KR20120113245A - 고속 빔 편향을 이용한 링크 처리 - Google Patents

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드미트리 엔. 로매쉬코
미셸 플롯킨
조나단 에스. 헤르만
제임스 제이. 코딩레이
셰퍼드 디. 존슨
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지에스아이 그룹 코포레이션
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Abstract

링크 처리 시스템 및 방법은 광축 궤적을 따르는 빔의 2차원 편향 제어를 이용하여 궤적을 따라 광축이 통과하는 동안 궤적을 따라 가로지르는 링크들을 처리한다. 예측 위치를 계산함으로써 일정한 속도동안 링크를 정확하게 제거할 수 있고 궤적을 가속화시킬 수 있다.

Description

고속 빔 편향을 이용한 링크 처리{LINK PROCESSING WITH HIGH SPEED BEAM DEFLECTION}
본 발명은 2009녀 12월 30일에 출원된 미국 가출원 61/291,182호에 대하여 35 U.S.C 섹션 119(e)호에 따른 우선권을 주장하며, 상기 가출원의 모든 내용이 본 명세서에서 참조된다.
본 발명은 레이저 처리 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 다중물질 소자를 레이저 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
레이저는 메모리 및 집적회로 소자들의 미세구조물을 처리하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 메모리를 제조하는 과정에서 결함 있는 메모리 셀을 작업용 리던던트 메모리 셀로 대체하기 위해 레이저 펄스를 이용하여 DRAM과 같은 메모리 소자의 도전성 링크 또는 링크 부분을 제거할 수 있다.
최근, 이러한 작은 크기의 소자들과 결합하여 알루미늄, 금, 구리와 같은 새로운 물질들을 사용함에 따라 링크 제거가 더 어려운 문제로 되었다. 경제성 및 소자 성능 목표로 인해 DRAM 및 논리 소자들의 크기기 아주 작은 물리적 치수에 이르게 되었다. 따라서, 기판과 인접 회로 및 링크들과 같은 주변 요소들에 손상을 가하지 않으면서 목표 구조물에 레이저를 조사하는 것이 점점 어렵게 되었다. 또한, 반도체 회로의 일정 영역에 대해 더 많은 링크들이 처리되어야 하기 때문에, 주어진 다이를 처리하는데 필요한 시간은 증가한다.
제거하도록 정해진 각 링크에 레이저를 비추어 절단하는데 단일 레이저 펄스 또는 펄스들의 버스트(burst)가 이용될 때, 레이저 펄스의 빔 경로는 "온더플라이(on-the-fly)" 링크 제거 공정(blowing process)의 조사 공정 동안 기판에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 수직 방향으로 고정된 빔과 결합하여 X-Y 스테이지상에서 기판을 이동시키는 것이 현재 통상의 방식이기는 하나, 이러한 상대적 이동은 기판을 이동시키거나 빔을 이동시키거나 이들 모두를 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 종래의 레이저 처리 시스템에서, 일단의 미세구조물 어레이가 처리된다. 이러한 어레이는 일렬로 이루어진 링크들, 좁은 간격으로 나열된 복수의 열들로 이루어진 링크, 엇갈리게 배열된 링크들 및 이와 유사하게 일정한 간격을 갖는 배열들일 수 있다. 종래의 처리 방식은 일반적으로 에너지 온디맨드 시스템(energy on demand system)(예,펄스 동기화) 또는 에너지 선택(picking) 시스템(예,펄스 선택)으로 수행된다. 에너지 온디맨드 시스템에서 조사 주기는 이동하는 목표물과 일치하도록 맞춰지며 처리율은 온디맨드 조사 주기상 에너지간 최소 간격으로 제한된다. 에너지 선택 시스템에서 레이저는 선정된 반복률(예, q-레이트, 펄스 레이트 또는 버스트 레이트)로 연속적으로 반복되는 순서로 레이저가 펄싱되고 일단의 미세구조물 어레이는 반복율과 동기되어 이동하므로 에너지는 특정 그룹의 어느 미세구조물도 처리하는데 이용가능하다. 처리율은 최대 반복률과 연관된 간격으로 제한되고, 동기화되도록 선택된 목표물을 처리할 때를 제외하고는 음향-광학소자 또는 다른 광학 스위칭 소자를 이용하여 에너지가 기판에 도달하는 것을 차단한다.
종래의 에너지 선택 프로세스가 1 및 2에 도시되어 있다. 레이저 펄스(1)의 반복 시퀀스, 예를 들면, q-스위치 레이저 펄스들, 펄스 버스트 시퀀스의 펄스, 또는 시간적 정형 펄스 시퀀스(sequence of temporally shaped pulses))는 선정된 반복률로 생성된다. 제어 컴퓨터 또는 로직(101)의 제어하에 스테이지(100)를 이동시킴으로써 특정 간격 d를 갖는 링크 그룹(200)이 정해진 속도 V로 처리 헤드에 대해 이동하도록 놓인다. 인접 링크들이 처리 헤드에 대하여 이동할 때, 이에 연관된 수송 시간 T1이 존재하여, T1과 동일한 기간이 경과한 후에, 기판은 링크의 특정 간격과 동일한 만큼 이동되어 있다. 다시 말하면, 처리 헤드에 대하여 속도 V에서의 링크간 기간이 T1이다.
종래의 처리 시스템에서 링크 및 펄스는 동기화된다. T1 및 레이저 펄스 반복률의 주기(예, 제어 컴퓨터(14)로부터 발생한 트리거 신호에 의해 제어되는 q-스위치 레이저의 펄스대 펄스 주기)는 같다. 이러한 방법에 의하면, 펄스는 모든 링크를 처리하는데 이용가능하다. 도 2의 링크(200a, 200d 및 200f)와 같은, 처리대상 링크와 동기화되는 펄스는 타겟에 도달하도록 허용되어 각 링크를 처리한다. 온전하게 유지되어야 하는 링크들과 동기화되는 펄스들은 도 1의 에너지 제어 펄스 시스템(102) 및 에너지 제어에 의해 타겟에 도달하지 못하도록 차단된다( 빔이 차단되지 않으면 빔이 부딪치게되는 부분이 도 2의 빗금원으로 표시됨).
일군의 링크열 또는 행 내에서 소정의 링크 집합을 처리하기 위해 필요한 시간은 대략적으로 링크 개수에 시간 기간 T1을 곱한 것과 같으며, 이러한 시스템에서는 레이저 펄스 반복률과 같음을 이해할 것이다. 예를 들어, 사용된 레이저가 최대 50 rkHz의 펄스율을 갖는다면 도 1의 11개 링크를 거치는 빔패스를 완료하기 위해서는 적어도 200 마이크로초가 필요할 것이다.
더 나아가 참조한다면, 본 발명의 양수인에게 양도된 이하의 미국 출원 및 특허 문헌들에 레이저 링크 제거(blowing)의 부가적인 많은 특징들이 있으며, 이 문헌들은 그 모두가 본원 명세서에서 참조된다.
1. 미국특허 제6,144,118(발명의 명칭: 고속 정밀 위치 조정 장치)
2. 미국특허 제 6,181,728(발명의 명칭: 레이저 편광 제어)
3. 미국특허 제 6,281,471(발명의 명칭: 타겟 물질을 처리하기 위한 에너지 효율적인 레이저-기반 방법 및 시스템)
4. 미국특허 제 6,340,806 (발명의 명칭: 증폭된 파장-쉬프트 펄스 트레인을 이용하여 타겟 물질을 처리하기 위한 에너지 효율적인 방법 및 시스템)
5. 미국특허 제 6,483, 071 (발명의 명칭: 레이저 처리 사이트 내에서 미세구조물을 처리하기 위해 물질 처리 레이저 빔 웨이스트를 정확하게 위치조정하기 위한 방법 및 시스템), 2000년 5월 16일에 출원되고 WO 0187534 A2로 2001년 12월 공개됨.
6. 미국특허 제 6,300,590(발명의 명칭: 레이저 처리)
7. 미국특허 제 6,339,604(발명의 명칭: 레이저 시스템에서의 펄스 제어)
8. 미국특허 제 6,639,177 (발명의 명칭: 다중-물질 소자의 1개 이상의 미세구조물을 처리하기 위한 방법 및 시스템)
9. 미국특허 제 6,951,995 (발명의 명칭: 소자 어레이를 고속으로 정확하게 미세 기계처리하기 위한 방법 및 시스템)
10. 미국특허공개공보 20020167581(발명의 명칭: 다중-물질 소자를 열적-기반 레이저 처리하기 위한 방법 및 시스템)
11. 미국특허공개공보 2008029491(발명의 명칭: 비-일정 속도로 레이저 처리하기 위한 방법 및 시스템)
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 기판 위 또는 기판 내에 정렬된 레이저빔 축 교차점에 대해 처리 궤적을 따라 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 시스템과, 상기 레이저 빔 축의 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한(addressable) 필드내의 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트(solid state) 빔 편향 시스템을 구비한다. 상기 필드는 상기 정렬된 교차점을 포함하고, 상기 정렬은 상기 기판의 1개 이상의 피처(features)에 대하여 이루어지고, 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대한 면적 및 치수(dimension)를 갖는다. 이러한 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법은,상기 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키는 단계와, 상기 레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 이격된 상기 지정가능한 필드내 위치로 편향시키는 단계와, 상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추는(impinging) 단계를 포함하고, 상기 궤적, 상기 궤적을 따라 처리될 타겟 시퀀스 및 이에 대응하는 오프셋 치수를 생성하기 위해, 상기 궤적 및 상기 시퀀스는 타겟 물질 위치, 기계적 위치조정 파라미터, 및 지정가능한 필드 파라미터에 근거하여 결정된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 기판 위 또는 기판 내에 정렬된 레이저빔 축 교차점에 대해 처리 궤적을 따라 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 시스템과, 상기 레이저 빔 축의 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한(addressable) 필드내의 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트(solid state) 빔 편향 시스템을 구비한다. 상기 필드는 상기 정렬된 교차점을 포함하고, 상기 정렬은 상기 기판의 1개 이상의 피처(features)에 대하여 이루어지고, 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대한 면적 및 치수(dimension)를 갖는다. 이러한 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법은,상기 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키는 단계와, 상기 레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 이격된 상기 지정가능한 필드내 위치로 편향시키는 단계와, 상기 타겟 물질에 전달되는 에너지를 선택된 처리 에너지값에 대하여 선정된 허용 범위 내에서 제어하는 단계와, 상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추는 단계를 포함하고, 상기 편향시키는 단계는 제1 축 및 제2 축의 레이저빔을 동시에 편향시키는 단계를 포함하고 상기 제어하는 단계는 처리 에너지값을 설정하고 보정 프로파일에 따라 빔 감쇄를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 기판 위 또는 기판 내에서 정렬된 레이저빔 축 교차점에 대해 처리 궤적을 따라 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 시스템과, 상기 레이저 빔 축 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한 필드내 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트 빔 편향 시스템을 구비하고, 상기 필드는 상기 정렬된 교차점을 포함하고, 상기 정렬은 상기 기판의 1개 이상의 피처에 대하여 이루어지고, 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대한 면적 및 치수를 갖는다. 이러한 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법은, 음향-광학 빔 편향기에 편향각에 대응하는 제1 RF 신호를 인가하는 단계와, 상기 제1 RF 신호를 인가한 후에 회절효율 대 시간을 측정하고 지정된 허용도내에서의 회절 효율을 달성하기 위해 최소 전파 지연 주기를 판단하는 단계와, RF 주기의 말단에서 상기 RF 신호를 종료한 후에 회절효율 대 시간을 측정하고 상기 정해진 허용도내에서의 회절 효율을 유지하기 위해 최소 RF 주기를 판단하는 단계와, 상기 기판을 상기 처리 궤적을 따라 이동시키는 단계와, 상기 최소 전파 지연 및 상기 최소 RF 주기를 이용하여 상기 음향-광학 빔 편향기에 제2 RF 신호를 인가함으로써 상기 레이점 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 이격된 상기 지정가능한 필드내 위치로 편향시키는 단계와, 상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 복수의 처리 주기 각각에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 생성하기 위한 레이저원(source)과,레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점에서 레이저 빔을 상기 기판 위 또는 기판 내의 1개 이상의 피처들에 대하여 정렬하기 위한 정렬 수단과,상기 정렬된 레이저 빔 축 교차점에 대하여 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 수단과,상기 레이저 빔 축의 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한 필드 상기 필드는 정렬된 교차점을 포함하고 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대하여 면적 및 치수를 가짐-내의 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트 빔 편향 수단과,타겟 물질 위치, 기계적 위치조정 파라미터 및 지정가능한 필드 파라미터에 근거하여 상기 처리 궤적 및 시퀀스를 판단하고, 상기 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키고 상기 레이저빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적로부터 이격된 지정가능한 필드내 위치로 편향시키고, 상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추기 위한 명령어들을 생성하기 위한 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 교차에 의해 소자 요소의 물질을 처리하기 위한 방법이 제공된다. 상기 요소는 제조공정중 제품(workpiece)의 주위에 분산되어 있으며, 상기 방법은, 레이저빔 축을 따라 펄스 레이저 처리 결과물 상기 결과물은 펄스 반복에 따라 정해진 시간에 순차적으로 트리거되는 복수의 레이저 펄스를 포함함-을 생성하는 단계와, 레이저 처리되도록 지정된 소자 요소들의 위치에 대한 궤적 상기 궤적은 상기 제품에서의 광학 시스템 축 교차점 이동 프로파일을 포함함-을 생성하는 단계와, 상기 궤적을 따라 상기 제품 및 상기 교차점의 상대적 이동을 유도하는 단계와, 1개 이상의 레이저 펄스 시간에 상기 궤적상의 교차점 위치에 대하여 1개 이상의 지정된 소자 요소들의 위치를 예측하는 단계와, 상기 예측된 위치에 근거하여 선정된 편향 범위 내에서 상기 교차점으로부터 순차적으로 이격되어 초점 맞추어진 레이저 스폿(spot)으로 상기 광학 시스템 축에 대한 상기 레이저 빔 축을 편향시키는 단계와, 상기 이격된 레이저 스폿에 상기 레이저 결과물의 펄스들로 상기 지정된 요소들을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 요소들은 전자 소자의 도전성 링크이며, 상기 제조공정중 제품은 반도체 기판이고 상기 처리는 지정된 링크를 절단하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판과 적어도 1개의 타겟 구조물을 구비한 다중 물질 소자를 레이저 처리하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 빔 전달 서브시스템과 기판 사이의 상대적 이동 - 상기 상대적 이동은 비일정(non-constant) 속도 이동 세그먼트를 포함하는 처리 속도 프로파일에 의해 특징지워짐-을 산출하는 단계와, 펄스, 펄스 그룹, 펄스 조합 또는 펄스 버스트의 시퀀스 - 상기 시퀀스는 상기 이동 세그먼트동안 거의 일정한 반복률로 생성됨-를 포함하는 펄스 레이저 결과물을 생성하는 단계와, 선정된 추정 타겟 위치 및 상기 타겟 위치와 연관된 추정 레이저 발사 시간에 대응하는 제어 신호를 전송하는 단계와, 상기 제어 신호에 응답하여 고속 편향기로 상기 레이저 결과물을 편향시켜 상기 레이저 발사 시간에 상기 타겟 위치를 조사하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 레이저 발사 시간에 생성된 펄스, 펄스 그룹, 펄스 조합 또는 펄스 버스트는 상기 비일정 속도 이동 세그먼트동안 적어도 처리를 개시하기 위해 상기 타겟을 쏘아 맞춘다.
도 1은 레이저 처리 시스템의 여러 구성요소들을 도시한 블록도이다.
도 2는 선택된 링크에 레이저 펄스를 인가하는 예를 설명하는 링크열의 평면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 레이저 처리 시스템의 시스템 요소들을 예시하는 블록도이다.
도 3b는 레이저 펄스의 다양한 예시적 구현을 도시한다.
도 3c는 일 실시예에 따른 음향-광학 빔 편향기(AOBD)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3d는 일 실시예에 따른 레이저 처리 시스템의 시스템 요소들을 설명하는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 제어 구조를 설명하는 도면이다.
도 5a 및 5c는 2개 파장에 대한 AOBD 빔 스티어링 보상(beam steering compensation)을 설명하는 도면이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 편광 필드의 필드 크기를 설명하는 도면이다.
도 6b는 일 실시예에 따른 2-차원 편광을 설명하는 도면이다.
도 6c는 일 실시예에 따른 가변 필드 크기 속성을 설명하는 도면이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 기계적 궤적을 설명하는 도면이다.
도 7b는 일 실시예에 따른 계획된 오프셋 시스템을 설명하는 도면이다.
도 7c는 일 실시예에 따른 가상 처리 경로를 설명하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 궤적 계획 방법을 설명하는 도면이다.
도 9a-9c는 일 실시예에 따라 입력 신호와 입력 신호에 따른 RF 및 음향 신호를 설명하는 도면이다.
도 10a-10b는 일 실시예에 따른 AOBD 효율성 플롯(plot)을 설명하는 도면이다.
도 11a-11f는 일 실시예에 따른 2차원 어레이를 설명하는 도면이다.
도 12a-12c는 일 실시예에 따라 곡선 필드의 부분에 초점 맞추기를 설명하는 도면이다.
도 13a-13d는 일 실시예에 따른 필드 형상(shape)을 설명하는 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 속도 최적화 방법을 설명하는 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 제거(blast) 개수 최적화를 설명하는 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 속도 최적화 방법을 설명하는 도면이다.
도 17a-17c는 일 실시예에 따른 처리 시퀀스를 설명하는 도면이다.
도 18a-18e는 일 실시예에 따른 처리 시퀀스를 설명하는 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 예측 처리 방법의 타이밍도를 도시한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 예측 처리 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 펄스 스태킹(stacking) 처리 시퀀스를 설명하는 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따라 가속화상태의 링크 처리를 설명하는 도면이다.
도 23a-23b는 일 실시예에 따른 곡선 링크 처리 궤적을 도시한 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 편향빔 축을 도시한 도면이다.
개요
다중 축 비관성(inertialess) 빔 위치조정(beam positioning)은 고속으로 전도성 링크를 절단하는 기계적 위치조정 시스템의 궤적와 관련한 처리 대상에 접근하는데 사용된다. 분할(split) 및/또는 편향 광선을 사용한 다양한 레이저 처리의 양태는 공개 미국 특허 2009 / 0,095,722에 개시되어 있다. 상기 문헌은 참조 문헌 및 본 출원의 일부를 구성하여 출원 명세서에 포함된다. 현재 공개된 내용은 주로 하나의 빔에 대한 빠른 접근에 관한 것이다. 특히, 접근 방식은 웨이퍼(wafer)와 연관된 궤적를 따라 움직이는 2 차원 임의 접근 필드 내에서 고속 위치조정을 사용한다. 필드 내의 위치조정 레이저 스폿들은 링크에 대한 유연한 접근을 허용한다. 처리 속도 입력란 내의 위치조정 레이저 스폿은 필드를 지나 기존 링크 피치 기반 처리 속도를 초과하는 처리율(throughput)을 갖는 궤적 따르는 링크에 유연하게 접근할 수 있다. 전통적으로 처리되지 않은 링크들을 걸러 뛰기 위하여 요구되는 경과 시간을 줄일 수 있으며, 보다 많은 비율의 레이저 펄스가 처리에 사용되고, 처리율을 증가시킬 수 있다.
일반적으로 본 방법에서 각 블라스트(blast)의 위치는 기계적 스테이지 위치 (궤적을 따르는 명목상의 스폿 위치) 및 스폿 변위의 조합에 의해 결정된다. 대상 기판을 운반하는 스테이지는 처리 궤적을 따라 움직이고, 주기적인 레이저 블라스트는 기판상의 선택된 대상을 처리하는 궤적을 따라 조사된다. 각각의 선택된 대상에 대하여 제어 유닛은 해당 레이저 블라스트의 정확한 시간을 결정한다. 또한, 제어 유닛은 대상의 좌표와 블라스트 시점에 해당하는 스테이지 좌표를 이용하는 블라스트를 위한 정렬된 필드 위치와 관련한 스폿 변위를 계산한다. 비관성 빔 편향기(deflector)는 스폿 변위에 따라 레이저 빔 축을 편향시키고, 레이저는 특정 시간에 조사되도록 설정되어 레이저 스폿이 블라스트 시점에 대상에게 위치되도록 한다.
이러한 방법으로, 효율적인 처리는 일반적인 대상 간격, 행 할당 및 타겟 방향과 같은 타겟 위치에 관한 일반적인 추정에 의해 영향받지 아니한다. 또한 스테이지 속도는 레이저 펄스가 균일한 링크 피치와 일치되어야 하는 전통적인 제약없이 수율을 최적화하는 값의 연속적인 범위에서 선택될 수 있다. 본 접근 방식은 높은 스테이지 속도를 허용하며 전통적으로 구조화된 레이아웃은 물론 임의의 링크 배치 또한 처리할 수 있는 상당한 유연성을 제공한다.
