거나 판독하는 시스템들을 개시한다. 스캐닝과 반복되는 판독 또는 기록은 워크피스(workpiece) 상의 조밀한 픽셀 또는 스폿 그리드(spot grid)를 만든다. 그리드는 다양한 어레이들에 의해 만들어질 수 있다: 즉 예를 들어, 레이저 또는 LED 어레이들과 같은 광원들 어레이에 의해, 각 렌즈렛(lenslet)이 그 자신의 변조기(modulator)를 가지는 렌즈렛 어레이에 의해, 입자 빔들을 위한 조리개 판(aperture plate)에 의해 또는 이웃장(near-field) 방사체들이나 기계 프로브(probe)의 어레이들에 의해 만들어질 수 있다. 판독 시스템들에서, 포인트 그리드는 성긴 포인트 매트릭스 조명(illumination) 및/또는 각 탐지기(detector) 엘리먼트가 단지 하나의 고립된 스폿만 보는 탐지기 어레이에 의해 만들어질 수 있다. 큰 어레이들의 사용의 배후 아이디어는 스루풋(throughput)을 개선할 수 있는 것이다. 그러나, 특정한 크기의 어레이들 이상에서 이전에 공지된 방식들은 그들 자신의 트랙(track)에 빠지고 몇 번이고 동일한 데이터를 반복하는 것을 시작하기 때문에 스루풋은 어레이 크기와 함께 스케일링하지 않는다. 본 출원은 어레이 크기에 비례하여 스루풋의 스케일링을 보전하면서 큰 어레이들을 가지는 워크피스들을 스캐닝하는 방법을 개시한다. 특히 본 출원은 펄스들에서 적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이들 사이의 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법을 개시한다. 방법은 표면상의 셀 내에 미리 결정된 수의 격자 간 스폿들의 규칙적인 분포를 만드는 변위 벡터에 의해 펄스들 사이에 어레이들이 움직이는 것을 포함한다. 셀은 두 개의 같은 길이의 직각 벡터를 가지는 어레이의 단위에 의해 정의될 수 있다. 본 발명의 특정한 실시예들에서, 셀은 제1 위치에서 어레이를 가지는 엘리먼트들로부터 투영된 스폿들에 의해 정의되는 코너들을 가지고 있고, 특정한 격자 간 스폿들의 과도한 반복이 하나의 패스로 표면을 큰 어레이가 둘러봄으로써 단지 8번에 제한된다.

Description

복잡한 2차원 인터레이스 방식을 사용한 이미지 판독 및 기록{IMAGE READING AND WRITING USING A COMPLEX TWO-DIMENSIONAL INTERLACE SCHEME}
본 출원은 2008년 11월 26일에 "복잡한 2-차원 인터레이스 방식을 사용한 이미지 판독 및 기록"의 표제로, 미국에 가 출원된 제 61/118,299호를 우선권으로 청구하고 관련된다.
개시된 기술은 마이크로리소그래피(microlithography) 또는 마이크로리소그래픽 패턴들의 검사와 같은, 표면상의 패턴을 기록하거나 판독하는 것에 관련된 것이다. 특히, 출원인은 예를 들면, 병렬적으로 변조되는 복수의 광, 전자 또는 입자 빔들과 같은, 표면 전체에 가로지른 희소(sparse) 2D 포인트 어레이들 또는 그리드들을 스캐닝하는 것에 의해 이미지들을 레코딩하거나 판독하는 시스템들을 개시한다. 스캐닝과 반복되는 판독 또는 기록은 워크피스(workpiece) 상의 조밀한 픽셀 또는 스폿 그리드(spot grid)를 형성한다. 그리드는 다양한 어레이들에 의해 형성될 수 있다: 즉 예를 들어, 레이저 또는 LED 어레이들과 같은 광원들 어레이들에 의해, 각각의 렌즈렛(lenslet)이 그 자신의 변조기(modulator)를 가지는 렌즈렛 어레이들에 의해, 입자 빔들을 위한 조리개 판(aperture plate)들에 의해 또는 이웃장(near-field) 에미터들이나 기계 프로브(probe)의 어레이들에 의해 형성될 수 있다. 판독 시스템들에 대하여, 포인트 그리드는 희소 포인트 매트릭스 조명(illumination) 및/또는 각각의 탐지기(detector) 엘리먼트가 단지 하나의 고립된 스폿만 보는 탐지기 어레이에 의해 형성될 수 있다.
이미지들의 판독 및 기록은 예를 들어, 멀티빔 래스터 스캐닝(multibeam raster scanning), 작은 이미지 엘리먼트들으로부터의 어셈블리(assembly) 등과 같은 수많은 상이한 아키텍쳐(architecture)들에서 수행될 수 있다. 본 개시물에서, 우리는 하나의 특정한 아키텍쳐, 즉 희소 포인트 어레이들과 매트릭스들을 가지는 워크피스를 스캐닝하는 것에 관하여 검토할 것이다. 마이크로전자, 광학 및 MEMS 기술의 증가하는 성능(capability), 그리고 광 및 입자 소스들, 변조기들, 이웃장 프로브들 및 탐지기 엘리먼트들의 큰 어레이들에 대한 성장하는 가용성 때문에 이러한 아키텍쳐는 더욱더 중요하다. 현재, 상용 MEMS 어레이들은 20kHz 초과의 프레임 레이트에서, 병렬적으로 2백만개 초과의 광빔(light beam)들을 변조할 수 있다. 유사하게, 큰 탐지기 어레이들이 카메라 칩들로서 오랫동안 존재해 왔고, 크기와 속도가 끊임없이 개선되고 있다. 마이크로전자, 광학 및 MEMS 기술에 대한 계속되는 발전은 이웃장 및 기계 프로브, 용량성 또는 켈빈 프로브, 자력계들, 레이저들, LED들 및 LCD 및 전기광학 변조기와 같은, 다른 엘리먼트들 타입들의 큰 어레이들을 이용 가능하도록 만들 수 있다. 대전 입자 블랭커(charged particle blanker)들 또는 입자 빔들을 위한 대규모 병렬 변조기들의 어레이들이 몇 가지 그룹들에 의해 실증이 되었다. 전자 빔들 또한 사용될 수 있다.
수백만의 엘리먼트들을 가진 큰 어레이들의 배후에 있는 추론은 높은 스루풋(throughput)을 얻을 수 있는 것이나, 유사한 연구는 이들 대규모 어레이들을 효율적으로 사용하는 것이 어렵다는 것을 보여주고 있다. 설계자는 전체 필드 크기, 스테이지(stage) 속도와 오버헤드(overhead), 및 변조기/탐지기와 광원에서 프레임 레이트의 한계들의 문제들을 고려해야 한다. 그 결과는 이미 이용 가능한 큰 디바이스들의 고유 속도의 완전한 사용을 지금까지 달성하지 못하고 있다.
도 1a는 기술분야에서 공지된 바와 같이, 희소 포인트 어레이를 스캐닝한 것을 사용하는 일반적인 판독/기록 시스템의 예시를 보여준다. 이하의 설명은 예시로서 기록 시스템을 사용하고, 또 대안적인 이미지-판독 시스템은 광원 어레이를 탐지 어레이로 대체하는 것에 의해 추정(extrapolate)될 수 있다.
도 1a에 이미지-기록 시스템은 포인트 어레이(103)의 이미지의 스캐닝 이동(motion)(102)에 의하여 기판(101) 상에 이미지(100)을 만든다. 포인트 어레이는 예를 들어, VCSEL 레이저 다이오드들과 같은, 광원 엘리먼트들(104)의 희소 매트릭스 또는 어레이를 가지고, 각 엘리먼트가 이미지 스폿들(105)을 형성하도록 기판상으로 몇몇 광학 장치(106)에 의해 투영된다. 광원 엘리먼트들(104)는 생산되어야 할 패턴에 대한 입력 기술(input description, 미도시)에 따라 데이터 경로(108)를 통해 제어(즉, 턴 온 또는 오프)된다. 데이터 경로는 위치 센서(109)에 의해 측정된 대로 소스 어레이(104)로 보낸 구동 신호(driving signal)들(107)을 기판의 이동(102)에 동기화시킨다.
도 1의 예시에서, 상기 스테이지는 연속적인 이동으로 스캐닝하고 있고 광원 어레이는 이동을 프리징(freeze)하고 턴-온 광원들에 대한 이미지를 형성하기에 충분히 짧은 시간 동안 프린트한다. 소스 어레이가 드문드문하기 때문에, 제1 이미지는 원하는 패턴이 아니고, 단지 고립된 도트들의 어레이이다. 스테이지가 일 거리를 이동한 후, 제2 도트 패턴이 노출 등이 된다. 수많은 병진운동(translation)들 이후에 원하는 패턴이 100에서 완전히 채워졌다.
많은 변형 예들이 고려될 수 있거나 고려되었다: 즉 도 1에 도시된 투영 렌즈(Projection lens)들은 스폿당 하나의 렌즈를 가진 하나 이상의 렌즈 어레이로 교체 또는 보충될 수 있다. 또는 소스들과 기판 사이의 거리가 너무 짧아서 소스 어레이 상의 각 스폿에 대한 기판 상의 스폿을 형성하기 위한 어떤 투영 시스템도 필요하지 않을 수 있다. 광원 어레이는 광원에 의해 비추어지는 변조기 어레이일 수 있고, 변조기들은 이진(온/오프) 또는 아날로그(많은 값들, "그레이 스케일")일 수 있다. 빛은 가시광선, 적외선, 자외선, 딥 자외선(deep ultraviolet), 진공 자외선, 극 자외선 또는 심지어 x-선일 수 있다.
예를 들어, 동일한 방식이 또한 예를 들어, 전자들, 프로톤(proton)들, 이온들 또는 중성 원자들을 사용하는 입자 빔들에 또한 유용하다. 이후에 소스 어레이는 필드 또는 광전 방사체(photoelectric emitter)들의 어레이일 수 있거나, 또는 후방측으로부터 조명된 블랭커들의 어레이(소위, 애퍼쳐 플레이트)이거나 또는 전압 콘트라스트(voltage contrast)에 기초한 입자들에 대한 반사 변조기(reflection modulator)일 수 있다(예를 들어, US 6,870,172 B1 참조, REBL에서 KLA-Tencor에 의해 사용된 변조기와 유사함). 입자들에 대하여, 투영 시스템은 렌즈 어레이에서 많은 포인트들에 공통하는 렌즈를 가지거나 포인트당 하나의 렌즈를 가지는, 전자 광학 렌즈들일 수 있고, 길이방향 자기장(longitudinal magnetic field) 또는 다시, 투영 시스템이 전혀 필요로 하지 않을 수 있는 이웃도이다.
세 번째 가능성은 소스 포인트 어레이가 예를 들어, 표면으로/으로부터 전하의 주입과 추출에 의해 노출하거나 예를 들어, 표면에서의 정전 포텐셜(electrostatic potential) 또는 자기장과 같은 표면의 특성을 측정함으로써 예를 들어, 기계 임프린트를 만드는 이웃장 프로브들이라는 것이다. 필드 농도(field-concentration), 플라스몬(plasmon)들 및/또는 소멸파(evanescent wave)에 기초한 이웃장 광 프로브들의 어레이는 가능한 소스/탐지기 포인트 어레이의 다른 예시이다.
(소스 어레이 및/또는 투영 광학장치를 가지는) 기록 헤드 또는 기판 또는 양쪽 모두는 상대 이동(relative motion)을 만들도록 물리적으로 움직일 수 있고, 또는 소스 어레이의 이미지는 광학 수단에 의해, 예를 들어 검류계(galvanometer) 또는 폴리곤(ploygon)에 의해, 스캐닝될 수 있다. 빛 또는 입자 광학장치 중 어느 하나에 있어서, 기판의 상대 이동은 계속될 수 있고, 짧은 노출 시간에 의해, 기판 이동을 스텝핑(stepping)하는 것에 의해, 그리고/또는 빔들이 유한한 거리상에 계속되는 기판 운동을 추적하게 하는 것에 의해 프리징(freeze)될 수 있다. 어느 경우에서든, 상이한 스폿들의 노출이 동시에 일어날 수 있거나, 그들이 시간적으로 분배될 수 있고, 이 경우에 기판들 상의 스팟들의 배치의 타이밍과 이동 효과가 규명되어야 한다.
일 영역을 고립된 스폿들의 이미지들로 채우는 상이한 방식들이 종래의 기술에서 발견될 수 있다. 도 1b-h을 참고하면, 많은 특허들에서 공지된 바와 같이, 가장 명백한 것은 스캐닝 방향에 가로지른 몇몇 생들의 소스들을 사용하고 엘리먼트들을 스태거링(stagger)하는 것이다. 상기 어레이내 엘리먼트당 광원과 변조기의 경우에서, 광원은 예를 들어, 연속 레이저 또는 연속적으로 간주되기에 충분히 이웃한 펄스들을 발사하는 레이저와 같이, 연속적일 수 있다. 상기 스테이지(stage)는 워크피스(workpiece) 상의 그리드에서 변조기로 하여금 픽셀마다 한 번식 상태를 변화시키게 하도록 충분히 느린 속도로 스캐닝된다. IMS Nanofabrication의 최근 특허들(US 7,084,411 B2 등)에서 추가 행들이 어레이내 불량 엘리먼트들에 대한 중복(redundancy)를 제공하기 위해서 부가된다. 더 많은 엘리먼트들이 동일한 열에서 부가되고 작은 범위 스캐닝은 엘리먼트로 하여금 변조기 엘리먼트들, 여기서 거대한 병렬 입자 빔 기록기에서 블랭커(blanker)들의 가장 높은 실제 스위칭 속도에 의해 부과된 속도 제한을 회피하도록 워크피스 상의 열에서 단지 몇 픽셀들만을 기록하게 한다.
관련된 기술이 도 1b-h에서 도시된다: Mark Davidson은 1996년에 논문에서 (Proc. SPIE, Vol.3048, pp.346-355) 즉 2D 어레이에서 각각 행이 별도의 열을 추적(trace)하도록 어레이를 약간 회전시킬 것을 제안하였다. 광원은 다시 연속적이었고 픽셀들은 변조기들의 상태를 스위칭하는 것에 의해 정의되었다.
Kenneth Johnsson는 그로부터 몇 년 전에 Ted Whitney가 했던 것처럼(도 1b(US RE 33,931)), 1996년에 비스듬한 스폿들을 가진 시스템(US 6,133,986)(도 1c)을 설명하였다.
DNS는 도 1d에서 도시된 바와 같이(US 6,903,798), Davidson의 방식에서 하나의 단계를 더 가진다.
열 저항을 기록하려는 발명에서 Applied Materials의 Gilad Almogy는 모든 픽셀을 최종 픽셀에 이웃하지 않게 두기 위해서 간단한 2D 인터레이스 방식을 사용했고, 그것에 의하여, 인접한 픽셀들의 열 효과를 피하였다, 도 1f(US 6,897,941).
Ball Semiconductors는 2004년에 비스듬한 방식의 수학식을 제고공S200ㅎ4/00하였고699), ASML는 US 7,230,677(도 1h)에서 육각형 그리드들을 사용하여 논의했다.
도 1a는 기술분야에서 알려진 바와 같은 희소 포인트 어레이를 스캐닝하는 것을 사용하여 패턴을 기록하거나 판독하기 위한 일반적인 시스템을 도시한다.
도 1b-h는 잠재적인 관심으로 다른 기술분야를 도시한다.
도 2a-c는 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 관련된 좌표 시스템, 변위 벡터들 및 격자 벡터를 가지는 포인트 어레이를 도시한다.
도 3a-b는 상이한 그리드들을 만드는 2차원 인터레이스 그리드들에 대한 2 가지 예시들을 도시한다.
도 4a-b는 하나의 단위 셀에서 포인트들을 기록 순서가 어떻게 변화될 수 있는지와 각 부분 이미지 사이의 이동이 변조기 어레이의 크기와 속도에 어떻게 맞추어질 수 있는지를 도시한다.
