KR20120088513A - 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
길이 방향에서 상대적으로 높은 양의 세기 균일도를 갖는 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 시스템 및 방법이다. 이 방법은 장축 방향에서 제 1 양의 세기 비균일을 갖는 라인 이미지를 이미지 평면에 형성하는 단계와 라인 이미지와 적어도 부분적으로 중첩하는 보조 이미지를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 라인 이미지의 적어도 일부 위에 보조 이미지를 주사하는 단계와 장축 방향에서 제 1 양보다 적은 제 2 양의 세기 비균일을 갖는 수정된 시간-평균 라인 이미지를 장축 방향에서 주사 프로파일에 따라서 형성하는 단계를 포함한다. 반도체 웨이퍼를 레이저 어닐링함에 있어서, 웨이퍼 주사 경로의 인접한 주사에 대해 라인-이미지 중첩량이 실질적으로 감소되므로, 웨이퍼 처리량을 증가시킨다.
Description
본 발명은 일반적으로 라인 이미지의 사용에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 상대적으로 높은 세기 균일도를 갖는 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
상대적으로 균일한 세기를 갖는 라인 이미지를 사용할 필요가 있는 다양한 응용이 존재한다. 그러한 한 가지 응용은 당해 기술분야에서 레이저 스파이크 어닐링(LSA: laser spike annealing) 또는 단지 "레이저 어닐링"으로도 불리는 레이저 열처리(LTP: laser thermal processing)이다. 레이저 어닐링은 트랜지스터와 같은 능동 마이크로회로를 형성할 때 반도체 웨이퍼에 형성된 디바이스(구조물)의 선택 영역 내 불순물을 활성화시키는 것을 포함하는 다양한 응용을 위해 반도체 제조에서 사용된다.
레이저 어닐링의 한 가지 형태는 반도체 구조물(예컨대, 소스 및 드레인 영역) 내 불순물을 활성화시키는데 충분히 길고 상당한 불순물 확산을 방지하기에 충분히 짧은 시간 동안 반도체 웨이퍼의 표면을 소정의 온도("어닐링 온도")까지 가열하기 위해 광빔으로부터 주사된(scanned) 라인 이미지를 사용한다. 반도체 웨이퍼의 표면이 어닐링 온도에 있는 시간은 라인 이미지가 주사되는 속도("주사 속도")로 라인 이미지 폭을 나눈 것과 라인 이미지의 파워 밀도에 의해 결정된다.
상용 어닐링 시스템에서 높은 웨이퍼 처리량(throughput)을 달성하기 위해, 라인 이미지는 가능한 길어야 하고 또한 높은 파워 밀도를 가져야 한다. 가용한 라인 이미지 크기의 예시적인 범위는 길이가 5 mm ~ 100 mm이고(교차-주사 방향) 폭이 25 ㎛ ~ 500 ㎛(주사 방향)이다. 균일한 어닐링을 달성하기 위해, 라인-이미지의 길이 방향에서 세기 프로파일(intensity profile)은 가능한 균일할 필요가 있고, 라인 이미지의 폭 방향에서 비균일은 주사 프로세스 동안 평균을 구한다.
전형적인 반도체 공정 요구사항은 어닐링 온도가 +/- 3℃의 온도 균일도에서 1000 ~ 1300℃가 되는 것을 요구한다. 이러한 온도 균일도를 달성하기 위해, 어닐링 광빔에 의해 형성된 라인 이미지는 교차-주사 방향에서 상대적으로 균일한 세기를 가질 필요가 있으며, 이것은 대부분의 조건하에서 +/- 5% 세기 변동 미만이다.
CO2 레이저는 그 파장(보통 10.6 ㎛)이 반도체 웨이퍼 상의 대부분의 디바이스 피처(features)의 크기보다 훨씬 길기 때문에 레이저 어닐링을 위해 선호되는 광원이다. 이것은 디바이스 피처의 크기의 파장을 사용하는 것에 의해 노출 시 패턴-관련된 변동이 초래될 수 있기 때문에 중요하다. 따라서, 반도체 웨이퍼가 10.6 ㎛ 파장 광으로 조사될 때, 피처로부터 광 산란이 최소이고, 그 결과 더욱 균일한 노출이 얻어진다. 또한, CO2 레이저는 상대적으로 높은 세기의 빔을 방출한다.
그러나, CO2 레이저에 대한 코히런스(coherence) 길이는 상대적으로 길고, 통상 수 미터(m)이다. 이것은 쾰러 조명 원리에 기초하여 필요한 균일도, 즉 ~10%(즉, 약 +/- 5%)를 갖는 라인 이미지를 생성하기 위해 이진 광학 방식을 사용하는 것을 불가능하게 한다.
(발명의 요약)
본 발명의 일 측면은 제 1 레이저 빔을 제공하도록 구성된 기본 레이저 시스템을 포함하는 라인-이미지-형성 광학 시스템이다. 상기 라인-이미지-형성 광학 시스템은 또한, 이미지 평면을 갖고 제 1 레이저 빔을 수광하여 그것으로부터 상기 이미지 평면에서 라인 이미지를 형성하는 빔-조절(conditioning) 광학 시스템을 포함한다. 라인 이미지는 장축과 상기 장축을 따라 제 1 세기 비균일 양을 갖는다. 라인-이미지-형성 광학 시스템은 또한 a) 제 2 레이저 빔을 형성하는 보조 레이저 시스템, 및 b) 상기 제 1 레이저 빔의 일부로부터 제 2 레이저 빔을 제공하는 빔-분할 광학 시스템 중 하나를 포함한다. 라인-이미지-형성 광학 시스템은 제 2 레이저 빔을 수신하여 그것으로부터 상기 라인 이미지와 적어도 부분적으로 중첩하는 보조 이미지를 이미지 평면에서 형성한다. 주사 광학 시스템은 보조 이미지를 라인 이미지의 적어도 일부 위에 주사하여 제 1 양보다 작은 제 2 양의 세기 비균일을 갖는 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성한다.
라인-이미지-형성 광학 시스템은 바람직하게는 보조 레이저 시스템과 주사 광학 시스템에 조작상 연결된 컨트롤러를 추가로 포함한다. 컨트롤러는 a) 보조 레이저 빔의 세기의 양과 b) 라인 이미지에 대한 보조 이미지의 주사 속도 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된다.
라인-이미지-형성 광학 시스템에서, 보조 이미지는 바람직하게는 실질적으로 고정된 세기를 갖고 주사 속도는 바람직하게는 장축 상의 위치에 따라 변한다.
라인-이미지-형성 광학 시스템에서, 주사 속도는 바람직하게는 거의 일정하고 보조 이미지는 바람직하게는 장축 상의 위치에 따라 세기가 변한다.
라인-이미지-형성 광학 시스템은 바람직하게는 워크피스(workpiece) 및 열 방출 검출 시스템을 추가로 포함한다. 워크피스는 실질적으로 이미지 평면 내에 정렬된 표면을 갖는다. 열 방출 검출 시스템은 워크피스의 표면 위에 형성된 라인 이미지의 방출 이미지를 포획하여 방출 이미지를 나타내는 전기 신호를 발생하도록 정렬된다. 또한, 컨트롤러는 상기 전기 신호를 수신 및 처리하여 a) 실질적으로 일정한 세기 및 선택적으로 변하는 주사 속도, 및 b) 선택적으로 변하는 세기 및 실질적으로 일정한 주사 속도 중 적어도 하나를 포함하는 보조 이미지를 주사하기 위한 스캔 프로파일을 형성한다.
라인-이미지-형성 광학 시스템에서, 컨트롤러는 상기 전기 신호의 저역통과 필터링을 수행하도록 구성된다.
라인-이미지-형성 광학 시스템에서, 워크피스는 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 포함한다.
라인-이미지-형성 광학 시스템은 바람직하게는 조정 가능한 감쇠기를 추가로 포함한다. 조정 가능한 감쇠기는 보조 레이저 빔이 감쇠기를 통과하고 컨트롤러에 조작상 연결되어 상기 선택적으로 변하는 세기를 제공하도록 정렬된다.
라인-이미지-형성 광학 시스템에서, 제 1 및 제 2 레이저 빔은 바람직하게는 실질적으로 동일한 파장을 갖는다.
라인-이미지-형성 광학 시스템에서, 기본 및 보조 레이저 시스템은 바람직하게는 CO2 레이저를 포함한다.
라인-이미지-형성 광학 시스템은 바람직하게는 표면을 갖는 반도체 웨이퍼의 레이저 어닐링을 수행하기 위한 것이다. 라인-이미지-형성 광학 시스템에서, 라인 이미지는 웨이퍼 주사 경로에 대해 반도체 웨이퍼 표면 위에 주사된다. 라인 이미지는 잔류시간(dwell time)(td)을 갖는다. 보조 이미지는 잔류시간(td)과 대략 같거나 더 짧은 주사시간(ts)을 갖는다.