도 3A와 같이, 다중 축 비관성 편향기에 기반한 링크 절단을 위한 레이저 처리 시스템을 구성하는 시스템요소들은, 기타 요소들중에서, 레이저 소스, 다중 축 비관성 편향기 및 관련 구동기, 중계 광학장치, 빔 확장 광학장치, 스폿 형성 광학 장치 및 기계적 위치조정 시스템을 포함한다. 도 3A에서 도시한 바와 같이, 레이저 1은 제1 중계 렌즈(relay lens) 2를 통해 레이저 펄스를 출력한다. 레이저 펄스는 처리 기간(processing periods) 3 동안 발생할 수 있다. 음향광학 모듈레이터(acouto-optic modulator, AOM) 5는 처리 출력 4에서 선택적으로 차단된 출력 펄스의 일부를 레이저 펄스를 받을 수 있다. 적어도 어느 일부의 실시예에서, AOM 5는 본 시스템의 선택적 구성요소일 수 있다. 제1 빔 편향기 7(AOBD 1)은 이후에서 설명될 제1 축을 따라 받은 레이저 펄스들을 편향시킬 수 있다. 중계 광학 장치는 중계 렌즈 8 및 시스템의 광 경로를 따라 레이저를 반사시키기 위한 미러를 포함할 수 있다. 도 3A의 시스템은 편향기 7의 불필요한 에너지가 제2 편향기 11 (AOBD 2)로 전파되는 것을 방지하는 제1 스톱(stop) 9를 포함할 수 있다. 제2 편향기 11은 이후 설명될 다른 축을 따라 레이저 빔을 편향시킬 수 있다. 제2 스톱 12는 제2 편향기 11로부터의 불필요한 에너지가 빔 경로를 따라 진행하는 것을 방지할 수 있다. 빔은 도 3A에서와 같이 중계 광학장치를 통하여 진행할 수 있다. 중계 광학 장치는 중계 렌즈 13, 선택적으로 K-미러 14 및 중계 렌즈 16을 포함할 수 있다. 중계 렌즈 16은 선 확장기(pre-expander) 렌즈로 구성될 수 있다. LCVR(Liquid Crystal Variable Retarder) 17은 이후 설명될 내용과 같이 편광 요소로 이용될 수 있다. 빔은 줌 확대기(zoom expander) 19로 진행할 수 있다. 미러는 빔을 대물렌즈 20으로 반사할 수 잇다. 대물렌즈는 빔을 기계적 위치조정 시스템 23에 올려진 기판 22 상으로 조준(focusing)할 수 있다. 본 분야에서 일반적인 기술의 하나로서 다른 중계 광학 장치 및 렌즈들이 기판 22 상으로 빔을 조준하기 위하여, 수차(aberration) 또는 비점수차(astigmatism)을 줄이기 위하여 및 광학 시스템을 보다 간략히 하기 위하여 채택될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 다양한 구성 요소의 동작은 이하에서 보다 상세히 설명된다.
적어도 하나의 실시예에서, 검출기는 도 3A에 설명된 시스템에 포함될 수 있다. 도 3D 일부 실시예들에 따른 시스템 중 하나의 구성을 나타낸 것이다. 도 3D와 같이 검출기 25는 편향기 7 이후, 편향기 11 앞에 위치할 수 있다. 시스템은 편향기 7 이전, 편향기 11 이후에 추가적인 검출기 24, 26, 27을 더 포함할 수 있다. 각 검출기는 레이저 펄스 에너지 및/또는 평균 레이저 출력을 감지한다. 검출기들은 시스템에 여러 구성 요소, 특히 처리되는 타겟에의 요청되는 펄스 에너지를 유지하는데 관련한 구성요소를 조정하는 피드백을 제공하는데 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 시스템 제어 아키텍처는 시스템 제어기 401 및 기계적 움직임, 비관성 위치조정 및 레이저 조사를 조정하는 제어 프로그램 400을 포함할 수 있다. 도 4와 같이, 시스템 컨트롤러 401은 제1 RF 구동기 402 및 제2 RF 구동기 403과 통신 채널을 통해 통신할 수 있다. RF 구동기 402, 403는 각각 AOBD 1 (디플렉터 7) 및 제2 AOBD 2 (디플렉터 11)를 조정할 수 있다. 시스템 제어기 401은 레이저 시스템 1에게 펄스 트리거를, 기계적 위치조정 시스템 23에게 X 및 Y 위치조정 신호를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 특징들은 레이저 물질(material) 상호작용 및 레이저와 펄스 유형들의 다양한 체제를 위한 처리 에너지 윈도우와는 대체로 무관하다. 발명의 특징은 주로 빔 위치조정 및 수율의 향상과 관련되어 있으나, 위치조정의 정확도 향상 또는 레이저 또는 새로운 동작 모드가 사용될 수 있다는 점과 관련될 수 있다. 일반적으로 본 발명의 빔 위치조정 특징들은 궤적을 따라 움직이는 2 차원 필드 내에서 고속 위치조정을 사용하는 다양한 다른 유형의 레이저 처리에 적용할 수 있다.
레이저
레이저원(1)은 레이저 처리 결과물(3)을 생성한다. 적어도 하나의 실시예에서, 처리 결과물은 도 3B와 같이 바람직하게는 14 마이크로초(us) 이하의 단일 펄스, 특정 형태의 펄스(shaped pulse), 다중 펄스, 매우 짧은 펄스들이 가깝게 형성된 버스트(burst) 또는 펄스 유형들의 조합으로 레이저 출력되는 처리 주기(processing period) 3을 포함한다. 예를 들어, Q스위치(q-switched) 레이저, 광섬유 증폭(fiber amplified) 레이저 및 지속시간이 짧은 전파를 내도록 광상(light phase)를 조정한 레이저(mode-locked laser)와 같이 어떠한 유형의 링크를 절단하기 위해 적합한 펄스형태의 출력을 갖는 레이저도 사용될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 처리 반복 주파수(Processing Repetition Frequency, PRF)는 처리 주기의 반복률(repetition)을 지칭한다. 버스트률(burst rate)은 버스트 내의 펄스 또는 하위 펄스의 반복률을 지칭한다. PRF는 70 kHz 또는 이를 초과할 수 있다. 레이저 소스가 PRF보다 높은 비의 펄스를 가질 때, PRF는 레이저 펄스율(pulse rate)에 직접 대응하거나 다운 샘플링된 출력률에 대응할 수 있다. 예를 들어, 70KHz Q-스위치 레이저를 위한 PRF는 70 kHz 이다. 처리 주기에서 2 펄스를 갖는 이중 펄스 레이저를 위한 PRF는 70KHz를 유지한다. 마찬가지로, 버스트 시퀀스에 대한 PRF는 각각의 버스트에서 개별적인 펄스의 수와 무관하게 처리를 위한 생성된 버스트의 비율에 상응한다. 아래에 설명된 바와 같이, 최대 PRF는 최소 AOBD 음향 펄스 대역폭 및 AOBD의 펄스 스태킹(stacking) 능력에 의해 제한될 수 있다. 레이저의 파장은 자외선, 가시광선 및 적외선의 파장과 같이 알려진 어떠한 범위의 파장도 채택될 수 있으며 본 분야의 통상적인 기술적 범위내에서 파장 및 빔 특성에 따라 광학 경로에 적합한 파장이 선택될 수 있을 것이다. 가급적이면, 레이저 분산 효과를 최소화하기 위하여 1 나노미터 미만의 좁은 스펙트럼 선폭을 가질 것이다. 일반적으로 레이저 빔이 TEM00 가우스 빔이며 빔 경로 광학 장치는 뛰어난 스폿 균일성을 제공하기 위해 선택된다. . 빔 성형(beam shaping) 및 스폿 성형(spot shaping)과 같은 다양한 공간적 빔 수정 기법(spatial beam modification techniques )이 적용될 수 있다.
AO 소자
음향-광학 빔 편향기( AOBD ) 1
레이저 소스로부터의 출력은 제1 음향 광학 빔 편향기 AOBD 1(편향기 7)의 입력 개구(aperture)로 빔 경로를 따라 이동한다. 도 3C에서와 같이, AOBD 1은 가변 주파수 다이버 RF 신호에 대한 반응을 보이는 브래그 회절(Bragg diffraction)에 의해 제어가능한 빔 편향을 제공하며, 여러 개의 주파수가 동시에 적용되는 경우 빔을 분할할 수 있다. 편향된 빔은 일반적으로 1차 회절 빔이다. 회절된 빔의 회절각도는 RF 주파수 입력에 따라 다양하며, 결과적으로 회절 각도가 변화하고 1차 빔은 제어 가능하게 편향된다. AOBD 1 빔 경로는 빔 크기와 AOBD 1의 성능을 최적화하기 위해 빔 웨이스트(beam waist)의 위치를 수정하는 광학 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 빔 경로는 AOBD 개구상에 빔 웨이스트가 주어지도록 하는 중계 렌즈(2)를 포함할 수 있다. AOBD 1 또는 AOBD 2로부터의 빔 경로 또는 AOBD 1 또는 AOBD 2로의 빔 경로는 일반적으로 1차 중심 주파수 편향 각도를 수용할 것이다; 도 3A에 도시된 직선 경로는 단순히 개념적으로 간단히 표시한 것이다. 잘 알려진 바와 같이, 경우에 따라서 애너모픽 광학 장치(anamorphic optics )가 가능한 스폿의 수를 증가시키기 위하여 타원형 AOBD 윈도우에 이미징되도록 적용될 수 있으며, 입력 분극은 AOBD 요구 사항에 맞게 조절될 수 있다.
음향 광학 빔 편향기는 또한 음향 광학 브래그 편향기, 음향 광학 편향기 (AOD), 음향 광학 소자(AOD) 또는 음향 광학 모듈레이터 (AOM)로 불리울 수도 있다. 이들 용어중 하나가 브래그 레짐 편향기에 적용될 수 있다. AOBD와 AOD는 동의어로 간주되며 일반적으로 다양한 편향을 위해 최적화된 장치를 나타낸다. AOM은 보통, 진폭 변조기로서 높은 소광(high extinction)과 높은 효율을 위해 최적화된 브래그 셀(Bragg Cell)를 의미하지만, 다양한 주파수 입력갖는 작은 범위를 넘어 AOM은 가변 빔 편향을 제공할 수 있다. 오프 액시스 디자인(off-axis designs), 위상 배열(phased array), 대체 물질 등과 같은 다양한 구성에서의 장치의 특정 구성은 본 발명의 빔 편향기로 이용될 수 있다. 다른 유형의 음향 광학 장치, 예를 들어 가변 필터, 또한 어떤 경우에는 편향기로 간주될 수 있다. 브래그 래짐에서의 어떠한 다양한 편향기 동작도 본 명세서가 개시하는 목적을 위한 AOBD로 고려될 수 있다는 점은 이해될 수 있을 것이다. 유사하거나 우수한 특성을 갖는 편향기는 본 발명의 다양한 양태에 사용될 수 있는데, 예를 들어 편향기는 감소된 접근 속도, 증가된 시간 대역폭 제품, 향상된 효율성, 보다 많은 지정 가능한 스폿 또는 빔 왜곡의 감소를 제공할 수 있다. 대체될 수 있는 편향기는 향상된 AOBDs, 전자 광학 편향기 또는 어떠한 다른 유형의 고속 비관성 편향기일 수 있다.
각 AOBD는 특정 파장에 대해 설계되고, 중심 주파수는 다른 레이저 파장에 대한 다른 편향 각도에 대응되는 것으로 이해될 수 있다. 다른 파장용으로 설계된 광학 시스템의 경우, 레이저 소스의 파장이 변할 때 편향 각도의 차이에 대한 순응이 요구될 수 있다. 도 5A 내지 5C에서와 같은 적어도 몇몇의 실시예에서, 오프셋팅 편향이 하나 또는 그 이상의 파장에 대해 제공되어 중심 주파수 편향 각도가 다른 주파수들에 대해 맞추어질 수 있다. 이러한 방식으로, 일반적인 빔 경로가 서로 다른 파장의 레이저 소스에 대해서 사용될 수 있다. 오프셋 편향(offset deflection)은 각(wedge angle)을 브래그 셀 결정에 추가하여 서로 다른 파장의 AOBD들의, 최적 근사화된 이상적인 포인팅(pointing)에 도입될 수 있다. 보정(correction)은 또한 광학 쐐기 프리즘(optical wedge prisms) 또는 기타 수단으로 제공될 수 있다. 중심 주파수에서의 제로 편향을 위하여 각 AOBD에 쐐기를 추가함으로써, 라인 레이아웃의 간소화를 이룰 수 있다.
RF 구동기
활성(active) 편향기 셀에 여러 주파수를 제공 가능한 특성화된 RF 구동기 (102, 103)에 의해 AOBD 들이 구동된다고 이해될 수 있다. RF 구동기에 대하여 열 안정성, 주파수 범위, 안정성 및 해상도, 출력 전력 범위 안정성과 해상도, 동시 주파수의 수, 주파수 스위칭 시간, 변조 대역폭, 동적 범위, 변조 및 신호대 잡음비 등의 사항을 고려할 수 있다. 구동기는 전자 모듈로서 AOBD 제조자 또는 사용자로부터 적합한 버전으로 이용될 수 있다.
바람직한 구성에서, 각 축에서 빔 분할 기능이 있는 2 차원의 고해상도 임의 접근 편향의 조합을 허용할 수 있도록 축별로 4개의 증폭 DDS 채널 (도 2의 A, B, C 및 D)이 제공된다. 빔 분할의 경우, 2 개의 주파수가 결합되어 축 당 증폭되고, 필드에서 레이저에 대응하는 각 주파수는 위치를 찾는다. 축 당 두 개 이상의 빔으로 분할 전송이 필요한 경우, 각 축에 대한 조합과 증폭을 위한 추가 채널이 추가된다. 적절한 다중 채널 구동기는 Crystal Techologies(CTI P/N 97-02861-10, AODR SYNTH DDS 8CH OEM2 STD, CTI P/N 24-00107-01, Driver Amplifier ZHL-2)의 8채널 구동기다.
AOBD 2
두 축 편향을 위해, AOBD 1 (7)는 그 자체로 복수의 변환기를 구비한, 각각 변환기 또는 조밀한 적층 구조 또는 공간적으로 분리된 구조의 변환기의 배열을 구비한 단일 음향-광학 크리스탈(single acousto-optic crystal) 또는 복수의 AOBD 상의 두 축(two axis) 소자일 수 있다. 예를 들어, AOBD 1 및 AOBD 2는 도 6A 및 도 6B에서와 같이 두 축에서 빔 편향을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서 AOBD 2 (편향기 11)는 AOBD1의 이미지를 AOBD2에 중계하는 빔 경로를 따라 사이에 위치한 광학장치를 구비한 AOBD 1으로부터 공간적으로 떨어져 있다. 중계 광학장치 8은 AOBD 2의 성능을 최적화하는 데 필요한 빔 직경을 변경할 수 있다. 애너모픽 광학장치(Anamorphic optics)는 타원형의 빔을 갖는 AOBD 2를 쏘아 맞추기 위한 중계 단계에서도 사용될 수 있다. 레이아웃은 양 편향기가 동일한 선호되는 방향으로 올려질 수 있도록 제1 편향 축 및 제2 편향 축간의 회전(rotation)을 제공한다. 예를 들어, 2 접이식 미러의 잠망경 배열은 90도 광학 경로 접음과 90도 빔 회전을 제공할 수 있다. 제 1 미러는 수직으로 수평 빔을 접고(fold)하고 제 2 미러는 입력 수평 빔에 관하여 90 도 접어진 수직 빔을 접는다(fold). 이 예에서, 각 AOBD는 편향기들 간의 빔 회전이 2축 편향 할 수 있는 수직 평면에서 편향하기 위하여 마운트(mount)될 수 있다. 접이 미러(folding mirror)는 ,다른 장치들 사이에서, 1차 중심 주파수 입력 및 출력 각도들에 대응할 수 있다. 입력 및 출력은 입력 브래그 조건(Bragg Conditoin)에 맞는 수평 평면으로부터 벗어날 수 있으며, 선호되는 축을 따르도록 빔을 유도하는 접음 각도(fold angle)를 조정하여 수평 평면에 대하여 중심에 있는 출력을 제공할 수 있다. 다른 구성도 가능하다.
나이프에지( Knife - edges )
각 AOBD는 원하는 편향 빔에 더하여 0차(zero order)의 비편향 빔을 생성하는 것으로 이해될 수 있다. 통상의 설계로서, 0차 빔은 예를 들어 나이프 에지로 완전히 감쇄된다. 공간적으로 분리된 레이아웃은 빔 스톱 9 및 12 또는 각각의 편향 축과 같은 분리된 나이프 에지에 대한 접근을 제공하며, 제1 AOBD의 0차 빔으로부터의 원하지 아니한 에너지가 제2 AOBD로 전달되는 것을 방지한다. 빔 감쇄기의 다른 유형도 가능한데, 일례로 편광 활성 AOBD에서 편광기는 0차 에너지를 감쇄하기 위하여 사용될 수 있다. 0차 빔에 더하여, 다른 원하지 않는 고 회절차수를 갖는 빔 또는 저 회절차수를 갖는 빔들이 존재할 수 있으며, 종래의 일반적인 방법으로 감쇄될 수 있다.
LCVR
제1 AOBD 및 제2 AOBD 다음에, 빔 컨디셔닝(conditioning) 광학장치(미국 특허 6181728에 설명된 바와 같이 타겟의 유형 또는 링크 방향에 따라 편광(polarization)을 조정하기 위해 사용되는 LCVR 17과 같은 편광 제어 광학장치)가 빔 경로에 채택될 수 있다. 빔 경로는 LCVR의 입구에 대한 편향 출력 빔을 수정하는, 일례로 제한된 활성 개구에 맞도록 콜리메이트 빔(collimated beam) 조정), 릴레이 광학장치 13을 포함할 수 있다. 이러한 릴레이 광학 장치는 제2 AOBD의 동공(pupil)을 중간 이미지 평면 15로 더 이미징 할 수 있으며, 애너모픽(anamorphic) 빔 경로 정렬에 있어서의 애너모픽(anamorphic) 광학 장치를 더 제공할 수 있다.
빔 확장기
제1, 제2 AOBD 및 빔 컨디셔닝 광학 장치 다음에, 편향기 동공의 이미지가 확장된다. 이전-확대기 중계기 16은 편향기 동공, 예를 들어 시스템 빔 확장기 19의 입력 동공에서 설명된 편향기 동공의 중간 이미지 15를 재투영할 수 있다. 미국특허공개번호 20090095722에 설명된 바와 같이, 빔 확장기(바람직하게는 줌 빔 확장기)는 편향기 동공 또는 편향기 동공의 이미지를 처리 대물렌즈(20)의 입사동에 투영시키는데 사용된다. 줌 빔 확대기의 위치는 텔리센트리시티(telecentricity)를 향상시키기 위해 타겟 동공(objective pupil)에서 편향기 동공 이미지 위치를 조정하기 위해 사용될 있으며, 각 편향 축의 텔리센트리시티를 향상시키기 위해 서로 다른 축의 위치로 조정될 수 있다. 예를 들어, 미국특허공개문헌 20090095722에서 설명된 바와 같은 3개의 그룹의 예와 같이, 빔 확장기 광학 그룹들은 나노모션(Nanomotion) HR2 피에조 드라이브(piezo drives) 및 MicroE Mercury 2 인코더(encoder)를 사용하여 정확하게 선형 이동(linear motion)에서 구동될 수 있다. 빔 확장이 변경되면, 대물 렌즈에서의 빔 직경(diameter)이 변경되며 그에 따라 필드에서의 스폿 크기도 변경된다.
이 과정은 도 6A 내지 6C을 참조하여 설명한다. 도 6A에서와 같이 필드 크기는 폭 x 및 길이 y로 특징지어 질 수 있으며, x와 y의 함수로 표현될 수 있다. 빔은 도 6B에 도시된 바와 같이 필드 내에서 2 차원 편향을 가질 수 있다. 스폿(spot) 크기 변경에 더하여, 빔 확장기는 각각의 확장된 빔 직경에 반비례하여 편향 각도를 변경한다. 도 6C에 도시된 바와 같이, 그 결과로서 빔이 확장되고 스폿 크기가 감소될 때, 편향 각도는 감소되고 필드 크기는 감소된다. 예를 들어, 4.8미크론(micron)의 직경을 갖는 빔은 120x120 미크론 크기의 필드를 가질 수 있다. 3.2 미크론의 직경을 갖는 빔은 80x80 미크론의 감소된 필드 크기를 가질 수 있다. 1.6 미크론의 직경을 갖는 빔은 그에 따라 감소된 40x40 미크론의 필드 크기를 가질 수 있다. 본 기술분야에서 통상적인 기술자는 스폿 크기 및 대응되는 필드 크기는 상술한 예에 의해 제한되지 아니함을 인식할 수 있을 것이다.
필드상의 편향기의 범위에서 지정될 수 있는 조준된 스폿들의 수는 빔 확장기 설정에 무관하게 일정할 것이다. 따라서, 작은 필드 상에는 적은 스폿(spot)들이 존재하고 큰 필드 상에는 많은 스폿이 존재하듯이, 스폿 크기와 필드 크기간에는 직접적인 트레이드-오프(trade-off)가 있다. 처리 렌즈와 함께, 미국 특허 7,402,774에 따른 방법은 필드 상의 스폿의 저하없이 필드 크기와 스폿 크기의 범위를 제공하는 데 사용될 수 있다.
높은 개구 수 대물렌즈
바람직하게 처리 렌즈 20은 각각 처리 파장 1,064 nm의와 532 nm 각각ㅇ 대해 1.4 미크론 또는 0.7 미크론 크기의 스폿들을 제공하는 최소한 NA 0.7의 높은 개구 수 대물 렌즈이다. 대물 렌즈는 바람직하게는 공기 베어링(air bearing), 일례로 공기 베어링 슬레드(sled) 21상에 놓여지고, 미국 특허 6,483,071에 설명된 바와 같이, z 높이 위치조정 명령에 따라 축의 방향으로 옮겨진다. 바람직하게는 렌즈는 처리파편으로부터 오염을 방지하고 기계적 여유 간격을 제공하기 위하여 6mm 이상의 작동 거리(working distance )를 가진다. 렌즈는 광대역의 광섬유 레이저 소스로 스폿 형성을 제공하거나 예비로 렌즈 관찰 장비를 통해 이미징할 수 있도록 색수차가 제거될 수 있다. 바람직하게는, 렌즈는 가장 작은 스폿(spot) 설정 및 가장 큰 입력 빔에 대해 적어도 +-20미크론의 시야(field of view)를 가질 것이다. 바람직하게는 시야는 가장 큰 스폿 설정을 위해 +-80 미크론일 것이다. 보다 바람직하게는 시야는 작은 스폿에 대해 +-80 미크론, 큰 스폿에 대해 +-500미크론이다. 바람직하게는 필드는 초점의 스폿 깊이 10% 미만의 시야곡률(field curvature less)를 갖는 평탄 필드이다. 필드 평탄도는 일례로 +-20미크론 범위에서 0.1 미크론일 수 있다.