도 5a-c는 단위 셀들에서 스폿들이 인터레이스 파라미터들에 의해 어떻게 변화될 수 있는 지와 포인트들이 어떻게 변화하는 횟수들로 기록될 수 있는지를 도시한다.
도 6a-d는 인터레이스 파라미터들에서의 작은 변화들이 어떻게 그리드에서의 커다란 차이들을 야기하는지를 도시한다.
도 7a-b는 인터레이스 파라미터들에서의 작은 변화들이 어떻게 그리드에서의 커다란 차이들을 야기하는지를 도시한다.
도 8a-b는 정사각형 그리드와 파라미터 nskip의 함수를 가지는 실시예를 도시한다.
도 9a-f는 워크피스 상의 작은 이웃내 이미지가 어레이에서 폭넓게 분포된 포인트들에 대응하는 스폿들로부터 어떻게 구축되는가와 멀티패스 기록을 사용하는 발명의 실시예들을 도시한다.
도 10a-f는 이진 기록 어레이(binary writing array)에 대한 래스터화(rasterization)를 도시한다.
도 11a-e는 아날로그 기록에 대한 래스터화를 도시한다.
도 12a-d는 본 발명에 기초하여 기록 시스템에 대한 데이터 경로의 실시예를 도시한다.
도 13은 선택적인 추적 하드웨어(optional tracking hardware)를 가지는 판독 또는 기록 장치의 실시예를 도시한다.
도 14는 고 전력 레이저 광을 사용하는 고 전력의 바람직한 실시예의 엘리먼트들을 도시적으로 보여준다.
이하의 상세한 설명은 도면을 참고하여 작성된다. 바람직한 실시예들은 청구항들에 의해 정의되고, 본 발명을 실례로서 설명되지만, 그 범위를 제한하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 설명에서 다양한 균등물들을 생각해낼 것이다.
큰 어레이들의 사용하는 것에 배후에 있는 아이디어는 스루풋(throughput)을 개선하기 위한 것이다. 그러나, 어레이들의 특정 크기 이상에서 이전에 공지된 방식들은 그들 자신의 트랙(track)들에 빠지고(fall into) 몇 번이고 동일한 데이터를 반복하는 것을 시작하기 때문에 스루풋은 어레이 크기에 따라 비례하지 않는다. 본 출원은 매우 큰 어레이들에 대해서 조차 사실, 본질적으로 제한 없이 어레이 크기에 비례하는 스루풋의 스케일링을 보전하면서 큰 어레이들을 가지는 워크피스들을 스캐닝하는 방법을 개시한다. 개시된 방법들의 다른 장점은 종래 기술보다 특정한 관점에서 더 이상적인 이미지로 이끌면서, 어레이 크기, 워크피스 그리드, 및 스테이지 파라미터들의 선택과 이미지에서의 하드웨어 시그니처(signature)들의 분해(dissolution)에 더 큰 유연성을 가진다.
본 출원은 심지어 매우 큰 어레이들조차, 사실 본질적으로는 제한이 없이, 어레이 크기에 비례하는 스루풋의 스케일링을 보전면서 큰 어레이들을 가진 워크피스들을 스캐닝하는 방법들을 제시한다. 특히, 본 출원은 워크피스 표면 상의 스폿들에 적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사에에서 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 표면상의 셀 내에 미리 결정된 개수의 격자 간(interstitial) 스폿들의 규칙적인 분포를 만드는 변위 벡터에 의해 펄스들 사이에서 어레이를 움직이는 단계를 포함하고, 여기서 셀은 동일한 길이의 2 개의 수직 벡터들을 가진 어레이 단위에 의해 정의될 수 있다. 본 발명의 특정한 실시예들에서, 셀은 큰 어레이가 하나의 패스(pass)에서 표면을 둘러봄으로써 특정한 격자 간 스폿들의 과도한(over-striking) 반복이 단지 8번으로 제한되면서, 제1 위치에서 어레이를 가진 엘리먼트들로부터 투영된 스폿들에 의해 정의되는 코너(corner)들을 가지고 있다.
도 2는 유용한 좌표 시스템들을 개시한다. 도 2a에서의 주된 도면은 그리드(201)를 도시하고, 그것은 소스들, 변조기들, 탐지기들 또는 프로브들 어레이 ― 2D 포인트 어레이를 표현한다. 우리는 그것들을 "격자(lattic)들"로 호칭하고, 셀들로 구성되고, 그들의 격자 벡터들에 따라 반복하는, 규칙적인 그리드(regular grid)들을 설명하기 위해서 결정학으로부터 용어를 빌려올 수 있다. 모든 2차원 규칙적인 그리드는 5가지 기본 타입들 중 하나로서 설명될 수 있고, 2D 브라베이 격자(2D Bravais lattice)들: 즉 정사각형, 직사각형, 센터드 직사각형(centered rectangular), 육각형 및 경사형형이 있다. 각 격자는 2 개의 기본 벡터들 즉 격자 벡터들에 의해 설명될 수 있다. 일반적인 경우에서, 동일한 그리드의 포인트들을 설명하기 위해서 격자 벡터들의 하나 이상의 세트를 선택할 수 있다. 이하의 설명은 격자 벡터들의 일 세트를 사용할 것이나, 상이한 세트에 기초한 균등한 설명이 동일하게 관련될 수 있다.
어레이의 일 단위는 셀로서 호칭할 것이다. 도시된 어레이는 데카르트(Cartesian)이고 동일한 길이의 2개의 수직 격자 벡터들(u 및 v)에 의해 정의된 셀들을 가진다. 이것이 공통적이나, 필요 조건은 아니다. 도 2c는 경사형 포인트 어레이에 대한 동일한 인터레이스 파라미터들을 가진 동일한 도면을 도시한다. 토폴로지(topology)는 동일하나, 그리드는 경사지거나 비스듬하며 객체(object)의 래스터화는 상이할 것이다. 도 2a와 2c의 비교로부터, 다양한 어레이 모양들이 개시된 방법들과 디바이스들과 함께 사용될 수 있다는 것을 관찰할 수 있다. 직사각형 어레이들뿐만 아니라, 개시된 방법은 경사진 어레이들로 추론될 수 있다. 임의의 2D 격자는 경사 격자의 특별한 경우로서 표현될 수 있으므로, 우리는 개시된 이론들을 임의의 어레이 모양에 적용할 수 있다.
도 2a에서의 어레이는 양 방향들로 더 크다. 크다는 의미가 상대적일 수 있지만, 100개의 셀보다 더 크고, 바람직하게는 300개의 셀보다 더 크며, 명확히는 더 짧은 축을 따라 30개의 셀보다 더 많다. 많은 애플리케이션들에서 일반적인 크기들은 대략 640 x 480, 1024 x 768, 1344 x 768, 1920 x 1080, 또는 대략 4000 x 2000일 수 있다. 어레이의 축들은 문자들 u와 v에 의해 표시된다.
삽입한 그림(inset)은 어레이의 코너(202)를 도시하고, 각 미러의 중심에서 광의 스폿에 의해 조명되는 예를 들어, 마이크로 미러 어레이(203)와 같은, 기본 하드웨어를 도시한다(도 14와 그것의 설명을 더 참조). 광 스폿은 어레이(201)에서 라인들의 교차와 일치한다. 스폿들은 투영되거나 그렇지 않다면 워크피스로 전달되며 데이터경로(datapath)에 의해 제어되는 각 마이크로미러(micromirror)에 의해 변조될 수 있다. 특정한 순간에서, 턴 온된 모든 스폿들이 워크피스로 프린트된다(대안적으로, 판독 시스템에서 빛 또는 등가의 에너지는 탐지기들 또는 프로브들의 어레이로 떨어지고, 이후에 판독되고 분석될 수 있음). 그 결과는 고립된 스폿들을 가진 샘플링된 이미지, 예를 들면 코너 스폿(204)이 이미지에서 하나의 엘리먼트를 형성한다. 우리는 하나의 위치에서의 어레이에 의해 형성된 이미지를 부분 이미지(partial image)로 호칭할 수 있다.
이후에 어레이(또는 그것의 이미지)는 예를 들어, 기계 또는 광학 스캐닝에 의해, 워크피스로 상대적으로 병진이동(205)되고, 새롭게 병진이동된 부분 이미지가 형성된다. 이후에 코너 셀은 벡터(207)에 의해 병진이동된 새로운 이미지 엘리먼트(206)를 형성하고 있다. 변위 벡터(translation vector)는 어레이 격자 벡터들(u 및 v)의 축들에 대하여 경사지게 될 수 있다. 우리는 병진 방향을 q와, 그것에 수직 방향을 p로서 호칭할 수 있다. p와 q 사이의 각도는 대략 30 도일 것이나, 이후에 도시되는 바와 같이, p와 q 사이의 선택에 큰 자유가 있다. 일반적으로 기록 시스템에서, p와 q는 기계 시스템의 이동 축이고, 평판(floatbed) 스테이지에서 스텝핑(steeping) 및 스캐닝 방향들로 호칭될 수 있다.
어레이는 반복적으로 동일한 벡터(207)에 의해 병진이동될 것이고, 부분 이미지들이 형성될 것이다. 이하에서 설명될 조건들이라면, 부분 이미지들이 삽입된 그림에서 도시된 균일한 그리드 패턴(208)의 패턴을 점차 채울 것이다. 그리드(208)는 어레이의 그리드와 상이하고, 어레이의 각 셀은 워크피스 그리드(208)의 Ncell개 그리드 포인트들을 포함한다. 삽입된 그림에서, Ncell=5(각 셀의 안쪽에 4개의 그리드 포인트들 및 코너들에 4분의 1 그리드 포인트가 네 번)이다. 워크피스 그리드는 규칙적이고 두 개의 축(ζ(xi)와 η(eta))을 따라 반복된다. 워크피스 그리드 축들은 임의의 다른 축들과 일치할 수도 또는 일치하지 않을 수도 있고, 그리드는 정사각형, 직사각형 또는 비스듬하거나 스테이지 또는 어레이에 평행하거나 회전될 수 있다. 벡터(207)의 변화를 통해 원하는 특성들(예를 들어, 스폿들의 밀도 및 분포)을 가진 그리드를 형성함에 있어 큰 자유가 있다.
명확화를 위해서, 삽입된 그림은 셀마다 단지 5 개의 그리드 포인트들을 도시하지만, 주된 그림은 셀마다 8개 포인트들을 만들기 위한 조건들을 도시한다. 코너 스폿은 4개의 셀들 간의 코너에서 첫 번째 스폿을 프린트하고, 반복적으로 병진이동되고 프린트되며, 그것은 4개의 셀들(하얀 스폿) 간의 코너에서 스폿을 다시 프린트할 때까지 셀들에 관련된 7 개의 고유한 위치들(검은 도트들(206))을 프린트한다. 하얀 스폿은 명확성을 위하여 어레이에 속하는 것으로서 도시된다. 실제로는, 하얀 스폿을 포함하는 행은 프린트되지 않고, 그것보다 위의 행 또한 프린트되지 않는다. 어레이가 하얀 스폿이 발생하는 경우보다 v에서 하나의 셀을 더 작게 선택된다면, 그것은 프린트되지 않을 것이고 어레이가 워크피스상의 위치를 지나기 전에 어레이의 모든 포인트는 정확하게 8개의 스폿들을 프린트한다.
코너 스폿에 의해 프린트되는 스폿들은 워크피스 상의 라인에서 분배되고, 어레이에서 모든 포인트에 의해 프린트된 스폿들도 그러하다. 어레이에서 포인트들이 존재하는 것보다 8배 많은 스폿들이 존재하고 그것들이 모두 유일한 위치들에 있다는 것을 확인하는 것은 간단하다. 그러므로 모든 셀이 8 개의 스폿들로 채워지고 전체 영역이 프린트된 스폿들의 규칙적인 패턴들로 채워진다. 기록기(writer)에서, 어레이의 스폿들은 원하는 패턴(209)과 관련된 각 프린트된 스폿의 위치에 따라 온(on), 오프(off) 또는 그 사이의 상태이다. 적절하게 설계된 시스템에서, 기계 운영자는 p, q, u, v, xi 또는 eta를 사용할 어떤 이유도 가지지 않을 수 있고, 심지어 그들의 존재를 인식조차 못할 수 있다.
표면 필링(surface-filling) 그리드 패턴이 각 스폿 상의 단지 하나의 (또는 대안적으로 미리 결정된 수의) 부분 이미지로 프린트되는 조건은 무엇일까? 모든 그리드 포인트를 무조건 한 번씩만(once and only once) 프린트하는 것이 이론적으로 시스템에 최대 스루풋을 제공한다. 셀마다 8개의 스폿들에 대한 조건은 도 2에서 주어진다: 즉 첫 번째 반복되는 포인트가 도달되기 전에, 벡터(207)의 방향이 u 및 v 방향들로의 셀들의 개수, 즉 nu=9 및 nv=21에 의해 주어진다. 길이는 9개의 벡터들이 첫 번째 반복된 포인트에 도달하도록, 즉 8개의 비-반복된 포인트들 또는 ncell=8이 있도록 만들어진다. 이들 3개의 정수들 nu, nv 및 ncell은 워크피스 그리드의 형성을 제어한다. nv와 v 방향으로 어레이의 크기 사이의 좌표는 모든 스폿 위치가 무조건 한 번만 프린트되거나 대안적으로 다른 정수 배로 프린트되는 것을 결정한다.
도 3은 상이한 그리드들이 상이한 정수 세트들에 의해 어떻게 만들어질 수 있는지를 보여준다. 하나의 정수 세트(2,5,4)는 그리드를 도 3a에서 대략 6각형으로 만들고, 다른 세트(3,4,5)가 도 3b에서 외관상 정사각형이지만 어레이에 대하여 회전되게 만든다. 하얀 스폿 위쪽으로부터의 어레이들의 상위 부분은 사용되지 않는 것을 주의하라. 그러므로 도 3a의 파라미터들(2,5,4)은 (3,4,5)보다 초당 더 많은 스폿들을 프린트한다.
도 3에서 사용된 정수들은 예시적인 목적으로 선택되고 실제 애플리케이션들에서 이들 정수들은 더 클 수도 있다. 일반적인 어레이는 도 3에서 도시된 7 셀들 높이 어레이들 대신에 1024x768, 1920x1080 또는 4096x2048 포인트일 수 있다. 주어진 매우 큰 어레이로부터의 최상의 효율을 얻기 위하여 정수를 어떻게 선택할 수 있는가? 도 4는 정수들이 어떻게 선택될 수 있는지와 최적의 방법으로 큰 어레이의 영역을 사용하기 위해 존재하는 자유를 더욱 상세하게 보여준다.
도 4a는 동일한 변조기(탐지기 등) 엘리먼트(401)가 어떻게 병진이동되고 라인(404)을 따라 스폿들을 프린트하는지를 보여준다. 첫 번째, 변조기(401)는 더 낮은 왼쪽 셀(cell(1,1))에 속하는 스폿을 프린트한다. 이후에 변조기는 위치(403)로 병진이동하고 셀(2,3)에서 두 번째 스폿을 프린트하고, 한번 더 병진이동 이후에, 셀(3,6)에서 스폿을 프린트한다. 그러므로 하나의 변조기에 의해 프린트된(또는 하나의 탐지기에 의해 판독된) 스폿들은 상이한 셀들에 속한다.
그러나 변조기(401)가 첫 번째 프린트 셀로부터 다음 프린트 셀로(예를 들어 (1,1)로부터 (2,3)으로) 이동하는 동안에, 다른 변조기(미도시)는 첫 번째 프린트 셀로 이동하고 거기서 두 번째 스폿을 프린트한다(즉 (0,-2)로부터 (1,1)로). 셀(401)의 각 병진이동에 대하여, 새로운 셀이 첫 번째 프린트 셀로 이동하고 거기서 새로운 스폿을 프린트한다. 그러므로 첫 번째 프린트 셀(1,1)에서의 각 스폿은 상이한 변조기에 의해 프린트되고, 전체 어레이가 셀(1,1), 즉 ncell을 지나가기 전에 셀(1,1)에서의 스폿들의 개수가 병진이동들의 개수와 동일하게 된다.