본 발명의 제 2 측면은 이미지 평면에서 개선된 세기 균일을 갖는 라인 이미지를 형성하는 방법이다. 상기 방법은 장축 방향에서 제 1 양의 세기 균일을 갖는 라인 이미지를 이미지 평면에 형성하는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 라인 이미지와 적어도 부분적으로 중첩하는 보조 이미지를 형성하는 것을 포함한다. 상기 방법은 주사 프로파일에 따라 장축 방향에서 및 상기 라인 이미지의 적어도 일부 위에 보조 이미지를 주사하여 상기 제 1 양보다 적은 제 2 양의 세기 균일을 장축 방향에서 갖는 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 것을 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 a) 실질적으로 일정한 세기 및 선택적으로 변하는 주사 속도; b) 선택적으로 변하는 세기 및 실질적으로 일정한 주소 속도; 및 c) 선택적으로 변하는 세기 및 선택적으로 변하는 주사 속도 중 하나를 포함하는 주사 프로파일을 정의하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법은 a) 보조 이미지를 형성하는 보조 레이저 빔을 선택적으로 감쇠하는 것; 및 b) 보조 이미지를 형성하는 보조 레이저 빔을 형성하기 위해 사용된 보조 레이저 시스템을 조정하는 것 중 적어도 하나에 의해 보조 이미지의 세기를 제어하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 실질적으로 동일한 파장을 갖는 각각의 광빔으로 라인 이미지 및 보조 이미지를 형성하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 동일한 CO2 레이저 또는 상이한 CO2 레이저 중 어느 하나로부터 라인 이미지 및 보조 이미지를 형성하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 반도체 구조물을 포함하는 반도체 웨이퍼의 표면 위에 시간-평균 수정된 라인 이미지를 주사하여 상기 반도체 구조물을 열적으로 어닐링하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법에서, 시간-평균 수정된 라인 이미지는 바람직하게는 잔류시간(td)을 갖는다. 보조 이미지는 바람직하게는 잔류시간(td)과 대략 같거나 더 짧은 주사시간(ts)을 갖는다.
상기 방법은 바람직하게는 인접한 주사 경로 섹션을 갖는 웨이퍼 주사 경로 위에 시간-평균 수정된 라인 이미지를 주사하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 인접한 주사 경로 섹션에 대해 시간 평균 수정된 라인 이미지의 5~10%의 중첩이 존재하도록 웨이퍼 주사 경로를 구성하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 라인 이미지의 세기 프로파일을 결정하고, 및 세기 프로파일에 기초하여 주사 프로파일을 연산하는 것을 추가로 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 워크피스 위에 라인 이미지를 형성하고, 및 워크피스로부터 방출 이미지를 측정하여 세기를 측정하는 것을 추가로 포함한다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명, 청구의 범위, 및 첨부 도면을 포함하는 본 명세서의 기재된 바와 같이 본 발명을 실시하여 인식되거나 당업자에게 명백해질 것이다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 본 발명의 실시예를 제시하며, 청구범위에 주장된 본 발명의 속성 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 윤곽을 제공하려는 것임을 이해해야 한다. 첨부의 도면은 본 발명에 대한 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 병합되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 도시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1a는 기본 및 보조 레이저 시스템을 사용하는 본 발명에 따른 라인-이미지-형성 광학 시스템의 예를 개략적으로 도시하고,
도 1b는 도 1a와 유사한 도면으로서, 기본 레이저 빔의 일부의 방향을 전환하여 보조 레이저 빔이 형성되는 실시예를 도시하고,
도 2는 이상화된 라인 이미지의 개략도이고,
도 3a 및 3b는 도 2의 이상화된 라인 이미지에 대한 이상화된 거리(mm) 대 정규화 세기 플롯으로서, 각각 단축(주사) 방향과 장축(교차-주사) 방향을 따라 얻어진, 이상화된 세기 프로파일의 예를 나타내는 사각형(실선)과 가우시안(파선)으로 표현되어 있으며,
도 4는 도 2와 유사하지만 라인 이미지(기본 이미지)보다 작고 또한 상기 라인 이미지와 겹치는 보조 이미지를 도시하며, 여기서 상기 보조 이미지는 주사 프로파일에 따라 기본 이미지의 장축 방향을 따라 주사되며,
도 5는 종래의 라인-이미지-형성 광학 시스템에 의해 형성된 라인 이미지 예로 조사된 반도체 웨이퍼의 열 방출을 측정하여 얻어진 선행기술의 세기 컨투어 플롯(intensity contour plot)이고,
도 6a 및 6b는 도 5의 선행기술의 세기 컨투어 플롯에 대해 단축 및 장축 방향에서 각각 거리 대 세기를 도시하고,
도 7a는 장축을 따라 상대적으로 높은 세기 비균일도를 갖는 라인 이미지 예의 세기 컨투어 플롯이고, 또한 라인 이미지의 장축을 따라서 주사되는 보조 이미지 예를 도시하고,
도 7b는 도 7a의 라인 이미지의 장축 방향에서 거리 대 세기의 플롯으로서, 라인 이미지의 장축을 따라서 주사되는 보조 이미지와 주사 프로파일에 따라 보조 이미지 세기(파선)에서의 변화를 도시하고,
도 8a는 라인 이미지의 장축 방향에서의 거리 대 세기 플롯으로서, 장축 방향을 따라서 주사 프로파일에 따라 보조 이미지를 주사하여 형성된 결과적인 수정된 시간-평균 라인 이미지 세기 프로파일을 도시하고,
도 8b는 도 8a의 수정된 라인 이미지에 대응하는 세기 컨투어 플롯으로서, 종래 형성된 라인 이미지에 대한 도 7a의 세기 컨투어 플롯에 비해 수정된 시간-평균 라인 이미지에 대해 장축 방향을 따라서 더 큰 세기 균일도를 도시하고,
도 9는 장축 방향에서 거리(mm) 대 세기(카운트)의 플롯으로서, 라인 이미지의 장축을 따라서 세기 프로파일에서 경사(tilt) 예를 도시하고,
도 10a 및 10b는 패턴 형성된 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 라인 이미지에 대해 측정된 열 방출 이미지에 대한 도 9와 유사한 플롯으로서, 웨이퍼 패턴으로부터 광 산란에 의해 야기된 결과적인 높은-공간-주파수 특징(features)을 도시하고,
도 10c는 도 10a 및 10b와 유사하며 방출 이미지가 웨이퍼 패턴에 의한 광 산란에 의해 초래된 고주파수 변조를 제거하기 위해 저역통과 필터로 필터링된 경우를 도시한다.
도 11은 레이저 어닐링 시스템의 예를 개략적으로 도시하는 도면으로서, 반도체 웨이퍼의 열적 어닐링을 위해 상대적으로 높은 세기 균일을 갖는 주사된 수정된 라인 이미지를 형성하는 본 발명의 라인-이미지-형성 광학 시스템을 포함하며,
도 12는 웨이퍼 표면 위에 수정된 라인 이미지를 주사하기 위한 웨이퍼 주사 경로의 예를 도시하는 반도체 웨이퍼의 일부의 평면도로서, 상기 웨이퍼 주사 경로는 스텝 거리(DS: stepping distance)에 의해 분리된 인접한 선형 주사 경로 섹션을 가지며, 그 결과 인접한 선형 주사 경로 섹션에 있어서 상기 수정된 라인 이미지의 에지에서 약간의 중첩이 발생하고,
도 13a는 레이저 어닐링을 수행할 때 웨이퍼 주사 경로의 인접한 주사 경로 섹션과 관련된 종래의 라인 이미지(실선 및 파선)에 대한 라인 이미지 세기 및 대응하는 라인 이미지의 개략도로서, 라인 이미지가 장축을 따라서 실질적으로 균일하지 않을 때 및 인접한 주사 경로 섹션이 중첩된 라인 이미지를 제공하지 않을 때 세기 갭(gap)이 어떻게 형성되는지를 도시하고,
도 13b는 도 13a와 유사하며 통상 형성된 라인 이미지에 대한 인접한 주사 경로 섹션에 있어서 장축 방향에서 50% 라인 이미지 중첩을 보여주며,
도 13c는 도 13b와 유사하지만 웨이퍼 주사 경로의 인접한 주사 경로 섹션에 있어서 수정된 라인 이미지에 대한 세기 프로파일 및 라인 이미지를 도시하며, 여기서 필요한 중첩의 양은 도 13b의 통상 형성된 라인 이미지에 대한 것보다 훨씬 더 적다.