일반적으로 렌즈의 뷰 필드는 원형이며, 편향 필드 모양은 렌즈 뷰필드내에서 지정된다. 액세스되는 편향 필드는 렌즈 뷰필드의 전체 또는 일부분으로서 선택될 수 있다. 편향 필드는 직각의 편향필드, 내접 사각형과 같은 내접 형태 또는 부분적으로 절단된 편향필드의 원형 절단일 수 있다. AOBD 위치조정을 사용할 때 편향 필드는 각각의 편향기로부터 가용한 스폿의 최대 수에 의해 제한된다. 몇몇 경우에 있어, 예를 들어 스폿 크기가 작을 경우 지정 가능한 필드는 렌즈 뷰필드보다 작을 수 있다.
기계적인 위치조정 시스템
처리되어야 할 링크가 있는 웨이퍼 기판 22는 처리를 위해 웨이퍼 척(chuck)에 올려진다. 대물렌즈에 의해 형성된 스폿은 웨이퍼의 표면을 쏘아 맞춘다. 척은 공지된 기계적 위치조정 구성에 따른 기계적 위치조정 시스템 23 또는 스테이지상에서 운반된다. 널리 알려진 기계적 위치조정 형태의 하나는 GSI 그룹 모델 M550에서 발견되는 바와 같이 웨이퍼의 2 차원 부분 상으로 이동하는 공기 베어링에 의해 지원되는 2 축 미세 스테이지이다. 이러한 유형의 시스템의 경우, 전체 웨이퍼 범위는 웨이퍼 상으로 빔 전달 시스템을 스텝핑하고 미세한 스테이지 이동으로 웨이퍼의 작은 영역들을 순차적으로 처리함으로써 이루어진다. 대안적으로는, 중첩된 완전 이동 단일 축 스테이지 또는 분할처리 방식 또는 기타 구성방식 및 본 기술분야에서 알려진 검류계 위치조정을 포함하는 다양한 조합들이 기계적 위치조정 시스템으로 사용될 수 있다. 개별 기계적 위치조정 구성에 관계없이 기계적 위치조정자(positioner)는 처리 궤적에서 타겟의 기계적 위치조정을 제공하기 위해 공칭 레이저 빔 축에 대하여 기판을 이동시킨다.
기계적인 위치조정은 향상된 동적 성능을 제공하기 위해 보조 미러 기반의 편향(deflection)을 포함할 수 있다. 기계적인 위치조정은 검류계 기반의 필드 스캐닝으로 구현되고, 최근에는 안정화를 위한 두 축 고속 스캔 미러를 사용한다. 기계적인 위치조정의 동적 성능을 개선하기 위한 또 다른 접근 방법은 일례로 미국 특허 6,144,118에 설명된 강제 취소 기술의 사용이다. 강제 취소를 통해 기계 시스템의 작은 변화와 그 결과로 생긴 기계적 위치 오류가 최소화된다.
시스템 제어기
레이저 펄싱의 좌표화, 선택된 링크의 블라스트를 위한 펄스 선택, 편향 필드의 위치를 액세스하기 위한 스폿 변위 및 기계적 스테이지 이동은 일반적으로 시스템 제어기(401)를 이용하여 수행된다. 제어기는 레이저 트리거 타이밍 신호, 펄스 선택 명령, 스폿 변위 명령 및 스테이지 위치조정 명령을 생성하기 위해 이용된다.
바람직하게, 제어기는 균일한 펄스 에너지를 제공하기에 블라스팅 하기전에 최소 간격동안 또는 지속적으로 거의 일정한 반복 비율로 레이저 펄스를 발생시키는 트리거 타이밍 신호를 생성한다. 종래에, 트리거 타이밍 신호는 특정 스테이지 속도에서 정규 피치에서의 링크 위치에 대응한다. 그러나, 본 발명에서의 트리거 타이밍 신호는 가상 링크 위치로 정의될 기계적 궤도를 따르는 위치에 대응한다. 가상 링크 위치는 변위 명령없이 블라스트되는 궤도에 따른 위치를 나타낸다. 그러나, 변위 명령으로, 블라스트는 가상 링크 위치로부터 오프셋 범위의 실제 링크상의 원하는 블라스트 위치로 편향된다. 일정한 PRF 및 궤적상의 일정한 속도로 인하여, 가상 링크 위치는 일반적으로 전형적인 레이저 타이밍 충족 요건을 갖춘 정규 피치상의 열에 따라 정렬된 종래의 링크로 여겨질 수 있다.
레이저 트리거는 타겟 좌표에 대해 레이저빔 축의 현재 위치를 비교하는 것에 의해 개시되어, 레이저 빔의 위치와 가상 링크 위치가 일치할 때 (점화 시퀀스에서 알려진 지연의 원인임), 레이저가 트리거되고 떨어진 오프셋 위치에서 타겟 링크를 처리하기 위한 블라스트가 발사된다. 대안적으로, 계획된 궤적 및 이에 연관된 블라스트 변위에 따라 블라스트 타임은 가상 링크 위치와 일치하도록 미리 스케쥴링될 수 있다.
동작 펄스를 광학 패스를 따라 타겟으로 통과시키고 사용되지 않는 레이저 펄스는 제외시키는 광학장치(예를 들어, 도 3A의 AOM5와 같이)를 이용하여 펄스 선택 명령에 따라 트리거된 레이저 펄스를 게이팅(gating)함으로써 처리 블라스트가 발사된다. 일부 경우에, 예를 들어 음향광학 장치와 같은 광학 장치가 펄스 에너지를 감쇄시키기 위해서 또한 사용될 수 있다. 바람직하게는 광학 장치는 편향과 감쇄 기능 둘 다를 위해 사용되는 AOBD이다. 그러나 일관적인 펄스 에너지를 제공하기 위하여 펄스 이퀄리제이션 방법이 채택되는 범위에서는 비정규식 펄스 타이밍도 사용 가능하다. 어떤 유형의 레이저에서는, 펄스가 프리러닝(free-running)되거나 다운샘플링될 수 있으며 그러한 펄스의 트리거링은 이용가능한 펄스 시퀀스로부터 펄스를 선택하는 것에 대응하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 이런 형태의 레이저를 이용하는 시스템에 대해서는 미국특허공개공보 2008/0029491호에 자세히 있으며, 그 내용은 전체적으로 참조되어 본 명세서에서 포함된다. 안정적인 펄스 온디맨드(on demand) 동작을 수행할 수 있는 레이저들에서 펄스 선택은 필요치 않을 수도 있다.
시스템 제어기 401은 또한 궤적에 대한 블라스트 변위를 제어할 수 있으며, 블라스트를 AOBD 필드에 위치시키기 위한 오프셋 명령과 편향 신호를 제공한다. 편향 필드를 사용함으로써 제어기는 시간 도메인과 위치 처리 도메인 모두를 조합하여 만들어진 명령어들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 만약 제한된 편향 세트만 이용할 수 있다면, 변위는 설정된 블라스트 타임에 근거하여 계산될 수 있고 블라스트 타임은 설정된 변위에 근거하여 계산될 수 있다. 또는, 블라스트 타임과 변위가 조합 형태로 모두 설정될 수 있다. 이러한 방식의 유연성 덕분에, 블라스트는 규칙적인 타겟 간격 및 규칙적인 펄스 간격없이 발사될 수 있다.
스테이지 위치조정 명령은 위치 동작을 제어하고 궤적을 따라 높은 정밀도로 타겟을 위치시킨다. 궤적상에서 측정되거나 특정된 위치 에러는 다양한 방식을 통하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 어느 축상의 에러는 AOBD에 의한 빔 편향 필드 내에서의 적절한 조정으로 수정할 수 있다. 현재 블라스트 위치가 높은 정확성으로 알려져 있을 때, 이 에러 수정 방법은 일정 속도 처리(constant velocity processing)와 가변 속도 처리(non-constant velocity processing) 방법 모두에 사용될 수 있다. 기계적 움직임의 방향에서의 에러는, 스케줄된 블라스트의 타이밍 상에서의 작은 변화를 이용하여 블라스트 위치를 수정하는데 사용할 수 있다.
제어 프로그램
시스템 동작은 프로세스 단계를 실행시키고 제어 신호를 발생시키는 컨트롤 프로그램 400에 의하여 이루어진다. 이 프로그램은 연산 입력을 필요할 수 있으며 단일 기판들 또는 기판들의 묶음들을 처리하기 위해 자동으로 실행될 수도 있다. 프로그램은 시스템에 통합된 저장 매체에 존재할 수도 있고 이동용 매체에 존재할 수도 있으며 시스템으로 한 번 또는 여러 번의 다운로딩을 위한 원격 위치에 존재할 수도 있다. 제어 프로그램은 수리되지 않은 메모리 장치에서 레이저 처리를 하는 처리 단계를 실행하여 전도성 링크를 절단하고 이에 의해 하나 이상의 반도체 기판들의 기능적 메모리 장치들의 수득률을 증가시킨다.
최소한 하나의 실시예에서, 정렬된 빔 위치에 대하여, 실제 링크 위치가 아닌 가상 링크 위치를 배치하는 궤적 세그먼트 시퀀스를 이용하여 처리 궤적에 따라 처리가 일어난다. 도 7A에서 나타난 바와 같이, 가깝게 위치한 동일 직선상이 아닌 링크들이 기계적 위치 궤적에서의 가상 링크 그룹으로 간주될 수 있다. 도 7B에 따르면, 궤적에 따른 가상 링크 그룹은 궤적에 대하여 좌우 배치된 링크 그룹에 매핑된다. 이러한 매핑을 통하여 각각의 레이저의 사용 가능한 블라스트들은 각각 할당된 블라스트를 대응하는 오프셋 링크에 편향시킴으로서 가상 그룹의 각 링크를 처리한다. 기계적 위치조정과 레이저 발사는 궤적을 따라 진행하고, 비관성(inertialess) 편향 필드는 각각의 블라스트를 스케줄된 블라스트 타임에 대응하는 실제 링크 타겟 위치로 향하도록 지정된다. 좌우로 배치된 링크들은 처리궤적을 따라 위치될 필요가 없기 때문에, 블라스트 타임의 지정가능한 필드 내에서, 블라스트 타임의 실제 링크 위치와 이동하는 기판의 궤적을 따르는 가상 링크 위치간의 위치적 차이는 비관성 편향기로 해결된다. 비관성 편향 필드가 2차원 필드임을 고려하면, 처리를 위한 링크의 시퀀싱에서의 상당한 유연성이 제공된다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 도 7C는 기계적 궤적과 편향된 오프셋에 겹쳐진 가상 궤적을 보여준다. 비관성 오프셋 처리 방식을 더한 새로운 기계적 궤적은 추가적인 복잡성 없이 현재 기계적 위치배치의 능력을 확장시킨다.
비관성 편향기 필드의 필드 액세스는 처리 궤적 방향을 따르거나 가로지르는 위치의 조합이 될 수 있는 일반적 위치 오프셋을 포함할 수 있다. 펄스를 처리 방향에 따라 오프셋시킬 수 있는 능력으로 인하여, 측정된 위치 에러의 수정은 고유의 특성이다. 스케줄된 블라스트의 경우, 레이저 발사를 위한 조정은 엄격하게 요구되지는 않는다. 그러나 일부 경우에 현재 처리 방법에 근접하게 매칭시키기 위해 타이밍 수정이 사용될 수도 있으며, 에러 수정에 근거한 비관성 액세스와 결합하여 사용될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 최소한 하나의 실시예에서, 제어 프로그램은 블록 801에서 타겟 좌표 데이터와 처리 파라미터를 수신한다. 타겟은 블록 802에서 처리 그룹으로 분할되는데, 여기서 각각의 그룹은 하나 이상의 궤적 세그먼트와 관련되어 있으며, 하나 이상의 세그먼트는 하나 이상의 타겟에 대하여 지정가능한 필드를 기졔적으로 위치조정하기 위한 궤적 세크먼트를 포함한다. 결정 블록 803에서, 시스템 제약조건이 평가되며 제약조건에 맞도록 타겟이 다시 그룹화 된다. 그리고 나서 블록 805 및 806에서, 각각의 그룹에서의 타겟이 순서화되고, 상기 순서에 근거하여, 시스템 제약조건을 만족하기 위하여 그룹 처리 파라미터들이 결정된다. 모든 그룹들을 포함한 처리 궤적이 생성된다. 선택적으로, 그룹 파라미터들은 블록 808에서 더 평가될 수도 있고 블록 809에서 보여주는 바와 같이 더욱 최적화하기 위하여 궤적 생성이 반복될 수 있다. 블록 810에서, 궤적에 따라 기계적인 이동이 개시되고 타겟 시퀀스 중에서 처리될 첫 번 째 타겟이 선택된다. 타겟 위치에 대한 블라스트 타임과 편향이 블록 811에서 계산된다. 편향은 블라스트 타임에서 궤적에 따른 블라스트 위치와 타겟 위치간 오프셋 또는 차이를 포함한다. 블록 812-813에서 보여지듯이, 빔 축은 오프셋에 따라 편향되며 타겟은 처리 과정에 블라스트 타임에 블라스트된다. 결정 블록 814와 815에서 보여지듯이 마지막 타겟이 처리될 때까지 처리 시퀀스에 따라 블라스트를 위한 후속 타겟이 선택된다.
일반적으로 현재 장치 레이아웃으로 인하여 링크들은 다이의 중심 축에서 동작하는 열로 형성되어 있다. 예를 들어, 미국특허공개공보 20090095722의 도 13-17에서 보여지듯이 다수의 열과 링크의 다양하게 엇갈린 정렬을 가진 다른 로컬 지오메트리가 사용될 수도 있다. 처리 파라미터들과 시퀀싱 알고리즘은 일반적인 유형의 레이아웃에 의해 미리 결정되거나, 후속 소자에서 사용되는 유사한 소자 그룹의 제1 소자에 대한 초기 시퀀싱에 의해 또는 소자에 걸쳐 사용되는 소자내 제1 세트의 링크 그룹에 의해 결정될 수도 있다.
최적화 기법
AOBD 장치
음향 광학 편향의 필드에서 알려진 다양한 최적화는 본 발명의 다양한 실시예에서 사용된 AOBD들의 디자인과 선택에 적용될 수 있다. 1064nm 레이저 소스를 사용하는 적어도 하나 이상의 실시예에서 선택된 AOBD는 Te02 크리스탈을 가진 크리스탈 기술 모델 AODB 4090 1064nm이며, 빔 확장전에 116 milliradian에서 173.2 milliradian의 빔 편향을 생성하기 위하여 72.5MHz에서 107.5MHz에서 동작하는 90MHz 중심주파수의 35MHz 대역이 이용된다. 532nm 에서 사용을 위해 AODF 4110이 사용될 수 있다. 바람직하게는 532nm 편향기는 쐐기(wedge)를 추가함으로써 빔 입구와 출구가 1064nm 버전과 똑같도록 변경되어, 주요한 디자인 변경없이 광학적 경로에 쉽게 적용될 수 있도록 하고 또한 일반적인 광학 플랫폼이 여러 파장에서 작동하도록 구성될 수 있다. AOBD 장치의 다른 벤더들로 NEOS, Isomet, 그리고 Seiner 등이 있으며, 이들 장치들은 대체적인 크리스탈 재료와 세로모드, 전단모드 와 같은 상이한 구성을 포함할 수 있으며, AOBD 장치 구성중에서 위상 어레이 장치를 포함할 수도 있다.
일반적으로 제한된 수의 스폿이 적당한 뷰 필드를 제공하고 빠른 액세스 시간이 요구될 때에는 구형 광학과 둥근 빔을 사용하는 접근법이 좋다. 예를 들어, 25가지 1.6 미크론 직경 스폿을 포함하는 40 미크론 폭 필드는 앞서 설명한 Te02 장치를 이용하여 생성될 수 있다. 더 넓은 필드 시스템의 경우, 왜곡상 빔 경로가 편향 축을 따라 증가된 음향 윈도우 치수에서 사용될 수 있다. 일반적으로 이는 음향 윈도우의 증가된 크기에 대략적으로 비례하여 지정가능한 스폿수를 증가시킬 것이며, 이에 대응하여 AOBD의 더 긴 음향 윈도우를 채우기 위하여 요구되는 액세스시간을 증가시킬 것이다. Te02의 전단 모드 음향 속도는 0.656mm/us이며, 10mm의 음향 윈도우의 증가는 약 15microseconds의 액세스 시간의 증가를 가져올 것이다. 증가된 액세스 시간은 최대 PRF를 감소시키는 효과를 가져올 것이다. 이 효과는 소위 AOBD의 시간-대역 곱의 결과이다.
다른 기술 중 미국특허공개번호 20090095722은 AO 디자인 및 최적화의 일반적인 특징에 대하여 기술한다. 실시예에는 축 상에서와 축 밖에서의 구성을 포함한 다양한 AOBD 타입의 사용이 포함되어 있다. AOBD는 동시에 존재하는 스폿을 생성하기 위하여, 스폿 형성에서의 빠른 변화를 생성하기 위하여, 빔을 링크의 열을 따라 또는 가로지르는 다수의 스폿을 가지는 다양한 구성으로 나누기 위하여 사용될 수 있다.
스태킹된 편향기 레이아웃( stacked deflector layout )
앞서 논의되었듯이, 스태킹된 AOBD들의 단순한 정렬은 두 축들의 편향을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 구성은 짧은 광학 경로 길이와 제한된 수의 광학 요소들을 가지는 이점이 있다. 단점으로는 첫 번 째 업스트림 장치의 편향 범위 때문에 두 번째 장치의 음향 윈도우를 가로지르는 빔 방사를 포함한다. 편향점은 각 축에 대해 상이하며, 이는 타겟 표면에서의 텔레센트리시티(telecentricity)에 영향을 줄 수 있다. 미국특허공개공보 20090095722호에서 기술된 것처럼 릴레이 옵틱스를 통하여 각각의 편향기의 이미지 위치를 조정함으로써 보상이 제공될 수 있다.
릴레이 이격된 편향기( relay spaced deflectors )
바람직하게, 편향기는 릴레이 옵틱스와 떨어져 배치되어 있다. 이러한 배치에서 첫 번 째 AOBD의 윈도우는 두번째 AOBD에 투영된다. 이러한 배치의 이점으로는 두 번 째 AOBD 전에 첫 번 째 AOBD로부터 zero order 빔을 제거하는 능력, 두 번 째 편향기 윈도우를 가로지르는 빔 퍼짐의 제거 및 단일 편향 근원점 유지 그리고 처리 필드에서의 텔레센트리시티 스폿 이미징이 포함된다.
바람직한 다중 릴레이 시스템
바람직한 실시예에서, 레이저 출력 개구에서부터 처리 필드까지 다섯 개의 릴레이들이 사용된다. 레이저 출력은 첫 번 째 AOBD로 첫 번 째 릴레이 렌즈에 투영된다. 다음으로 첫 번 째 AOBD는 두 번 째 릴레이로 두번째 AOBD에 투영되는데, 이는 예를 들어 a1x 확대를 하기 위해 초점 길이에 따라 이격된 한 쌍의 렌즈(즉, a4f 릴레이)일 수 있다. 두 번 째 AOBD는 세 번 째 릴레이로써 투영되는데, 이것은 또한 중간적인 이미지 평판에 대하여 이역된 렌즈 쌍이 될 수 있다. 선택적인 빔 회전자가 릴레이의 광학적 경로상에 배치될 수 있다. 중간적인 AOBD 이미지는 네번째 사전 확장기 릴레이를 통해 줌 망원경 릴레이의 입력으로 투영될 수 있는데, 네번째 사전 확장기 릴레이는 줌 빔 확대 릴레이의 입사동을 채우기 위해 확대로 이격된 렌즈 쌍일 수 있다. LCVR 개구는 네 번 째 릴레이의 광학적 경로의 조준된 영역 안에 위치할 수 있다. 마지막으로, 줌 망원경은 대물렌즈에 대한 다양한 확대로 입사동을 릴레이한다. 따라서, 레이저 빔 웨이스트(waist)는 AOBD1에 투영되고 광 빔 회전기 및 편광 제어 LCVRfmf 수용하는 방식으로 AOBD1은 AOBD2, 중간 이미지 판, 줌 빔 확장기의 입사동 그리고 대물렌즈에 연속적으로 투영된다.
편리하게, 변환없이 필드 조정을 하기 위하여 두 번 째 AOBD 다음에 오는 중간 투영면에 하나의 회전(turning) 거울이 배치될 수 있다. 이 경우 회전 거울은 각 편향기의 이미지내에 있어 동공 이미지의 변환없이 필드각 오프셋에 의한 정렬을 제공한다.
전형적인 성능 파라미터들
동작시에, 다중 릴레이 편향 및 이미지 시스템은 다음의 전형적인 성능 파라미터들에 의하여 특성화될 수 있다:
텔레센트리시티(telecentricity) < .05 radians,
효율성(efficiency)> 70,
흡광(extinction)>30db, .
+- 20 microns 범위의.1 micron 평탄도(flatness)
편향기당 파면 에러(wave front error) 0.015 wave rms,
광학적 스위칭 속도 1.5 us 상승 시간, 2us 지연(delay)
산란 효과
AOBD 편향기는 회절 기반 장치이고 편향각은 처리빔 파장에 대한 브래그 셀(Bragg Cell)의 그레이팅(grating) 주기 비율에 선형적으로 연관되어 있다. 편향기에 입력되는 빛의 파장길이가 변한다면, 편향기를 빠져나가는 편향각은 비례하여 변한다. 미국특허공개공보 20090095722호 및 등록번호 US 7,466,466호에 공지된 바와 같이, 회절 효과는 레이저 처리 시스템의 성능에 영향을 미치는 바람직하지 못한 효과를 나타낼 수 있다.