하나의 셀들에서의 모든 스폿들은 상이한 엘리먼트들에 의해 프린트되지만, 우리는 모든 변조기들(소스들, 탐지기들, 프로브들 등등)이 동일하고 교환될 수 있는 것으로 고려할 수 있다. 그러므로, 하나의 변조기가 동일한 셀 내에서 여기저기 이동하고 있고 거기서 모든 도트들을 프린트하고 있음을 상상할 수 있다. 병진이동이 u 및 v 단위들로 표현될 때 하나의 셀 내부의 움직임들을 지배하는 것은 병진이동의 분수부분이다. 실제 엘리먼트가 특정한 스폿을 책임지는지를 결정하는 병진이동의 정수 부분(정수 셀들) 또한 있지만, 데이터 채널이 무엇이 발생하고 있는지를 아는 한, 우리는 이것을 중요치 않은 것으로 간주할 수 있고 의지대로 정수부분을 바꿀 수 있다. 이것은 상이한 크기의 어레이들 사이에서 프린트하는 그리드를 움직이도록 사용될 수 있거나 프린트 방식을 전환하기 위하여, 두 번씩 프린트된 각 스폿을 가진 동일한 그리드로 모든 스폿을 한 번씩 프린트하기 위하여 사용될 수 있다. 또한 예를 들어 특정한 패턴들 상의 에러 제거를 위하여 병진이동의 방향을 변화하는데 사용될 수 있다.
(1.125, 2.75)에 있는 변위 벡터(402)는 하방을 가리키는 작은 분수 벡터(406)(0.125, -0.25)와 정수(407) 부분(u,v)=(1,3)으로서 표현될 수 있다. 우리는 도 4b를 숙지하기에 간단하도록, 셀 내의 스폿들을 시작 지점의 오른쪽 밑으로 주도록 분수 부분을 선택했다. 각 부분 이미지에 대하여, 셀 내의 스폿은 하나의 완전한 셀을 누적하기까지, 라인에서 아래로 그리고 오른쪽으로 움직이고, 이후에 우리는 그것을 셀 안으로 다시 가져오도록 임의로 그 셀을 제거한다. 그러므로 셀에서 스폿들의 2개의 행들을 형성한다. 이것이 모든 셀에서 반복하고 그리드를 형성한다. 변위 벡터의 정수부분은 변화될 수 있고 기록된 그리드는 변위 벡터의 분수 부분에 의해 결정되기 때문에 변화하지 않을 것이다. 예를 들어, 우리가 전체 어레이를 사용하기 전에 셀에서의 모든 스폿들을 프린트했을 경우에는 변위 벡터는 너무 짧고, 그리고 정수 셀들을 u와 v에 부가하는 것에 의해 변위 벡터의 길이를 증가시킬 수 있다. 더 긴 변위 벡터는 스테이지가 더 빠르게 움직이고 초당 더 많은 영역을 스캐닝하는 것, 즉 스루풋이 더 높다는 것을 의미한다.
우리는 또한 이후에 설명되는 바와 같이, 선택된 정수 값을 분수 변위 벡터에 곱하는 것에 의해 스폿들이 기록되는 순서를 또한 변화시킬 수 있다. 도 4b에서, 우리는 (2.125,1.75)(410)를 얻기 위해 원래의 벡터(1.125, 2.75)에 (u,v)=(1,-1)를 더하였고 비록 상이한 순서일 지라도 (1.125, 2.75)과 동일한 그리드를 기록하는 새로운 변위 벡터(2.375, 1.25)(411)를 얻기 위해 분수 부분에 3을 곱하였다(409). 변위 벡터가 q 방향으로 있기 때문에, 우리는 어레이의 회전 각도를 변화시켰고 동시에 부분 이미지마다 v에서 덜 움직이도록 했고, 그것에 의하여 주어진 v 크기의 어레이에 대하여 더 많은 부분 이미지들을 프린트한다. 이 같은 방법으로, 그리드, 어레이 크기 및 회전 각도를 독립적으로 변화시킬 수 있다. 이러한 파라미터들을 통한 독립적인 제어는 해상도 또는 가장 작은 어드레스와 같은, 다른 사양들은 유지하면서도 스루풋을 최적화하는 것을 가능하게 한다. 특히, 어레이의 모든 또는 거의 모든 엘리먼트들을 사용하기 위해서 변위 벡터를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 셀마다 100개의 스폿들(ncell=100)을 가지는 것을 원하고 어레이가 1920 x 1080라고 가정한다. 분수부분이 대략 (u,v)=(0.1,0.3)이 되도록 선택된다. (3,10)이 분수부분에 더해지는 경우에 변위 벡터는 그때 (3.1,10.3)이고 100개의 병진 이동들이 v 방향으로 1030개의 셀들을 사용하고, 즉 어레이 영역의 1030/1080=95% 또는 이론적 엘리먼트들의 95%가 스루풋에 기여하고 있다.
(예를 들어, 어레이의 30%, 50%, 80% 또는 90% 초과를 사용하는) 최적 또는 최적에 이웃한 스루풋을 위한 인터레이스 파라미터들을 찾기 위해서 노력하고 그리고 (예를 들어, 등방성 밀도, 직사각형, 거의 육각형 등등) 원하는 밀도와 분포를 가지도록 노력할 때, 우리는 위의 절차를 사용할 수 있거나 nv로서 직접적으로 어레이의 크기를 사용할 수 있다. 우리는 경사형 그리드를 허용할 수 있는 경우에, 우리가 어레이 크기에 들어맞는 가장 큰 정수로서 nv를 바로 선택할 수 있고 원하는 그리드를 제공하는 ncell과 nu를 찾으려고 시도할 수 있는 개수의 인터레이스 파라미터들 nu, uv 및 ncell의 가능한 조합이 존재한다.
도 5의 그래프들은 그리드가 정수 파라미터들의 선택에 의해 어떻게 영향을 받는지를 보여준다. 상기 그래프들은 단지 분수부분만 도시하고, 즉 불특정한 정수들의 합산 또는 감산에 의해 하나의 어레이 셀로 축소된 모든 스폿들 영역의 위치를 도시한다. 상기 그래프들은 파라미터들로부터의 변위 벡터를 계산하는 간단한 엑셀 프로그램으로 만들어지고, 동일한 포인트가 여러 번 이동하며 프린트된 스폿들 위치의 분수부분을 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 아이디어는 모든 셀이 같은 방법으로, 그러나 각 스폿에 대하여 상이한 미러들로 채워질 것이라는 것이다. 이동의 분수부분의 계산은 하나의 셀에서 프린트할 엘리먼트들을 찾는 것과 동일하고 그것들이 프린트하는 경우를 플로팅(plotting)한다. 상기 그래프는 라운드 마커(round marker)들을 가지고 셀에서의 모든 도시된 스폿들을 플로팅하고, 이후에 정사각형들을 가지고 마킹(mark)된 처음 14 스폿을 가지고 추적(trace)을 오버레이(overlay)한다. 이것은 스팟들이 프린트되는 순서의 표시를 제공한다. 이후에 우리는 로컬 환경이 어레이의 상이한 영역들로부터의 스폿들로 어떻게 구성하는 지를 논의할 것이다. 어레이 상의 포인트들의 분포의 일 엘리먼트는 프린트 순서에 의해 결정되고, 프린팅의 더 랜덤한 순서는 로컬 이웃에 프린트되는 더 많은 분포 지점들을 제공한다.
도 5a에서, 파라미터들 (nu,nv,ncell)=(7,5,19)을 가질 때, 프린트된 스폿들은 셀 내에서 균일하게 분포되어 있지 않고 그리드는 직접적으로 등방성 특성들을 가지고 프린트하기에는 적절하지 않다. 분포가 비등방성이고, 해상도가 스폿들이 가깝게 간격을 두고 있는 방향으로 더 좋을 것이고 그것을 가로지르는 방향으로 더 나쁠 것이다. 하나의 단위를 가진 하나의 파라미터를 (7,5,18)로 변화시키는 것은 도 5b에서 도시된 바와 같이, 포인트들의 합리적으로 균일한 분포를 야기한다. 그리드는 경사형 또는 거의 육각형이다. 경사형 그리드에서, 축들(xi와 eta)을 선택하는 상이한 방법들이 종종 있고, 이 같은 그리드는 수많은 경사형 그리드들로서, 또는 왜곡된 육각형으로서 설명될 수 있다. 도 5b의 흥미있는 특성은 스폿들이 겉보기에 우연한 방법으로 프린트되는 것이고, 즉 스폿들이 프린트되는 시퀀스는 선택된 파라미터들의 하찮지 않은 결과이다. 그 결과는 플로팅의 시퀀스에 따른 몇몇 시스템 오차들이 숨겨지고 명백한 노이즈로 변환되는 것이다. 개시된 기록 전략들은 몇 가지 레벨들 상의 하드웨어의 시그니처(siganture)들을 숨길 수 있다.
최종적으로, 파리미터들(14,10,36)을 가지는, 도 5c는 도 5b에서 패턴을 두 번 플로팅되도록 어떻게 변화시킬 수 있는지를 도시한다. 포인트들은 도 5b와 동일하나, 각 포인트는 이중이다(그것이 두 번 플로팅되었다는 것을 보여주기 위해 도면에서 약간 옮겼다). 모든 포인트가 동일하나 두 번 플로팅된 이유는 2가 모든 3개의 파라미터들에서 공통분모이기 때문이다. 각 포인트를 두 번 프린트하는 것은 중복성 (redundancy)에 유용할 수 있거나 도즈(dose)가 부분 이미지당 제한되는 경우 더 높은 노출도즈(exposure dose)를 만드는 데 유용할 수 있다. 동일한 스폿들을 두 번 또는 임의의 다른 정수 횟수로 플로팅하는 것은, 일부 스폿들은 턴 오프시키고 다른 스폿들은 최대 횟수로 턴 온시키며, 일부 스폿들은 중간 횟수, 예를 들어, 그의 반복 계수로 한 번 턴 온시킴으로써 개략적(curde) 그레이 스케일을 형성하는 것을 가능하게 한다.
형성된 워크피스 그리드는 도 6a-d에서 도시된 바와 같이 파라미터들의 값들에 매우 민감하다. 4개의 그래프는 ncell이 108에서 111로 가면서, 그래프마다 하나의 단위만큼 변화하는 것을 제외하고는 동일한 파라미터들을 도시한다. 도 6a는 ncell=108인 것을 도시한다. 결과적인 포인트 분포는 도 5a와 관련하여 설명된 바와 동일한 이유들로 유용하지 않다; 즉 스폿들의 분포가 등방성이 아니다. ncell를 109로 증가시키는 것은 거의 육각형 경사형 그리드를 제공한다. ncell를 110으로 증가시키는 것은 어레이에 평행한 직사각형(종횡비 10:11) 그리드를 제공하고 ncell=111은 회전된 거의 동일한 그리드를 제공한다.
파라미터들의 선택에 대하여 규칙들을 제공하는 것은 간단하지 않다. 1차원에서 각 스폿을 무조건 한 번만 프린트하는 인터레이스 시스템이 서로소(relative prime)인 두 개의 수들에 의해 표현될 수 있다(예를 들어, IMS Nanofabrication 특허)는 것이 공지되어 있으나, 동일한 규칙이 2차원에서는 적용될 수 없는 것처럼 보인다. 예를 들어, 도 6c에서 파라미터들은 서로 간에 서로소는 아니다.
몇 가지 규칙이 공지되어 있다: 즉
규칙 1. ncell=nu*nv(nu는 nv와 같wl 않음)는 종횡비 nu:nv을 가진 직사각형 그리드를 제공하고 어레이에 평행하다.
규칙 2. ncell=nu 2 + nv 2 는 정사각형 그리드를 제공하지만, 회전된다(도 8a). nu 및 nv가 매우 큰 수들이고 ncell이 비이성적으로 크게 되는 경우, 그것들을 정수 I와 j를 가진 nu'=nu-I*ncell 및 nv'=nv-j*ncell로 변화시키는 것에 의하여 더 작은 값이 발견될 수 있다.
규칙 3. nu, nv, ncell이 공통 분모 k를 가지는 경우, ncell/k 스폿들이 셀마다 기록되고(또는 판독되고) 각 스팟은 k번 기록(판독)된다. k개의 스폿들이 개략적 그레이-스케일링에 사용될 수 있다.
규칙 4. 그래프들에서 도 4b의 409에서의 팩터 3에 대응하는 제4 파라미터 nskip 가 있다. ncell 및 nskip는 1보다 큰 임의의 공약수(common factor)를 갖지 않을 수 있거나("서로소"), 그밖에 몇몇 스폿들은 프린트되지 않고 프린트된 스폿들은 여러 번 프린트된다.
팩터 nskip는 도 8에서 도시된 바와 같이 스폿들이 기록되거나 판독되는 순서를 변화시키는 것에 유용하다. 도 8a에서, nskip=1 및 스폿들이 연속하여 플로팅된다. 도 8b에서 nskip=19이고, 그리고 19가 ncell=221와 서로소이므로, 모든 스폿들이 무조건 한 번만 그러나 상이하고 더 복잡한 순서로 플로팅된다.
규칙 5. 상기 방식은 예를 들어, 직사각형, 비스듬(skew) 또는 육각형과 같이 상이한 크기의 셀들을 가진 규칙적인 어레이에 대해 본질적으로 변화되지 않고 작용한다. 어레이 셀이 상이하고 위의 규칙 1 내지 5가 변형되지만 새로운 복잡성이 부가되지 않는 경우, 워크피스 그리드는 동일한 파라미터들에 대해 상이한 모양을 가진다.
개시된 인터레이스 방식의 장점 중 하나는 상이한 그리드들을 만들고 상이한 크기와 모양의 어레이들을 사용하며, 다양한 경계 조건들을 맞추기 위해 스폿 밀도와 스테이지 속도를 변화시키데 큰 유연성에 있다는 것이다.
이 같은 유연성의 부정적인 측면은 파라미터들이 어떻게 상호작용하는지를 이해하기에 어려움이 있고 그리드가 현실적인 어레이 크기를 가진 시스템에서 어떻게 나올 것인지 예측하기에 어려움이 있다는 것이다. 간단한 처방은 관련 파라미터들을 수용하고 셀에서 어레이를 가로질러 그리드를 플로팅하는 작은 컴퓨터 프로그램이다. 이하는 그리드 포인트들이 기록되는 순서로 도 8b에서의 그리드 포인트들을 계산하는 단편 의사(pseudo) 코드이다.
Ncell := 221
Nu := 10
Nv := 11
Nskip := 19
FOR i:=0 TO Ncell-1
p := i*Nskip*Nu/Ncell
q := i*Nskip*Nv/Ncell
p_frac := fraction(p)
q_frac := fraction(q)
Print(i,p,q,p_frac,q_frac)
END FOR
여기서 fraction(a)는 a의 정수부분이 제거되었을 때 나머지를 의미한다. 좌표들(p,q)는 어레이에서 플로팅될 수 있고, 특정한 파라미터들의 세트의 거동을 보여주기 위해서 셀에서의 분수들(p_frac,q_frac)이 동작한다.
적당한 그리드가 작은 수들을 사용하여 어떻게 테스트될 수 있는지와 인터레이스 방식이 그리드를 유지하면서 어레이 영역의 대부분을 사용하기 위하여 어떻게 변형될 수 있는지 또는 대안적으로 상기 어레이 크기를 가지고 어떻게 시작하고 적당한 그리드를 어떻게 테스트할 수 있는지를 이제 보여주었다.