도 1b는 도 1a와 유사한 도면으로서, 기본 레이저 빔의 일부의 방향을 전환하여 보조 레이저 빔이 형성되는 실시예를 도시하고,
도 2는 이상화된 라인 이미지의 개략도이고,
도 3a 및 3b는 도 2의 이상화된 라인 이미지에 대한 이상화된 거리(mm) 대 정규화 세기 플롯으로서, 각각 단축(주사) 방향과 장축(교차-주사) 방향을 따라 얻어진, 이상화된 세기 프로파일의 예를 나타내는 사각형(실선)과 가우시안(파선)으로 표현되어 있으며,
도 4는 도 2와 유사하지만 라인 이미지(기본 이미지)보다 작고 또한 상기 라인 이미지와 겹치는 보조 이미지를 도시하며, 여기서 상기 보조 이미지는 주사 프로파일에 따라 기본 이미지의 장축 방향을 따라 주사되며,
도 5는 종래의 라인-이미지-형성 광학 시스템에 의해 형성된 라인 이미지 예로 조사된 반도체 웨이퍼의 열 방출을 측정하여 얻어진 선행기술의 세기 컨투어 플롯(intensity contour plot)이고,
도 6a 및 6b는 도 5의 선행기술의 세기 컨투어 플롯에 대해 단축 및 장축 방향에서 각각 거리 대 세기를 도시하고,
도 7a는 장축을 따라 상대적으로 높은 세기 비균일도를 갖는 라인 이미지 예의 세기 컨투어 플롯이고, 또한 라인 이미지의 장축을 따라서 주사되는 보조 이미지 예를 도시하고,
도 7b는 도 7a의 라인 이미지의 장축 방향에서 거리 대 세기의 플롯으로서, 라인 이미지의 장축을 따라서 주사되는 보조 이미지와 주사 프로파일에 따라 보조 이미지 세기(파선)에서의 변화를 도시하고,
도 8a는 라인 이미지의 장축 방향에서의 거리 대 세기 플롯으로서, 장축 방향을 따라서 주사 프로파일에 따라 보조 이미지를 주사하여 형성된 결과적인 수정된 시간-평균 라인 이미지 세기 프로파일을 도시하고,
도 8b는 도 8a의 수정된 라인 이미지에 대응하는 세기 컨투어 플롯으로서, 종래 형성된 라인 이미지에 대한 도 7a의 세기 컨투어 플롯에 비해 수정된 시간-평균 라인 이미지에 대해 장축 방향을 따라서 더 큰 세기 균일도를 도시하고,
도 9는 장축 방향에서 거리(mm) 대 세기(카운트)의 플롯으로서, 라인 이미지의 장축을 따라서 세기 프로파일에서 경사(tilt) 예를 도시하고,
도 10a 및 10b는 패턴 형성된 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 라인 이미지에 대해 측정된 열 방출 이미지에 대한 도 9와 유사한 플롯으로서, 웨이퍼 패턴으로부터 광 산란에 의해 야기된 결과적인 높은-공간-주파수 특징(features)을 도시하고,
도 10c는 도 10a 및 10b와 유사하며 방출 이미지가 웨이퍼 패턴에 의한 광 산란에 의해 초래된 고주파수 변조를 제거하기 위해 저역통과 필터로 필터링된 경우를 도시한다.
도 11은 레이저 어닐링 시스템의 예를 개략적으로 도시하는 도면으로서, 반도체 웨이퍼의 열적 어닐링을 위해 상대적으로 높은 세기 균일을 갖는 주사된 수정된 라인 이미지를 형성하는 본 발명의 라인-이미지-형성 광학 시스템을 포함하며,
도 12는 웨이퍼 표면 위에 수정된 라인 이미지를 주사하기 위한 웨이퍼 주사 경로의 예를 도시하는 반도체 웨이퍼의 일부의 평면도로서, 상기 웨이퍼 주사 경로는 스텝 거리(DS: stepping distance)에 의해 분리된 인접한 선형 주사 경로 섹션을 가지며, 그 결과 인접한 선형 주사 경로 섹션에 있어서 상기 수정된 라인 이미지의 에지에서 약간의 중첩이 발생하고,
도 13a는 레이저 어닐링을 수행할 때 웨이퍼 주사 경로의 인접한 주사 경로 섹션과 관련된 종래의 라인 이미지(실선 및 파선)에 대한 라인 이미지 세기 및 대응하는 라인 이미지의 개략도로서, 라인 이미지가 장축을 따라서 실질적으로 균일하지 않을 때 및 인접한 주사 경로 섹션이 중첩된 라인 이미지를 제공하지 않을 때 세기 갭(gap)이 어떻게 형성되는지를 도시하고,
도 13b는 도 13a와 유사하며 통상 형성된 라인 이미지에 대한 인접한 주사 경로 섹션에 있어서 장축 방향에서 50% 라인 이미지 중첩을 보여주며,
도 13c는 도 13b와 유사하지만 웨이퍼 주사 경로의 인접한 주사 경로 섹션에 있어서 수정된 라인 이미지에 대한 세기 프로파일 및 라인 이미지를 도시하며, 여기서 필요한 중첩의 양은 도 13b의 통상 형성된 라인 이미지에 대한 것보다 훨씬 더 적다.
이제 본 발명의 실시예에 대한 설명이 상세하게 이루어질 것이며, 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 설명된다. 가능한 항상, 전체 도면에서 동일하거나 유사한 참조 번호 및 부호는 동일하거나 유사한 부분을 지칭한다.
본 명세서에서 용어 "라인 이미지(line image)"는 광빔에 의해 이미지 평면에 형성된 광의 긴 세기 분포를 일반적으로 표시하기 위해 사용되고, 따라서 고전적인 의미에서 관련된 "대상(object)"을 반드시 필요로 하지 않는다는 것을 유념해야 한다. 예를 들면, 상기 라인 이미지는 전술한 광빔이 이미지 평면에서 라인 초점을 형성토록 하는 빔-조절 광학기구를 사용하여 형성될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "시간-평균 라인 이미지(time-averaged line image)"는 그 세기가 일정 기간 동안 측정되고 그 일정 기간에 대해 평균한 라인 이미지이다.
라인-이미지-형성 광학 시스템
도 1a는 본 발명에 따른 라인-이미지-형성 광학 시스템("시스템")(10)의 예를 도시하는 개략도이다. 참조를 위해 직교 좌표계가 도시되어 있다. 시스템(10)은 Z축 방향으로 진행하는 광축(A1)을 따라 시초 기본 레이저 빔(22)을 방출하는 기본 레이저 시스템(20)을 포함한다. 기본 레이저 시스템(20)의 아래에는 광축(A1)을 따라 빔 조절 광학 시스템(30)이 정렬된다. 빔 조절 광학 시스템(30)은 시초 기본 레이저 빔(22)을 수신하여 그것으로부터 라인-이미지-형성 빔(32)(이하에서는 "기본 광빔"으로 지칭한다.)을 형성하고, 이것은 X-Y 평면에 놓인 이미지 평면(IP)에서 라인 이미지(36)(이하에서는 "기본 이미지"라고 지칭한다.)를 형성한다.
도 2는 이미지 평면(IP)에서 형성된 이상화된 라인 이미지(36)의 개략도이다. 이상화된 라인 이미지(36)는 "단축(short axis)" 폭(W1X)과 "장축(long axis)" 길이(L1Y)를 갖는다. 도 2의 이상화된 라인 이미지(36)는 또한 라인 이미지(36)에 대한 이상적인 "플랫톱(flat top)" 세기 컨투어 플롯을 묘사한다.
도 3a 및 3b는 ~0.25 mm의 폭(W1X)과 ~10 mm의 장축 길이(L1Y)를 갖는 이상적인 라인 이미지(36)에 대한 이상화된 거리(mm) 대 정규화 세기를 도시한다. 도 2는 정규화 세기 1에서 단일의 극히 한정된 세기 컨투어를 갖는 이상화된 세기 컨투어 플롯으로 생각될 수 있다.
다시 도 3a를 참조하면, 파선에 의해 도시된 것과 같이 단축을 따라 단일의 최대값을 갖는 부드러운 프로파일(예컨대, 가우시안 또는 근사-가우시안) 또한 이상적인 라인 이미지(36)에 대한 적당한 단축 세기 프로파일이다.
다시 도 1a를 다시 참조하면, 빔 조절 광학 시스템(30)은 렌즈, 미러(mirror), 애퍼처(aperture), 필터, 능동 광학 소자(예컨대, 가변 감쇠기 등) 및 이것들의 조합을 포함하는 것이 가능하다. 빔 조절 광학 시스템(30)의 예가 미국 특허 제7,514,305호, 제7,494,942호, 제7,399,945호 및 제6,366,308호와 미국 특허 출원 제12/800,203호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
일 실시예에서, 표면(44)을 갖는 평면 워크피스(workpiece)(40)가 그 표면(44)이 실질적으로 이미지 평면(IP) 내에 놓이도록 이미지 평면에서 정렬된다. 일 실시예에서, 워크피스(40)는 반도체 웨이퍼를 포함한다.
지금까지 시스템(10)의 설명은 종래의 라인-이미지-형성 광학 시스템을 설명한다. 그러나, 도 1a를 계속 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(10)은 역시 Z축 방향으로 진행하고 따라서 광축(A1)에 평행한 광축(A2)을 따라 시초 보조 레이저 빔(52)을 방출하는 보조 레이저 시스템(50)을 또한 포함한다. 시스템(10)은 또한 광축(A2)을 따라 보조 레이저 시스템(50)의 아래 정렬된 주사 광학 시스템(60)을 포함한다. 일 실시예에서, 보조 레이저 시스템(50)과 주사 광학 시스템(60) 사이에 가변 감쇠기(56)가 정렬된다.