어떤 레이저들은, 분산에 의한 편향된 빔에서 매우 작은 퍼짐을 의미하는, 매우 좁은 발광 스펙트라를 가진다. 그러나, 광섬유 레이저와 같은 어떤 레이저들은 로드(rod) 기반의 레이저보다 한 자리수 큰 규모의 스펙트라를 가질수 있다. AOBD에서 사용될 때, 레이저 소스에서 증가된 스펙트럴 대역은 스폿 이미지에서 예기치 않은 퍼짐을 야기시킬 수 있고, 일그러진 스폿 모양을 야기시킬 수 있다. 또한, 색채 초점 조정은 이미지 스폿 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
미국특허공개번호 20090095722에 기술된 것처럼, 전-확산 격자와 프리즘은 광대역 레이저 소스의 측면 효과를 상쇄시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 바람직하게 레이저 소스는 스폿 모양과 초점의 왜곡을 피하기에 충분히 좁은 선 대역을 가지고 있을 것이다. 예를 들어, 미국특허공개번호 20090016388에 기술되었듯이, 광섬유 레이저에서의 진보는 주파수를 2배로 하는 방법으로 충분한 변환을 위한 좁은 선폭을 가진 광섬유 레이저를 만들었다. 이러한 타입의 광섬유 레이저는 임의의 펄스 성형 능력을 포함하는 광섬유 레이저 소스의 이점을 보존하기 위해 사용될 수 있고, 반면에 이와 함께 최소 확산과 AOBD 기반 시스템에서의 디포커싱이라는 부산물을 야기시킨다.
음향 윈도우 셋업
AOBD 최적화의 한 특징은 AO 크리스털에 인가되는 RF 주파수에 따라 편향기에서 달성될 수 있는 상이한 위치조정 명령의 속도이다. 도면 9A-C는 인가된 명령 신호, RF 응답 및 음향 응답의 신호 포괄 형태들을 설명한다. AO 크리스털의 설계, 변환기 기하학적 구조와 생성된 액티브 음향 윈도우 영역은 예를 들어, 효율성, 편향 범위 및 상호 변조와 같은 다양한 요인들을 고려할 것이다. 임의 유형의 적정한 크리스털 및 변환기 기하학적 구조가 AOBD 장치에 선택되고 사용될 수 있다. 바람직하게, 특히 음향 광학 빔 편향기의 사용을 위해 개발된 음향 광학 재료의 다른 타입이 많이 사용될지라도, 바람직하게 TE02 크리스털이 사용된다. 각 장치 유형은, 재료와 구성 지오메트리 및, 음향 윈도우를 채우는 빔의 지오메트리에 따라, 음향파가 셀을 횡단할 때 편향을 셋업하는데 걸리는 특성 시간을 갖는다. 최적화는 편향각 명령 다음에 시간 대비 편향 효율을 측정하는 것, 편향각에서 원하는 효율에 도달하기 위해 요구되는 최소 리드 시간을 결정하는 것, 원하는 효율에 도달하기 위해 요구되는 시간에 근거하여 최소 리드 시간에 레이저 펄스를 발사하기 위해 레이저 발사 시퀀스를 레이저 처리 순서를 최적하는 것을 포함할 수 있다. 최적화는 상이한 초기 조건 집합, 예를 들어, 새로운 편향 각을 설정하기 직전에 AOBD의 편향 상태를 고려할 수 있다. 마찬가지로, 다른 AOBD 성능 특성은 최소 설정 시간에서 바람직한 레벨의 성능을 보장하기 위해 분석되고 최적화될 수 있다.
랜덤 액세스 위치조정에서 AOBD 최적화의 또다른 관련 특징은 인가된 RF 편광 신호의 지속기간이다. 최적화된 리드 타임을 이용한 인가된 RF의 지속 기간은 편광 효율과 다른 파라미터가 측정되는 동안 가변할 수 있다. 이러한 방식으로 임의의 특정 AOBD 장치에 대해 최소 RF 편향 주기가 결정될 수 있다. 최소 리드 타임과 함께 최소 RF 기간은 레이저 처리 시퀀스를 더욱 최적화하기 위해 사용될 수 있다.
스테이지 특성
레이저 처리 시스템에서 스테이지 성능은 최대 속도, 이동 에지, 열 부하와 같은 많은 제약에 의해 제한될 수 있다. 가속과 기판을 움직이기 위해 적용되는 최종 지-포스(g-force)는 코일 전류 제약 또는 동적인 고려사항들에 의해 제한될 수 있다. 일반적으로, 고속 위치 조정을 위해, 스테이지는 기계적 편향 없이 정밀도를 유지하기 위해 가볍고 역학적으로 경직된다. 제약의 완화는 정밀 기계 설계 측면을 고려하는 것에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 유도된 편향을 피하기 위해 중력 중심을 따라 힘을 적용하고, 아베 에러(Abbe errors)를 최소화하기 위해 기계 구조를 최적화할 수 있다. 보통, 고속 위치 조정을 위한 요구는 비관성 편향기를 사용하더라도 지속되지만, 여러개의 궤적 세그먼트가 그들에 대응하는 링크를 하나의 동작으로 처리함으로써 합쳐질 때(merge) 기계적 궤적의 길이 및 이에 따른 지속 기간은 상당히 감소한다.
제약 및 결과적인 스테이지 성능을 관리하면 비관성 편향 필드의 이점을 즐길 수 있다. 뚜렷한 필드 또는 뷰를 갖는 대물렌즈 및 편향기를 이용하면, 스테이지가 에지로부터 이격되는 동안 에지 위치에 액세스하기 위해 스테이지 이동 에지에서 뷰필드가 이용될 수 있다. 이는 에지 링크 그룹, 이에 연관된 궤적 세그먼트들 및 모션 파라미터들의 관리가 변경될 수 있도록 한다. 예를 들어, 일정한 PRF를 유지하는 동안, 특히 스테이지 에지 근처에서 속도가 점차적으로 느려지는 대신에 임의적으로 느려질 수 있다. 필드의 에지에 너무 근접하게 되는 링크에 대해서는 고속이 사용될 수 있다. 일부 경우에, 스테이지의 지정가능한 필드는 대물렌즈의 뷰필드에 의해 증가될 수 있다. 예를 들어, 1mm 편향기 필드를 갖는 50 mm 스테이지 필드는 51mm 사각 타겟 영역을 지정할 수 있다. 정반대로, 스테이지 필드는 줄일 수 있다. 정반대로, 편향기로 완전 필드를 액세스하면서 스테이지 필드는 줄어들 수 있다. 예를 들어, 1mm 편향기 필드를 갖는 49 mm 스테이지 필드는 50mm 사각 영역상에서의 링크를 지정할 수 있다.
기계적 필드 및 액세스가능한 필드의 조정은 처리량을 증가시키는 엄청난 효과를 가져올 수 있다. 일례로, 미미한 링크는 처리 필드로 맞춰지는 것을 거의 놓치지 않는다. 처리 사이트의 행과 열로 전체 웨이퍼를 타일링(tiling)하는 것을 고려하면, 100 마이크론을 얻더라도 처리 필드를 증가시킬 수 있는 능력은 웨이퍼 처리 사이클로부터 제거될 열 및/또는 행이 하나 이상의 처리 사이트의 관련된 오버헤드를 제거할 수 있도록 하고, 이는 매우 중요하다. 스테이지 위치조정 필드 주변의 추가적인 기계적 마진은 좀더 공격적인 고속 위치 조정을 가능하게 한다.
주기적 보정( Periodic calibration )
일반적으로, 시스템 보정은 각각의 처리 사이트에 대해 또는 처리 시퀀스동안, 공장에서, 시스템 설치시에, 시스템 턴온시에, 웨이퍼 로딩시에 공급되는 임의의 보정차를 통해 주기적으로 수행될 수 있다. 일반적으로는 좀더 긴 보정 주기가 바람직하고 증가된 안정성, 성능 및 신뢰성을 갖는 시스템과 연관될 수 있다.
정렬
일반적으로, 시스템 정렬은 시스템 위치 조정이 거의 150 나노미터까지의 정확도를 성취하도록 하기 위해 타겟의 반사 정렬의 에지 스캐닝과 같은 종래의 정렬 기법을 포함할 수 있다. 중심 주파수 위치와 같은 명목상 AOBD 필드 위치가 정렬 루틴을 위해 사용될 수 있다. 물론 다른 위치들도 사용될 수 있는데, 예를 들어, 필드에서 상대적으로 낮은 이동 위치인 필드 위치가 사용될 수 있다. 데이터 리던던시를 추가하기 위해 또는 필드 보정 능력을 포함시키기 위해 복수의 위치가 사용될 수 있다. 미국특허공개공보 20090095722호에 설명된 바와 같이, 음향 광학 편향기는 타겟 정렬 스캐닝과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 비관성 편향 필드내의 정렬 피처 에지의 다수 지점이 샘플링되고 평균화된다. AOBD의 극 고대역을 이용하여, 고속으로 반복 에지 스캐닝이 수행될 수 있다. 스테이지 이동과 AO 필드 스캐닝의 다양한 조합이 가능하다.
AOBD 필드내에서, L-모양, 사각 또는 다른 모양으로 되는 정렬 타겟은 추가적인 기계적 위치 조정 단계 없이 X 축 및 Y축에서 모두 스캔될 수 있다. 정렬 타겟은 그들이 링크 그룹 근처에 속할 때 처리 궤적동안 때에 맞춰(on-the-fly) 스캔될 수 있으며 AO 필드가 정렬 타겟을 통과할 때 필드내에서 횡단될 수 있다.
전통적인 정렬 스캐닝에서 제1 정렬 타겟은 사전 스캔으로 낮은 정밀도에 기반을 두고 있다. 정렬 타겟의 위치가 파악되면, 상대적으로 짧은 스캔 길이를 넘는 고정밀 스캐닝이 가능하다. 뚜렷한 AO 편향 필드를 이용하여, 감속 세그먼트중에 스테이지가 정렬 타겟 영역에 접근하는 동안 사전-스캐닝 프로세스가 때에 맞춰(on-the-fly) 이루어질 수 있다. 대략적인 사전 스캐닝은 연관된 오버헤드를 잠재적으로 줄일 수 있다.
기계적 위치조정은 AO 타겟 스캐닝과 정렬을 위해 느려지거나 멈춰질 수 있다. 특히 Z 축에서 포커스 특징을 결정하기 위해 타겟을 스캐닝하는 동안 특히 유익하다. 정지되어 있는 동안 진동은 감소되고, 열부하는 최소화되고, 동적 에러는 제거된다. 조준을 위한 고속 타겟 스캐닝에서, z 위치조정에서의 증가된 대역폭은 유익한데, 예를 들어, 축상의 피에조 포지셔너를 사용하여 대물렌즈를 작은 영역 위에서 이동시킬 수 있다.
AQBD 필드( field ) 보정
처리 동작 중에 미리 정해진 허용 오차 범위 내에서 위치 조정의 정확성을 유지하기 위하여, 공간적으로 그리고 일시적으로 충분한 퀀티티(quantity)에서 기준 위치를 측정하여 위치 조정 커맨드로 적용될 수 있는 교정값을 결정함으로써, 루틴 필드 보정(Routine field calibration)은 정적 에러 및 느린 드리프팅 에러의 보정을 포함할 수 있다. 일반적인 허용 오차 범위는 전도성 링크의 폭과 같은 타겟 특징의 크기의 10% 미만일 수 있고, 전체 시스템 정확도의 절반 미만일 수 있다. q바람직하게, 허용 오차는 예를 들어, 25 나노미터 이하로, 오직 전체 허용 오차 예산의 작은 부분에 기여한다. 보정 테이블 생성과 다항식 피팅(polynomial fitting)과 같은 잘 알려진 기술이 적용될 수 있다. 재보정(Recalibration) 주기는 이론적 모델과 기존 시스템의 정확도 진단 루틴의 조합으로 결정될 수 있다. 보정 데이터는 정렬 스캐닝(alignment scanning)을 하는 동안 생성될 수 있다. 예를 들어, 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 필드 치수(dimension)는 다수의 에지를 스캐닝하여 다른 기계적 위치에서 알려진 분리 또는 단일 에지로 교정될 수 있다.
AQBD 필드 스케일( scale )
음향 광학 필드 스케일은 이론적으로, 적용될 RF 주파수의 범위에 기초하여 결정될 수 있으며, 필드 보정 특징과 함께 편향각 또는 빔 위치와 같은 빔 패스에서, 또는 처리 필드에서 측정될 수 있다. 편향기는 독립적으로 또는 바람직하게는 2차원 필드와 관련하여 보정될 수 있다.
AQBD 스큐( skew )
비관성(inertialess) 빔 위치 조정 좌표와 관련된 편향기의 스큐는 편향기의 기계적 회전 또는 더 많은 빔 회전체 중 하나의 회전에 의하여 조정될 수 있다. 그러나, 일반적으로 2차원 필드의 보정은 기계적인 장착 오차로 발생하는 작은 잔류 스큐 에러를 수용할 것이다.
AQBD 선형성
편향기(AOBD)의 고유의 선형성은 충분한 정확도를 제공한다. 그러나, 정확성 향상을 위하여, 특히 필드 전체에 걸쳐 다수의 스폿들이 사용될 때, 예를 들어, 실제 필드 위치를 에러가 보정된 위치로 변환하는 보정 테이블 생성을 이용하여 선형성 보정이 적용될 수 있다.
1d 에너지 보정
필드 위치와 RF 입력파워 레벨의 조정에 의한, 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 효율의 변동에 대한 보상(음향-광학 빔 편향기의 효율은 음향-광학 빔 편향기로 입력되는 펄스 에너지와 음향-광학 빔 편향기를 나가는 펄스 에너지의 비율임)은 잘 알려진 기술이다. 효율 성능 대 각도의 예측과 보정값 생성에 이론적 모델이 사용될 수 있으나, 각각의 음향-광학 빔 편향기는 변화하는 효율 특성을 가질 수 있다.결과적으로, 효율 특징은 도 10A-10B에 도시된 바와 같이, 편향된 광학 파워의 직접 측정에 의하여 바람직하게 결정될 수 있다. 보정을 위하여, 편향 범위 전체에 걸쳐 균일한 광 출력을 유지하기 위하여, 측정된 효율 대 각도에 따라 RF 파워가 변조될 수 있다.
그러나, 음향-광학 빔 편향기 효율 대 각도는 또한 RF 파워 레벨에 따라 달라지므로, 정적 RF 파워 레벨에서 간단한 효율 측정은 비선형의 효율 특성을 수용하기에 불충분할 수 있다. 그러므로, 보다 정교한 보정 방식이 요구된다. 효율성 목표값에 대한 RF 파워 대 편향각 보정 함수를 생성하기 위하여 선택된 편향각의 범위 전체에 걸친 효율 타겟값에 측정값을 맞추어 RF 레벨을 조정함으로써, 동적 측정이 수행될 수 있다.다른 대안으로, 초기의 RF 보정 함수로 시작하고, 다음 단계에서 효율 측정에 기초하여 잔류 효율 에러 대 각도를 결정하고, 잔류 에러값을 이용하여 개선된 RF 보정 함수를 생성하여, 공칭 효율 타겟값을 위한 편향 범위 전체에 걸쳐 반복 측정이 수행될 수 있다. 원하는 편향과 효율 범위에서 효율 룩업 테이블(look-up table)을 생성하는 것과 같이, 효율 대 필드 각도를 정확하게 보정하도록 다른 절차가 사용될 수 있다. 그러나, 특히 이하에서 설명되는 바와 같이 2축 편향의 복잡함을 고려할 때, 특성 곡선 집합을 결정하는 것과 같은, 데이터 관리 오버헤드를 최소화하는 기술이 바람직하다.
음향-광학 빔 편향기에서 RF 파워를 변조하는 것은 광 감쇄(optical attenuation)를 제어하는데 이용될 수 있다. 그러나, 도 10A-10B에 도시된 바와 같이 상이한 감쇄에 대해 효율 곡선이 변하기 때문에, 각각의 효율성 목표값에 대해 세트 보정 곡선이 필요하며, 각 목표값은 원하는 광감쇄에 상응한다. 이러한 보정 곡선은 논의된 바와 같이, 직접 측정으로부터 결정될 수 있으며, 특성 데이터 세트나 테이블로부터 만들어지거나 최소한 부분적으로 2개 이상의 보정 곡선으로부터 값을 보간하여 생성될 수 있다. 이러한 곡선 세트는 사실상 편향 각도와 감쇄 레벨 디멘젼(dimension) 전체에 걸쳐 음향-광학 빔 편향기를 보정하는데 요구되는 RF 파워값의 표면이다.
2d 에너지 보정
한 쌍의 편향기를 이용한 2축 음향-광학 빔 편향기(AOBD)를 위하여, 보정은 각 편향축에서 요구된다. 제2 음향-광학 빔 편향기(AOBD)의 효율은 제2 편향기의 편향각과 제1 편향기로부터 입력되는 빔의 각도에 달려있어서, 입력각도의 추가적인 변수에 대한 보정이 필요하다. 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 중 하나에 적용되는 상이한 감쇄값의 보정 의존도는 음향-광학 빔 편향기 한쌍의 복합체로 편향과 감쇄의 작업을 동시에 만든다. 감쇄는 제1 음향-광학 빔 편향기, 제2 음향-광학 빔 편향기 또는 둘 다에 적용될 수 있고, 2차원 편향 필드 전체에 걸쳐 보정된 감쇄를 효과적으로 제공하는 능력은 중요한 고려사항이다. 바람직한 보정 루틴에서, 제1 음향-광학 빔 편향기는 편향각 및 광감쇄값 차원에서 보정되고, 제2 음향-광학 빔 편향기는 단일 효율 타겟값 대 변동 입력 각도와 출력 편향 각도에서 보정된다. 제2 음향-광학 빔 편향기의 보정은 빔의 광에너지에 무관하여, 제2 편향기의 보정 또는 2D 필드에 대한 보정 중 하나를 절충하지 않고서도 제1 음향-광학 빔 편향기에서 감쇄가 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 음향-광학 빔 편향기는 두 변수에 대하여 보정될 수 있고, 세 변수에 대하여 제2 음향-광학 빔 편향기를 보정하는 데이터 집중 부담은 회피된다. 물론, 추가적인 음향-광학모듈레이터(AOM)은 가변 광감쇄를 제공하고, 추가로 음향-광학 빔 편향기의 보정 요건을 완화하는데 이용될 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 검출기(25)는 도 3D에 도시된 바와 같이, 제1 음향-광학 빔 편향기(편향기 7) 후와 제2 음향-광학 빔 편향기(편향기 11) 전에 위치될 수 있다. 시스템은 편향기 7의 전과 편향기 11의 후에 추가적으로 편향기 24, 26 및 27을 더 포함할 수 있다. 각 검출기는 레이저 펄스 에너지 및/또는 평균 레이저 파워를 검출한다. 단일 검출기 또는 다수의 검출기가 사용될 때, 검출기의 조합은 편향기7에서 편향기11의 전의 에너지 측정에 의하여, 독립적으로 비선형 전송을 보정할 수 있다. 시스템은 한 쌍의 검출기 사이의 펄스 에너지 또는 평균 파워의 차이를 평가하는 수단을 포함할 수 있다. 편향기7 에 앞서는 검출기와 결합하여, 제1 및 제2의 음향-광학 빔 편향기, 편향기 7 및 11이 레이저 파워 드리프트(drift) 또는 다른 업스트림(upstream) 요소로부터 독립적으로 보정될 수 있다.편향기11과 편향기7로부터 방출되는 파워의 차이는 다수의 검출기로 판단될 수 있다. 이것은 편향기7로부터 독립적으로 편향기11의 비선형 전송을 평가하고 보정하기 위한 수단을 제공한다.
빔 스플리팅( Beam splitting )
빔 편향과 감쇄를 제공하는 것 이외에, 음향-광학 빔 편향기는 여러 각도로 입력의 일부를 편향하는 음향-광학 크리스탈에서 둘 이상의 주파수를 동시에 이용하여 레이저빔을 나눌 수 있다. 빔 스플리팅이 동시에 다수의 스폿들을 생성하는데 이용될 때, 에너지 보정은 더 복잡하다. 보정은 다수의 음향-광학 빔 편향기에서 2축 편향과 감쇄를 고려하는 것이 필요할 뿐만 아니라, 보정은 균형 또는 규정된 에너지의 분할과 적어도 하나의 축에서 분할된 빔 사이의 분리 각도에 대하여 고려해야 한다. 가능하면, 단일 빔 위치 조정이 선호되나, 높은 처리량 속도를 달성하기 위해 특정 상황에서는 빔 분할 양태가 유리할 수 있다.
위의 보정 방법과 다른 시스템 루틴을 위하여 펄스 에너지를 측정하는데 이용되는 하나의 방법은 필드 통합 구체(sphere) 및 포토다이오드와 같은 검출기, 예를 들어, 도 3D에 도시된 바와 같은 검출기 4(27)의 사용을 포함한다. 이 검출기 타입은 단일 스폿 에너지와 다수의 밀접하게 간격을 둔 스폿들의 결합된 에너지를 측정할 수 있다. 그러나, 다수의 분할 스폿 그룹으로부터 개별 스폿들을 측정하는 것은 스폿들이 밀접하게 예를 들어, 대략 수십 마이크론 단위로 간격을 가질 때, 어렵다.이 경우에, 스폿 이미지 평면에서 또는 가까이에서 제외(pick-off)는 필요하며, 이것은 이 스케일에서 달성하기 어렵다. 그러나, 스플리트-빔 처리를 위한 보정은 적어도 하나 그리고, 바람직하게는 모든 스플리트빔의 에너지 측정을 필요로 한다. 음향-광학 빔 편향기(AOBD)에서 효율 보정이 인가되는 RF 레벨에 의존한다는 것을 고려하면, 빔을 스플리팅하는 동안 직접적인 에너지 측정과 보정을 위하여 동작 RF 레벨에서 음향-광학 빔 편향기를 운영하는 것이 바람직하다.