다중패스 기록( Multipass Writing )
계통적 에러(systematic error)를 억제하고 해상도를 개선하기 위해서 복수의 패스들을 판독하거나 기록하는 것이 본 기술분야에서 잘 공지되어 있다. 복수의 패스들은 서로의 위로 몇몇 줄무늬(stripe)들을 연장시키는 것으로서, 또는 오버래핑 패턴(overlapping pattern)들을 기록하는 다수의 기록 헤드(writing head)들을 가지는 것으로서, 또는 전체 워크피스을 반복적으로 페인팅(paint)하는 것으로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 바와 같이, 다중패스 기록은 종래기술에서 제시되지 않은 장점들을 가지고 사용될 수 있다(도 9). 예를 들면, 설명된 2D 인터레이스 방식과 함께 다중패스 방식은 워크피스 상의 로컬 환경(901)이 전체 어레이를 가로지른 퍼진 변조기/탐지기 엘리먼트들(902)에 의하여 기록된/판독된 스폿들로부터 구축되도록 한다(도 9a). 상이한 심볼들(정사각형, 원 등)은 상이한 패스들에서 기록된 스폿들을 표현한다. 각 패스에서, 워크피스 그리드는 도 2에서 설명된 바와 같이 어레이를 가로지른 스캐닝 방향으로 라인을 따라 엘리먼트들에 의해 구축된다. 인터레이스 파라미터들이 어떻게 설정되는지에 따라 도 8a와 도 8b에서의 2가지 경우들에 대략 대응하는, 워크피스 상의 하나의 로컬 영역에 기여하는 포인트들은 어레이 상에서 가깝게 간격을 둘 수 있거나 어레이를 가로지른 전체 경사형 라인을 따라 펴질 수 있다. 어레이 상에서 멀리 떨어져 위치된 엘리먼트들을 워크피스 상의 작은 이웃(small neighborhood)으로 가져올 수 있는 가능성이 개시된 기술의 장점들 중 하나이다. 모든 이웃이 다소간 전체 어레이로부터의 기여들을 가지므로 보이는 어레이의 이미지는 없을 것이다. 예를 들면, 어레이의 하나의 코너가 더 약한 임프리트(imprint)/시그널(signal)을 만드는 경우, 그 코너가 워크피스 상의 어디에나 스폿들을 기여할 것이다. 상기 결과는 어디에나 약간 더 높은 변동(variance)일 것이나, 코너의 효과는 특별히 어디에도 보여질 수 없다.
도 9b는 어떻게 복수의 부분 이미지들이 도 2에서 정의된 바와 같이 q 좌표 방향으로 부분적으로 오버래핑하면서 줄무늬(stripe)를 형성하는 일련의 어레이 위치들로 프린트되는지를 보여준다. 그러므로 일련의 부분 이미지들은 줄무늬를 형성하고 많은 줄무늬들(미도시)은 도 9b의 포지션 1에 의해 표현된 하나의 패스에서 전체 영역을 채우기 위해서 p 방향으로 함께 스티칭(stitch)된다. 2로 표시된 다음 패스는 동일한 방법으로 기록되나, p 방향으로 변위된 줄무늬들을 가진다. 상이한 패스들이 상이한 라인 타입로 표시된다. 패스들 1과 2에서 사용된 엘리먼트들이 q를 따른 라인들로부터 취해지지만, 도 9c에 도시된 바와 같이 p로 변위된다. 2개의 패스들 이후에, 이웃(901)은 어레이를 걸쳐 2 개의 라인들(906, 907)을 따라 기록/판독된 스폿들에 의해 만들어진다. 이들 라인들의 몇몇은 모든 부분 이미지들을 하나의 패스에 수용하기 위해서 끝단(906,908) 사이에서 분리된다. 도 9c는 4가지 패스들의 부가가 어레이 상의 경사형 라인들로부터 취한 스폿들에 의하여 기록된 로컬 환경을 가진 도 9a에서의 엘리먼트들의 분포를 어떻게 제공하는지를 도시한다. 패스들 2와 4의 수는 단지 예시들이고, 도 9는 임의의 정수 개수의 패스들로 외삽될 수 있다.
다중패스 기록의 두 번째 결과는 결합된 그리드의 밀도가 하나의 패스에 대한 것보다 더 높고, 그것에 의하여 해상도와 이미지 충실도를 개선한다. 패스들 사이의 오프셋(offset)은 몇 가지 레벨들에서 있다: 즉 줄무늬들은 p로 변위된다. 부분 노출은 또한 바람직하게 패스들 사이의 q로 변위된다. 추가적으로, 패스들은 워크피스 그리드에서 변위되어, 더 조밀한 결합된 워크피스 그리드가 만들어진다. 최종적으로 패스들은 셀 내에서 변위될 수 있다. 하나 이상의 이들 레벨들 상의 변위들로 구성하는 결합된 변위는 스캐닝 시스템만으로 프로그램되고, 또한 래스터화 엔진이 각 스폿이 어디에 위치되는지를 인식하고 어느 변조기/탐지기 엘리먼트에 의해 그것이 기록/판독되는지 인식하도록 데이터 경로로 제공된다.
개시된 기록 전략은 어레이와 워크피스의 상대적인 이동이 어떻게 구현되는지에 종속하지 않는다. 상대적인 병진이동은 기록 스트로크(stroke)와 비-기록 되돌림 스트로크를 가지고, 왕복 기계 움직임으로서 구현될 수 있다(도 9d). 도 9d는 하나의 패스에 대하여 그러한 왕복 기록(reciprocating writing)을 보여준다. 도 9e에서, 유사한 왕복 기록 방식이 기록 스트로크가 도 9d에서의 그것과 역인 것을 제외하고, 동일한 두 번째(또는 세 번째, 네 번째 등) 패스에 대하여 도시된다. 높은 품질 프린트를 위하여, 스폿 어레이들뿐만 아니라 임의의 기록 엔진으로, 그것은 구불구불한 미앤더링(meandering) 방식으로, 즉 하나의 줄무늬를 순방향으로 다음 줄무늬를 역방향으로 기록하는 것은 어렵다 점이 일반적으로 동의된다. 전자에서 시간 지연들, 서보 동작(servo behavior), 초점 계측(focus metrology) 등 같은 기록 방향에 대한 많은 미묘한 효과들이 있고, 미앤더링 방식의 순방향 및 역방향 줄무늬들은 눈에 안 보이게 함께 스티칭하지 않는다. 그러므로 도 9d-e의 기록 방식들은 비록 미앤더링 방식보다 훨씬 덜 효과적이더라도, 가장 고품질 애플리케이션들에서 표준이다.
도 9f에서, 이 같은 문제는 2-패스 결합된 기록 동작으로 두 패스들을 기록하는 것에 의하여 다중패스 기록의 맥락에서 해결된다: 즉 패스 1은 도 9d에서와 같이 순방향 기록 스트로크(stroke)들을 가지고 기록되고 패스 2는 역방향 기록 스트로크들을 가지고 기록되며, 이것은 도 9d에서의 되돌림 스트로크이다. 순방향 줄무늬들은 순방향 줄무늬들에 스티칭되고 역방향 스트로크들은 역방향 스트로크들에 스티칭된다. 2n(n는 정수) 패스들은 n개의 2-패스 결합된 기록동작들에 의해 기록될 수 있거나 2-패스 결합된 기록 동작은 2n 패스 결합된 기록동작으로 일반화될 수 있다. 예를 들면, 4개 패스 결합된 기록 동작은 줄무늬 1 패스 1 순방향, 줄무늬 1 패스 2 역방향, 줄무늬 1 패스 3 순방향, 줄무늬 1 패스 4 역방향, 줄무늬 2 패스 1 순방향, 줄무늬 2 패스 2 역방향 등으로 구성될 수 있다. 순서는 변화될 수 있고, 순방향-역방향은 교환될 수 있으나, 복수의 패스들은 각 경로가 단지 순방향 또는 역방향 줄무늬들을 가지도록 순방향은 항상 순방향으로 스티칭되고 역방향은 역방향으로 스티칭되게 기록된다. 이 같은 기록 방식은 스폿 그리드 기록기, 광 1차원 및 2차원 SLM들을 사용하는 기록기 및 청각적으로 또는 기계적으로 스캐닝되는 레이저-스캔 기계들에 매우 유용할 수 있다
2진 래스터라이징( Binary Rasterizing )
래스터라이징은 변조기들이 이진(온/오프)인지 아날로그(복수의 상태들)인지에 따라 근본적으로 2 개의 상이한 방법들에서 구현될 수 있다. 도 10은 2진 변조기/소스 어레이를 가진 기록 시스템에 대한 래스터라이징을 도시한다. 도 10a에서, 워크피스 그리드(1002)가 도시되고, 기록될 피쳐(feature)(1001)가 도시된다. 예시에서의 피쳐는 밝은(노출된) 배경에 어두운 피쳐이다. 스폿들이 기록되거나 스폿의 중심 포인트(1002)가 피쳐의 경계 라인의 외부 (1003) 또는 내부(1004)에 있는지에 따라 기록되거나 기록되지 않는다. 이 같은 래스터라이징 방식은 매력적인 피쳐 등을 가진다: 즉 간단하고 이해하기가 쉽다. 일견하여 어드레스 해상도가 워크피스 그리드의 피치보다 더 좋지 못하다. 그러나 워크피스 그리드가 각도 알파, 일반적으로 20-45도에 의해 패턴에서 피쳐 에지들로부터 회전하게 될 때(도 10c), 그리고 스폿의 크기와 퍼지니스(fuzziness)가 원(1011)에 의해 지시되는 유한한 광학 해상도에 의해 결정될 때, 에지가 상당히 매끄러워질 것이다. 스폿들은 그들 중심들이 피쳐(1007) 내부(1009) 또는 외부(1010)에 있는지에 따라 기록된다. 다소 큰 각도 알파를 가지면, 래스터라이징된 에지는 높은 에지 거칠기(roughness)를 가질 수 있으나, 에지를 따라 근본적인 공간 주파수는 제한된 해상도에 의해 야기된 광학 필터링에 의해 제거되기에 충분히 높다. 광학 해상도는 스폿 함수에 의해 표현될 수 있고 상기 스폿의 FWHM 폭에 의해 추가로 표현될 수 있다. 그 결과는 도 10d(1012)에서 피쳐들인 것처럼 보일 수 있다.
에지들을 그리드의 행들과 열들로의 스내핑(snapping)으로서 생각할 수 있다. 에지와 그리드 사이의 각도에 있어서, 스내핑은 에지를 따라 매우 빠르게 변화하고, 스내핑 패턴은 각도의 정확한 값에 따라 반복하거나 반복하지 않을 수 있다. 매우 짧은 주기를 가지고 반복되는 스내핑 패턴은 눈에 보이는 모아레(moire) 산물들 또는 무라(mura)의 원인이 될 수 있다. 긴 간격들로, 예를 들어 패턴에서 10개의 피쳐들 이후에, 동일한 패턴을 반복하는 것은 인지되기 어렵다. 비-반복하는 스내핑은 모든 모아레 효과로부터 안전하다. 각도 알파의 탄젠트는 작은 정수들을 가진 유리수가 아닌 경우에 임의의 짧게 반복되는 패턴들이 없을 것이고 모아레 효과는 발생하지 않을 수 있다. 탄젠트가 작은 정수들을 가진 유리수(예를 들어, 3/5, 2/7)인 경우에 에지 불균일이 짧은 주기를 가지고 동일하게 반복하고 아마도 무라를 만들 수 있다. 유리수(rational number)가 n/m인 경우에 에지는 주기 m를 가지고 스스로 반복한다, 예를 들어 2/7은 주기 7로 반복한다. 7의 주기 이내에 피쳐 에지에 가장 가까운 7 스폿들만이 있기 때문에, 워크피스 그리드에서 분할당 기록된 에지에 대해 단지 7개의 가능한 평균 위치들이 있다. 각도의 탄젠트가 큰 정수를 가지는 유리수 예를 들어, 2001/7099인 경우에, 많은 가능한 평균 에지 위치들이 있다(2099 위치들 또는 실제로 무한히 작은 어드레스 그리드). 기록된 피쳐의 에지는 여전히 도 10d에서와 같이 랜덤한 모양을 가질 것이나, 에지를 따라 평균은 매우 정확할 것이다. 도 10d는 로컬 폭 측정들(1013)이 변화하는 라인 폭 값들을 어떻게 제공하는 지를 도시한다. 그러나 만일 폭이 유한-길이 윈도우(window)들(1015)의 평균으로서 측정되는 경우에 그 값들은 데이터에서의 값에 훨씬 더 가깝고, 더 작은 통계적 확산을 가질 것이다. 평균 폭은 윈도우가 더 길수록 더 나을 것이다. TFT 트랜지스터들과 같은, 다소 큰 피쳐들을 가진 패턴들에 대하여, 효과적인 설계 그리드는 매우 작을 것이고, 반면에 반도체 메모리들 같이 작고 짧은 피쳐들을 가진 패턴들은 덜 이익을 얻을 것이다. 그러므로 2진 변조와 가상 그리드에 대한 회전된 그리드(rotated grid)를 사용하는 것은 LCD와 OLED 디스플레이들과 같은, 몇 가지 패턴들에 대하여 그리드 스냅(snap)과 무라(mura)를 감소시키는 데 매우 효율적일 수 있으나, 예를 들어, 반도체 메모리들과 같은, 다른 패턴들에서 반대일 수 있는 에지 거칠기의 레벨을 제공할 것이다.
스폿들이 내부에 또는 외부에 피쳐가 있는지에 기초하여 간단한 래스터라이징은 명백히 다중패스로 동작한다. 각 패스는 독립적으로 래스터라이징되고, 도 9a와 관련하여 논의된 오프셋이 제공된다면, 더 많은 패스는 더 나은 에지들과 더 적은 그리드 산물들을 제공할 것이다.
대안적인 약간 더 복잡한 래스터화(rasterization) 방법을 가진다면, 에지 거칠기는 도 10b에서 도시되는 바와 같이 감소할 수 있다. 각 스폿은 단지 온 또는 오프될 수 있다. 에지에 위치하는 스폿에 대하여, 중간만에 그것을 턴 온하고 싶을 것이다. 스폿이 완전히 턴 온하는 것을 선택하는 경우에, 에지는 스폿의 위치 주변에서 융기(protrusion)를 가질 것이나, 스폿이 완전히 턴 오프되는 경우에 또한 에러가 있을 것이다. 어느 경우이든 대략 절반의 스폿 유니트의 에러가 있다. 대안적으로 약간 더 복잡한 래스터화(rasterization)는 에지 상의 스폿이 턴 온(또는 오프)되나, 에지는 에지로부터 더 떨어진 하나 이상의 보조 스폿들의 턴 오프(또는 온)에 의해 에러가 보상된다. 에지로부터의 떨어진 곳에 위치하고 에지 상의 에러 위치에 수직인 하나의 그러한 스폿(1006)이 도시된다. 인접한 스폿의 절반의 효과를 위한 적절한 거리는 광학 시스템 스폿 함수의 FWHM 폭의 절반이고 더 작은 에러들에 대해서는 더 멀어진다.
도 10e는 스폿의 단면도를 보여주고 그것이 중심으로부터 더 떨어진 위치에 대한 도즈(dose)에 어떻게 덜 영향을 미치는지를 도시한다. 복수의 패스들에 대하여. 보조 스폿들이 모든 패스들에서의 스폿들 가운데 할당될 수 있는 경우에 상기 방식이 더 잘 작용한다. 그렇게 하기 위해서, 래스터라이징 엔진은 한번에 결합 다중 그리드로 래스터라이징할 수 있고 또는 대안적으로 모든 패스에서의 다중 그리드로 래스터라이징할 수 있고 현재 패스에서 사용되지 않는 데이터는 버릴 수 있다. 가장 적절한 방식은 프로세싱과 저장의 상대적인 비용에 종속할 수 있고 때때로 그리고 애플리케이션에서 애플리케이션으로 변화할 수 있다. 이용가능한 완전한 다중패스 데이터를 가지고, 에지의 위치를 수학적으로 예를 들어, 스폿 함수와 임계치(thresholding)의 컨볼루션(convolution)에 의해, 예측하고 예측된 에지 에러들을 수정하기 위해 보조의 비-인접한 스폿들을 수정하는 것이 더 가능할 것이다. 수학적으로, 이것은 선형 최적화 문제로서 설정될 수 있는 이웃 내의 각기 스폿은 원하는 에지 위치에서 도즈에 기여한다. 원하는 에지를 따라 수많은 위치들에서 강도는 에지 위치들에서 포토레지스트 임계 도즈(photoresist threshod dose)를 풀어질 수 있는, 방정식들의 시스템에 의해 설명될 수 있다. 에지 위치들에서 도즈 내에 에러가 최소화되고 최적 해결책이 발견될 때까지 스폿들이 턴 온 및 오프될 것이다.