시스템(10)은 추가로, 보조 레이저 시스템(50), 옵션인 가변 감쇠기(56), 및 주사 광학 시스템(60)에 조작상 연결되고 또한 아래에서 설명되는 바와 같이 전기 제어 신호(S50, S56(옵션), S60)를 통해 시스템(10)의 일부로서 상기 2개 시스템(50, 60)과 옵션으로 상기 가변 감쇠기(56)의 동작을 조정하도록 구성되는 컨트롤러(70)를 포함한다.
주사 광학 시스템(60)은 시초 보조 레이저 빔(52)을 수신하여 그것으로부터 주사 레이저 빔(62)(이하에서 "보조 광빔"으로 지칭한다.)을 형성하며 이것은 이미지 평면(IP)에서 보조 이미지(66)를 형성한다. 도 4를 참조하면, 주사 광학 시스템(60)은 주사 프로파일에 기초하여 라인 이미지(36)의 적어도 일부 위에 보조 이미지(66)를 주사한다. 상기 주사 프로파일은 Y 방향 화살표(68)에 의해 도시된 바와 같이 장축의 방향으로(즉, Y축 방향) 기본 이미지(36)를 주사한다. 보조 이미지(66)는 일반적으로 기본 이미지(36)보다 작고(즉, 더 적은 면적을 갖고) 보조 이미지(66)가 움직이지 않는 경우 기본 이미지(36)에 적어도 부분적으로 중첩한다. 도 4에 도시된 예에서, 보조 이미지(66)는 라인 이미지(36)에 완전히 중첩한다, 즉 보조 이미지(66)는 라인 이미지(36) 내에 들어온다. "부분적으로 중첩하는" 보조 이미지(66)는 라인 이미지(36)의 경계를 넘어 확장할 것이다. 따라서, 보조 이미지(66)는 라인 이미지(36)에 "적어도 부분적으로 중첩하는" 것으로 말하여지며, 어떤 경우에는 이것은 보조 이미지(66)가 도 4에 도시된 것과 같이 기본 이미지(36)에 완전히 중첩하는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 보조 이미지(66)와 기본 이미지(36)의 "완전한 중첩"이라는 문구의 이해와 사용은 보조 이미지(66)가 라인 이미지(36)를 완전히 커버하는 것을 의미하지 않는다. 어떤 경우에는, 보조 이미지(66)는 라인 이미지(36)와 완전히 중첩하고 라인 이미지(36) 내에 들어온다, 즉 보조 이미지(66)는 라인 이미지(36)의 단축 폭(W1X)보다 실질적으로 더 작은 폭(W2X)을 갖는다. 실시예에서, 라인 이미지(36)와 보조 이미지(66)의 치수는 선택 세기 값(즉, 세기 임계치)에 의해 정해진다.
이하에서는 주사 프로파일을 기초로 기본 이미지(36)에 관련하여 보조 이미지(66)를 주사하는 목적이 더욱 상세히 설명된다. 보조 이미지(66)는, 이하에서 설명된 바와 같이, 수정된 라인 이미지(36)를 형성하는 기능을 달성하는 라인, 원, 타원, 직사각형, 정사각형 등과 같은 다양한 일반적인 형상 중 어느 하나가 될 수 있다.
도 1b는 도 1a와 유사한 도면으로서, 시초 기본 레이저 빔(22)의 일부(22')의 방향을 전환함으로써 시초 보조 레이저 빔(52)이 형성되는 시스템(10)의 일 실시예를 도시한다. 실시예에서, 이것은 시초 기본 레이저 빔(22)의 일부(22')의 방향을 전환하는 빔 스플리터(BS)를 광축(A1)을 따라 배치하는 것에 의해 달성된다. 시초 기본 레이저 빔(22)의 일부(22')가 시초 보조 레이저 빔(52)으로서 역할을 할 수 있도록 시초 기본 레이저 빔(22)의 일부(22')를 광축(A2)을 따라 조향시키기 위해 폴드 미러(fold mirror: FM)이 선택적으로 사용된다. 빔 스플리터(BS)와 폴드 미러(FM)는 시초 기본 레이저 빔(22)의 일부(22')을 조향하여 시초 보조 레이저 빔(52)을 형성하는 빔-분할 광학 시스템(74)의 한 예를 구성한다. 여기서, 시초 기본 레이저 빔(22)의 작은 조각을 폴드 미러(FM)로 편향시키는 소형 거울(도시되지 않음)에 의해 빔 스플리터(BS)가 대체되는 경우를 포함하여, 다른 다양한 빔-분할 광학 시스템(74)이 고려될 수 있다.
실시예에서, 시초 기본 레이저 빔(22)의 일부(22')는 조절된 보조 레이저 빔(52), 즉 시초 기본 레이저 빔(22)의 일부(22')보다 그 단면에서 더욱 균일한 세기를 갖는 빔을 형성하는 옵션인 빔 조절 광학 시스템(30')에 의해 처리된다. 빔 조절 광학 시스템(30')은 렌즈, 미러, 애퍼처, 필터, 능동 광학소자(예컨대, 가변 감쇠기 등) 및 이것들의 조합을 포함하여 주사 광학 시스템(60)이 적당한 보조 광빔(62)을 형성하기 위해 사용하는 적당한 보조 레이저 빔(52)을 형성할 수 있는 점에서 빔 조절 광학 시스템(30)과 유사하다. 실시예에서, 컨트롤러(70)는 빔 조절 광학 시스템(30')에 전기적으로 연결되어 제어신호(S30')에 의해 내부의 임의의 능동 광학소자를 제어한다.
라인 이미지 세기 균일성
도 5는 종래의 라인-이미지-형성 광학 시스템에 의해 형성된 라인 이미지(36)의 예로 조사된 반도체 웨이퍼의 열 방출을 측정하여 얻어진 선행기술의 세기 컨투어 플롯이다. 세기 컨투어는 정규화된 세기에 기초한다. 단축 방향은 단축 세기 변동을 강조하기 위해 확대되어 있다.
도 6a 및 6b는 도 5의 라인 이미지의 세기 컨투어 플롯에 대해 단축 및 장축 방향에서 각각 거리 대 세기를 도시한다.
도 5, 6a 및 6b를 참조하면, 장축 세기 프로파일은 도 6b의 평행 파선에 의해 표시된 범위에서 약 20%의 세기의 변동을 보여준다. 장축 방향에서 라인 이미지 세기 프로파일은 회절, 광학 수차, 광학 오정렬 또는 이것들의 조합과 같은 다수의 상이한 인자들에 기인한 세기 변동을 포함한다. 동적 수차 및/또는 오정렬은 통상 장축을 따라 시간에 따라 변하는 경사의 형태로 세기 비균일을 초래한다. 이 현상은 때때로 "빔 동요(beam wobble)"라고 불린다. 라인 이미지(36)의 세기 프로파일은 또한 예컨대 잔류성 가열 효과 또는 정적 오정렬에 의한 정적 경사를 가질 수 있다.
상당한 장축 세기 비균일(예컨대, 20%)은, 예컨대 반도체 웨이퍼 상의 높은 온도 균일도가 어닐링 처리 중에 요구되는 레이저 어닐링과 같은 특정 응용에 있어서 허용될 수 없다.
도 7a는 장축을 따라서 상대적으로 높은 세기 비균일도를 갖는 라인 이미지(36) 예의 세기 컨투어 플롯이고, 또한 라인 이미지(36)의 장축을 따라서 주사되는 보조 이미지(66) 예를 도시한다. 도 7b는 도 7a의 라인 이미지(36)의 장축 방향에서 거리 대 세기의 플롯으로서, Y 방향 화살표(68)에 의해 표시된 바와 같이 라인 이미지(36) 장축을 따라서 주사되는 보조 이미지(66)와 주사 프로파일에 따라 보조 이미지 세기(파선(69))에서의 변화를 도시한다.
시스템(10)은 라인-이미지 세기가 낮은 보조 이미지(66)를 통해 추가의 (보조) 세기를 공급함으로써 단지 기본 레이저 시스템(20)과 빔 조절 광학 시스템(30)에 의해 형성된 라인 이미지(36)의 세기 균일을 향상시키기 위해 구성된다. 이것은 사실상 그렇지 않으면 비균일한 라인 이미지(36)의 세기 프로파일을 보충하여 기본 이미지(36)와 선택적으로 주사된 보조 이미지(66)의 시간-평균 조합인 수정된 라인 이미지(36')를 형성한다.
도 8a는 수정된 라인 이미지(36')의 장축 방향에서의 거리 대 세기 플롯으로서, 장축 방향에서 주사 프로파일에 따라 보조 이미지(66)를 주사하여 형성된 결과인 수정된 시간-평균 라인 이미지 세기 프로파일을 도시한다. 수정된 라인 이미지(36')는 도 2, 3a, 및 3b에 도시된 이상적인 "플랫톱" 세기 프로파일에 더 근접한 시간-평균 세기 프로파일을 갖는다.