적어도 하나의 실시예에서, 반사된 에너지는 처리 필드에서 스폿 이미지 평면에 다양한 타겟으로부터 측정된다. 에지와 같은 타겟에 대한 스플리트 스폿들을 스캐닝함으로써, 조밀한 간격의 스폿들에 대해서도 독립적인 에너지 측정이 가능하다. 그러나, 전체 공정의 RF 레벨에서, 펄스 에너지는 반사 타겟이 손상될 정도로 높을 수 있다. 이것을 해결하고, 정확한 보정을 위하여 음향-광학 빔 편향기가 전체 RF 레벨에서 동작하게 하도록, 업스트림 감쇄기는 보정 타겟이 손상되지 않는 허용 레벨로 스플리트 펄스 에너지를 감소시키는데 이용될 수 있다. 스플리트 빔의 총 에너지는 필드에서의 검출기로 측정될 수 있기 때문에, 각 스플리트 빔의 절대 파워 측정은 엄격히 요구되지 않는다 총 에너지에 관련하여 각 스폿의 에너지의 상대적 측정이 각 스폿의 절대 에너지를 판단하는데 이용될 수 있다. 일반적으로 스플리트 비율 또는 에너지 균형은 기본 보정 관심사항이다. 이것은 업스트림 감쇄기의 요구사항을 완화해서, 정밀한 업스트림 감쇄 조정의 필요없이, 비손상 에너지 범위가 반사 타겟과의 보정에 대하여 설정될 수 있다.
광 경로에서 한 쌍의 음향-광학 빔 편향기로 순차적으로 레이점 빔을 분할(splitting)함으로써 N x M 스폿 어레이를 생성한다. 도 11A-11F에 도시된 바와 같이, 빔은 2개 이상의 개별 스폿들을 형성하는 제1 축을 따라 분할될 수 있고, 스폿들의 배열을 형성하는 제2 축을 따라 더 분할될 수 있다. 도 11A는 빔의 제1 축 분할의 예를 나타낸다. 도 11B는 빔의 제2 축 분할을 보여준다. 2개 축의 분할은, 도 11C에서 보여지는 바와 같이, NxM 어레이를 형성하기 위해 이용될 수 있으며, 대안적인 NxM 어레이는 도 11D-11E에서 보여진다. 스폿 배열의 부분집합인 복수 스폿의 배치는 원하지 않는 빔에 대한 차단 계획이 필요하다. 예를 들어, 도 11F에서 보여지듯이, 각 축은 두 개의 원하는 빔들과 2개의 원하지 않는 빔을 포함하는 2x2 배열과 빔을 독립적으로 분할할때, 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 축에 대한 각도에서 엇갈리는(staggered) 2개의 스폿들은 임의의 차단 형성없이는 생성될 수 없다. 이 추가된 복잡성을 고려하면, 빔 분할은 유리하게 단일 음향-광학 빔 편향기 축으로 제한될 수 있다. 물론, 논의한 바와 같이, 빔 회전 또는 음향-광학 빔 편향기의 방향은 필드에서 2개 이상의 각이 있는 스폿들을 제공할 수 있다.
어떤 경우에, 대물렌즈는 잔여의 필드 곡률을 가질 수 있고, 환형 필드가 지정될 수 있다. 이 경우에, 두 열로 빔축을 스플리팅하고 제어할 때, 도 12A-12C에서 보여지듯이, 각 열의 포커스 높이는 환형 필드내에 그리고 선호적으로 포커스 일반 평면에 포함되므로, 열 위치와 관련된 렌즈 축을 배치하는 것이 선호된다. 간격이 변할 때 포커스는 다수 스폿들에서 유지되도록, Z 높이 조정이 스폿들 사이에의 이격화와 함께 이용될 수 있다. 도 12B 및 12C에서 보여지듯이, 2개 이상의 스폿들이 사용될 때, 예를 들어, 4개의 스폿들이 사용될 때, 렌즈와 관련된 다수 스폿 위치는 링(ring) 시야에 빠진다. 링 시야는 스폿들 사이의 큰 분리를 위하여 특히 유익할 수 있다. 분리는 링내의 직경에 있는 스폿에서 조정될 수 있다. 링 필드에서 다수의 블라스트(blasts)를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 2개의 블라스트 각각은 직경과 오프셋 디멘젼에서 교차한다.
포인팅 에러( Pointing errors )
음향-광학 빔 편향기(AOBD)로 빔을 조향(steering)하는 것은 광시스템에서 도입되는 다른 포인팅 에러(Pointing errors)를 보정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 줌 빔 확대기(zoom beam expander)나 다른 광 구성요소의 움직임은 반복적인 포인팅 에러를 발생할 수 있다. 반복적인 포인팅 에러의 보정은 음향-광학 빔 편향기(AOBD)에 적용되는 포인팅 보정으로 수용될 수 있다. 줌 빔 확대기(zoom beam expander)에서, 예를 들어, 음향-광학 빔 편향기(AOBD)가 적절한 보정 룩업 테이블(look up table)과 함께 사용되어, 스폿 크기가 변화할 때 줌 범위에 걸쳐 포인팅 정확도를 유지할 수 있다.
서브필드( Sub - field ) 선택
복수 축의 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 보정의 복잡성과 미묘함을 고려한다면, 좀 더 정확하고 신뢰성있게 보정될 수 있는 특징적인 편향 필드 영역과 덜 정확하고 덜 신뢰성있게 보정될 수 있는 영역이 있을 수 있다. 필드 보정 정확도(fidelity)의 분석은 보정 도메인내에서 선호하는 영역을 식별하는데 이용될 수 있다. 레이저 처리 시퀀스는 보정 도메인에서 다른 영역을 회피하면서 선호하는 영역을 사용하기 위하여 생성될 수 있다. 사실상, 처리 성능 증가를 위해, 필드 보정의 최적 스폿(sweet spot)이 식별되고 이용된다. 예를 들어, 음향-광학 빔 편향기(AOBD)의 특성은, 특히 감쇄에 사용되는 가변 RF 파워 범위에 관하여 효율이 좋은 선형성을 가지는 각도 범위를 식별할 수 있다. 성능이 전체 필드에 걸쳐 허용가능한 경우에도, 보정 요건을 제한하는 편의를 위하여 선택된 필드 부분이사용될 수 있다. 편향 필드 내에서 궤적 계획과 블라스트(blast) 시퀀스의 조합은 낮은 성능을 가지는 영역을 효과적으로 회피하거나 또는 오직 보정된 영역을 사용하는데 이용될 수 있다. 사용되는 필드 부분 또는 부분들은 좌우로 이격된 모든 블라스트 위치에 접근해야 하고, 큰 스케일의 펄스 타이밍 조정(예를 들어, 링크 위상 조정)을 수용하기 위해 움직임 방향으로 충분한 길이를 포함하여야 한다.
도 13A-13D는 궤적을 따라 진행할 때 다양한 필드 방향 및 모양을 도시한다. 도 13A는 공칭 사각 필드의 진행을 보여준다. 도 13B는 필드 대각선이 넓은 측면 접근 크기를 제공하도록 기울어진 필드를 보여준다. 도 13C에서 보여지는 서브 필드 예는 이동 방향에서 전체 필드폭으로의 접근과 적어도 하나의 링크 피치(pitch)의 접근을 유지하는 감소된 영역을 가진 대각선 스트립(strip)이다. 임의의 서브 필드 형상이 도 13d에 도시되어 있는데, 전체 측면 접근이 안정된 보정 영역과 같은 선호된 영역내에서 유지된다. 라운드 필드와 같이 다른 필드 바람직한 형상이 사용될 수도 있다.
서브 필드 형상은 링 필드와 같은 형상을 수용할 수도 있다. 예를 들어, 대물렌즈가 잔여의 필드 곡률을 가질 때, 환형의 서브 필드는 최고의 포커스 영역으로 처리되는 것을 제한하기 위하여 선택될 수 있다. 이러한 환형체의 이용가능한 폭은 스폿 크기에 따라 달라지는데, 예를 들어, 환형이 좁을 수록 적은 수의 스폿을 갖는다. 서브 필드 환형체의 직경은 타겟 거리에 따라 다양할 수 있다. 필드 뷰에 걸친 스폿 품질 또는 포커스의 불규칙한 변동와 같은 다른 포커스 특성들이 서브 필드 형상을 선택하는데 이용될 수 있다.
스폿 쉐이핑( spot shaping )
미국 공개 특허 2009/0095722에서 논의한 바와 같이, 스폿 형성을 위하여 다수의 주파수가 동시에 사용될 수 있다. 다수 축의 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 시스템에서, 매우 신속한 펄스-펄스 스폿 형상 방향을 제공하기 위해 쉐이핑(shaping)이 임의의 축에서 발생할 수 있다. 혼합된 방향을 가지는 링크 그룹에서, 이는 랜덤 접근(random access)과 협력하여 스폿 쉐이핑을 허용할 것이다. 스폿 쉐이핑은 예를 들어, 더 많은 사각 스폿 형상을 빠르게 형성하거나, 펄스의 시퀀스에서 효과적인 스폿 크기를 변경할 수 있도록, 복수의 스폿 차원으로 확대될 수 있다. 이러한 기술은 예열, 세척 또는 다른 다수의 펄스 처리 방식에 대하여 적용될 수있다.
스캐닝 기술
밀접한 간격을 가지는 링크를 처리하는 하나의 방법은 버스트(burst)가 링크에 인가되는 동안 표준 상수 모션 기판의 위치 조정이 되게 엔벨로프(envelope) 내에서 서브 펄스 피팅의 버스트를 사용한다. 버스트의 길이는 소위 펄스 번짐 효과를 회피하기에 충분히 짧으며, 이에 의해 버스트 동안 스폿 위치의 이동이 위치 오차를 초과하고, 레이저 처리의 에너지 윈도우를 절충할 수 있다. 미국 등록 특허 7,394,476호는, 긴 버스트 기간이 처리 윈도우에 나쁘게 영향을 주는 것 없이 사용될 수 있도록, 링크와 서브 펄스의 버스트 사이에서의 연관된 움직임에 대하여 보상하는 것에 관한 것이다.
신속한 비관성 2축의 지정가능한 필드의 구현으로, 버스트 타입 처리에서의 추가 개선이 가능한다. 처리비율의 감소없이, 다수 열을 처리하거나 동시 궤적에 있는 다른 밀집한 링크 그룹 또는 다수 열을 처리함으로써, 링크에 대한 스폿 속도가 감소될 수 있다. 예를 들어, 만약, 4개의 열이 단일 스폿으로 처리되는 경우, 상대적인 링크의 속도 및 스폿은 4배만큼 감소될 수 있다. 더 느린 상대적 속도에서,링크 추적 기술의 사용없이 더 긴 버스트가 가능하다. 예를 들어, 500ns의 긴 버스트는 링크 추적을 채용하지 않는 고속 위치 조정 시스템에서 제한이 될 수 있다. 그러나, 상대적 속도가 4의 팩터(factor)로 감소될 때, 버스트 길이는 비례해 서 2us까지 증가될 수 있다. 음향-광학 빔 편향기(AOBD)의 접근 시간이 허용하는 범위 내에서, 더 긴 버스트는 처리율에 영향을 주지 않고 사용될 수 있다.
본 명세서에서 전체적으로 참조되는 미국 공개 특허 2009/0095722은 본 발명에서 사용되는 음향-광학 빔 편향기(AOBD)의 스캐닝으로 하는 링크 처리의 많은 측면을 기술한다. 한 실시예에서, 스캔 축은 웨이퍼 움직임과 관련하여 기울어지는데, 예를 들어, 45도로 기울어진다. 다른 장점들중에서, 기울어진 스캐닝은 단일 비관성 스캐너로 다수 축에서 높은 속도의 접근을 허용할 수 있고, 링크를 따르는 스폿 형성, 스태거드(staggered) 링크 배열과의 정렬 그리고, 텔레센트리시티(telecentricity) 에러의 제어를 허용할 수 있다. 다른 실시예에서, 음향 광학 장치는 지속적인 RF 파워로 구동시킴으로싸 열적 안정화된다.
처리 방식( Processing regimes )
미국 공개 특허 2009/0095722으로부터의 추가적인 특징들을 이용하여 본 발명의 실시예는 비동기 처리를 포함할 수 있다. 즉, 링크 피치와 속도를 곱한 것이 PRF(Processing Repetition Frequency)에 상응하지 않을 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 처리량 개선을 위하여, 선택된 링크로 향하는 이용가능한 펄스의 개선된 이용으로, 처리되거나 비처리되는 모든 링크는 PRF를 초과하는 속도로 처리 필드를 통과할 것이다. 처리는 링크의 혼합된 피치 레이아웃을 포함할 수 있다. 예를 들어, 궤적를 따라 일정한 속도로 움직이고, 다양한 링크 피치를 처리할 수 있다.혼합된 위상 또한 가능한데, 규칙적인 간격을 가지는 링크 그룹이 전체적으로 규칙적인 피치상에 배치되지 않을 수 있다. 그룹에서 그룹으로의 기계적인 피치 위상 조정은 비관성 편향기로 수용될 수 있다. 미국 공개 특허 2009/0095722에서 기술된 바와 같이, 이산 집합의 편향을 이용한 채널 처리는 신속한 스위칭을 위해 RF 주파수의 제한된 숫자가 이용가능할 때 유리할 수 있다. 이 경우에, 미리 정해진 주파수는 각각의 이산 처리 채널에 상응한다. 단일 열에서 동일 간격을 가지는 전통 링크로부터 벗어난 이러한 처리 방식은 비관성 위치 조정의 장점을 이용하여는 단일 또는 다수 열의 다양한 레이아웃에 적용될 수 있다. 다른 것들 중에 이러한 처리 제도는 단일 열에서 동일 간격을 가지는 전통 링크로부터 벗어나며, 무관성의 위치 조정의 이득을 가지는 단일 또는 다수 열의 다양한 레이아웃으로 적용될 수 있다.
위치 에러 보정
2개 축의 음향-광학 빔 편향기(AOBD)의 위치 조정은 링크 제거(blasting) 처리에서 위치상 에러 또는 시간상 에러 중 하나에 대하여 보정하는 편리한 방법을 제공한다. 측정되거나, 계산되거나, 추정되는 위치상 에러는 펄스 단위로 펄스에서의 에러를 보정하기 위해 2개축 편향기 위치 명령어로 합쳐질 수 있다. 게다가, 트리거 타이밍 조정과 같이, 시간상 에러와 지연을 보정하기 위해 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 위치 조정이 궤적 패스를 따라 이용될 수 있다. 종래의 레이저 처리 시스템이 레이저 발사 시간의 시간 조정으로 위치를 보정하는 많은 방법에서, 제거 에러나 조정은 이동 방향에서 상응하는 위치 조정으로 수용될 수 있다.
음향-광학 빔 편향기(AOBD) 위치조정의 다양한 에러 보정 측면은 일부 경우에서 보다 동적인 위치조정 속도를 허용하는데, 여기서, 위치 에러는 증가되고 보상된다. 또한, 에러 보정을 갖는 음향-광학 빔 편향기(AOBD) 위치 조정은 펄스-펄스 타이밍 보정의 필요성을 없애므로 일정한 레이저 반복이 가능하다. 따라서, 불규칙한 펄스 타이밍으로 인한 불안정은 제거되고, 증가된 펄스율로 잠재적으로 안정된 레이저 펄스 에너지가 공급될 수 있다. 여기서, 에러 조정은 음향-광학 빔 편향기 위치 조정 커맨드로 만들어진다.
에러 보정은 이미 특정화되어 선정된 에러를 포함할 수 있으며, 알려지거나 계획되거나 예측되는 위치조정이 발생하는 에러를 보정하기 위해 제어기에 의해 적용될 수 있다. 에러 보정은 추정 에러를 포함할 수 있다. 여기서, 파라메틱 모델이 사용되고, 프로세스 파라미터에 기초하여 보정을 위한 에러가 추정된다. 또한, 에러는 보정을 위하여 실시간으로 직접 측정될 수 있다.
에러 한계치는 궤적 최적화를 위한 입력으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 궤적은 비관성 편향기의 필드에서 또는 명시된 오차 범위 내에서 보정될 수 있는 범위 내에서 에러를 유지하도록 계획될 수 있다. 능동적으로 측정된 에러는 모니터될 수 있고, 측정된 에러가 미리 결정된 레벨을 초과할 때, 궤적의 수정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 타겟 에러 한도에 근접하거나 초과할 때, 속도는 보정가능한 범위 내에서 에러를 유지하도록 늦춰질 수 있다.
선택적 K-미러( Optional K- mirror )
빔 회전 특징은 미국 공개 특허 2009/0095722에서 일반적으로 기술되어 있다. 빔 회전은 극좌표 형태로 2차원 필드 액세스를 수용하기 위하여 단일축 편향기와 함께 사용될 수 있다. 이와 같은 경우에, 잘 알려진 바와 같이, 출력빔 회전각은 빔 회전체 각도의 2배이다. 단일 빔의 2축 편향기가 사용될 때, 시스템은 빔 회전체가 없이 조정될 수 있고, 편향축 회전의 잘못된 정렬로 인한 스큐(skew) 에러는 간단한 좌표 변환으로 보정될 수 있다. 그러나, 단일 빔 2축 편향기가 사용될 때, 하나 이상의 빔 회전체가 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 이는 또한 예를 들어, 빔 스플리팅과 함께 사용될 수 있다. 빔 스플리팅 시, 스플리트 평면의 방향은 빔축을 따라 편향기의 회전 반향에 의하여 결정될 수 있다. 물론, 각 편향기는 직접 회전할 수 있으며, 또는, 편향 및 스플릿 축을 지정가능한 필드에서 처리될 타겟 또는 정렬 피처(feature)와 정렬시키기 위해 빔 회전체가 이용될 수 있다. 다수의 편향기로, 다수의 빔 회전체를 사용하는 것이 가능하므로, 각 편향기가 독자적으로 정렬될 수 있다. 실제로, 편향축은 비교적 허용 가능한 오차로, 예를 들어,필드 축이 직교하도록 상대적으로 정렬될 수 있다. 이와 같은 경우에, 기계적 빔 위치조정 좌표로 직교 편향 필드 스큐(skew)를 조정하는데 오직 하나의 회전체가 이용될 수 있다. 빔 회전체는 Pechan 프리즘이나 Dove 프리즘과 같이 알려진 타입이 될 수 있으나, 바람직한 구성에서느, 3개의 제1 표면 거울로 된 K-미러(K-mirror)가 사용될 수 있다. K-미러는 투과성 재질의 큰 블록을 사용하지 않고 하나 이상의 편향축을 회전시킬 수 있는 큰 조리개를 갖는 속이 빈 도브(dove) 프리즘을 제공한다. 유리하게, K-미러의 하나 이상의 반사 표면은 빔 포인팅 및/또는 빔 오프셋 에러를 무효화시키도록 조정될 수 있다. K-미러는 수동으로 동작되거나, 자동으로 조정 또는 회전되기 위하여 동력 장치를 구비할 수 있다. K-미러는 빔 경로로부터 제거될 수 있고, 빔 경로를 따라 축빔 길이를 유지하도록 배열되는 고정된 패스 광으로 대체될 수 있다.
기계적 위치조정
상기 GSI 그룹 M550과 같은 기존의 처리 시스템은 영역마다 기판에 대한 레이저 빔 축을 스테핑하기 위한 거친 스테이지 이동을 포함한다. 스테핑은 단일 장치마다, 장치의 파트마다, 또는 하나 이상의 다이(die)를 포함하는 처리 사이트마다 이루어질 수 있다. 상기 거친 스테이지는 처리하는 동안 유지된다. 상기 거친 스테이지가 유지되는 동안, 미세 스테이지는 웨이퍼의 국부 영역에서 선택된 링크들을 처리하기 위해 계획된 궤적에 따라 상기 빔 축에 대해 웨이퍼를 위치 조정한다. 상기 궤적을 완성하면 상기 거친 스테이지가 새로운 영역으로 넘어간다. 반복 단계들의 시간적 불이익, 단계적인 광학 부품의 제재 및 정렬이 미세 위치 조정 스테이지에 의한 웨이퍼의 고속 위치 조정에 의해 오프셋된다.
또 다른 기존의 시스템은 분리 스테이지 아키텍처(architecture)에서 대이동 스테이지 쌍을 사용한다. 한 축은 광축을 이동하는 반면 다른 축은 웨이퍼를 이동한다. 제1 축은 웨이퍼 상 하나 이상의 링크 열에 상응하는 위치로 넘겨진다. 직교 축이 고속으로 검색될 때, 일반적으로 전체 웨이퍼 및 정렬을 가로지르는 열들을 따라 웨이퍼를 가로질러 사각 구획할 수 있다. 이것은 빠른 속도로 긴 스테이지 동작들을 제공하지만, 무거운 스테이지들은 링크 그룹들과 웨이퍼의 가장자리 사이의 가속 기능을 제한한다.
다른 설정은 타겟 구조 및 처리 스폿 사이의 관련 동작을 만들어내기 위해 기판 및 빔 위치 조정의 다양한 조합과 순열로 가능하다. 설정에 상관없이 일반적으로 거친 이동은 비교적 드문 고관성 위치 조정과 관계가 있다. 거친 이동은 특히 가속 및 감속을 고려하면 시스템 변화들을 발생시킬 수 있다. 이들 변화들은 예컨대 기계적인 진동, 무게중심 이동, 열부하, 난기류 및 전기적 노이즈를 포함할 수 있다. 단계 및 고정 체재(regime)에서, 변화들은 정해진 기간을 넘어 약화시키도록 허용되고, 처리는 미리 설정된 성과 레벨이 달성되었을 때 진행한다. 정밀 공학 분야에서 알려진 다양한 방법들이 시스템 변화들을 완화시키는 사용될 수 있다. 예를 들면, 미국특허번호 6,144,118, Cahill에 의해 서술된 물리력 무효화가 기계적으로 가속력에 대응하는 수단으로 사용될 수 있다. 또한, 이동 질량은 독립된 지원 시스템에서 균등한 정하중을 유지하는데 사용될 수 있다.