해결책은 도 10b같이 보일 수 있고, 여기서 스폿들이 본래 어두운 형상(figure)의 안쪽에서 턴 오프되나, 작은 수의 스폿들은 에지에 바로 인접하지 않으나 에지에 이웃한 존(zone)에서 반대 상태로 토글링 또는 역전된다. 특정한 에지 품질 예를 들어, 낮은 에지 거칠기에 도달하기 위하여, 희소 그리드는 도 10a에서 간단한 래스터화 방식을 가지고 사용된 것에 관현하여 사용될 수 있다. 더 성긴 그리드는 동일한 품질에 대하여 더 높은 스루풋, 덜 비싼 기록 하드웨어, 및/또는 더 적은 기록 경로들로 병진이동한다.
이 단락에서 설명되는 래스터화는 정사각형 그리드들 및 심지어 규칙적인 그리드들에 제한되는 것은 아님을 주의하라. 직사각형, 센티드 직사각형(centered rectangular), 육각형 또는 경사형 격자들을 가지 그리드들이 동일한 방법들에 의해 래스터라이딩될 수 있다. 래스터라이저(rasterizer)가 각 그리드 포인트가 어디에 위치하는지 알고 있는 한 비규칙적인 그리드들의 래스터화에 대하여 동일한 방법을 사용하는 것이 또한 가능하다. 예시는 규칙적으로 의도된 그리드이나, 광학 왜곡 때문에 그리드 포인트들의 몇몇은 그들의 의도된 위치들로부터 이동된다. 새로운 위치는 설계 또는 계산으로부터 알려진다. 이러한 정황에 있어서 계산은 이미지에서의 그들의 명백한 위치가 알려진 기준과 비교, 탐지기 또는 다른 알려진 가공품에 의해 측정되는 것을 의미한다. 래스터화는 각 포인트의 실제 또는 공칭 위치 또는 양쪽의 조합에 기초하고 패턴의 더 진실한 판독/기록을 주도록 통계적으로 수정될 수 있다.
그리드 포인트들의 수정된 위치들은 패턴들의 통계적 혼합을 기록할 때 에러들의 모델링에 의해 발견된다. 가장 좋은 위치는 패턴의 현실적 믹스(mix)에 대하여 가정된 에러에 의해 야기되는 평균 에러가 최소가 되는 곳이다. 그리드 포인트의 수정된 위치 rcorr은
rcorr = rnominal + (ractual - rnominal)*ccorr
여기서 rnominal은 공칭 위치이고, ractual은 계산된 대로의 정확한 위치이며 ccorr는 통계적으로 에러를 최소화하기 위해 선택된 스칼라 상수이다.
아날로그 래스터화
대부분 이전에 알려진 기록 시스템은 정사각형 또는 직사각형 그리드를 사용하고, 방법은 그러한 그리드에 대한 데이터의 래스터화에 대하여 잘 알려졌다. 개시된 바와 같이, 그리드는 비대칭 및/또는 회전될 수 있고 심지어 비규칙적일 수 있다.
도 11은 데이터가 그러한 그리드에 대하여 어떻게 래스터라이딩될 수 있는지를 도시한다. 도 11a는 임의의 그리드, 규칙적이거나 비규칙적, 데카르트(Cartesian) 또는 비대칭(규칙적으로 비스듬한 것이 도시됨)이 각 그리드 포인트로 데이터 내의 피쳐과 그리드 포인트 주변의 셀 사이의 오버랩(overlap)이 있는 값을 할당하는 것에 의해 래스터라이딩될 수 있는 가를 보여준다. 셀은 많은 방법들로 정의될 수 있고, 도 11a는 어떻게 다음 셀로의 경계가 다음 그리드 포인트로의 중간에서 그려지는 지를 보여준다. 이것은 규칙적인 그리드 및 비규칙적인 그리드 양쪽에서 작동한다. 오버랩(overlap)은 셀의 보티스(vortice) 위치들로부터 분석적으로 계산될 수 있거나, 슈퍼 샘플링에 의해 계산될 수 있다: 미세한 그리드(샘플링 그리드)가 셀에 겹쳐지고 오버랩 영역에서 샘플링 그리드 포인트들의 개수가 카운팅(count)된다. 한층 더 상세하게 가중치 함수(weight function)가 추가될 수 있고, 중심에 가까운 샘플링 그리드 포인트들 에지 근처의 샘플링 그리드 포인트보다 더 높은 가중치를 가지고 카운팅된다. 슈퍼샘플링 그리드와 가중치들이 빠른 액세스를 위하여 룩-업 테이블(look-up table)에 저장될 수 있다. 슈퍼샘플링 알고리즘은 정확하고 융통성이 있고 그래픽스 프로세서 또는 FPGA에서 프로그램밍될 수 있으나, 그것은 상대적으로 높은 컴퓨터 성능을 사용한다.
도 11b-c는 규칙적인 비스듬한(경사형의) 그리드가 정사각형 그리드로 가정하는 그래픽스 프로세서에 의해 어떻게 래스터라이징될 수 있는지를 보여준다. 단위 셀은 각 그리드 포인트의 주위에서 정의되고, 일반적으로 각 그리드 포인트에 대해 같은 모양이다. 이후에 전체 패턴이 선형적으로 변환되고, 즉 모든 (x,y) 좌표가 패턴을 비스듬한 그리드를 정사각형 및/또는 단위 셀들 정사각형으로 만들도록 패턴을 스케일링하고 회전하는 변환 행렬로 곱해진다. 입력 패턴의 좌표들이 변환 행렬에 의해 변환되고 그 결과가 래스터라이저에 제공된다. 아마도 래스터라이저는 예를 들어, PC에 대한 비디오 렌더링 칩(rendering chip)과 같은 그래픽스 프로세서일 수 있고, 이것은 값싸며 다각형을 정사각형 비트맵으로 렌더링하는 높은 능력을 가진다. 래스터화을 설명하는 다른 방법은 데카르트 (x,y) 좌표 시스템과 스큐 (skew)(xi, eta) 시스템이 스큐(x,y)와 데카르트(xi, eta) 시스템으로 전환되기 위하여 패턴과 그리드를 함께 변환된다. 패턴이 기록될 때 기록 시스템의 그리드는 비변환되고 각 스폿에 대한 계산된 값들이 사용된다.
도 10d-e는 그리드가 육각형 그리드로 접근할 때처럼 매우 비스듬한 그리드들에 대한 변형물을 도시한다. 이후에 도 11c에서 단위 셀들은 다소 연장되고 예를 들어 해상도와 같은, 기록 특성들이 상이하게 될 수 있다. 이후에 다른 그리드는 그리드 포인트마다 둘 이상의 셀들(1102, 1103에 도시된 두 개의 셀들)을 가지고 정의될 수 있고, 이들 셀들은 데카르트 그리드로 변환된다. 레스터화 이후에 둘 이상의 셀들의 값들이 추가되고 그리드 포인트(1101)에 할당된다.
데이터경로 아키텍쳐 ( Datapath Architecture )
기록기에 대한 데이터경로 아키텍쳐는 도 12에서 도시된다. 어레이로 전송되는 데이터의 순서는 직관적으로 이해하거나 설정하기가 쉽지 않다. 본 발명에서 사용된 소위 "복잡한 2 차원 인터레이스 방식"는 일반적으로 재능있는 사람이 몇몇 컴퓨팅 디바이스로부터의 도움없이 인터레이스를 이해할 수 없다는 의미에서 복잡하다. 또한 워크피스 상의 스폿을 기록 패스, 부분 이미지 및 어레이 상의 어드레스로 연결하는 명시적 공식이 없다는 의미에서 복잡하다. 여전히 데이터경로는 높은 속도로 데이터의 모든 피스(piece)에 대하여 이 같은 접속을 해야 한다. 이하에서는 도 12를 참고하여 그들 사이의 명시적 관계의 부족에도 불구하고 바른 데이터를 정확한 변조기로 전송하는 문제가 어떻게 해결되는지를 설명한다.
도 12a에서 데이터경로는 저장체(1202)로부터의 입력 데이터(1201)를 취하고, 그것을 래스터라이징 엔진(1203)에 의해 비트맵(1204)로 래스터라이징한다. 입력은 일반적으로 (x,y) 시스템에서 벡터 데이터에 의해 설명되고 그것이 (xi, eta) 시스템에서 비트맵으로 래스터라이징된다. x,y 와 xi, eta 사이의 관계는 회전과 스케일링일 수 있다. (xi, eta) 그리드에서의 데이터는 데이터가 기록 하드웨어에서 어떻게 사용될 수 있는 지로부터 완전히 상이하게 배열된다. 비트맵이 변조기/소스 어레이(1212)로 전송되기 위해 신호들(1211)로 조절되기 전에, 어레이에 의해 사용되는 순서로 재배열된다. 이것이 룩-업 테이블(1218)에 기초하여 데이터 재배열 모듈(1208)에서 행해진다. (xi,eta)에서 각 포인트는 패스, 부분 이미지 및 변조기 좌표로 전환되어야 한다. 대안적으로, 각각의 변조기는 그것에 할당된 값을 찾기 위해 비트맵으로 도달해야 한다. 이것은 미리-계산된 어드레스 룩-업 테이블 또는 어드레스 전환 테이블(1218)에 의해 관리된다.
도 12c는 이 같은 어드레스 전환 테이블이 어떻게 만들어지는 지를 도시한다. 기록 일은 그리드 파라미터들, 수많은 패스들, 어레이 차원들 등을 정의하는 셋업 입력 데이터에서 설명된다. 이 같은 데이터는 적절히 재포맷되고(1207), 래스터라이저(1203)와 기계 모델을 가지고, 기록 동작을 시뮬레이팅(simulating)하고, 각 변조기, 부분 이미지 및 패스에 대한 워크피스 좌표(예를 들어, (xi, eta) 시스템에서)를 가진 룩-업 테이블(1215)을 출력하는 재배치 계산기(1214)로 전송된다. 이 테이블(1215)은 패스, 부분 이미지 및 워크피스 그리드에서 그리드 위치의 함수로써 변조기 좌표(xi, eta)들의 새로운 역 룩-업 테이블(1217)을 생산하기 위해서 재배열 모듈(1216)에서, 일반적으로 분류에 의해, 재배열된다. 효과적으로 데이터를 재배열하기 위해서 (xi, eta) 비트맵은 마스킹(mask) 또는 샘플링되고, 샘플들은 부분 이미지들에 대응하는 저장 영역으로 전송된다. 이 동작에서 데이터는 역 룩-업 테이블(1217)에 따라 재배열된다. 순방향 테이블 xi, eta(u,v)(1215)의 분류에 의해 역 테이블 u,v(xi, eta)(1217)를 계산하는 과정은 실용적이고 효과적이나, 역 테이블(1217)의 직접적 계산은 수학적으로 어려울 수 있다.
대안적으로, 부분 이미지에 대응하는 저장 영역, 즉 어레이의 하나의 로딩(loading)에 동시에 하나의 셀이 어드레스되고(알고리즘에서, 구현은 병렬로 알고리즘의 몇 가지 경우들을 실행할 수 있다), 그 값이 페치(fetch)되는 어드레스는 룩-업 테이블(1215)에서 발견된다. (xi, eta) 비트맵은 저장체에서 이용가능하게 수용되고 값들이 그것으로부터 페치된다.
도 12a에서 아키텍쳐는 2진 및 아날로그 데이터 양쪽에 사용될 수 있다. 도 12b는 어레이 또는 광학에서 에러들이 어떻게 교정될 수 있는지를 도시한다. 데이터 경로의 핵심은 도 12a에서와 동일하다. 래스터라이징(1203)은 어레이들에서 에러들 및/또는 광학 시스템에서 예를 들어, 왜곡 같은 결점에 관한 정보를 가지고 행해진다. 에러들(1220)은 에러 저장체(1221)로부터 래스터라이저(1203)로 제공된다. 에러들은 광학 시스템의 왜곡처럼 알려진 피쳐들, 기록 인공물들의 측정 또는 기록기에서 계산 과정들로부터의 예측에 의해 발견될 수 있다. 어레이 또는 광학에서 결점들에 대하여 (u,v) 좌표에서 에러들을 저장하는 것이 편할 수 있고 래스터라이저에서 그리드에서의 그리드 포인트들로 에러들의 영향들을 할당하기 위해 예를 들어 도 12a에서 1215의 룩-업 전환 테이블을 가질 수 있다.
일반적인 경우에서 어레이(1212)에서 변조기/소스 엘리먼트들이 상이한 특성들을 가지고 데이터가 어레이를 구동하는 신호들(1211)로 변환될 때 수정될 수 있다. 개개의 피쳐들이 교정 하드웨어와 소프트웨어(1227)에 기초하여 룩-업 테이블(1225)에 저장될 수 있다.
도 12d에서 (x,y)에서 벡터 입력 데이터(1201)로부터 (xi, eta) 비트맵으로 전환은 두 가지 단계들에서 행해진다: 첫 번째 입력이 예를 들어 (x,y) 비트맵과 같이 (x,y)에서 중간 포맷(1228)으로 제1 모듈(1229)에서 변환되고, 이후에 이 같은 중간 포맷이 (xi,eta) 비트맵(1204)으로 렌더링 또는 재렌더링된다.
동일한 2D 인터레이스 방식에 기초하여 이미지 판독기에 대하여, 데이터 경로는 본래 동일하나, 역 데이터 흐름을 가진다: 어레이로부터의 신호들이 디지털 값으로 변환되고, 룩-업 테이블에 의해 데이터는 (xi, eta)를 생산하기 위해서 다시 정리된다. 이후에 이것은 x와 y에서 이미지로 변환된다.
광학 직접 기록기( Optical Direct Writer ) 실시예
이 섹션(section)에서, 우리는 3.5 마이크론(micron)의 광학 해상도와 5 마이크론의 최소 선폭(minimum feature size)을 가진 기록 LCD 백플레인(backplane)들에 대한 광학 직접 기록기의 실시예를 개시한다. 저항은 30mJ/cm2 의 민감도를 가진다.
바람직한 실시예에서 변조기 어레이는 1920 x 1080 이진 미러들과 23kHz의 최대 프레임 레이트을 가진 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments) HDTV DLP(Digital Light Proxessing) 칩이다. 칩 상의 미러 피치는 10.8 마이크론이다. 칩은 도 2에서와 같이 변위 벡터로 가장 짧은 축을 따라 향하게 된다. 칩의 긴 측은 줄무늬 폭(stripe width)을 정의하고 전체 폭이 사용될 수 있다. 변환 방향으로, 칩의 사용은 인터레이스 파라미터들에 종속한다. 파라미터들의 바람직한 세트는 ncell=481, nu=9, nv=9, nskip=20이고 기본 분수 변위 벡터로 벡터(1,0) 셀들이 추가된다. 이것은 예를 들어, 픽셀 스루풋이 98%*1920*1080*23kHz=45Gp/s와 같이 미러들의 98%을 스루풋에 기여하도록 만든다.
두 가지 패스들 이후에 0.71 마이크론 그리드를 만들기 위해서, 광학은 칩을 2배 확대하고 48mm의 광학 필드를 사용한다. 이후에 변위 벡터는 (u,v)=(11.900, 48.377) 마이크론이다. 스테이지 속력은 1054mm/s이고 원시 기록 속도는 분당 1.30m2이다. 75 초내에 G10 기판(3400 x 2600)을 기록하기 위해서, 10% 기계적 오버헤드(overhead)를 가정하면 6개의 유니트들이 충분해야 한다. 이미지 플레인에서 7W의 광학 전력이 충분해야하고, 여기서 현실적인 광학 손실들에 종속되어, 일반적으로 약 20W 원시 전력이 요구된다. 광원은 355nm 파장, 23kHz 레플레이션 레이트(repletion rate) 및 40ns 펄스 듀레이션(pulse duration)을 가진 q-스위치 3중 Nd-YAG 레이저(q-switched tripled Nd-YAG laser)이다. 레이저의 TEM00 빔은 1920 x 1061 가우시안 빔들로 분리되고, 각각은 DMD 미러의 중심으로 향하지만 미로로부터의 정확한 초점 스폿 몇몇 거리를 가진다. 빔들은 미러들에 의해 조절되고 조절된 스폿들의 어레이는 워크피스 상의 이미지화된다. 스테이지는 플랫베드(flatbed) 스테이지이다. 데이터는 도 10a에서와 같이 래스터라이징된다.