도 8b는 도 8a의 수정된 라인 이미지(36')에 대응하는 세기 컨투어 플롯이다. 도 8b의 세기 컨투어 플롯은 도 7a의 세기 컨투어 플롯에 비해 장축 방향에서 더 큰 세기 균일도를 갖는다.
수정된 라인 이미지(36')는 필요한 레벨의 세기 균일, 예컨대 +/- 5% 이하를 달성하기 위해 시간-평균된다. 상기 시간-평균은 기본 이미지(36)의 적어도 일부 위의 단일 주사 패스(scan pass) 또는 복수 주사 패스에 대해, 또는 기본 라인 이미지(36) 길이의 단일 주사 패스에 대해, 또는 기본 이미지(36) 위에서 같은 방향으로 복수 패스에 대해 또는 앞뒤로(즉, 반대 방향으로) 복수 패스에 대해 실시되는 것이 가능하다.
시스템(10)이 레이저 어닐링을 위해 사용되는 경우, 기본 레이저 시스템(20)은 고출력(high-power) CO2 레이저를 포함하는 것이 가능하고 보조 레이저 시스템(50)은 저출력(low-power) CO2 레이저를 포함하는 것이 가능하다. 또는, 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 단일의 고출력 CO2 레이저가 기본 및 보조 광빔(32, 62) 모두를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 보조 이미지(66)는 주사 광학 시스템(60)의 동작을 통해 기본 이미지(36)의 장축을 따라 주사되며, 주사된 보조 이미지(66)의 주사 시간(ts)은 기본 이미지(36)의 잔류시간(dwell time)(td)과 대략 같거나 더 짧다, 여기서, 주사 시간(ts)은 주사 경로 위에서 보조 이미지(66)를 주사하는데 걸리는 시간이고, 잔류시간(td)은 라인 이미지(36)가 이미지 평면(IP)의 주어진 위치(포인트), 또는 워크피스(40)가 이미지 평면(IP)에 정렬되는 경우 워크피스(40)의 표면(44) 위의 포인트에 머무르는 시간의 양이다.
라인 이미지(36)가 고정된 이미지 평면(IP)에 관련하여 또는 이미지 평면(IP)에 정렬된 워크피스(40)에 대해 주사되는 경우(예컨대, 워크피스(40)는 라인 이미지(36)에 대해 이동된다), 상기 잔류시간(td)은 라인 이미지(36)가 이미지 평면(IP) 내 또는 워크피스(40) 위의 주어진 포인트를 커버하는 시간의 양이다.
상기 시스템 및 방법을 사용하면, 수정된 라인 이미지(36')는 라인 이미지(36)의 세기 비균일의 양보다 작은 평균 세기 비균일의 양을 갖는 것이 가능하다. 이것은 i) 보조 이미지(66)를 실질적으로 일정한 파워에서 유지하고 보조-이미지 주사를 조정함으로써(즉, 가속 및/또는 감속), ii) 보조 이미지(66)의 파워를 선택적으로 변경하고 실질적으로 일정한 속도에서 그것을 주사함으로써, 또는 방법 i) 및 ii)의 조합에 의해 달성될 수 있다.
보조 이미지(66)의 세기의 양이 선택 방식으로 변경될 필요가 있는 경우, 가변 감쇠기(56)는 제어 신호(S56)를 통해 컨트롤러(70)에 의해 사용되고 제어될 수 있다. 대안으로, 또는 그것과 조합하여, 컨트롤러(70)는 제어 신호(S50)를 사용하여 보조 레이저 시스템(50)을 조정할 수 있다.
실시예에서, 상기 주사 프로파일은 보조 이미지(66)가 라인 이미지(36)의 선택 부분 위에만, 즉 추가적인 세기가 요구되는 부분에만 주사되도록 구성되는 것이 가능하다. 이것은 기본 이미지(36)에 별도의 세기가 추가될 필요가 없는 주사 프로파일의 선택 부분 동안 실질적으로 "0 세기(zero intensity)"를 갖는 보조 이미지(66)에 의해 달성될 수 있다.
레이저
어닐링을
위한 파워 요구사항
레이저 어닐링 응용을 위한 종래의 라인 이미지의 전형적인 세기 변동은 보통 10 ~ 20%(즉, +/- 5% ~ +/- 10%)이다. 라인 이미지(36)에서의 파워 밀도의 변동에 기인한 처리 온도 변동은 파워 밀도 변동 파라미터 μ(y)를 통해 설명되며, 여기서 y는 라인 이미지(36)의 장축 치수이다. 약 1,300℃의 어닐링 온도에서 파워 밀도 변동 파라미터 μ(y)에 대한 전형적인 값은 약 1% ~ 2%이다. 기본 이미지(36)에 대한 전형적인 치수는 길이 L1Y = 10 mm이고 폭 W1X = 0.1 mm이며, 시초 기본 레이저 빔(22)의 전형적인 파워(P)는 500 W이다. 따라서, 기본 이미지(36)와 관련된 파워 밀도 또는 세기(ll)(면적(A1) 당 파워(P1))의 예는:
l1=P1/A1=P/(L1Y·W1X)=(500W)/([10mm]·[0.1mm])=500 W/mm2 이다.
에너지 밀도는 E = I1·td에 의해 주어지며, 여기서 td는 기본 광빔(32)에 대한 잔류시간이다. 그러면 에너지 밀도의 편차는 △E = μ·l1·td이다.
보조 레이저 빔(50)은 기본 이미지(36)에서 에너지 밀도(△E)의 변동을 보상하는데 충분한 에너지 밀도(E)를 갖는 보조 이미지(66)를 제공할 필요가 있다.
실시예에서, 보조 이미지(66)의 폭(W2X)은 기본 이미지(36)의 폭(W1X)과 실질적으로 같다, 즉 W1X ≒ W2X. 이 예에서, 보조 이미지(66)는 면적 A2 = W2X·W2Y = W1X·W2Y. 또한 실시예에서, 보조 이미지(66)는 기본 광빔(32)에 대한 잔류시간(td)의 일부인 주사 시간(ts)에 기본 이미지(36) 위에 주사되며, 따라서 ts = ν·td이고, 여기서 0 < ν < 1이다.
보조 레이저 시스템(50)에 의해 제공될 필요가 있는 파워(P2)는 다음 식으로부터 추정된다: Max{(μ)}·l1·td = (P2·ts)/(W1X·W2Y)
l1 = P1/(W1X·L1Y)를 사용하여 재정렬하면, P2는 다음과 같이 표현될 수 있다: P2 = P1{W2Y/L1Y}·{(Max(μ))/ν}
P1 = 500W, Max(μ) = 0.02, ν = 0.1, W2Y = 0.1 mm, L1Y = 10mm을 사용하면, 보조 파워 P2 ≒ 1W. 10x의 편안한 안전 마진을 사용하면 P2 ≒ 10W가 얻어진다. 이 보조 파워(P2)의 양은 다수의 상용 CO2 레이저에 의해 용이하게 제공되고, 또한 고출력 CO2 광빔의 일부를 재조향함으로써 얻어질 수 있다.
보조 이미지 주사 및 제어
장축 방향(즉, Y-방향)에서 주사 속도(ν)로 기본 이미지(36)의 적어도 일부 위에 보조 이미지(66)를 일정 속도로 주사하는데 있어서, y의 함수로서 보조 이미지의 파워는 다음 식으로 주어진다: ν·P2(y) = P1·μ(y)·[W1X/W1Y], 여기서 주어진 주사 시간(ts)에서 보조 이미지(66)의 중앙(예컨대, 중심(centroid))의 y 위치는 y = ν·ts로 주어진다.
잔류시간(td)의 조정(modulation)을 위해, ν는 상수에서 기본 이미지(36)를 따른 거리의 함수로 변한다. 즉, ν-> ν(y).
전술한 바와 같이, 정적 및 동적 라인-이미지 비균일이 발생할 수 있다. 정적 비균일은 빔 조정(modulation), 잔류 열 등에 의해 야기될 수 있고, 동적 비균일(소위 빔 동요)은 빔 경로의 굴절지수 변동과 광학기기의 변동에 의해 야기될 수 있다. 라인-이미지 균일의 동적 변동의 주파수는 통상 100 Hz를 초과하지 않는다.
기본 이미지(36)에서 정적 비균일을 보상하는 한 가지 방법은 하나 이상의 테스트 (블랭킷) 웨이퍼의 세트 위에 기본 이미지(36)를 주사하는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 장축 방향에서 기본 이미지(36)의 세기 변동의 측정치를 얻기 위해 각 웨이퍼로부터 열 방출을 측정하는 것을 포함한다. 여기서, 웨이퍼로부터의 방출은 기본 이미지(36)의 세기에 비례하는 것으로 가정된다. 더욱 정확하게는, 웨이퍼 온도는 세기에 비례하고, 가열된 웨이퍼로부터의 방출은 플랑크(Planck) 식에 의해 온도와 관련된다. 이 가정은 일반적으로 여기서 고려되는 세기 측정에 대해 적절하다.