미세 위치조정의 일부 형태는 일반적으로 높은 처리량 시스템을 위한 충분한 대역폭을 제공하기 위해 링크 처리에 사용된다. 상술한 바와 같이, 소조정 미세 스테이지는 대조정 거친 스테이지와의 결합에 사용될 수 있다. 상기 미세 스테이지는 예컨대 평면의 공기 베어링에 지지되는 50mm X 50mm 조정 이동 자석 스테이지 일 수 있다. 이 경우, 거친 스테이지는 50mm 이하 증가된 300mm 직경의 웨이퍼일 수 있는 전체 웨이퍼를 다룬다. 웨이퍼의 전체 길이를 커버하는 긴 조정 선형 스테이지들을 통해 빠른 조정 거울은 높은 대역폭 오류 정정을 제공하기 위해 사용된다.
본 발명의 방법들 및 시스템들은 일반적으로 싱글 다이보다 작고 싱글 링크보다 크며, 블라스트 기반의 블라스트에서 필드 내에 레이저 블라스트의 위치를 조정할 수 있는 소영역을 다루는 초미세 위치 조정을 제공하는 것으로 특화될 수 있다. 처리량 향상뿐만 아니라 초미세 위치 조정 시스템은 동적 오류를 정정하고, 타겟 속도에 따라 빔을 제어하며, 하나의 빔을 다중 초미세 위치 조정 빔들로 분할할 수 있다.
필드 사이즈 선택
종래, 궤적 계획은 주로 스폿 사이즈에 독립적이고, 편향 필드를 고려하지 않았다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 편향 필드 및 필드의 치수가 가변되는 경우, 스폿 사이즈가 다양해지거나, 필드 사이즈가 선택된 교정 거리 내에서 작동하도록 줄어들거나 다른 이유로 줄어들 경우 궤적들은 사용되도록 선택된 편향 필드 사이즈 기반으로 계획될 수 있다. 예를 들어, 필드 사이즈가 다른 스폿 사이로 변경되면, 동시 열들의 수가 편향 필드 사이즈에 기초하여 선택되는 것에 따라 궤적이 계획될 수 있다. 더 큰 필드들은 정정 가능한 오류의 범위 내에서 더 많은 오류 마진, 더 높은 속도, 더 효율적인 경로 계획 및 기타 등등을 허용할 수 있다. 더 작은 필드들은 편향 장치의 향상된 교정 효율 및 다른 효과들을 허용할 수 있으므로 궤적들이 작은 필드에 맞추도록 계획될 수 있다.
버퍼
궤적 세그먼트 동안, 진입 및 이에 후속하여 처리하기 위해 선택된 링크들은 편향 필드를 벗어난다. 필드가 기판에 대하여 이동할 때, 링크들은 링크가 필드에 진입하는 스폿에서 링크가 편향 필드를 벗어나는 스폿까지 편향 필드 내의 다른 위치들에서 지정되고 블라스트(blast)될 수 있다. 링크들이 제거될 수 있는 필드 내의 위치들의 범위는 사실상 레이저 펄스가 블라스트를 위해 사용 가능할 때 상이한 위치의 다수의 지정가능한 링크들을 포함할 수 있는 공간적 버퍼이다. 편향 필드의 사이즈 및 기판과 필드 사이의 상대 속도에 의거하면 처리를 위해 선택된 링크가 편향 필드에 머무르는 관련 시간 간격이 존재한다. 링크는 이러한 간격에서 발생하는 펄스 시퀀스 내의 다수의 다른 펄스들 중 어느 하나에 의해 블라스트될 수 있다. 그러므로 상당한 규모의 편향 필드는 공간적 버퍼나 시간적 버퍼 중 하나로 고려될 수 있다. 편향 필드 및 기판의 상대적인 동작 동안 미처리된 링크들은 편향 필드를 벗어나기 전에 유효한 펄스들로 처리하기 위해 버퍼에 누적될 수 있다. 레이저 소스의 최대 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency, PRF)가 버퍼 내에 누적될 수 있는 링크들의 수로 제한될 수 있다(다중 동시 빔들을 고려하지 않음).
두축 편향 필드에서 링크 버퍼링의 다양한 장점들은 궤적 계획에 이용될 수 있다. 공간적 버퍼에 의하면, 선두 또는 후속 링크들은 우선적인 궤적 시나리오에 따라 배열될 수 있다. 시간적 버퍼에 의하면, 링크 블라스트들은 개선된 레이저 활용을 제공하도록 제기되고 지연될 수 있다. 어떤 경우에는 버퍼 사이즈가 초과될 수 있고 미처리된 링크들은 후속에서 처리될 수 있으며, 일부 중복된 것은 패스한다. 예를 들어, 링크들의 고립된 밀집 그룹들로부터 링크들은 상대적으로 드문 처리 영역들에 인접한 영역들에서 연기될 수 있고 나중에 처리될 수 있다.
궤적 계획 및 속도 최적화
최적 속도를 찾기 위해 경로 문제 알고리즘과 같은 기술이 가능하다. 일반적으로 처리량은 최대 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency, PRF)와 최대 스테이지 속도 Vmax 중 하나에 의해 제한될 수 있다. 펄스율(펄스 레이트)를 제한하면 최적 솔루션은 최소 가능한 펄스들로 링크들의 그룹을 처리할 수 있고, 스테이지 속도를 제한하면 다른 제약들이 감소된 속도를 나타내지 않는 한 최대 속도가 최적 속도가 된다.
일 실시예에서, 버퍼링 함수는 도 14에 도시된 바와 같이 최대 속도를 결정하는 반복 최적화 기법으로 사용된다. 예를 들면, 도 14를 참조하여 타겟 좌표 데이터는 블록 1401에서 수신될 수 있다. 링크 밀도 함수는 블록 1402에서 계산될 수 있고, 고밀도 영역은 블록 1403에서 확인될 수 있다. 동작 속도는 블록 1405에서 확인된 영역의 밀도에 의하여 측정될 수 있다. 버퍼링 함수는 블록 1405-1407에서 평가될 수 있다. 시험 속도를 위해서, 처리되는 것보다 빠른 편향 장치 필드에 링크들이 진입하는 경우 블라스트되지 않은 링크들은 버퍼링 함수에 따라 누적된다. 만약 버퍼가 초과되면, 속도가 너무 높아 블록 1407a에 더 낮은 시험값이 대신하여 사용된다. 만약 버퍼가 항상 채워지지 않으면, 속도가 너무 낮아 블록 1406a에 더 높은 시험값이 대신하여 선택된다. 더 높은 시험값과 더 낮은 시험값은 버퍼를 완전히 채우는 속도 세트가 될 수 있다. 블록 1408에서 상기 방법이 전체 버퍼 영역을 확인할 수 있다. 미세 반복 단계는 블록 1409에 도시된 바와 같이 지정된 허용 오차 이내에서 최대 속도를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 버퍼 함수는 n 다음 블라스트 기간을 대체하는 궤적 세그먼트 B의 합을 대체할 수 있다. 만약 다음 블라스트 기간 n에서 필드에 진입하는 링크의 수를 Mn으로 표현하면, 버퍼 함수는 Bn >0 일 때 Bn +1=Bn+Mn +1-1로 나타낼 수 있다. 버퍼 함수는 Bn =0일 때 Bn +1=Mn +1로 나타낼 수 있다.
도 15에 도시된 다른 실시예에서, 누적정규화 위상 함수가 링크 그룹의 선택된 링크들의 시퀀스에 대해 계산된다. 블록 1501에서, 타겟 좌표 데이터가 수신된다. 각 링크에 대해, 정규화 링크 오프셋 위상은 블록 1502에 도시된 바와 같이 계산될 수 있다. 정규화 링크 오프셋 위상은 아래의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure pct00001
수학식 1에서 G(Xn)은 정규화 위상 오프셋 링크 함수이고, L은 세그먼트들의 길이와 동일한 XN으로 설정될 수 있고, xn은 각각 차례로 배열된 링크의 선형 위치이며, N은 블라스트들의 수이다. 블라스트들의 수 N은 복수의 더미 블라스트에 링크의 수를 더하여 포함하도록 설정된다. 위상이 편향 장치 필드 한계를 초과하는 곳에서, 일정한 속도 동작 세그먼트 동안 모든 선택된 링크들이 편향 장치 필드에 속할 때까지 순조로운 루틴에서 국부적으로 위상 오프셋을 줄이기 위해 미처리 블라스트 사이트들(더미 블라스트들)이 위상 최고점들에 인접하여 추가된다. 펄스들의 추가는 정규적인 간격에 단편적인 간격을 더하여 사용함으로써 제1 재위상 링크를 위해 위상 조정 및 수반된 웜업 펄스들을 수용할 수 있다. 이러한 최적화의 목적은 스페이스에서 링크들의 그룹의 처리를 위해 요구되는 레이저 펄스의 최소수를 찾는 것이다. 본 실시예에 따라 추가적인 루틴들은 펄스의 최소수가 결정된 다음에미세 최적화를 제공하거나 초기 조건을 설정하기 위해 편향 필드 내에서 종료 스폿 위치를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 방법은 블록 1503에서 최대 위상 크기 |Gmax|를 찾는 것을 포함할 수 있다. 블록 1504에서 상기 방법은 |Gmax|가 최대 편향 정도 보다 작은지 결정할 수 있다. 만약 |Gmax|가 최대 편향보다 크다면, Gmax가 0 보다 큰 것인지 블록 1505에서 결정된다. 만약 Gmax가 0 보다 크다면, 길게 뻗은 더미 블라스트가 블록 1505b에서 추가된다. 만약 Gmax가 0 보다 작다면 상기의 더미 블라스트가 블록 1505a에서 추가된다. 위상 함수는 차후에 블록 1502에서 재결정될 수 있다. 반면에 만약 |Gmax|가 최대 편향보다 작다면 속도가 블록 1506에 나타나 있는 것처럼 펄스 레이트 x L/N으로 설정된다. 상기 방법은 블록 1507에서 속도 V가 최대 속도 Vmax보다 큰 것인지 결정하는 것을 진행한다. 만약 속도가 최대 속도보다 크다면 블록 1508에서 속도는 최대 속도로 설정된다. 만약 속도가 최대 속도보다 작다면, 결정된 속도는 최적 속도로 적용되고 상기 방법은 종료한다.
도 16에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 블록 1601에서 타겟 좌표 데이터가 수신되고 타겟 시퀀스가 계산된다. 다음, 블록 1602- 블록 1604에서 계산한 타겟 시퀀스가 결정되고, 초기 시험 속도가 선택되며, 계산된 타겟 시퀀스 및 초기 속도에 근거하여 각각의 링크에 대해 요구되는 편향이 계산된다. 블록 1605에서 상기 계산된 오프셋으로부터 최대 오프셋 Gmax 이 구해진다. 블록 1606a에서 Gmax 는 편향 한계값 δ 과 비교된다. 만약 Gmax 가 δ보다 작다면, 블록 1606a에 도시된 바와 같이 시험 속도는 증가되고, 만약 Gmax가 δ보다 크다면, 상기 시험 속도는 감소되고 블록 1607-1607a에 도시된 것처럼 Gmax 가 δ와 같을 때까지 새로운 편향이 신규 시험 속도로 계산된다. 본 최적화 루틴에 따라 최적 속도는 블록 1608-1609에 도시된 것처럼 Gmax 가 δ 와 같고, 속도가 V 및 Vmax 중 더 작은 것으로 설정될 때 나타난다.
펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency, PRF)가 높을 때, 및/또는 위치 조정 속도가 느려 모든 선택된 링크들이 싱글 패스에서 처리될 수 있는 최대 속도이거나 미만일 때, “임의 발사(fire at will)” 전략이 사용될 수 있다. 이 방식은 링크들이 편향 필드에 진입하는 것과 동일한 시퀀스로 궤적 축을 따라 타겟들을 블라스트한다. 타겟들은 그들이 편향기의 필드내로 들어올 때, 즉, 타겟들이 접근 가능하게 되자마자 블라스트된다. 다중 타겟들이 동시에 필드에 집입할 때에는 타겟들이 순서화되거나 다중 빔들로 동시 처리될 수 있다.
사선 필드
사선의 편향 필드는 다른 축, 예컨대 데카르트의 X축 및 Y축 등 서로 다른축으로 이격된 링크들을 처리하는 싱글 고속 편향 장치를 허용한다. 사선으로 처리하는 것은 x 오프셋에서 y 오프셋으로 스위칭할 때 요구될 수 있는 다른 축에 대한 다른 동작 모드를 필요로 하지 않고 시스템 동작을 할 수 있도록 해준다.(예컨대, 빔 회전장치로 편향 방향을 변경하는 것 또는 분기된 광학 경로를 선택하는 것). 재구성으로 인한 오류 및 후속하는 재보정 요구사항들을 피할 수 있다. 도 17A 내지 도 17C에 도시된 바와 같이, 궤적 계획은 예컨대 하나 이상의 처리 세그먼트의 길이를 최소화하는 필드의 선호 에지에 있는 링크 그룹 처리를 개시하기 위해 사선 필드를 고려할 수 있다. 상기 명목상의 처리 시퀀스 및 경로는 도 17a에도시된다. 도 17b는 링크 그룹을 가로질러 진행하는 사선 방향의 직각 필드를 나타낸다. 대각선 방향의 직각 필드에 대해 오프셋 값 집합이 결정된다. 도 17C는 상기 필드를 수용하는 최종 처리 시퀀스 및 경로를 도시한다. 상기 명목상의 경로와 비교해보면, 구체적인 필드 파라미터에 따라 완전히 다른 시퀀스가 사용될 수 있음을 보여준다. 이러한 기술은 처리 시퀀스를 최적화하기 위한 다양한 시나리오에 적용될 수 있다. 링크들을 그룹화하고 순서화하는데 사용되는 다른 요소들은 최소 미처리 공백, 최대 필드 폭, 링크 그룹의 바운딩 영역, 그룹내 링크들의 밀도, 그룹의 처리 속도 및 기계적인 궤적을 포함할 수 있다.
처리율 최적화
기존의 링크 처리 시스템에서 레이저 처리율은 간단히 기판속도를 링크 피치로 나눈 값이다. 실제 처리된 링크들의 측면에서, 처리 세그먼트에 대한 유효 링크 처리율은 횡단된 링크의 수로 나눠진 처리 링크수를 종래의 처리율에 곱하여 계산될 수 있다. 일반적으로, 링크들의 일부가 처리되고, 유효 링크 처리율은 펄스 반복 주파수(PRF)와 비교하여 낮다.
보다 효율적인 처리와 높은 상대 동작 속도를 통해, 유효 처리율은 증가될 수 있다. 링크 그룹을 위한 링크 처리 효율의 척도는 레이저 펄스의 전체 수(PTotal)로 나눈 처리 링크 수(LP)이다. LP=PTotal 이고 모든 펄스가 링크들을 처리하는데 사용될 때 상위 효율성 한계는 1이다. 다양한 실시예들은 증가된 효율성 및 높은 링크 처리율을 제공하기 위해 기재하였다.
기존의 처리 속도에서, 다중 열들의 동시 처리하고 열 위의 여러 패스를 제거하여 전체 궤적을 단축함으로써 처리율이 증가될 수 있다. 다중 링크들이 동시에 처리하는 것을 요구하는 경우에는 빔이 다중 처리 스폿을 제공되도록 분할되거나 선행 또는 후속 레이저 블라스트가 링크를 블라스트하는 조정 방향을 따라 필드에서 공간적 오프셋으로 순서를 벗어나 사용될 수 있다. 선택된 블라스트는 명목상의 블라스트 타임으로 선행 또는 후속 중 하나의 가장 가까운 유효 블라스트일 수 있지만, 다른 블라스트들이 사용될 수 있다. 블라스트들의 유효함을 연장하는 것은 2 열들이 동시에 처리될 때의 두배의 처리량 또는 N 열들이 동시에 처리될 때의 N 지수를 제공할 수 있다.
랜덤 엑세스 비관성 위치 조정의 특징은 기존 속도와 다른 속도에서 레이저 처리를 수행하는 능력이고, 유효 처리율을 향상시킨다. 지정가능한 필드 내에서 처리될 링크들의 국부적 밀도가 행(column) 당 1/N 링크를 초과하면, 이용가능한 블라스트 타임이 충분하지 못할 수 있다. 이 경우, 완전한 처리에 충분한 펄스가 이용가능할 때까지 더 긴 블라스트 타임을 제공하기 위해 기판의 이동 속도가 느려질 수 있다. 속도가 감소되면, 랜덤 엑세스 필드는 모든 펄스는 아니지만 대부분을 정정하는데 사용되도록 임의의 속도가 사용되는 것을 허용한다. 통상 동기화 시스템에서 침체는 예컨대, 1/2 속도 또는 1/3 속도 등등의 동기 처리를 유지하는 정수 증가로 제한된다. 도 18A 및 도 18B는 처리 궤적과 처리될 이격된 타겟들과 명목상의 속도 및 궤적 속도가 둔화될 때 상이한 오프셋 집합을 사용하는 동일 타겟들을 보여준다. 증가와 대조적으로 임의의 속도 감소는 일정한 펄스 반복 주파수(PRF)를 유지하면서 가능하다는 것은 명백할 것이다. 임의로 감소된 속도의 유연성은 최고 사용가능 속도에서 운용됨으로써 증가된 처리량을 제공할 수 있다.
속도가 높은 국부적 밀도를 위해 느려질 수 있을 뿐만 아니라, 낮은 국부적 밀도를 위해 높아질 수도 있다. 공개문헌 20090095722에 기재된 바와 같이, 채널 처리 및 비동기화 처리와 같은 다양한 유형들의 버퍼 처리는 속도를 증가하는데 사용될 수 있다. 최대 조정 속도 및 랜덤 엑세스 필드 사이즈와 같은 다양한 제약의 한계 내에서, 시간대비 평균 블라스트 밀도가 프로세스 반복 주파수에 부합하고 모든 액세스가능한 블라스트가 사용될 때까지 속도는 증가될 수 있다. 이점은 다수의 열들 뿐만 아니라 단일 열 처리 또는 랜덤하게 위치된 타겟들에도 적용될 수 있다. 도 18A는 명목상의 궤적 속도에서 기계적인 궤적 처리를 나타내고, 도 18B는 감소된 궤적 속도 또는 최저 궤적 속도에서의 처리를 나타내며, 도 18C는 증가된 궤적 속도 및 증가된 속도에 대한 타겟 오프셋 집합을 표시한다. 다른 처리 시나리오는 도 18D에 표시된 더블 블라스팅 및 도 18E에 표시된 엇갈린(staggered) 열들의 블라스팅을 포함한다.
높은 링크 밀도를 관리하는 또 다른 가능성은 후속 패스에서 처리하기 위해 일부 링크를 지정하는 것이다. 예를 들어, 3열이 처리되는 것이라면 싱글 패스에서 모든 링크들을 처리하여 속도가 느려지는 것보다, 중간 열과 같은 하나의 열이 첫번째 패스에서 부분적으로 처리되고 두번째 패스에서 완료되도록 할 수 있다. 이러한 기법은 처리되길 원하는 홀수의 열들의 간격이 랜덤 엑세스 필드 크기를 초과하는 경우에 특히 유용하다. 상기 3 열의 예를 들면, 개별 패스에서 1 열 및 2열을 처리하는 것보다 각각의 패스가 근본적으로 1 1/2 열을 포함할 수 있고, 처리 패스를 분할된 열의 링크에 할당할 때 어느 정도 평균 밀도가 관리될 수 있다.
반복적인 속도 최적화 과정에서 처리 궤적 속도 또는 시작값을 계산하기 위해 다수의 상이한 파라미터들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 필드 내의 링크들의 평균 수, 평균 링크 피치, 필드 내에서의 링크 속도들의 지속적인 합계, 필드에 진입하는 링크 레이트, 또는 필드를 벗어나는 링크 레이트가 처리속도를 계산하는데 사용될 수 있다. 마찬가지로 파라미터 값들의 비교에 사용될 수 있는데, 예컨데, 지정가능한 필드에서 링크들의 개별적인 격감 수 또는 누적 수를 수용하기 위해 필드에 진입하는 링크들의 수와 필드에 벗어나는 수 사이의 차이가 속도의 증가 또는 감소를 트리거할 수 있다.
속도 또는 가속도 값에 영향을 미치는 다른 요소들은 시스템 변화의 허용 레벨과 같은 미리 설정된 파라미터 값들에 의하여 설정될 수 있다.
지정가능한 필드 너비
일부 경우에, 특히 이동 속도가 시스템 제약에 의해 결정되는 경우에, 이동 방향에 대하여 엑세스되는 필드의 너비는 속도에 근거하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 열들의 수 및 엑세스된 처리 필드의 폭은 선정된 속도에서 원하는 유효 처리율에 근거하여 결정될 수 있다. 선택된 너비의 선정에 영향을 미치는 다른 요소들은 음향-광학 빔 편향장치(AOBD) 효율성, 링크들 또는 열들의 방향, 윈도우 최적화 또는 궤적 최적화일 수 있다.
지정가능 필드 길이
일부 경우에, 이동 방향에 대하여 액세스되는 필드의 길이는 속도 및 다른 요소에 근거하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 짧은 길이는 감소된 속도와 사용되기 위해 선택되거나 증가된 길이는 증가된 속도와 사용되기 위해 선택될 수 있다. 다른 요소는 AOBD 효율, 링크나 행의 방향, 처리 윈도우 최적화 또는 궤적 최적화 를 포함할 수 있다.
예측 처리
이러한 편향시스템에서, 미래의 레이저 펄스 시간에서의 위치 예측은 높은 스캐닝 속도에서 스폿 배치 정확도를 보장할 수 있다. 펄스 대 펄스 편향은 신속한 위치 샘플링과 미래의 레이저 펄스 시간에서 웨이퍼 상의 광학 시스템 축 교차점 예측에 근거하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 스테이지 위치 인코더는 약 3MHz 또는 약 350 나노초마다 샘플링되어, 계획된 펄스 트리거 시간에서의 교차점 위치를 정확하게 예상하기 위한 고밀도(denst) 위치 데이터를 제공한다. 예를 들어, 300 KHz 근처의 레이저 펄스 반복으로, 신속한 샘플링 레이트는 처리를 위해 이용되는 레이저 펄스보다 훨씬 빠르게 위치 데이터를 제공한다. 따라서, 위치 추정값들이 레이저 반복율 이상, 최대 샘플링 레이트로 생성될 수 있기 때문에, 각 펄스에 대해 정확한 위치 예측이 가능하다. 정확한 예측된 교차점 위치는 각 펄스에 대한 교차점에 대해 수정된 편향을 생성하는데 사용될 수 있으며, 예를 들어, 300 KHz 레이저의 레이저 펄스 간의 3.3 마이크로세컨드 시간보다 짧게 생성될 수 있다.