워크피스를 추적(Tracking the Workpiece )
이들 및 유사한 기술들의 대부분은 어레이의 스캐닝 이동을 프리징(freeze)하기 위하여 펄스 빔들을 필요로 한다. 참조 5는 연속적인 이동과 연속적인 조명을 사용하고 스테이지 운동을 추적(tranking)하는 것에 의해 하나의 어레이 엘리먼트로부터 하나의 스폿의 노출을 얻을 수 있다는 의미에서 흥미롭다. 이것은 기판을 뒤따르기 위해서 변조기로부터의 빔들을 스캐닝하는 것에 의해 행해진다. 동일한 것이 광학 빔들과 전기광학 디플렉터(electrooptic deflector)와 같은 짧은-스트로크 디플렉터(short-stroke deflector)을 가지고 행해질 수 있다.
도 13은 도 1에서 하나와 유사한, 판독 또는 기록 중 어느 한쪽의, 수정되고 개선된 이미징 장치를 도시한다. 어레이에서의 엘리먼트들을 최적의 방법으로 사용될 수 있도록 하기 위해서 어레이는 회전되고 이동이 위의 설명에 따라 수정되며, 그것에 의하여 더 큰 어레이들이 스루풋에 비례 스케일링을 가지고 사용될 수 있도록 한다.
엘리먼트들은 본질적으로 도 1에서와 같다, 즉 기록된 패턴(1300), 워크피스(1301), 이동 방향(1302), 소스 어레이(1303)(소스들 그 자체로 구성되거나 각각의 엘리먼트에서 빔을 변조하는 것 중 어느 하나), 소스 엘리먼트들(1204), 소스 엘리먼트들의 이미지(1305), 예를 들면, 소스 어레이 상의 빔들을 워크피스 상의 스폿들이 되게 하기 위한 투영 시스템과 같은 시스템(1306), 데이터경로로부터 소스 어레이로의 데이터 입력(1307) 및/또는 워크피스의 위치 센싱(1309)에 기초한 제어기(1308)이다. 판독 시스템에 대하여, 탐지기 어레이는 소스 어레이 대신에 사용되고, 인과관계(방사, 기계적 힘 등)의 방향은 기록 시스템에서의 그것들과 관련하여 반대이다 (즉 1301로부터 1303으로).
도 13은 예시적인 실시예를 도시하고, 광학 기록기/판독기 및 광학에서 예를 들어, 전자광학 디플렉터, 음향-광학 디플렉터, 기계적 스캐닝 미러, 프리즘, 또는 회절 엘리먼트와 같은 짧은-스트로크 디플렉터(1310)가 삽입된다. 위의 설명은 어레이 이미지와 관하여 워크피스의 이동을 프리징시키도록 짧은 노출 시간들을 사용했지만, 추가된 디플렉터(1310)에 있어 연속적으로 조명된, 빔들이 워크피스를 추적(tracking)하는 것에 의해 스폿들을 프리징하기 위해 이루어질 수 있다. 디플렉터의 뒤의 두 개의 광선 세트들이 양자 택일의 경로들을 도시하고, 더 이른 시간에서 실선들이고 이후 경우에 점선이다. 추적(tracking)은 위에서 설명된 변위 벡터보다 약간 작거나 동일한 거리에 걸쳐 있을 수 있다. 이것은 예시적인 실시예들의 두 가지 타입들에서 중요할 수 있다: 연속적인 광원들를 가진 소스 어레이를 사용하는 것과 탐지기 어레이로서 카메라를 사용하는 것. 연속적인 광원들은 연속적인 레이저 또는 다른 방전 램프에 의해 뒷면으로부터 비추어질 수 있으나, 또한 반도체 레이저들 또는 VCSEL들과 같은, LED들 또는 레이저들의 어레이일 수 있다.
예를 들어, Q-스위치 3중 Nd-YAG 레이저들과 같이 레이저들을 분리하는 것과 대조적으로, 반도체 레이저는 반전(inversion)으로서 많은 양의 에너지를 저장할 수 없고 이후에 짧은 강도 펄스들로서 방출한다. 반도체 레이저들을 가지고, 레이저는 예를 들어 25%와 같이 특정한 듀티 사이클(duty cycle) 아래에서만 펄스화되어야 하고, 평균 전력은 사실 듀티 사이클에 비례하게 되어 떨어진다. 그러므로 반도체 레이저들이 짧은 펄스들에 의한 이동을 프리징(freeze)하는 것에 부적당하고, 도 13에서 짧은-스트로크 디플렉터는 워크피스 상에서 동일한 효과를 얻는데 사용될 수 있으나, 평균 레이저 전력을 보전된다. / 평균 전력을 보존하기 위해서, 워크피스는 프레임들 사이의 시간의 25% 또는 그 이상 즉 변위 벡터의 25% 이상 또는 바람직하게는 변위 벡터 또는 대응하는 시간의 절반 이상까지 추적될 수 있다. VCSEL은 예를 들어 마이크로기계 미러들 또는 LCD 어레이들과 같은 몇몇 공간 빛 변조기들처럼 변조 주파수의 동일한 제한을 가지기 않고, VCSEL의 작은 어레이는 단위시간 스루풋당 바람직한 픽셀을 제공할 수 있다. 그러나 큰 어레이는 더 큰 전체 전력과 전력 제한 애플리케이션에서 기록 속도를 제공할 수 있다.
판독 시스템은 이미지를 판독하는 것의 신호-대-잡음 품질을 올리기 위해서 워크피스 트래킹이 워크피스 상의 각 스폿으로부터의 전력을 합치도록 동일한 설명된 시스템을 사용할 수 있다.
고 전력
도 14는 고 전력 레이저 광을 사용하여 고-전력의 바람직한 실시예의 엘리먼트들에 대하여 도시적으로 보여준다. 도면은 스폿 어레이(1400)가 공간 광 변조기(SLM)에 의해 변조된 레이저 펄스(1402)에 의하여 워크피스(1401) 상에 어떻게 형성되고 렌즈 시스템(1408)에 의해 어떻게 투영될 수 있는지를 도시한다. 레이저 빔은 SLM의 셀 상에 충돌하고, 워크피스 상의 스폿들(1400)을 정의하기 위하여 포스트-SLM 광학 시스템(1408)을 관통하는 수많은 빔릿(beamlet)들(1404)로 변환된다. SLM은 온-오프 동작을 가지는 미러들(1406)을 가진, 예를 들어, DMD와 같은, 마이크로미러(micromirror) 디바이스일 수 있다. 레이저 빔(1402)은 바람직하게는 예를 들어, Q-위치드(Q-witched) 또는 나노초(nanosecond), 피코초(picosecond) 또는 펨토초(femtosecond) 펄스들을 가지는 펄스 레이저이다. SLM은 미러측 상의 열-전도성 가스 필(heat-conductive gas fill)(1411) 및 뒷면 상에서 예를 들어, 물, 프레온, 탄화수소, 공기, 수소 등과 같은 강제 유체 냉각을 가지는 것에 의해 고 전력에 적응될 수 있다.
미러들이 높은-반사율 스택을 가질 수 있거나 알루미늄, 금, 로듐, 오스뮴, 또는 다른 밝고/밝거나 내화 금속(refractory metal)들과 같은 금속 필름을 가지고 코팅될 수 있다. 레이저 광이 로딩된 데이터(미도시)에 따라 워크피스 또는 빔 덤프(1409) 중 어디로 때릴 것인지 미러들이 제어한다. 각 스폿에서의 도스(dose)로의 임의성이 부가하는 크로스-토크(cross-talk)를 피하기 위해, 슬릿둘 사이의 슬릿들로 고-에너지 광을 전송하는 것을 피하기 위하여 광은 미러들의 중심으로 집중된다. 슬릿으로의 빔들은 감소한 대비(contrast), 이미지에서 광 전력의 손실의 원인이 되고, 그리고 SLM의 초기 고장에 기여하는 것으로 믿어진다. 이들 문제들은 각 미러의 중심 부분을 사용하는 것에 의해 해결되거나 피할 수 있다. 각 빔릿(beamlet)은 중심(1407)을 가지나, 미러가 타는 것을 피하기 위해서, 초점이 미러의 표면으로부터 멀리 위치된다. 이런 식으로, 미러 상의 빔릿의 풋프린트(footprint)를 초점보다 더 크게 만들어져야하고, 크로스-토크, 슬릿으로 광, 그리고 초점들의 크기의 타협이 성취될 수 있다.
바람직한 실시예에서 미러들은 13 x 13 마이크론이고 초점은 2 마이크론 FWHM인 것이 요구된다. 빔릿을 형성하는 렌즈 어레이(1403)는 미러들 상의 풋프리트를 대략 9 x 9 마이크론으로 만드는 SLM으로부터 거리를 두고 배치된다(어레이가 정사각형이므로 렌즈렛(lenslet)들은 정사각형이고 빔 또한 탈 초점위치들에서 정사각형임). 이 같은 경우에, 미러의 대략 절반 영역이 빔을 수정하기 위해 사용된다. 투영 광학은 워크피스 상의 스폿 그리드(1400) 상으로 수정된 스폿 그리드(1407)를 투영하고 위에서 설명된 방법들은 기록 그리드 배향(orientation) 및 밀도를 선택하는데 사용될 수 있고, 반면에 투영 광학(1408)의 확대 또는 축소는 워크피스(1401) 상의 스폿들의 크기를 결정한다.
몇 가지 고-전력 애플리케이션에서, 아웃개싱(outgassing), 먼지 파편 등을 가지는 문제가 있고, 이것은 렌즈들을 결정할 수 있으며 예를 들어 본 발명이 레이저 절제를 위해 사용될 때, 손해 또는 성능 손실의 원인이 된다. 이후에 긍정적인 가스 흐름이 광학 표면들을 보호하도록 최종 렌즈의 가스 정화를 가지는 것이 바람직하다. 특히, 워크피스로부터 발산하는 먼지와 파편이 렌즈 표면들에 도달하기 전에 맞바람을 만날 수 있도록 후드(hood)가 최종 렌즈 주변에 탑재되고 정화된다. SLM을 포함하는 다른 광학 표면들 또한 적절하게 정화될 수 있다.
산업상 이용가능성( Industrial Applicability )
개시된 기술은 예를 들어 DMD 디바이스들과 같은, 커다란 2D 변조기 어레이들을 효율적으로 사용하게 하고, 이것은 극소전자 혁명에 의해 가능하게 되었다. 2 백만개의 변조기들과 20kHz 이상의 프레임 레이트을 가진 어레이들이 상업적으로 이용가능하다(예를 들어, 텍사스 인스트루먼트의 DMD). 고 효율을 가지고 그런 거대한 어레이들을 사용하기에는 이전에는 가능하지 않았었다. 일반적으로 많은 수의 미러들이 원하지않는 중복(redundancy)을 야기했었다, 예를 들어 워크피스 상의 각 포인트가 하나 이상의 변조기 또는 탐색기 엘리먼트에 의해 판독 또는 기록되었었다. 각 포인트가 두 번 기록되는 경우, 그 결과는 단지 한 번만 기록되는 경우에 가능할 수 있는 것의 단지 절반의 영역 스루풋이다. 현재 개시물은 워크피스 상의 표면-필링 그리드를 기록하는 법을 가르치고 각 그리드 포인트가 단지 한 번만 어드레스되도록 한다. 방식은 굉장히 유연성을 가지고 그리드 크기, 타입, 오리엔테이션 및 중복이 제어될 수 있도록 허용한다.
우리는 또한 예를 들어, LCD와 OLDE 디스플레이를 위한 트랜지스터 어레이들을 사용하여 만들어진 패턴들과 같은, 이것은 극단적으로 계통적 에러에 민감한, 조명 패턴의 특정한 타입들에 적용가능한 방법을 개시한다. 고속으로 허용 패턴을 기록하도록 기록 시스템을 충분히 잘 제어하는 것은 매우 어렵고, 예를 들어 1%의 필드 상의 조명 변화는 최종 제품에서 참을 수 없는 시각 줄무늬, "무라(mura)"의 원인이 될 수 있다. 개시된 기술은 하드웨어의 시스템 흔적을 숨기거나 혼란시키는 방법을 제공하고 눈에 훨씬 덜 뚜렷한 균일 잡음으로 시스템 변화들을 변환한다.
산업은 LCD와 LCD 디스플레이에 대한 직접-기록 기술의 발전이 요구되어왔으나, 발전이 불충분한 스루풋과 부적당한 기록 품질에 의해 방해가 되어왔다. 현재 발명이 이 같은 두 가지 사항들에 충분한 장점들을 제공하고 디스플레이 산업에서의 직접 기록 기술의 산업개발이 가능할 수 있고 많은 다른 이미지 판독 및 기록 애플리케이션들에서 유용할 수 있다는 것이 우리 믿음이다.
현재 대부분 리소그래픽은 예를 들어 LCS 디스플레이들의 생산에 대하여, 노광 및 현상 이후에 패턴링이전에 전체 영역 상에 놓인 균일한 패턴을 그리기 위해 사용된 에칭 마스크가 되는 포토리스스트를 사용하여 전통적으로 행해졌다. 이 같은 과정은 높은 품질을 보증하나, 많은 단계들이 관련되어있고 몇몇 경우에서는 블랭키될 수 있는 비싼 재료 대부분이 낭비된다. 그러므로 프로세스 단계들을 생략 및 원료를 덜 사용하는 새로운 프로세스의 능동적인 연구가 있다. 그러한 프로세스는 레이저 절제를 통해 패턴닝하고 있다. 개시된 방법들과 장치는 레이저 절제에 의한 패턴닝에 탁월하게 적절하다. 도 14의 고 전력 실시예를 사용하는 것에 의해, 짧고, 강력한 펄스들을 사용하는 것이 가능하고, 이것은 얇은 고체 필름들을 절제한다. 스폿 그리드는 스폿 크기와 스폿들의 밀도 간의, 그리고 원하다면, 각 스폿에 전달되는 예를 들어 2, 4, 8 또는 기타 정수와 같이, 플래시들의 특정 개수 간의 최적 매칭으로 조절될 수 있다. 추가적으로, 스폿들의 기록 순서는 모든 스폿을 "콜드(cold)" 이웃에 떨어뜨리도록 선택될 수 있고, 즉 주위의 그리드 포인트들의 어떤 것도 마지막 몇 플래시 내에 애블레이팅(ablate)되지 않았다. 동일한 온-오프 스폿들의 조밀한 그리드와 좋은 어드레스 해결을 주는 기록 전략에 있어, 그레이-톤 픽셀들의 성긴 격자(coarse grid)와 대조적으로, 스폿 크기, 에너지 및 펄스-길이가 절제된 필름의 깨끗한 제거를 위해 최적화될 수 있다. 대안적으로, 포인트로 전달된 수많은 플래시들을 표면안 절제된 깊이로 이동시키기 위해, 절제는 제어된 방식으로 고체 표면에서 구멍(pit)들 또는 표면 프로파일(surface profile)을 만드는데 사용되어야한다. 얇은 금속 필름을 절제할 필요가 있는 것의 예시: 0.1 ns 펄스에서 2J/cm2. 도 14와 관련된 설명은 각 미러들 상의 풋프린트에게 8x8 마이크론을 주었다. 스폿들(1407)은 투영 렌즈(1408)에 의해 0.5 마이크론 FWHM까지 축소되는 경우에, SLM 표면상의 필요한 에너지 로드는 대략 300배 더 적고 즉 6mJ/cm2, 이것은 SLM에서의 절제 임계치 아래에서 잘 될 수 있다. 1920 x 1080 미러들과 23kHz의 프레임 레이트를 가지고, 기계는 1 미크론보다 더 적은 최소 선폭을 가진 분당 0.3 제곱미터로 패터닝할 수 있다.