웨이퍼 측정의 통계적 분석(예컨대, 평균)은 기본 이미지(36)에 대한 대표적인 기본 이미지(36R)(즉, 대표적인 세기 프로파일)을 결정하는데 사용될 수 있다(도 7a 참조). 이것은 차례로 대표적인 기본 이미지(36R)에서 정적 비균일을 실질적으로 보상하는 보조 이미지(66)에 대한 주사 프로파일을 정의하는데 사용될 수 있다. 얻어진 대표적인 기본 이미지(36R)는 메모리 내(즉, 컨트롤러(70) 내)에 저장될 수 있고 제품 웨이퍼를 주사할 때 사용된 온도-기반 폐쇄루프 제어를 위해 사용될 수 있다.
기본 레이저 시스템(20)의 레이저 및 빔 조절 광학 시스템(30) 소자의 노화와 같은, 시스템(10)의 동작 파라미터에서의 모든 추이(drift)를 처리하기 위해, 대표적인 기본 이미지(36R)는, 예컨대 기본 이미지(36)를 사용하여 더 많은 웨이퍼 노출 및 측정을 실행함으로써, 주기적으로 갱신될 수 있다. 또한 대표적인 기본 이미지(36R)는 특정 사건, 예컨대 시스템(10)에 관련된 추후 주요 유지보수 절차, 예컨대 광학 재정렬, 광학소자의 교체, 레이저의 제공 및 교체 등에 비추어, 필요한 만큼 주기적으로 갱신될 수 있다.
라인 이미지(36)의 시간에 따라 변하는 세기 비균일을 보상하기 위해, 보조 이미지(66)를 위한 주사 프로파일이 실시간 피드백 시스템을 사용하여 제어될 수 있다. 도 1a를 다시 참조하면, 실시예에서, 시스템(10)은 장축을 따라서 방출 이미지(방출 프로파일)를 포착하기 위해 약 1,300℃의 온도의 열 방출을 검출할 수 있는 열 방출 검출 시스템(80)(예컨대, CMOS 이미징 카메라 또는 CCD 어레이)을 포함한다. 열 방출 검출 시스템(80)은 기본 이미지(36)를 보고 그것의 방출 이미지를 포착하여 포착된 방출 이미지를 나타내는 전기 신호(S80)를 생성하도록 정렬된다. 전기 신호(S80)는 컨트롤러(70)에 공급되고, 이것은 일 실시예에서 전기 신호(S80)로 구체화된 방출 이미지를 저장하고 처리하도록 구성된다. 실시예에서, 열 방출 검출 시스템(80)은 기본 이미지(36)에서 일어나는 세기 변동에 대한 충분한 샘플링 주파수를 제공하기 위해 200 fps 이상으로 이미지화한다.
컨트롤러(70)는 전기 신호(S80)를 처리하고 빔 프로파일 분석(예컨대, 방출 이미지의 통계적 평균화 및 측정된 방출의 세기로의 변환)을 수행하여 대표적인 기본 이미지(36R)를 형성한다. 그 다음에 대표적인 기본 이미지(36R)의 실시간 보상이 상기 대표적인 기본 이미지(36R)에 기초하여 보조 이미지 주사 프로파일을 연산함으로써 완수된다. 그 다음에 컨트롤러(70)는 제어신호(S50)를 보조 레이저 시스템(50)에 공급하고 제어신호(S60)를 주사 광학 시스템(60)에 공급하여 상기 연산된 보조 이미지 주사 프로파일에 따라 보조 이미지 주사를 실행한다.
일 실시예에서, 컨트롤러(70)는 개인용 컴퓨터(PC) 또는 워크스테이션과 같은 컴퓨터, 또는 다양한 유형의 마이크로프로세서, 중앙처리장치(CPU), 부동소수점 게이트 어레이(FPGA: floating point gate array) 또는 응용프로그램 특정 집적회로(ASIC: application specific integrated circuit)과 같은 프로그래머블 로직 디바이스의 임의의 조합을 이용하는 독립형 시스템이거나 포함한다. 하나 이상의 그와 같은 프로그래머블 로직 디바이스에 추가하여, 컨트롤러(70)는 또한 프로세서를 하드 디스크 드라이브와 같은 메모리 장치와 적당한 입출력 장치(예컨대, 키보드 및 디스플레이 각각)에 연결하는 버스 아키텍처를 포함할 수 있다.
실시예에서, FPGA는 방출 이미지 분석을 수행하고 공유 메모리와 직접 메모리 액세스(DMA: direct access memory) 갖는 실시간 컨트롤러 유닛은 공유 메모리에 데이터를 전달하도록 구성될 수 있다.
이 실시예의 변형 예에서, 컨트롤러(70)는, 이미지 취득 하드웨어를 포함하고 열 이미지 데이터를 제어 및 처리하기 위해 프로그래머블 로직 디바이스(예컨대, FPGA)를 이용하는 이미지 취득 및 처리 서브시스템을 갖는 분산 로직을 이용할 수 있다. 실시예에서, 이 서브시스템은 실시간 제어 서브시스템과 통신하며, 실시간 제어 서브시스템은 실시간 운영체제를 실행하는 마이크로프로세서 및 관련 주변기기를 이용할 수 있다. 상기 실시간 제어 서브시스템은 다른 시스템 컨트롤러와 통신하고, 보조 이미지(66)의 이미지 처리 및 제어에 관련된 명령을 수행하고 기능을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 서브시스템간의 통신은 통신 인터페이스(예컨대, 이더넷, RS422), 공유 로직 버스 및 공유 메모리 버스의 임의의 조합을 통해 이루어질 수 있다.
기본 이미지(36)의 세기에서 동적 불안정은 종종 장축 거리(mm) 대 세기(카운트)를 도시하는 도 9에 도시된 바와 같이 선형 세기 경사의 형태를 갖는다. 상기 세기 프로파일의 경사 속성은 점선(88)으로 도시되어 있다. 세기 프로파일의 경사는 통상 시간에 따라, 보통 약 100Hz 이하의 주파수로 변한다. 전술한 경사와 같은 특정 유형의 동적 세기 변동의 랜덤 속성은 그것들을 미리 측정하고 그 다음에 보조 이미지(66)를 사용하여 보상하려는 시도를 배제한다.
방출 이미지는 패턴이 형성된(patterned) 웨이퍼에 대해 측정될 때 매우 복잡할 수 있다. 도 10a 및 10b는 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼에 형성된 라인 이미지(36)의 측정된 방출 이미지에 대한 도 9와 유사한 대표적인 플롯이다. 각 플롯은, 반도체 칩(예컨대, 집적회로)을 형성하기 위해 웨이퍼를 처리할 때 형성된 다양한 디바이스 구조물(라인, 형상, 비아(via), 커프(kerf), 정렬(alignment), 마크 등)에 의해 형성된 웨이퍼 패턴 때문에 상대적으로 높은 공간 주파수로 변조되는(modulated) 영역(90)을 포함한다.
따라서, 실시예에서, 전기 신호(S80)로 구체화된 열 방출 검출 시스템(80)으로부터의 방출 이미지는 저역 통과 필터링되고 그 다음에 대표적인 정적 기본 이미지(36R)와 비교를 허용하는 방식으로 처리된다. 그 다음에 보조 이미지(66)에 대한 주사 프로파일에 대해 적절한 조정이 이루어진다. 도 10c는 도 10b와 유사하지만, 방출 이미지(전기 신호(S80))는 웨이퍼 패턴에 의해 야기된 고주파 변조를 제거하기 위해 저역통과 필터로 필터링되었다.
주어진 주파수(f)(예컨대, 100Hz)로 발생하는 기본 이미지(36)에 대한 변경에 대해, 방출 이미지 취득 및 후속 보조 이미지 스탠 프로파일 연산이 약 2f(예컨대, 200Hz)의 주파수로 발생할 필요가 있다.
레이저
어닐링
시스템
반도체 공정에서 레이저 어닐링은 통상 패턴이 형성된 웨이퍼에 대해 수행된다. 패턴이 형성된 웨이퍼 상의 흡착은 패턴 치수, 패턴 밀도 및 레이저 파장에 따라 변한다. 패턴 치수보다 훨씬 더 긴 파장에 의한 레이저 어닐링은 산란을 감소시키고 따라서 웨이퍼 흡착을 증가시키는 것으로 알려졌다.