다음 펄스의 교차점을 예측하고 수정된 RF 편향신호를 신속히 생성함으로써 제공되는 리드 시간은 일반적으로 음향-광학 빔 편향장치(AOBD) 음향파 셋업에 필요한 시간을 제공한다. 각 음향-광학 빔 편향장치 내에는, 빔 편향에 사용되는 음향 조리개를 채우기 위해 RF 생성되는 음향파를 음향 크리스탈을 통해 전파하기 위한 특징적 음향 지연 시간이 있다. 따라서, 교차점으로부터 이격된 레이저 스폿 및 이에 관련된 RF 주파수 및 RF 진폭은 레이저 펄스보다 (약 10 마이크로세컨드 정도)앞서 결정되어야 한다. 지연은 음향 크리스탈 물질 속성(음향 속도) 및 음향-광학 빔 편향장치 크리스탈 기하학 구조에 의해 결정된다. 100KHz를 초과한 펄스 레이저와 같은 고반복 레이저가 사용될 때, 펄스 반복 주기는 음향 지연 시간 미만일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, RF 펄스를 대응하는 레이저 펄스 편향에 앞서서 RF 펄스를 생성하고 그 결과 전파되는 음향 펄스를 AO 크리스탈에 스태킹(stacking)함으로써 빠른 순차적 펄스 전송이 제공될 수 있다. 예를 들어, 약 300KHz에서, 3개의 RF 펄스가 AO 크리스탈에서 즉시 전파될 수 있고 RF 생성은 레이저 펄스 앞의 몇몇 펄스일 수 있다. 이 점은 이하 도 21A 내지 도 21C에서 설명된다.
도 19는 예측의 레이저 처리 시스템의 타이밍도를 예시한다. 도 19에서 예시된 바에 따르면, 레이저는 레이저 타이밍 라인 LT로 표시된 바와 같이 매 3.5마다 조사된다. 이 타이밍은 약 300 KHz 레이저에 대응한다. 레이저 펄스는 파형 LTR로 표시된 트리거링 파형에 의해 트리거된다. 레이저 트리거는 화살표 1901로 표시된 구형파의 하강 에지에서 일어날 수 있다. 레이저 펄스의 생성은 도 19의 1902A-Fㄹ로 표시된다. 예시된 바와 같이,지연은 구형파 트리거 펄스 1901과 1908A에 레이저 펄스의 조사 간의 1.0 μs 지연으로 표현될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 도 19는 레이저 펄스 1902E로 링크를 예측 블라스트하는 과정을 설명한다. 도 19에서 예시된 바와 같이, 레이저 펄스 1092E 보다 앞선 약 세 개의 레이저 펄스 주기동안 이 펄스에 대한 편향 파라미터가 계산되고 편향 시작 프로세스가 시작된다.
주어진 시간에서, 예측 처리 시퀀스는 1903에 의해 표현된 바와 같이 시작될 수 있다. 예측 처리는 궤적를 따르는 교차점, 이 경우에, 미래의 레이저 블라스트 1902E에 대해 예측된 명목상의 편향된 교차점(예를 들어, 편향 구간 중앙 위치)의 미래 위치의 X, Y 좌표를 예측하는 것을 포함할 수 있다. 예측된 위치는 샘플링된 인코더 정보를 기반으로 하는 정확한 위치이다. 시퀀스는 예측된 명목상 편향 위치에 기반하여 블라스트될 링크에 대한 각 축을 따라 상대적인 편향 거리 dX:dY를 순차적으로 계산할 수 있다. 이 편향 거리는 예측된 교차점 위치로부터 편향된 빔의 오프셋 위치를 나타낼 수 있다. 오프셋 위치 dX:dY는 정해진 오프셋을 기반으로 빔을 편향시키기 위해 음향-광학 빔 편향장치의 진동수 Fx:Fy로 변환될 수 있다. 이 후, 빔 전송에 대한 효율은 선택된 진동수에서 음향-광학 빔 편향장치에 인가하기 적절한 RF 에너지를 결정하기 위해 TRx 및 Try에 의해 나타낸 바와 같이 결정될 수 있다. 링크를 블라스트하기 위해 요구되는 펄스 에너지 및 요구되는 편향 크기에 대응하는 RF 진동수 및 진폭을 결정하기 위해 룩업 테이블 또는 공식이 사용될 수 있다.
1904에 의해 나타낸 바와 같이, 예측 처리 시퀀스는 오프셋 위치(dX:dY)와 편향 필드의 비교를 포함할 수 있다. 1905에서, 시스템은 (dX:dY)와 편향 필드의 비교에 근거하여 해당 펄스로 링크 블라스트가 수행되어야 하는지 결정할 수 있다. 만약 오프셋 위치가 블래스팅을 고려한 링크에 대한 편향 필드 바깥에 위치하는 경우, 시스템은 레이저 펄스가 링크 블래스팅에 사용되면 안되는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 레이저 펄스는 비편향 상태로 남거나, 제외되거나, 감쇄되거나 링크 처리가 일어나지 않는 덤프 위치로 편향될 수 있다. 만약 위치가 편향 필드 내인 경우, 1902로 진행하여 레이저 펄스 1902E에 대한 음향-광학 빔 편향장치 제어를 개시한다. 도 19에서 나타난 바와 같이, 음향-광학 빔 편향장치 지연(AOBC_DLY)은 요구되는 전자적 RF 출력을 전원 공급원으로부터 생성하기 위해 존재할 수 있다. 이러한 지연은 전자적 구동 신호의 바람직한 주파수 및 진폭을 계산하기 위해 필요한 시간 및 변환기를 구동하기 위해 전력 공급원으로부터 RF 구동 신호를 생성하는 것으로 인하여 생길 수 있다. 이 지연은 예를 들어, 약 2 μs 지연일 수 있다. 이 지연 시간 후, AOBD 음향파는 1907에서 생성된다.
AOBD 음향파는 AOBD 편향 윈도우에 진입하기 위해 선정된 시간 기간을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 이 시간은 AOBD 편향 윈도우에 들어가기 시작하는 5 μs전파 시간으로 표현된다. (상세한 사항은 도 21A-21C를 참조하여 추후 설명하도록 한다). 음향파가 음향 윈도우에 완전히 나타나면, 링크는 1908에서 레이저 펄스 1902E에 의해 단절된다.
일 실시예에 따른 예측 처리 방법은 도 20을 참조하여 설명될 것이다. 블록 2001에서, 방법이 동작 프로파일에 근거한 시작 궤적와 함께 시작된다. 블록 2002에서, 일단의 블라스트 좌표가 로드된다. 예를 들어, 블라스트 좌표는 궤적을 따르는 미래 교차점 위치 근처의 링크 위치에 대응할 수 있다. 선택된 링크에 대한 블라스트 좌표는 블록 2002에서 Xb, Yb와 같이 나타난다. 블라스트 좌표는 링크 행행에서 상이한 열의 각 링크 좌표와 같이 여러 링크의 좌표들로 나타낼 수 있다. 블록 2003에서, 방법은 블록 2040으로부터 수신한 갱신된 예측 위치 X, Y 및 펄스 타이밍 정보에 근거하여 블라스트하기 위해 하나 이상의 미래 링크에 대한 오프셋 위치 dX:dY를 계산할 수 있다. 이 오프셋 위치는 상술한 바와 같이 주어진 레이저 펄스가 생성되는 미래 시간에 가공중인 제품에 대한 시스템 광축의 예측된 위치로부터 제거될 링크의 오프셋을 나타낼 수 있다. 블록 2020 및 2022 각각에 나타난 바와 같이, 오프셋 위치는 새로이 습득된 위치 데이터 샘플에 따라 계속 갱신 및 저장된 X, Y 교차점 위치를 산출하는 신속한 위치 데이터 샘플 세트에 근거할 수 있다. 샘플은 미리 지정된 에러 범위 내의 예측된 명목상의 편향된 위치에 대응될 수 있는 제품의 광학 시스템 축의 예측된 교차점을 업데이트하기 위해 사용될 수 있다. 갱신된 예측 교차점은 블록 2022에 나타난 바와 같이 저장될 수 있다.
오프셋 위치 dX:dY는 결정 블록 2004에서 특정 편향 필드 형상(shape)과 비교될 수 있다. 특정 편향 필드 형상은 블록 2030에 나타난 바와 같이 형상맵에 저장될 수 있다. 방법은 형상 맵 2030으로부터 편향 필드의 좌표를 로드하고 오프셋 위치 dX:dY와 로드된 좌표를 비교할 수 있다. 만약 오프셋 위치가 편향 필드 형상 내에 있는 경우, 방법은 레이저 빔의 편향을 시작함으로써 블록 2005로 진행된다. 방법은 도 21A-21C를 참조하여 설명할 음향-광학 빔 편향장치 음향파로 AO 윈도우를 채움으로써 편향을 시작할 수 있다. AO 음향 윈도우는 블록 2006에서 AO 음향파로 채워지고, 링크는 블록 2007에서 빔에 의해 블라스트된다. 방법은 결정 블록 2010로 진행하여 현재 진행되는 동작이 완료되었는지 판단한다.
만약 결정 블록 2004에서 오프셋 위치 dX:dY가 편향 필드 형상 내에 있지 않는 것으로 판단되는 경우, 방법은 진행될 링크가 필드 형상을 지나갔는지 결정함으로써 진행된다. 4가지 가능한 위치중 하나에서 오프셋 위치가 편향 필드를 벗어날 수 있다. 오프셋 위치는 궤적에 대하여 양쪽 옆에서 형상을 벗어나거나 비스듬히 있을 수 있다. 시스템은 빔 및 대응하는 편향 필드 형상이 궤적을 따라 처리될 링크의 오프셋 위치를 지나갔는지 검사할 수 있다. 빔 및 이에 대응하는 편향 필드가 오프셋 위치를 지나갔다면, 결정 블록(2009)에서, 처리될 링크 위치가 다음 처리 패스로 연기되어야 하는지 판단할 수 있다. 링크가 다음 패스로 연기될 수 없다면 (예들 들어, 시스템은 해당 링크 위치의 근처에 추가 패스를 만들지 않음), 오류 결과를 출력한다. 링크가 연기될 수 있다면, 결정 블록(2010)에서, 모든 처리가 완료되었는지 판단한다. 처리될 모든 링크가 처리되었다면 처리는 끝난다. 처리가 아직 끝나지 않았다면, 방법은 블록(2002)로 다시 돌아가 블럭(2022)에서 하나 이상의 추가 블라스트 좌표를 로드한다. 블라스트 좌표는 전술한 바와 같이 미리 레이저 펄스에 대응하는 시간에 블라스트될 링크 위치에 해당한다.
결정 블록 2004에서 오프셋 위치가 편향 필드 형상을 지나지 않은 것으로 판단되는 경우, 방법은 블록 2003으로 되돌아가서 새로운 오프셋 위치 dX:dY를 계산한다.
도 21A-21B는 일 실시예에 따른 AOBD 음향파의 전파를 나타낸다. 도 19에서 언급된 링크 블라스트 결정 및 AOBD_DLY에 이어, 변환기는 미리 지정된 폭의 AOBD 펄스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 미리 지정된 폭은 약 3.4의 값을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. AOBD 음향파는 AOBD 음향 윈도우에 도착하기 전에 미리 지정된 양의 시간을 필요로 한다. 이 시간은 AOBD음향 윈도우를 채우기 위해 요구되는 시간으로 도 21B에 나타난다. 예를 들어, AOBD 음향 윈도우를 채우기 위해 요구되는 시간은 약 5-10 μs일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 링크 블라스트 결정으로부터 음향 윈도우를 채우는데까지의 총 시간은 도 19에 예시된 바와 같이 일 실시에서 10.5 μs에 대응될 수 있다.
도 21C는 일 실시예에 따른 링크 처리를 위한 음향파의 대기 과정을 나타낸다. 특히, 이 대기 과정은 상술한 예측 처리시스템에서 편향된 레이저 빔을 생성하기 위해 구성될 수 있다. 도 21C에서 나타난 바와 같이, 각 음향파는 AO 크리스탈을 통해 AOBD 음향 윈도우로 전파될 수 있다. 파 1은 음향 윈도우를 지나간 AOBD 음향 파를 나타낸다. 파 2는 음향 윈도우에 채워져서 처리될 링크로 레이저 펄스 를 편향시키는데 사용될 수 있는 AOBD 음향파를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 레이저 펄스는 지연 이후에 링크를 블라스트하기 위해 사용될 수 있다. 각 음향파 3과 4는 음향 윈도우에 도착하는 차후의 레이저 펄스를 편향하는데 사용되기 위해 대기된다. 결과적으로, 각 음향파는 근복적으로 링크의 블래스팅 최소 미리 지정된 수의 펄스 주기 이전에 준비된다. 도 19에 예시된 바와 같이 예를 들어, 각 음향파는 음향파가 생성되는 링크의 블라스팅보다 약 3 펄스 주기 앞서서 시작될 수 있다.
가속중인 블라스트
일반적인 링크 처리 시스템은 일정한 속도 처리로 사용되었다. 이는 적어도 일정한 PRF에 의해 제공되는 에너지 안전성 및 항속 포지셔닝에 의해 제공되는 위치 안전성의 일부에서 기인한다. 위치 측정 샘플링 비가 실시간 또는 근접한 실시간 위치 측정을 제공하기에 충분히 빠를 때, 그리고 펄스 대 펄스 단위로 고속 포지셔닝이 가능할 때, 정확한 레이저 스폿 포지셔닝은 PRF 또는 거의 PRF로 가능하다. 더욱이, 필드 상에서 비관성 포지셔닝을 고려함으로써 블라스트 시퀀스로 위치와 시간 조정이 가능하고, 블라스트동안 항속 궤적 세그먼트를 위해 요구되는 제약사항이 완화되어 블라스트 시퀀스 동안 비항속을 허용할 수 있다. 비항속 처리의 다양하게 적용가능한 이점은 미국특허공개공보 20080029491호 및 미국특허 7,394,476호에 기술되어 있다.
따라서 이기술은 궤적의 비항속 세그먼트 동안 정확하게 링크를 절단하는데 사용될 수 있다. 특히, 펄스 대 펄스 편향에 관련한 펄스 과다 비(pulse repletion rate) 이상의 빠르고 정확한 예측 포지셔닝은 비항속성을 제공할 것으로 예상된다. 도 22에서 보여주는 바와 같이, 궤적의 가속 세그먼트 동안, 펄스 기간 T는 궤적 상 상이한 스폿의 펄스 간 상이한 빔 스폿 간격을 생성할 것이다. 빔 편향은 진행될 링크에 대한 링크 위치에 매칭하기 위해 빔 스폿 위치를 수정하는데 사용될 수 있다. 빔 궤적의 가속, 감속 및 다른 비항속 부분동안 링크를 처리할 수 있는 능력은 처리 시간을 감소시킬 수 있다.
곡선 궤적에 따른 가속
궤적 계획의 새로운 체제는 비관성 편향 필드와 관련하여 제공될 수 있다. 측면 오프셋이 가능하고 위치 수정을 적용하기 위한 실질적인 자유가 일반적으로 이용가능하기 때문이다. 도 23A 및 23B에서 보여진 바와 같이 곡선으로 이루어진 궤적 또는 궤적 세그먼트가 사용될 수 있다. 도 23A에서 보여진 간단한 예로, 직교하는 선형 그룹으로 전환하는 선형 그룹의 끝에서 기계적 위치 조정은 곡선 경로를 구현할 수 있고 필드는 명목상의 행 위치의 오프셋으로 인한 에러를 수용할 수 있다. 이런 방식으로,현재 세그먼트가 완료되기 전에 시작되는 후속 세그먼트로의 이동으로 세그먼트 길이가 줄어들 수 있다. 이 예는 또한 하나의 축에서 일정한 속도를 갖지 않는 궤적이 일정한 반경 방향 속도(radial velocity)를 가지도록 생성될 수 있음을 설명한다. 도시된 호 세그먼트 궤적의 경우, 가속은 사인 곡선적일 수 있다. 그러나 다른 잘 알려진 비항속 프로파일이 사용될 수 있다. 도 23A에 의해 나타난 바와 같이, 편향 필드에 타겟의 배치를 수평 및 수직적으로 최적화하기 위해 일정한 탄젠트의 속도가 유지될 수 있다. 비항속에 따른 다양한 링크 처리의 관점은 미국특허공개공보 US2008/0029491 Al에 개시된다.
도 23B에서 보여지는 바와 같이, 격리된 짧은 링크 그룹이 있을 때, 이들은 큰 반경 세그먼트 범위 내에서 지나가면서 처리될 수 있다. 잠재적인 새 링크의 레이아웃을 고려하면, 곡선으로 이루어진 패스는, 선형으로 분할되는 종래 궤적보다 훨씬 효율적인 링크의 밀집한 영역과 한산한 영역에 랜덤한 액세스를 제공할 수 있다.
새로운 링크 레이아웃
링크 상의 빠른 랜덤 액세스 스폿 위치조정은, 특히 보통 이상의 필드 사이즈 위에서 가속된 궤적에서 사용될 때, 일반적이지 않은 리던던트 메모리 리페어(redundant memory repair) 링크 레이아웃을 처리하는데 사용될 수 있다. 많은 타입의 링크 구조 및 레이아웃 체제는 잘 알려져 있다. 일반적으로, 디자인 규칙은 고속의 고생산 처리를 이루기 위해 레이저 리페어 처리에 맞추어 진다. 이를 위해,링크는 행 및 열에서 규치적인 간격 그룹으로 배열되었다. 동시에, 링크는 반도체 배치를 최소화하도록 설계된다. 링크가 각 주형(die)의 중심에 위치한 스트리트를 따라 그룹화되는 것은 일반적이다. 이 레이아웃은 높은 처리량이 웨이퍼 스케일 블라스트 과정(wafer scale blast runs)에 의지하는 큰 선형 이동 처리 시스템에 특히 유익하다. 작은 2 축 고속 포지셔너(2 axis fast positioners)를 구비한 시스템이 더욱 유동적이지만, 일정한 레이저 q-레이트와 일정한 이동 속도에 따른 두가지 유형의 종래 시스템의 장점은 현재 기술의 시스템에 150nm 레벨의 정확도를 제공한다. 이러한 장점에도 불구하고, 링크 방향과 위치를 레이저 수리 처리에 대해 우선적이도록 배열하는 것은 전반적인 반도체 공간 배치(semiconductor real-estate) 및 메모리 셀 복잡도에 대한 비용이 될 수 있다. 신속한 랜던 액세스 스폿 배치로 인해 제공되는 증가된 처리 유동성과 처리율 향상은 메모리 장치의 설계 및 배치에서 고려될 수 있다. 예를 들어, 링크 방향 및 재구성된 셀에 인접한 링크의 로컬 위치는 향상된 레이저 수리 처리에 적합할 수 있다.
편향된 빔 축
일부 실시예의 특징은 모든 빔이 같은 동일한 광학 컴포넌트 집합에 입사되는 단일 패스 광학 시스템에서 실현될 수 있다. 단일 패스 시스템에서 복수의 빔은광 경로축으로부터 이격되어 동일 선상에 있지 않은 빔 축에 따라 전파되나 대체로 각 빔이 공통의 광요소들을 통해 광 경로축 근처에서 동일한 시퀀스 및 동일한 방향으로 전파한다. 동일 선상에 있지 않은 빔들은 일반적으로 레이저 처리 렌즈의 입사동(entrance pupil)으로 집중되어 뷰 필드내 각 타겟 위치에서의 빔 위치조정은 텔레센트릭(telecentric)하다. 도 24에 보여지는 바와 같이, 입사동에서, 각 빔은 렌즈 축에 대한 방위각 및 앙각(elevation angle)인 벡터 방향으로 전파될 것이다. 어레이에서 렌즈의 조준면에 형성되는 레이저 스폿, 일반적으로 편향 제한적 레이저 빔 웨이스트(diffraction limited laser beam waists)는 렌즈 초점 거리에 앙각을 곱한 것에 대응하는 반경 거리 및 방위각에 대응하는 방향으로 렌즈축으로부터 이격된다. 빔 위치조정 시스템은 빔조정을 위한 다양한 조정기를 v함할 수 있는데, 이는 처리 렌즈의 입사동 중심으로 빔을 정렬시킨다.
미국등록특허공보 6,951,995호, 미국공개특허공보 2002/0167581호 및 미국등록특허공보 6,483,071호는 본 발명과 결합하여 사용될 수 있는 빔 위치조정 정렬, 분할등을 위한 시스템 및 다양한 재료 처리 부품, 시스템 및 방법을 개시한다. 각 문서는 본 명세서에 참조되며 본 명세서의 일부로 포함된다.