유사하게, 결정된 에너지를 가진 개시된 발명의 프린팅 스폿들은 열 프로세싱, 퓨전(fusion), 멜팅(melting), 위상 전환, 광분해(photolytic decomposition), 선택적 활성화(selective activation) 등과 같은 비-선형 프로세스들에 적절하다. 패터닝의 한 클래스는 캐리어 필름(carrier film) 상의 재료를 가지고 시작하고, 상기 재료는 워크피스로 선택적으로 전달되며, 여기서 그것은 레이저 방사로 때려진다. 발명은 우리가 "레이저-유도 패턴 전송"으로 호칭할 수 있는, 일반적인 방법들의 클래스를 가지고 잘 작동한다. 다른 프로세스들은 개시물이 유용할 수 있는, 전자, 광학 및 프린팅 산업에서 사용되고, 이는 당업자에게는 명백할 것이다.
몇 가지 특별한 실시예들
본 발명은 방법으로서 실행될 수 있거나 상기 방법을 실행하도록 적응된 디바이스일 수 있다. 발명은 컴퓨터를 이용한 방법(computer-assisted method)을 실행하기 위한 프로그램 명령들이 압축된 매체와 같은 워크피스이거나 컴퓨터를 이용한 디바이스를 제조하는 하드웨어와 결합할 수 있는 프로그램 명령들일 수 있다.
하나의 실시예는 100 엘리먼트들에 의해 적어도 100의 어레이들 사이의 펄스들에서 패턴 정보를 워크피스의 표면상의 스폿들로 전달하기 위한 방법이다. 이 같은 방법은 셀 내에 미리 결정된 개수의 격자 간 스폿(intersitial spot)들의 규칙적인 분포(regular distribution)를 만드는 변위 벡터에 의해 펄스들 사이로 이동되는 어레이를 이동하는 것을 포함한다. 격자 간 스폿들은 셀을 참조하여 정의되고, 셀은 차례로 셀 코너(cell corner)들에 의해 정의된다. 셀 코너들은 제1 위치에서 어레이를 가지는, 상기 어레이의 얼리먼트들로부터 투영되는 스폿들에 의해 정의된다. 변위 벡터는 큰 어레이가 하나의 패스(one pass)에서 표면을 스위핑할 때 특정한 격자 간 스폿들의 오버-스트라이크(over-strike) 반복을 특정한 격자 간 스폿들의 8 오버스트라이크까지로 제한한다. 즉, 변위 벡터에 의해 설정된 방향으로 이동하고 커버링하는 것은 표면상의 동일한 위치들에서의 스폿들이 단지 8의 중첩만 가지고 스폿들의 규칙적인 분포를 만드는 하나의 패스에 스폿들을 노출하는 표면 위를 어레이가 청소하게 한다.
이 같은 방법의 확장된 구현에서, 격자 간 스폿들의 분포는 큰 어레이의 이동을 인도하는 변위 벡터를 사용하기 전에 규칙적인 분포를 검증하도록 그래픽으로 플로팅된다.
하나의 구현에서, 정보는 어레이로부터 스폿들로 기록된다. 대안적인 구현에서, 정보는 어레이를 사용하여 스폿들로부터 판독된다.
임의의 구현들, 다른 양상들 또는 다른 피쳐들과 결합할 수 있는, 이 같은 방법의 추가적인 양상은 분포의 메이저 축과 마이너 축을 따라 겨우 3:2의 비율의 불균형만 가지는, 셀 내의 격자 간 스폿들의 규칙적인 분포가 실질적으로 균형을 잡게 되는 것을 제공한다. 우리는 이 같은 비율을 다음과 같이 정의한다. 규칙적인 분포가 검사될 때, 메이저 축은 포인트들의 가장 가까운 간격의 방향을 따라 선택된다. 예를 들어, 도 6a에서, 메이저 축은 -1의 기울기를 가진다. 마이너 축은 메이저 축에 직각으로서 정의되고, 도 6a에서는 +1일 것이다. 균형 비율은 메이저 축을 따라 스폿 밀도 대 마이너 축을 따라 스폿 밀도의 비율로서 계산된다. 도 6a에서 분포는 검사에 의해, 3:2 비율 이상의 불균형을 가진다.
임의의 앞에 것들과 결합할 수 있는, 다른 양상은 어레이의 두 축을 따라 컴포넌트들을 가지는 변위 벡터를 추가적으로 포함한다. 컴포넌트들은 a/N과 b/N 형태의 유리수이고, 여기서, a, b, 및 N은 같지 않고, 영이 아닌 정수이며, a 또는 b가 N보다 크고, N은 25 이상이다.
변위 벡터는 제1 위치에서 어레이로부터 투영된 두 개의 스폿들을 연결하는 선에 평행하게 위치될 수 있다.
다양한 조건들이 변위 벡터의 몇몇 또는 모든 파라미터들 단독 또는 조합에 의해 충족될 수 있다. a와 b 중 적어도 하나는 2N보다 더 크다. 파라미터 N은 100보다 더 클 수 있다. a, b 및 N의 모든 공통 인자들이 제외된 이후에 적어도 파라미터들 a와 b는 서로소(relative prime)들일 수 있다. 유사하게, a, b 및 N의 모든 공통 인자들이 제외된 이후에 적어도 파라미터들 a와 N는 서로소(relative prime)들일 수 있다. a, b 및 N의 모든 공통 인자들이 제외된 이후에 적어도 파라미터들 b와 N가 서로소(relative prime)될 하나 더 가능성이 있다.
어레이는 100 x 100 엘리먼트들보다 더 클 수 있다. 비용 효율이 높은 어레이들은 1024 x 768 엘리먼트들 또는 1980 x 1080 엘리먼트들의 HDTV 크기에서 이 같은 애플리케이션 당시에 이용 가능하다. 상기 어레이는 이들 HDTV 구성들 중 어느 하나만큼 많은 엘리먼트들을 적어도 포함할 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 워크피스의 표면상의 스폿들과 어레이 엘리먼트들 사이의 펄스들에서 패턴 정보를 중계하는 방법이 개시된다. 패턴 데이터는 워크피스의 표면상의 스폿들과 어레이에서 적어도 100 x 100 이미지 엘리먼트들 사이의 투영 펄스들에서 중계된다. 스롯들의 세트들의 규칙적인 분포는 격자 간으로 구성되고, 펄스는 어레이가 어레이의 제1 축과 제2 축의 각도에서 존재하는 일반적인 직선에서 표면을 스위핑함으로서 표면상으로 투영되었다. 투영된 스폿들은 연속하는 펄스들 사이의 이동 방향과 이동 거리에 따른다.
추가적으로, 격자 간 펄스 투영된 스폿들의 세트는 제1 위치에서 어레이를 가진 이미지 엘리먼트들의 투영들에 의해 정의된 셀 코너들을 가지는 셀들 내로 규칙적인적으로 분배된다. 이동 방향은 제1 위치에서 어레이를 가진 제1 이미지 엘리먼트 및 제2 이미지 엘리먼트로부터의 표면상으로 투영된 특정한 스폿들을 연결하는 선에 평행하다. 연속적인 펄스들로부터의 투영된 스폿들 사이의 이동 거리는 이동 방향으로 측정된 셀들의 폭의 2배를 초과하는 특정한 스폿들 사이의 스팬(span) 거리의 유리분수이다.
일 구현에서, 이동 거리는 셀들의 4배 폭보다 더 크다. 이동 거리가 셀들의 8배 폭보다 더 크게 될 다른 가능성이 있다.
다른 구현에서, 유리 분수는 셀들의 코너들과 함께 격자 간로 펄스 투영된 스폿들의 세트들의 카운팅을 제어하도록 선택된다.
또 다른 구현에서, 상기 패턴 데이터를 중계하기 위하여 이동 방향과 거리를 사용하기 전에 규칙적인 분포를 확인하기 위해 격자 간로 펄스 투영된 스팟들의 세트들이 그래픽적으로 플로팅된다.
방법의 일 구현은 분포의 메이저와 마이너 축을 따라 겨우 3:2 비율의 불균형만 가지는, 상기 스폿들 세트들의 규칙적인 분포들이 셀들 내에서 상당히 균형이 잡는다.
다른 실시예에서, 직선 이동의 스테이지 방향을 가지고, 상기 이동방향을 따라 성긴 스폿 어레이의 인스턴스(instance)들을 적용하는 기록 시스템을 속도와 정확성 간의 상이한 상충관계(trade-offs)들로 적응시키는 방법이 개시된다. 스폿 어레이는 각도로 배열되고 스폿 어레이의 인스턴스들 사이의 거리를 바꾼다. 짧은 거리는 조밀한 픽셀 그리드를 통해 낮은 속도 와 높은 정확성을 주고, 긴 거리는 높은 속도, 성긴 그리드 및 더 작은 정확성을 준다.
다른 실시예에서, 부분 패턴들을 형성하는 하드웨어에서의 필드 비-규일성들로부터 나오는 임의의 시그너쳐를 억제하는 동안에 연속적으로 적용된 부분 패턴들에 의해 패턴을 형성하는 방법이 개시된다. 각 부분 패턴은 성긴 픽셀 어레이로서 형성된다. 복잡한 인터레이스 방식에서 부분 패턴들이 부가된다. 픽셀들은 하드웨어 필드에서 많이 상이한 위치들을 표현하는 최종 패턴에서의 모든 소근린(small neighborhood)으로 기록된다. 필드의 일 부분에서 비-유니폼의 영향이 전체 최종 패턴에 가로지른 퍼지게 된다.
대안적인 실시예에서, 매우 억제된 무라(mura) 영향들을 가지는 워크피스 상의 패턴을 빠르게 기록하는 방법이 개시된다. 연속적인 이동이 일 방향으로 제공된다. 디지털 미러 디바이스(DMD)는 짧은 펄스를 방출하는 적어도 하나의 레이저 소스를 가지고 비추게 된다. 워크피스 상의 성긴 스폿 어레이로 미러들 어레이에 의해 변조되고 있는 빛이 광 시스템을 사용해 포커싱된다. 이후에 어레이는 연속하는 이동 방향에 상대적인 각도로 회전된다. 광학 시스템이 워크피스 상의 셀을 횡단한 후 스폿 어레이에서 단위 셀이 N 스폿들의 고른 그리드로 균일하게 채워지도록 방향과 거리를 선택하면서, 스폿 어레이는 각 레이저 펄스 사이의 워크피스에 상대적인 거리로 이동된다. 고른 그리드는 이동 방향으로 6도보다 큰 각도로 회전된다. DMD의 픽셀 용량은 효율적으로 사용되고, 광학 시스템에서 계통적 에러는 효율적으로 제거되며 고른 어드레스 그리드가 생성된다.
일 구현에서 방법은 복수의 패스들을 기록하는 것을 포함한다.
다른 실시예에서, 온-오프 SLM를 사용하여 서브-픽셀 어드레스 그리드를 만들기 위한 방법이 개시된다. 패턴에서 x, y로 45도와 -45도 방향으로 영이 아닌 각도에 의해 회전된 조밀한 픽셀 그리드는 안쪽에 패턴의 기록된 피쳐들이 있는 픽셀들을 향하도록 만들게 한다. 조밀한 픽셀 그리드는 기록 빛(writing light)에 대한 FWHM마다 적어도 4 픽셀들을 가진다.
구현에서, 픽셀 값이 에지에 가깝게 선택될 수 있다. 이 같은 개시물에서 설명의 대부분이 방법들에 관하여 집중되나 대응하는 디바이스들과 제조품들을 커버링한다. 이 같은 개시물은 방법들을 수행하는 컴퓨터 시스템들, 방법들을 이용하는 컴퓨터 이용에 의한 투영 및 검사 기계들, 방법들을 수행하도록 적응된 컴퓨터 명령들을 포함하는 제조품들, 컴퓨터 시스템들을 만드는 방법들 및 상기 방법들을 사용하는 하드웨어와 함께 상기 방법들을 수행하도록 적응된 컴퓨터 명령들을 결합하는 것에 의한 컴퓨터 이용에 의한 투영 또는 검사 시스템들을 커버링한다.
본 발명은 위에서 상세히 설명된 바람직한 실시예들 및 예시들을 참고하여 개시되고, 이들 예시들은 제한하는 의미보다는 실례로서 의도되는 것이 이해된다. 컴퓨터-이용에 의한 프로세싱이 설명된 실시예들에 포함된다. 변형과 조합들이 당업자들에 의해 쉽게 발생할 수 있음이 의도되고, 이 같은 변형과 조합들이 발명의 본질과 다음의 청구항들의 범위 내에서 있을 것이다.

Claims (26)

  1. 적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스(workpiece) 표면상의 스폿(spot)들로 중계하는 방법에 있어서,
    상기 표면상의 셀 내로 미리 결정된 개수의 격자 간 스폿(interstitial spot)들의 규칙적인 분포를 만들도록 변위 벡터에 의해 펄스들 사이의 어레이를 이동하는 단계 ― 상기 큰 어레이가 하나의 패스(pass)로 상기 표면을 스위핑(sweep)할 때 특정한 격자 간 스폿들의 오버스트라이킹(over-striking) 반복이 8번으로 제한되게 하면서, 상기 셀은 제1 위치에서의 상기 어레이를 가지는 엘리먼트들로부터 투영된 스폿들에 의해 정의된 코너(corner)들을 가짐 ―;
    를 포함하는,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 큰 어레이의 이동을 안내하도록 상기 변위 벡터를 사용하기 전에 상기 규칙적인 분포를 확인하기 위하여 격자 간 스폿들의 분포를 그래픽적으로 플로팅하는 단계
    를 더 포함하는,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어레이로부터 상기 스폿들로 정보를 기록하는 단계
    를 더 포함하는,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어레이를 사용하여 상기 스폿들로부터의 정보를 판독하는 단계
    를 더 포함하는,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 셀 내의 상기 격자 간 스폿들의 상기 규칙적인 분포는 상당히 균형이 잡힌 ― 분포의 메이저(major)와 마이너(minor) 축을 따라 단지 3:2 비율의 불균형을 가짐 ―,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 변위 벡터는 상기 어레이의 두 개의 축을 따라 컴포넌트들을 가진 ― 상기 컴포넌트들은 형태 a/N 및 b/N의 유리수들이고, a,b 및 N은 동일하지 않고, 영이 아닌 정수들이며, a와 b 중 적어도 하나는 N보다 더 크고, N은 25보다 더 큼 ―,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 변위 벡터는 상기 제1 위치에서의 어레이로부터 투영된 두 개의 스폿들을 연결하는 라인에 평행한,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 a와 b 중 적어도 하나는 2N보다 더 큰,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 N은 100보다 더 큰,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    적어도 상기 a, b 및 N의 모든 공통 인자들이 제외된 이후에, 상기 a와 b는 서로소(relative prime)들 인,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    적어도 상기 a, b 및 N의 모든 공통 인자들이 제외된 이후에, 상기 a와 N는 서로소(relative prime)들 인,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    적어도 상기 a, b 및 N의 모든 공통 인자들이 제외된 이후에, 상기 b와 N는 서로소(relative prime)들 인,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 어레이는 적어도 1024 x 768 엘리먼트들을 포함하는,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  14. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 어레이는 적어도 1980 x 1080 엘리먼트들을 포함하는,
    적어도 100 x 100 엘리먼트들의 어레이 사이에서 펄스들로 패턴 정보를 워크피스 표면상의 스폿들로 중계하는 방법.