도 11은 사용에 적당한 시스템(10)을 포함하는 레이저 어닐링 시스템(100)의 개략도로서, 예컨대 미국 특허 제7,612,372호, 제7,154,066호 및 제6,747,245호에 개시되어 있고, 그 내용들은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
시스템(10)은 기본 광빔(32)과 주사된 보조 광빔(62)을 발생하여 수정된 라인 이미지(36')를 형성하는 것이 도시되어 있다. 기본 및 보조 광빔(32, 62)은 선택 조건하에서 웨이퍼(40)를 가열할 수 있는 파장(예컨대, 동일한 CO2 레이저로부터 또는 각각의 CO2 레이저들로부터의 명목상 10.6 ㎛)을 갖는다. 그와 같은 조건은, 예컨대 웨이퍼(40)를 가열하거나, 또는 웨이퍼(40)의 반도체 밴드갭(bandgap) 에너지보다 큰 밴드갭 에너지를 예열원(도시되지 않음)으로부터 방사하여 웨이퍼(40)를 조사하고, 그에 의해 웨이퍼(40)를 어닐링 온도까지 가열하는데 충분한 정도로 웨이퍼(40)로 하여금 기본 및 보조 광빔(32, 62)을 흡수하도록 한다. CO2 레이저 파장에서 웨이퍼(40)의 흡착성을 강화시키는 제 3의 광원으로 웨이퍼(40)를 조사하는 예가 미국 특허 제7,098,155호, 제7,148,159호 및 제7,482,254호에 도시되어 있으며, 이들 모두는 본 명세서에 참조에 의해 포함된다. 바람직한 실시예에서, 기본 및 보조 광빔(32, 62)은 동일하거나 실질적으로 동일한 파장을 갖는다.
웨이퍼(40)는 상부면(112)을 갖는 척(110)에 의해 지지된다. 실시예에서, 척(110)은 웨이퍼(40)를 가열하도록 구성된다. 척(110)은 그 다음 스테이지(120)에 의해 지지되고, 스테이지(120)는 그 다음 압반(platen)(도시되지 않음)에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 척(110)은 스테이지(120)에 병합된다. 또 다른 실시예에서, 스테이지(120)는 이동 가능하고, 병진 이동 및 회전 가능하다.
웨이퍼(40)는 웨이퍼(40)의 표면(44) 또는 근방에 회로(예컨대, 트랜지스터)의 일부로서 형성된 소스 및 드레인 영역(150S, 150D) 형태의 반도체 구조물을 갖는 것으로 예로서 도시되어 있다. 웨이퍼(40)의 치수에 비해 회로(156) 내 소스 및 드레인 영역(150S, 150D)의 상대적인 크기는 편의상 도 11에서는 크게 과장되어 있다. 실제에 있어서, 소스 및 드레인 영역(150S, 150D)은 아주 얇고, 웨이퍼 내 약 1 ㎛ 이하의 깊이를 갖는다. 소스 및 드레인 영역(150S, 150D)은 기본 이미지(36)의 방출 이미지를 포획할 때 고주파수 변조를 야기할 수 있는 전술한 웨이퍼 패터닝을 구성한다.
일 실시예에서, 레이저 어닐링 시스템(100)은 시스템(10)(그 내부에 컨트롤러(70)를 포함; 도 1a 및 1b 참조)과 스테이지 컨트롤러(122)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(170)를 추가로 포함한다. 스테이지 컨트롤러(122)는 스테이지(120)에 전기적으로 결합되고 컨트롤러(170)의 지시에 의해 스테이지(120)의 움직임을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(170)는 일반적으로는 레이저 어닐링 시스템(100)을, 구체적으로는 시스템(10) 및 스테이지 컨트롤러(122)의 동작을 제어하도록 구성된다.
일 실시예에서, 컨트롤러(170)는 미국 텍사스주의 델 컴퓨터사와 같은 다수의 잘 알려진 컴퓨터 회사로부터 입수할 수 있는 PC 또는 워크스테이션 같은 컴퓨터이거나 컴퓨터를 포함한다. 컴트롤러(170)는 바람직하게는 다수의 상용 마이크로프로세서, 상기 프로세서를 하드 디스크 드라이브와 같은 메모리 장치에 연결하는 적당한 버스 아키텍처, 및 적당한 입출력 장치(예컨대, 키보드 및 디스플레이 각각)를 포함한다.
계속해서 도 11, 도 1a 및 1b를 참조하면, 기본 광빔(32)은 웨이퍼(40)의 표면(44) 위로 조향되어 그 위에 기본 이미지(36)를 형성하며, 보조 광빔(62)은 전술한 바와 같이 주사 프로파일에 따라 주사되어 보조 이미지(66)를 기본 이미지(36)의 적어도 일부 위에 주사여 수정된 라인 이미지(36')를 형성한다.
일 실시예에서, 수정된 라인 이미지(36')는 화살표(180)에 의해 표시된 것과 같이 에지(40E)를 갖는 웨이퍼(40)의 표면 위에 주사된다. 도 12는 수정된 라인 이미지(36')가 주사되는 웨이퍼 주사 경로(200)의 예(파선)의 개략도이다. 웨이퍼 주사 경로(200)는 n개의 선형 주사 경로 섹션(202-1, 202-2, 202-3,...202-j...202-n)을 포함한다. 인접한 선형 주사 경로 섹션(예컨대, 202-j 및 202-j+1)은 한 선형 주사 경로(200)에서 다른 주사 경로로 스텝 거리(DS: stepping distance)만큼 수정된 라인 이미지(36')를 진행시켜 형성된다. 스텝 거리(DS)는 보통 라인 이미지(36)의 장축 길이(L1Y)보다 작으므로 인접한 주사 경로 섹션(202)들에서 라인 이미지(36) 사이에 적어도 약간의 중첩이 존재한다. 여기에 개시된 본 발명과 종래 레이저 어닐링 시스템에 있어서 이러한 라인-이미지 중첩의 양이 이하에서 상세히 비교 설명된다.
수정된 라인 이미지(36')를 웨이퍼 주사 경로(200) 위에 주사함으로써 웨이퍼(40)의 표면(44)은 소정의 온도(예컨대, 1000 ~ 1300℃)까지 (약 1㎛ 이하의 깊이까지) 신속하게 가열된다. 이것은 소스 및 드레인 영역(150S, 150D) 내의 불순물을 활성화하는데 충분하고, 또한 웨이퍼(40)의 표면(44)의 신속한 냉각을 허용하므로 상기 불순물은 거의 확산하지 않으며, 이에 의해 소스 및 드레인 영역(150S, 150D)을 얇게 유지한다.
선형 주사 경로 경로(202)에서 웨이퍼(40)의 표면(44) 위에 수정된 라인 이미지(36')를 주사하는 전형적인 속도는 25 ~ 1,000 mm/sec의 범위이다. 실시예에서, 수정된 라인 이미지(36')와 웨이퍼(40) 중 하나 또는 모두는 주사하는 동안 이동하여 웨이퍼 주사 경로(200)를 한정하는 것이 가능하다.
처리량(
throughput
) 향상
반도체 공정에서 레이저 어닐링은 어닐링하는 전체 영역에 걸쳐 매우 정밀한 온도 제어를 요구한다. 대부분 피크 온도가 어닐링 공정을 구동한다.
도 13a를 참조하면, 어닐링 빔이 장축 방향에서 비균일한 라인 이미지(36)를 형성하는 경우에 있어서, 특히 라인 이미지(36)의 단부(36E)에서, 웨이퍼주사 경로(200)의 인접한 주사 경로 섹션(202) 사이에 갭(G)이 형성될 수 있고, 그 결과 스텝 거리(DS)가 너무 크면 아래 웨이퍼(40(도 11)) 표면(44)의 부분들이 완전히 노출되지 않게 된다. 스텝 거리(DS)가 DS = L1Y이면 갭(G)이 일반적으로 발생할 것이다. 즉, 스텝 거리(DS)은 라인 이미지(36)의 길이와 같다.
실시예에서, 라인 이미지(36)의 장축 길이(L1Y)는 라인 이미지(36)가 웨이퍼(40) 위에 주사될 때 레이저 어닐링이 일어나는 장축 방향에서의 거리로 정의된다. 이 측정값은 보통 라인 이미지(36)에서 주어진 세기 임계치에 대응하며 라인-이미지 주사 속도(또는 동등하게는 잔류시간(td))에 종속한다.
따라서, 웨이퍼(40)에 대한 어닐링 균일성을 향상시키기 위해 웨이퍼 주사 경로(200)의 인접한 주사 경로 섹션(202)에 대해 라인 이미지(36)를 중첩하는 것이 일반적으로 필요하다. 종래의 레이저 어닐링 시스템에서, 라인 이미지(36)는 인접한 주사 경로 섹션(202) 사이에 그 길이(L1Y)의 절반 이하만큼(즉, DS ≤ L1Y/2, 또는 적어도 50% 중첩) "벌려지며(stepped)" 따라서 웨이퍼(40) 상의 각 지점은 라인 이미지(36)에 의해 2회 주사된다. 이것은 도 13b에 개략적으로 도시되어 있으며, 양 단부(36E)에서 실질적인 세기 비균일성을 갖는 종래의 라인 이미지(36)에 대한 인접한 주사 경로 섹션(202)에 있어서 2개의 중첩하는 장축 라인 이미지 프로파일과 라인 이미지(36)를 도시한다. 불행하게도, 인접한 주사 경로 섹션(202)에 있어서 라인 이미지(36)를 실질적으로 중첩시킴으로써, 웨이퍼 처리량이 감소된다.
예를 들면, 10 mm 길이의 라인 이미지(36)와 웨이퍼 주사 경로(200)의 인접한 주사 경로 섹션(202) 사이의 스텝 거리(DS)를 5 mm(즉, 50%의 라인 이미지 중첩)라고 하자. 300 mm 웨이퍼를 레이저 어닐링하기 위해서는 60개의 스텝 (= 300 mm/ 5 mm)이 요구된다. 더 작은 스텝 거리 DS = 2.5 mm(즉, 75%의 라인 이미지 중첩)에 대해서는, 웨이퍼 상의 각 포인트는 4회 어닐링되고 웨이퍼 주사 경로(200)는 120 스텝이 필요하다.
도 13c를 참조하면, 수정된 라인 이미지(36')는 에지(36E')에서 훨씬 가파른 세기 프로파일을 갖도록 형성될 수 있으므로 인접한 주사 경로 섹션(202)에 있어서 수정된 라인 이미지(26')의 실질적으로 더 적은 중첩이 요구된다. 따라서 인접한 주사 경로 섹션(202) 사이의 스텝 거리(DS)를 수정된 라인 이미지(36')의 전체 길이(L1Y)까지 더욱 근접하게 증가시킴으로써 처리량이 향상된다.
실시예에서, 수정된 라인 이미지(36')에 대해 인접한 주사 경로 섹션(202) 사이에 필요한 중첩량은 50% 미만이고 5%까지 될 수 있다(즉, L1Y/20 ≤ DS ≤ L1Y/2). 수정된 라인 이미지(36')에 대한 전형적인 라인 이미지 중첩 범위는 5% ~ 10%이다(즉, L1Y/20 ≤ DS ≤ L1Y/10). 따라서 10 mm 길이의 수정된 라인 이미지(36')에 있어서, 스텝 거리(DS)는 9.5 mm까지 가능하고, 그 결과 300 mm 웨이퍼를 레이저 어닐링하기 위해 단지 32개의 스텝만이 요구된다.
레이저 어닐링에서 웨이퍼 처리량은 웨이퍼 주사 경로(200)에서 인접한 주사 경로 섹션(202) 사이의 스텝의 수에 직접 관련된다. 웨이퍼 주사 경로(200)에 대한 전형적인 "스텝 및 주사"는 약 1초가 걸린다. 따라서 상기 레이저 어닐링 예에 있어서, 종래의 레이저 어닐링 시스템은 50 ~ 75%의 라인-이미지 중첩에서 웨이퍼를 레이저 어닐링하기 위해 약 60 ~ 120 초를 요구한다. 반면에, 본 발명의 레이저 어닐링 시스템(100)은 5 ~ 10%의 라인-이미지 중첩에서 약 32 ~ 34 초 걸린다. 따라서, 레이저 어닐링에 대한 처리량은 수정된 라인 이미지(36')를 사용하여 어닐링 공정을 수행함으로써 2배 가까이 증가될 수 있다.
본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 있는 모든 변형을 포함하는 것을 의도한다.
Claims (22)
- 라인-이미지-형성 광학 시스템에 있어서,
제 1 레이저 빔을 제공하는 기본 레이저 시스템;
이미지 평면을 구비하고, 상기 제 1 레이저 빔을 수신하고 그것으로부터 상기 이미지 평면에서 라인 이미지를 형성하는 빔-조절 광학 시스템;
a) 제 2 레이저 빔을 발생하는 보조 레이저 시스템과, b) 상기 제 1 레이저 빔의 일부로부터 상기 제 2 레이저 빔을 제공하는 빔-분할 광학 시스템 중의 하나; 및
상기 제 2 레이저 빔을 수신하고 그것으로부터 상기 이미지 평면에서 보조 이미지를 형성하는 주사 광학 시스템을 포함하고,
상기 라인 이미지는 장축 및 상기 장축을 따라서 제 1 양의 세기 비균일을 갖고,
상기 보조 이미지는 상기 라인 이미지와 적어도 부분적으로 중첩하고 상기 라인 이미지의 적어도 일부 위에 주사되어 상기 제 1 양보다 적은 제 2 양의 세기 비균일을 갖는 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 보조 레이저 시스템 및 상기 주사 광학 시스템에 조작상 연결된 컨트롤러를 추가로 포함하고,
상기 컨트롤러는 a) 상기 제 2 레이저 빔의 세기 양과 b) 상기 라인 이미지에 대한 보조 이미지의 주사 속도 중 하나 이상을 제어하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 보조 이미지는 실질적으로 고정된 세기를 갖고 상기 주사 속도는 상기 장축상의 위치에 따라 변하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 주사 속도는 실질적으로 일정하고 상기 보조 이미지의 세기는 상기 장축상의 위치에 따라 변하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 1 항에 있어서,
실질적으로 상기 이미지 평면 내에 정렬된 표면을 구비한 워크피스(workpiece); 및
상기 워크피스의 표면 위에 형성된 라인 이미지의 방출 이미지를 캡처하여 상기 방출 이미지를 나타내는 전기 신호를 생성하도록 정렬된 열 방출 검출 시스템을 추가로 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 전기 신호를 수신 및 처리하여, a) 실질적으로 일정한 세기 및 선택적으로 변하는 주사 속도와, b) 선택적으로 변하는 세기 및 실질적으로 일정한 주사 속도 중의 하나 이상을 포함하는 보조 이미지를 주사하는 주사 프로파일을 형성하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 전기 신호의 저역통과 필터링을 수행하는 하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 레이저 빔이 통과하고 조작상 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 선택적으로 변하는 세기를 제공하도록 정렬된 조정 가능한 감쇠기를 추가로 포함하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔은 실질적으로 동일한 파장을 갖는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 기본 레이저 시스템과 보조 레이저 시스템 중 하나 이상은 CO2 레이저를 포함하는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 라인-이미지-형성 광학 시스템은 표면을 구비한 반도체 웨이퍼의 레이저 어닐링을 수행하고,
상기 라인 이미지는 웨이퍼 주사 경로 위의 상기 반도체 웨이퍼 표면 위에 주사되고 또한 잔류(dwell) 시간(td)을 갖고,
상기 보조 이미지는 상기 잔류시간(td)과 대략 같거나 더 짧은 주사시간(ts)을 갖는 라인-이미지-형성 광학 시스템. - 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법에 있어서,
장축 방향에서 제 1 양의 세기 비균일을 갖는 라인 이미지를 상기 이미지 평면에서 형성하는 단계;
상기 라인 이미지와 적어도 부분적으로 중첩하는 보조 이미지를 형성하는 단계; 및
스캔 프로파일에 따라 상기 라인 이미지의 적어도 일부 위에 상기 보조 이미지를 상기 장축 방향에서 주사하여 상기 장축 방향에서 상기 제 1 양보다 적은 제 2 양의 세기 비균일을 갖는 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
a) 실질적으로 일정한 세기 및 선택적으로 변하는 주사 속도;
b) 선택적으로 변하는 세기 및 실질적으로 일정한 주사 속도; 및
c) 선택적으로 변하는 세기 및 선택적으로 변하는 주사 속도; 중의 하나를 포함하는 스캔 프로파일을 정의하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
a) 상기 보조 이미지를 형성하는 보조 레이저 빔을 선택적으로 감쇠시키는 것; 및
b) 상기 보조 이미지를 형성하는 보조 레이저 빔을 형성하기 위해 사용된 보조 레이저 시스템을 변조하는(modulating) 것; 중의 하나 이상에 의해 상기 보조 이미지의 세기를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
실질적으로 동일한 파장을 갖는 각각의 광빔으로 상기 라인 이미지 및 보조 이미지를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
동일한 CO2 레이저 또는 상이한 CO2 레이저의 어느 하나로부터 상기 라인 이미지 및 보조 이미지를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
반도체 구조물을 포함하는 반도체 웨이퍼 표면 위에 상기 수정된 시간-평균 라인 이미지를 주사하여 상기 반도체 구조물을 열적으로 어닐링하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 수정된 시간-평균 라인 이미지는 잔류시간(td)을 갖고,
상기 보조 이미지는 상기 잔류시간(td)와 대략 같거나 더 짧은 주사시간(ts)을 갖는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 17 항에 있어서,
인접한 주사 경로 섹션을 갖는 웨이퍼 주사 경로 위에 상기 수정된 시간-평균 라인 이미지를 주사하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 17 항에 있어서,
인접한 주사 경로 섹션에 대해 상기 수정된 시간-평균 라인 이미지의 5% ~ 10%의 중첩이 존재하도록 상기 웨이퍼 주사 경로를 설정하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 라인 이미지의 세기 프로파일을 결정하는 단계; 및
상기 세기 프로파일을 기초로 상기 주사 프로파일을 연산하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법. - 제 21 항에 있어서,
워크피스 위에 상기 라인 이미지를 형성하는 단계; 및
상기 워크피스로부터의 방출 이미지를 측정하여 상기 세기 프로파일을 측정하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 평면에 수정된 시간-평균 라인 이미지를 형성하는 방법.
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