  15. 어레이의 엘리먼트들과 워크피스(workpiece) 표면상의 스폿들 사이의 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법에 있어서,
    어레이에서의 적어도 100 x 100 이미지 엘리먼트들과 워크피스 표면상의 스폿들 사이의 투영 펄스들에서의 패턴 데이터를 중계하는 단계; 및
    상기 어레이의 제1 축과 제2 축 양쪽의 각도에 있는 일반적 직선으로 상기 어레이가 상기 표면을 둘러 봄으로서 상기 표면상에 격자 간로 펄스 투영된 스폿들의 세트들의 규칙적인 분포를 포함하는 단계 ― 투영된 스폿들은 연속하는 펄스들 사이의 이동 방향과 이동 거리를 뒤따르고, 상기 격자 간로 펄스 투영된 스폿들의 세트들은 제1 위치에서의 상기 어레이를 가지는 이미지 엘리먼트들의 투영들에 의해 정의된 셀 코너들을 가지는 셀들 내에 규칙적인적으로 분포되고; 상기 이동 방향은 상기 제1 위치에서의 어레이를 가지는 제1 이미지 엘리먼트와 제2 이미지 엘리먼트로부터 상기 표면상으로 투영되는 특정한 스폿들을 연결하는 라인에 평형하고; 및 연속하는 펄스들로부터 투영된 스폿들 사이의 이동 거리는 상기 특정한 스폿들과 상기 이동 방향으로 측정된 셀들의 2배 이상의 폭 사이의 스팬 거리(span distance)의 유리분수(rational fraction)임,
    어레이의 엘리먼트들과 워크피스 표면상의 스폿들 사이의 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 이동 거리는 셀의 폭보다 4배 더 큰,
    어레이의 엘리먼트들과 워크피스 표면상의 스폿들 사이의 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 이동 거리는 셀의 폭보다 8배 더 큰,
    어레이의 엘리먼트들과 워크피스 표면상의 스폿들 사이의 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 셀들의 코너들와 함께 격자 간로 펄스 투영된 스폿들의 상기 세트들의 카운팅(count)을 제어하도록 상기 유리분수를 선택하는 단계
    를 더 포함하는,
    어레이의 엘리먼트들과 워크피스 표면상의 스폿들 사이의 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 패턴 데이터를 중계하기 위해 상기 이동 방향과 거리를 사용하기 전에 상기 규칙적인 분포를 확인하기 위하여 격자 간로 펄스 투영된 스폿들의 상기 세트들을 그래픽적으로 플로팅하는 단계
    를 더 포함하는,
    어레이의 엘리먼트들과 워크피스 표면상의 스폿들 사이의 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 스폿들의 세트들의 상기 규칙적인 분포들은 셀들 내에의 상당히 균형이 잡힌 ― 분포의 메이저와 마이너 축을 따라 단지 3:2 비율의 불균형을 가짐―,
    어레이의 엘리먼트들과 워크피스 표면상의 스폿들 사이의 펄스들에서의 패턴 정보를 중계하는 방법.
  21. 속도와 정확성 간의 상이한 교환조건(trade-off)들로, 직선 이동의 스테이지 방향(stage direction)을 가진 기록 시스템을 적응시키고 상기 이동 방향에 따라 성긴 스폿 어레이(sparse spot array)의 인스턴스(instance)들을 반복적으로 적용하는 방법에 있어서,
    비스듬하게 상기 스폿 어레이를 배열하고 상기 스폿 어레이의 인스턴스들 사이의 거리를 변화시키는 단계 ― 그것에 의해 조밀한 픽셀 그리드를 통해 짧은 거리는 낮은 속도와 높은 정확성을 제공하고 긴 거리는 높은 속도, 성긴 그리드 및 더 낮은 정확성을 제공함 ―
    속도와 정확성 간의 상이한 교환조건들로, 직선 이동의 스테이지 방향을 가진 기록 시스템을 적응시키고 상기 이동 방향에 따라 성긴 스폿 어레이의 인스턴스들을 반복적으로 적용하는 방법.
  22. 부분 패턴들을 형성하는 하드웨어에서의 필드 비-균일(field non-uniformity)들로부터 나오는 임의의 시그너쳐(signature)를 억제하는 동안에, 연속하여 적용된 부분 패턴들에 의하여 패턴을 형성하는 방법에 있어서,
    성긴 픽셀 어레이(sparse pixel array)로서 각 부분 패턴을 형성하고 최종 패턴에서의 모든 작은 이웃(small neighborhood) 안으로 기록된 픽셀들이 상기 하드웨어의 필드에서의 많은 상이한 위치들을 표현하는 복잡한 인터레이스 방식(complex interlace scheme)에 부분 패턴들을 추가하는 단계 ― 그것에 의하여 상기 필드의 일 부분에서 비-균일성의 영향이 전체 최종 필드에 가로지른 퍼지게 됨 ―
    를 포함하는,
    부분 패턴들을 형성하는 하드웨어에서의 필드 비-균일들로부터 나오는 임의의 시그너쳐를 억제하는 동안에, 연속하여 적용된 부분 패턴들에 의하여 패턴을 형성하는 방법.
  23. 무라(mura) 영향들이 매우 억제되면서 워크피스(workpiece) 상의 패턴을 빠르게 기록하는 방법에 있어서,
    일 방향으로 연속하는 이동을 제공하는 단계,
    짧은 펄스들을 발산하는 적어도 하나의 레이저 소스를 가지고 디지털 미러 디바이스(Digital Mirror Device : DMD)를 비추는 단계,
    광학 시스템을 가지고 상기 워크피스 상의 성긴 스폿 어레이로 상기 미러들의 어레이에 의해 조정되는 빛의 초점을 맞추는 단계 ― 상기 어레이는 상기 방향에 상대적인 각도로 회전됨 ―,
    각 레이저 펄스 사이의 상기 워크피스에 상대적인 거리로 상기 스폿 어레이를 이동시키는 단계,
    상기 광학 시스템이 상기 워크피스 상의 셀을 가로지른 이후에 상기 스폿 어레이에서의 단위 셀이 N 개의 스폿들의 고른 그리드에 균일하게 채워지도록 상기 방향과 상기 거리를 선택하는 단계 ― 상기 고른 그리드는 상기 방향으로 6도보다 더 큰 각도로 회전되고, 그것에 의하여 상기 DMD의 픽셀 용량이 효율적으로 사용되고, 상기 광학 시스템에서의 계통적 에러들이 효과적으로 제거되며 고른 어드레스 그리드가 만들어짐 ―
    를 포함하는,
    무라 영향들이 매우 억제되면서 워크피스 상의 패턴을 빠르게 기록하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    복수의 패스(multiple pass)들을 기록하는 단계
    를 더 포함하는,
    무라 영향들이 매우 억제되면서 워크피스 상의 패턴을 빠르게 기록하는 방법.
  25. 온-오프 SLM을 사용하여 서브-픽셀 어드레스 그리드를 만드는 방법에 있어서,
    패턴에서 x, y, 45 및 -45도 방향들로 영이 아닌 각도들에 의해 회전된 조밀한 픽셀 그리드를 만드는 단계, 및
    상기 패턴의 기록된 피쳐(feature)들의 안쪽에 있는 픽셀들로 턴 온(turning on)하는 단계 ― 상기 조밀한 픽셀 그리드는 상기 기록하는 빛에 대하여 FWHM마다 적어도 4개 픽셀들을 가짐 ―
    를 포함하는,
    온-오프 SLM을 사용하여 서브-픽셀 어드레스 그리드를 만드는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 픽셀 값들을 에지에 이웃하여 플리핑(flipping)하는 단계
    를 더 포함하는,
    온-오프 SLM을 사용하여 서브-픽셀 어드레스 그리드를 만드는 방법.


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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10338370B2 (en) 2016-05-17 2019-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Clock signal generators and substrate inspecting apparatuses having the same

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8351020B2 (en) * 2008-11-26 2013-01-08 Micronic Laser Systems Image reading and writing using a complex two-dimensional interlace scheme
WO2012059581A1 (en) * 2010-11-04 2012-05-10 Micronic Mydata AB Method and device with an advanced acousto-optic deflector (aod) and a dense brush of flying spots
US8958052B2 (en) 2010-11-04 2015-02-17 Micronic Ab Multi-method and device with an advanced acousto-optic deflector (AOD) and a dense brush of flying spots
JP5714334B2 (ja) * 2011-01-12 2015-05-07 株式会社オーク製作所 熱交換機構および露光装置
US9703207B1 (en) * 2011-07-08 2017-07-11 Kla-Tencor Corporation System and method for reducing dynamic range in images of patterned regions of semiconductor wafers
KR101607176B1 (ko) * 2011-12-06 2016-03-29 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치, 세트포인트 데이터를 제공하는 장치, 디바이스 제조 방법, 세트포인트 데이터를 계산하는 방법, 및 컴퓨터 프로그램
DE102012000650A1 (de) * 2012-01-16 2013-07-18 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und vorrichtung zum abrastern einer oberfläche eines objekts mit einem teilchenstrahl
JP5905126B2 (ja) 2012-01-17 2016-04-20 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
US8822106B2 (en) * 2012-04-13 2014-09-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Grid refinement method
US10149390B2 (en) 2012-08-27 2018-12-04 Mycronic AB Maskless writing of a workpiece using a plurality of exposures having different focal planes using multiple DMDs
US20140199844A1 (en) 2013-01-15 2014-07-17 Nikon Corporation Array description system for large patterns
WO2015022125A1 (en) * 2013-08-16 2015-02-19 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method
EP3096342B1 (en) * 2015-03-18 2017-09-20 IMS Nanofabrication AG Bi-directional double-pass multi-beam writing
US10410831B2 (en) 2015-05-12 2019-09-10 Ims Nanofabrication Gmbh Multi-beam writing using inclined exposure stripes
EP3093869B1 (en) * 2015-05-12 2018-10-03 IMS Nanofabrication GmbH Multi-beam writing using inclined exposure stripes
CN108779982B (zh) * 2016-02-01 2020-10-09 赫普塔冈微光有限公司 照明模块和光电系统
US10325756B2 (en) 2016-06-13 2019-06-18 Ims Nanofabrication Gmbh Method for compensating pattern placement errors caused by variation of pattern exposure density in a multi-beam writer
JP6781582B2 (ja) 2016-07-25 2020-11-04 株式会社ニューフレアテクノロジー 電子ビーム検査装置及び電子ビーム検査方法
EP3504026B1 (en) 2016-08-24 2023-04-26 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US10069996B2 (en) * 2016-09-15 2018-09-04 Xerox Corporation System and method for utilizing digital micromirror devices to split and recombine a signal image to enable heat dissipation
KR20240038823A (ko) 2016-12-01 2024-03-25 매직 립, 인코포레이티드 스캐닝 어레이 광 엔진을 갖는 프로젝터
US10325757B2 (en) 2017-01-27 2019-06-18 Ims Nanofabrication Gmbh Advanced dose-level quantization of multibeam-writers
US10522329B2 (en) 2017-08-25 2019-12-31 Ims Nanofabrication Gmbh Dose-related feature reshaping in an exposure pattern to be exposed in a multi beam writing apparatus
CN109521646A (zh) * 2017-09-18 2019-03-26 北京德瑞工贸有限公司 一种基于Micro-LED无掩模投影固定式紫外曝光机
US11569064B2 (en) 2017-09-18 2023-01-31 Ims Nanofabrication Gmbh Method for irradiating a target using restricted placement grids
CN107561876A (zh) * 2017-10-19 2018-01-09 苏州源卓光电科技有限公司 一种新型无掩膜光刻系统及其工艺流程
US10651010B2 (en) 2018-01-09 2020-05-12 Ims Nanofabrication Gmbh Non-linear dose- and blur-dependent edge placement correction
US10840054B2 (en) 2018-01-30 2020-11-17 Ims Nanofabrication Gmbh Charged-particle source and method for cleaning a charged-particle source using back-sputtering
JP2021526716A (ja) 2018-06-12 2021-10-07 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． マルチビーム検査装置を使用してサンプルをスキャンするためのシステム及び方法
KR102592916B1 (ko) * 2018-07-31 2023-10-23 삼성전자주식회사 마스크리스 노광 장치와 노광 방법, 및 그 노광 방법을 포함한 반도체 소자 제조방법
CN109445253B (zh) * 2018-12-25 2021-03-05 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 一种基于dmd置平状态的快速扫描曝光方法
DE102019106805A1 (de) * 2019-03-18 2020-09-24 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierender halbleiterchip und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement
US11099482B2 (en) 2019-05-03 2021-08-24 Ims Nanofabrication Gmbh Adapting the duration of exposure slots in multi-beam writers
EP3896523B1 (en) * 2020-04-16 2022-08-10 Imec VZW Method and device for generating (quasi-) periodic interference patterns
KR20210132599A (ko) 2020-04-24 2021-11-04 아이엠에스 나노패브릭케이션 게엠베하 대전 입자 소스
TWI785582B (zh) * 2020-05-08 2022-12-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於在帶電粒子束檢測系統中增強檢測影像之方法、影像增強裝置及其相關非暫時性電腦可讀媒體
CN111710473A (zh) * 2020-06-09 2020-09-25 西安交通大学 一种图案化柔性导电薄膜的制备方法
CN112666804B (zh) * 2021-01-14 2023-10-03 之江实验室 基于干涉点阵和dmd的边缘光抑制阵列并行直写装置
US11815818B2 (en) * 2021-05-10 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Method to achieve non-crystalline evenly distributed shot pattern for digital lithography
CN115236952B (zh) * 2022-09-23 2022-11-29 深圳市先地图像科技有限公司 一种激光成像用的图像数据处理方法、系统及相关设备
CN118057242A (zh) * 2022-11-18 2024-05-21 江苏维格新材料科技有限公司 激光直写方法、控制设备及激光直写系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE33931E (en) * 1981-12-21 1992-05-19 American Semiconductor Equipment Technologies Laser pattern generating system
US6248988B1 (en) * 1998-05-05 2001-06-19 Kla-Tencor Corporation Conventional and confocal multi-spot scanning optical microscope
JP2003084444A (ja) * 2001-07-05 2003-03-19 Pentax Corp 多重露光描画方法及び多重露光描画装置
JP2004012899A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Fuji Photo Film Co Ltd 露光装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997034171A2 (en) * 1996-02-28 1997-09-18 Johnson Kenneth C Microlens scanner for microlithography and wide-field confocal microscopy
US6833908B2 (en) * 2001-03-23 2004-12-21 Ultratech, Inc. Computer architecture for and method of high-resolution imaging using a low-resolution image transducer
JP2003021800A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Canon Inc 投射型表示装置
WO2003040830A2 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Applied Materials, Inc. Optical spot grid array printer
SE0200547D0 (sv) * 2002-02-25 2002-02-25 Micronic Laser Systems Ab An image forming method and apparatus
US6870604B2 (en) 2002-04-23 2005-03-22 Ball Semiconductor, Inc. High resolution point array
US7589729B2 (en) * 2002-05-15 2009-09-15 Mental Images Gmbh Image synthesis by rank-1 lattices
JP3938714B2 (ja) 2002-05-16 2007-06-27 大日本スクリーン製造株式会社 露光装置
JP2004258294A (ja) * 2003-02-26 2004-09-16 Mitsubishi Paper Mills Ltd パターン形成方法及びレジストパターン形成方法
US7061623B2 (en) * 2003-08-25 2006-06-13 Spectel Research Corporation Interferometric back focal plane scatterometry with Koehler illumination
GB2408383B (en) * 2003-10-28 2006-05-10 Ims Nanofabrication Gmbh Pattern-definition device for maskless particle-beam exposure apparatus
US6870172B1 (en) 2004-05-21 2005-03-22 Kla-Tencor Technologies Corporation Maskless reflection electron beam projection lithography
US7230677B2 (en) 2004-12-22 2007-06-12 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method utilizing hexagonal image grids
US8351020B2 (en) * 2008-11-26 2013-01-08 Micronic Laser Systems Image reading and writing using a complex two-dimensional interlace scheme

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE33931E (en) * 1981-12-21 1992-05-19 American Semiconductor Equipment Technologies Laser pattern generating system
US6248988B1 (en) * 1998-05-05 2001-06-19 Kla-Tencor Corporation Conventional and confocal multi-spot scanning optical microscope
JP2003084444A (ja) * 2001-07-05 2003-03-19 Pentax Corp 多重露光描画方法及び多重露光描画装置
JP2004012899A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Fuji Photo Film Co Ltd 露光装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10338370B2 (en) 2016-05-17 2019-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Clock signal generators and substrate inspecting apparatuses having the same

Also Published As

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