Claims (85)

  1. 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법으로서, 상기 시스템은 기판 위 또는 기판 내에 정렬된 레이저빔 축 교차점에 대해 처리 궤적을 따라 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 시스템과, 상기 레이저 빔 축의 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한(addressable) 필드내의 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트(solid state) 빔 편향 시스템을 구비하고, 상기 필드는 상기 정렬된 교차점을 포함하고, 상기 정렬은 상기 기판의 1개 이상의 피처(features)에 대하여 이루어지고, 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대한 면적 및 치수(dimension)를 가지며, 상기 방법은,
    상기 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키는 단계와,
    상기 레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 이격된 상기 지정가능한 필드내 위치로 편향시키는 단계와,
    상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추는(impinging) 단계를 포함하고,
    상기 궤적, 상기 궤적을 따라 처리될 타겟 시퀀스 및 이에 대응하는 오프셋 치수를 생성하기 위해, 상기 궤적 및 상기 시퀀스는 타겟 물질 위치, 기계적 위치조정 파라미터, 및 지정가능한 필드 파라미터에 근거하여 결정되는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법
  2. 제1항에 있어서, 편향은 음향-광학적 편향을 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 지정가능한 필드 편향 효율 대비 편향각을 보정하는 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필드는 1개의 축을 따라 보정되는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필드는 2개의 축을 따라 보정되는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 편향은 기계적 위치조정 축과 비-직교하는 축을 따f른 솔리드-스테이트 편향을 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 편향은 복수의 개별적인 비-직교축을 따라 복수의 편향기를 이용하여 상기 처리 궤적을 횡단하는 방향이며, 상기 오프셋은 개별 편향기에 대한 최대 편향보다 큰 복합(compound) 오프셋인 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 광 릴레이를 이용하여 제1 편향기 동공(pupil)을 제2 편향기 동공으로 투영시키는(imaging) 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 각 축에서 영차(zero order) 에너지를 제외(picking-off)하는 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 편향시키는 단계는,
    상기 오프셋 치수에 대응하는 각 처리 주기 동안 위치조정 명령을 생성하는 단계와,
    상기 위치조정 명령에 응답하여 상기 오프셋 치수에 대응하는 RF 주파수로 조정된 증폭 RF 신호를 각 편향축에 대해 생성하는 단계와,
    브라그(Bragg) 회절 셀에 결합된 1개 이상의 음향 변환기를 상기 신호로 구동시켜 상기 셀에 브라그 회절을 생성하는 단계와,
    상기 셀의 상기 1개 이상의 레이저 펄스 일부- 상기 일부는 회절 효율에 부분적으로 근거함-를 회절각으로 회절시키는 단계와,
    적어도 하나의 RF 신호 진폭을 조정함으로써 회절 효율을 제어하여 선택된 레이저 펄스 처리 에너지값을 유지시키는 단계
    를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 RF 신호의 복수개 주파수에 대응하는 제어가능한 비원형 방사조도 프로파일로 적어도 하나의 편향 스폿(spot)을 형성하는 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 후속 처리 주기에 상이한 방사조도 프로파일 또는 방향으로 스폿을 형성하는 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 궤적은 타겟 물질 위치 및 지정가능한 필드 파라미터에 근거한 위치조정 속도 프로파일을 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 속도 프로파일은 가속 또는 감속 세그먼트를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 속도 프로파일은 상수(constant) 속도 세그먼트를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 레이저 처리율은 거의 일정하고 상기 속도는 상기 속도 파일에 따라 처리중에 가변하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 속도는 지정된 열의 개수로 나눈 특징적 링크 피치 치수(characteristic link pitch dimension)와 상기 처리 반복율을 수치적으로 곱한 결과를 초과하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 궤적은 처리될 모든 타겟 위에 상기 지정가능한 필드의 적어도 일부를 향하게 하는 기계적 위치조정 경로를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 궤적은 곡선 경로 세그먼트를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  20. 제18항에 있어서, 궤적 세그먼트에서 처리를 위해 선택된 첫번째 타겟은 상기 빔을 상기 필드의 리딩 에지(leading edge)로 편향시킴으로써 처리되고 상기 세그먼트에서 처리를 위해 선택된 마지막 타겟은 상기 필드의 트레일링 에지(trailing egde)에서 처리되어, 선정된 속도로 최대 개수의 처리 주기가 활용될 수 있는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  21. 제18항에 있어서, 궤적 세그먼트에서 처리를 위해 선택된 첫번째 타겟물은 상기 빔을 상기 필드의 트레일링 에지로 편향시킴으로써 처리되고 상기 세그먼트에서 처리를 위해 선택된 마지막 타겟물은 상기 필드의 리딩 에지에서 처리되어, 선정된 개수의 처리 주기 동안 속도가 최소화되는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  22. 제18항에 있어서, 연속되는 타겟에 대해, 상기 경로에 대하여 각 타겟의 필드내 각각의 연속적인 오프셋 치수들 사이의 필드내 거리는 상기 경로를 따르는 위치 방향에 반대되는 방향을 갖고 연관된 연속적인 처리 주기 사이에 상기 경로를 따라 이동되는 거리보다 큰 크기이어서, 마지막으로 쏘아맞힌 타겟이 상기 경로의 이동 경로를 따라 먼저 쏘아맞힌 타겟을 선행하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 쏘아맞추는 단계는 선택된 도전성 링크 -각 링크는 폭과 도전성 콘택트 사이의 길이를 가짐-에 쏘아맞추는 단계와, 상기 콘택트 사이에서 상기 폭을 가로질러 상기 도전성 링크를 절단하는 단계를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  24. 제23항에 있어서, 적어도 제1 링크를 절단하는 단계를 더 포함하고 상기 제1 링크는 상기 궤적과 비평형의 폭을 갖는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  25. 제24항에 있어서, 단일 궤적 세그머트 동안 적어도 제2 링크를 절단하는 단계를 더 포함하고 상기 제 2 링크는 상기 제1 링크 폭과 비평형의 폭을 갖는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상이한 처리 세그먼트 동안 처리를 위해 적어도 1개의 선택된 링크에 대한 쏘아맞춤을 연기하는 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 쏘아맞추는 단계는 상이한 오프셋 치수를 갖는 복수의 처리 주기에 단일 링크를 쏘아맞추는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  28. 제1항에 있어서, 처리 궤적을 판단하는 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 판단하는 단계는 상기 지정가능한 필드내에서의 타겟 밀도를 적어도 일부 근거로 하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 판단하는 단계는 상기 궤적 위의 상기 지정가능한 필드내의 평균 링크 밀도를 최대화시키는 단계를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 판단하는 단계는 불규칙한 간격의 링크들에 대한 처리 시퀀스를 판단하는 단계를 더 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 불규칙한 간격의 링크들은 높은 밀도 영역에 모여 있는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  33. 제1항에 있어서, 상기 영역은 2차원에 고쳐 무작위로 지정되는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  34. 제1항에 있어서, 펄스 시점에서 처리될 링크를 식별하고, 상기 펄스 시점에서 상기 궤적을 따라 상기 정렬된 교차점 위치를 식별하고, 상기 펄스 시점에서 상기 필드내에 처리될 링크의 위치를 판단함으로써 각각의 오프셋 치수를 생성하는 단계를 더 포함하되, 상기 펄스 시점에서 상기 정렬된 교차점에 대한 상기 필드내 위치가 상기 오프셋 치수인 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 펄스 시점에서 상기 필드내에 처리될 링크의 위치를 판단하는 단계는 기계적 위치조정 오류 신호, 레이저 위치조정 오류 신호 또는 제거(blast) 타이밍 보정값에 부분적으로 근거하여 오프셋을 판단하는 단계를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  36. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔 축은 AOBD의 중심 주파수 및 조준 대물렌즈(focusing objective)의 광축과 거의 일치하는 공칭 지향 각도에 정렬되는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  37. 제1항에 있어서, 1개 이상의 펄스를 쏘아맞추는 단계는 NA. 7 또는 그보다 큰 개구수를 갖는 단일 처리 렌즈를 이용하여 스폿을 형성하고 상기 렌즈의 시각 필드의 촛점 영역을 타겟에 정렬하기 위해 상기 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  38. 제1항에 있어서, 상기 필드는 적어도 직경 40 마이크론인 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  39. 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법으로서, 상기 시스템은 기판 위 또는 기판 내에서 정렬된 레이저빔 축 교차점에 대해 처리 궤적을 따라 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 시스템과, 레이저 빔 축의 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한 필드내 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트 빔 편향 시스템을 구비하고, 상기 필드는 상기 정렬된 교차점을 포함하고, 상기 정렬은 상기 기판의 1개 이상의 피처에 대하여 이루어지고, 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대한 면적 및 치수를 가지며, 상기 방법은,
    상기 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키는 단계와,
    상기 레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 이격된 상기 지정가능한 필드내 위치로 편향시키는 단계와,
    상기 타겟 물질에 전달되는 에너지를 선택된 처리 에너지값에 대하여 선정된 허용 범위 내에서 제어하는 단계와,
    상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추는 단계를 포함하고,
    상기 편향시키는 단계는 제1 축 및 제2 축의 레이저빔을 동시에 편향시키는 단계를 포함하고 상기 제어하는 단계는 처리 에너지값을 설정하고 보정 프로파일에 따라 빔 감쇄를 조정하는 단계를 포함하는
    레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 보정 프로파일은 2차원 회절 효율 프로파일인 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  41. 제39항에 있어서, 상기 편향시키는 단계는 제1 회절 효율 프로파일로 제1 축의 레이저 빔을 편향시키고 제2 회절 효율 프로파일로 제2 축의 레이저 빔을 편향시키는 단계를 포함하고, 상기 제2 회절 효율 프로파일은 상기 제1 축 편향에 따라 달라지는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  42. 제39항에 있어서, 상기 에너지를 제어하는 단계는 제1 처리 에너지값을 설정하고, 상 제1 에너지값과 상이한 제2 처리 에너지값을 설정하고, 상기 제1 처리 에너지값에 연관된 제1 보정 프로파일에 따라 빔 감쇄를 조정하고, 상기 2처리 에너지값에 연관된 제2 보정 프로파일에 따라 빔 감쇄를 조정하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  43. 제39항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 제1 편향기를 보정하여 가변하는 제1 회절각 및 처리 에너지에 대한 제1 보정 프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 제2 편향기를 보정하여 가변하는 제1 회절각 및 제2 회절각에 대한 제2 보정 프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  45. 제41항에 있어서, 제3 회절 효율 프로파일로 상기 제1 축의 레이저빔을 편향시키는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 회절 효율 프로파일 및 상기 제2 회절 효율 프로파일에 의한 편향은 제1 처리 에너지값에 대응하고 상기 제3 회절 효율 프로파일에 의한 편향은 제2 처리 에너지값에 대응하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  46. 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법으로서, 상기 시스템은 기판 위 또는 기판 내에서 정렬된 레이저빔 축 교차점에 대해 처리 궤적을 따라 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 시스템과, 상기 레이저 빔 축의 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한 필드내 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트 빔 편향 시스템을 구비하고, 상기 필드는 상기 정렬된 교차점을 포함하고, 상기 정렬은 상기 기판의 1개 이상의 피처에 대하여 이루어지고, 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대한 면적 및 치수를 가지며, 상기 방법은,
    상기 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키는 단계와,
    상기 레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 상기 지정가능한 필드내 제1 위치로 편향시키는 단계와,
    상기 레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 상기 지정가능한 필드내 제2 위치로 편향시키는 단계와,
    오프셋 치수에 따르며 제1 방향을 지향하는 구조물의 타겟 물질 위의 상기 제1 위치에서, 상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 쏘아 맞추는 단계와,
    오프셋 치수에 따르며 제2 방향을 지향하는 구조물의 타겟 물질 위의 상기 제2 위치에서, 상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 쏘아 맞추는 단계
    를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  47. 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법으로서, 상기 시스템은 기판 위 또는 기판 내에서 정렬된 레이저빔 축 교차점에 대해 처리 궤적을 따라 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 시스템과, 상기 레이저 빔 축 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한 필드내 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트 빔 편향 시스템을 구비하고, 상기 필드는 상기 정렬된 교차점을 포함하고, 상기 정렬은 상기 기판의 1개 이상의 피처에 대하여 이루어지고, 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대한 면적 및 치수를 가지며, 상기 방법은,
    음향-광학 빔 편향기에 편향각에 대응하는 제1 RF 신호를 인가하는 단계와,
    상기 제1 RF 신호를 인가한 후에 회절효율 대 시간을 측정하고 지정된 허용도내에서의 회절 효율을 달성하기 위해 최소 전파 지연 주기를 판단하는 단계와,
    RF 주기의 말단에서 상기 RF 신호를 종료한 후에 회절효율 대 시간을 측정하고 상기 정해진 허용도내에서의 회절 효율을 유지하기 위해 최소 RF 주기를 판단하는 단계와,
    상기 기판을 상기 처리 궤적을 따라 이동시키는 단계와,
    상기 최소 전파 지연 및 상기 최소 RF 주기를 이용하여 상기 음향-광학 빔 편향기에 제2 RF 신호를 인가함으로써 상기 레이점 빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적으로부터 이격된 상기 지정가능한 필드내 위치로 편향시키는 단계와,
    상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추는 단계
    를 포함하는 레이저 기반 시스템에서의 레이저 처리 방법.
  48. 기판 위의 타겟 물질을 처리하기 위한 레이저 기반 시스템으로서, 상기 시스템은,
    복수의 처리 주기 각각에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 생성하기 위한 레이저원(source)과,
    레이저 빔 축과 상기 기판의 교차점에서 레이저 빔을 상기 기판 위 또는 기판 내의 1개 이상의 피처들에 대하여 정렬하기 위한 정렬 수단과,
    상기 정렬된 레이저 빔 축 교차점에 대하여 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키기 위한 기계적 위치조정 수단과,
    상기 레이저 빔 축의 교차점을 편향시킴으로써 지정가능한 필드 상기 필드는 정렬된 교차점을 포함하고 상기 지정가능한 필드는 상기 정렬된 교차점에 대하여 면적 및 치수를 가짐-내의 위치를 지정하기 위한 솔리드-스테이트 빔 편향 수단과,
    타겟 물질 위치, 기계적 위치조정 파라미터 및 지정가능한 필드 파라미터에 근거하여 상기 처리 궤적 및 시퀀스를 판단하고, 상기 처리 궤적을 따라 상기 기판을 이동시키고 상기 레이저빔 축과 상기 기판의 교차점을 상기 궤적로부터 이격된 지정가능한 필드내 위치로 편향시키고, 상기 궤적 및 처리될 타겟 시퀀스와 동기화되는 처리 주기 내에서 발생하는 1개 이상의 레이저 펄스를 오프셋 치수에 따라 상기 타겟 물질 위로 상기 편향된 교차점에 쏘아 맞추기 위한 명령어들을 생성하기 위한 제어 수단
    을 포함하는 레이저 기반 시스템.
  49. 레이저 교차에 의해 소자 요소의 물질을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 요소는 제조공정중 제품(workpiece)의 주위에 분산되어 있으며, 상기 방법은,
    레이저빔 축을 따라 펄스 레이저 처리 결과물 상기 결과물은 펄스 반복에 따라 정해진 시간에 순차적으로 트리거되는 복수의 레이저 펄스를 포함함-을 생성하는 단계와,
    레이저 처리되도록 지정된 소자 요소들의 위치에 대한 궤적 상기 궤적은 상기 제품에서의 광학 시스템 축 교차점 이동 프로파일을 포함함-을 생성하는 단계와,
    상기 궤적을 따라 상기 제품 및 상기 교차점의 상대적 이동을 유도하는 단계와,
    1개 이상의 레이저 펄스 시간에 상기 궤적상의 교차점 위치에 대하여 1개 이상의 지정된 소자 요소들의 위치를 예측하는 단계와,
    상기 예측된 위치에 근거하여 선정된 편향 범위 내에서 상기 교차점으로부터 순차적으로 이격되어 초점 맞추어진 레이저 스폿으로 상기 광학 시스템 축에 대한 상기 레이저 빔 축을 편향시키는 단계와,
    상기 이격된 레이저 스폿에 상기 레이저 결과물의 펄스들로 상기 지정된 요소들을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 요소들은 전자 소자의 도전성 링크이며, 상기 제조공정중 제품은 반도체 기판이고 상기 처리는 지정된 링크를 절단하는 것을 포함하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 요소는 정렬된 어레이의 행 및 열 좌표에 의해 특정되는 위치에 분산되고 상기 편향시키는 단계는 지정된 행 및 열의 소자 위치로 상기 레이저 스폿을 이격시키기 위해 적어도 2개의 축에서 편향시키는 단계를 포함하는 방법.
  51. 제49항에 있어서, 상기 요소는 행 및 열 좌표에 의해 특정되지 않으며 상기 궤적은 지정된 요소를 효율적으로 처리하기 위해 시간 최적화되는 방법.
  52. 제49항에 있어서, 상기 레이저 펄스 반복률은 이동 속도를 링크 피치로 나눈 값보다 큰 큰 방법.
  53. 제49항에 있어서, 상기 펄스 레이저 처리 결과물을 생성하는 단계는 일정한 반복률로 레이저를 트리거하는 단계를 포함하는 방법.
  54. 제49항에 있어서, 궤적을 생성하는 단계는 요소 그룹에 대한 이동 프로파일 세그먼트를 생성하고 요소 그룹 사이의 이동 프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  55. 제49항에 있어서, 궤적을 생성하는 단계는, 처리를 위해 지정된 요소들의 위치를 수신하고, 요소들을 처리 그룹으로 그룹화하고, 각 그룹에 대하여 속도 프로파일 및 교차점 트랙을 결정하고, 그룹 사이의 속도 프로파일 및 교차점 트랙을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  56. 제49항에 있어서, 상기 이동 프로파일은 상이한 속도 세그먼트를 포함하고, 각 세그먼트의 속도는 열 링크 피치를 펄스반복률로 나누고 열 개수만큼 다시 나눈 값보다 크고, 상기 속도는 선정된 최대 속도보다 작으며, 이에 의해 처리율은 증가하고 정확도는 유지되는 방법.
  57. 제49항에 있어서, 상기 광학 시스템 축은 대물렌즈 축을 포함하는 방법.
  58. 제49항에 있어서, 상기 광학 시스템 축은 보정된 편향 필드 좌표를 포함하는 방법.
  59. 제49항에 있어서, 상기 유도하는 단계는 상기 제조공정중 제품을 운반하는 적어도 하나의 이동 스테이지를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  60. 제49항에 있어서, 상기 유도하는 단계는 상기 일정한 레이저 반복률을 초과하는 시간 간격으로 위치 데이터를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  61. 제49항에 있어서, 상기 예측하는 단계는 저장된 위치 이력 및 샘플링 시간을 처리하고 미래 펄스에 대한 위치를 추정하는 방법.
  62. 제49항에 있어서, 상기 미래 펄스는 상기 펄스 반복률로 또는 이보다 작게 작게 스케쥴링되는 방법.
  63. 제49항에 있어서, 상기 미래 펄스는 하나의 펄스 주기보다 크게 떨어져 스케쥴링되는 방법.
  64. 제49항에 있어서, 상기 미래 펄스는 상기 편향기의 음향 충진 시간보다 크게 스케쥴링되는 방법.
  65. 제49항에 있어서, 상기 편향시키는 단계는 상기 오프셋과 상기 편향 범위를 비교하는 단계와 상기 예측된 위치가 상기 편향 범위에 있지 않은 경우에 펄스 전송을 차단하는 단계를 포함하는 방법.
  66. 제49항에 있어서, 상기 편향시키는 단계는 상기 예측된 위치에 대한 오프셋을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  67. 제66항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 펄스간(pulse-to-pulse) 기간보다 작게 오프셋을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  68. 제66항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 10 마이크로초보다 작게 오프셋을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  69. 제66항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 3.5 마이크로초보다 작게 오프셋을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  70. 제66항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 상기 제조공정중 제품에 대해 바람직한 오프셋값을 산출하기 위해 편향각을 기하학적으로 교정하는 단계를 포함하는 방법.
  71. 제66항에 있어서, 상기 계산하는 단계는 전송을 변조하는 단계를 포함하는 방법.
  72. 제49항에 있어서, 상기 편향시키는 단계는 후속 레이저 트리거 시간에 대응하는 선정된 시간에 RF 신호를 생성하고 상기 RF 신호를 적어도 1개의 음향-광학 편향기의 적어도 1개의 변환기에 인가하는 단계를 포함하고, 각각의 RF 신호는 편향 필드 좌표에 대응하는 하나 이상의 주파수, 전송 펄스 에너지에 대응하는 진폭, 변환기로부터 음향 윈도우로 이동하는 음향파의 전파 지연을 수용하기 위한 시작 시간 및 상기 이동하는 음향파로 상기 음향 윈도우를 충진시키는데 충분한 지속기간을 갖는 방법.
  73. 제49항에 있어서, 상기 편향시키는 단계는 제1 레이저 트리거 시간에 대응하는 제1 시간에 제1 RF 신호를 인가하고 상기 제1 레이저 트리거 시간에 앞서는 제2 시간에 제2 RF 신호를 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  74. 기판과 적어도 1개의 타겟 구조물을 구비한 다중 물질 소자를 레이저 처리하는 방법으로서, 상기 방법은,
    빔 전달 서브시스템과 기판 사이의 상대적 이동 - 상기 상대적 이동은 비일정(non-constant) 속도 이동 세그먼트를 포함하는 처리 속도 프로파일에 의해 특징지워짐-을 산출하는 단계와,
    펄스, 펄스 그룹, 펄스 조합 또는 펄스 버스트의 시퀀스 - 상기 시퀀스는 상기 이동 세그먼트동안 거의 일정한 반복률로 생성됨-를 포함하는 펄스 레이저 결과물을 생성하는 단계와,
    선정된 추정 타겟 위치 및 상기 타겟 위치와 연관된 추정 레이저 발사 시간에 대응하는 제어 신호를 전송하는 단계와,
    상기 제어 신호에 응답하여 고속 편향기로 상기 레이저 결과물을 편향시켜 상기 레이저 발사 시간에 상기 타겟 위치를 조사하는 단계를 포함하고,
    이에 의해 상기 레이저 발사 시간에 생성된 펄스, 펄스 그룹, 펄스 조합 또는 펄스 버스트는 상기비일정 속도 이동 세그먼트동안 적어도 처리를 개시하기 위해 상기 타겟을 쏘아 맞추는 방법.
  75. 제74항에 있어서, 상기 상대적 이동을 산출하는 단계는 상기 기판 및 상기 빔 전달 서브시스템중 적어도 하나를 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  76. 제74항에 있어서, 상기 생성하는 단계는 선정된 q-레이트로 q-스위치 펄스 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  77. 제74항에 있어서, 상기 생성하는 단계는 선정된 반복률로 정형 펄스 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  78. 제74항에 있어서, 상기 생성하는 단계는 선정된 반복률로 정형 버스트 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  79. 제74항에 있어서, 상기 전송하는 단계는 선정된 위치조정 오류에 근거하여 제어 신호를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  80. 제74항에 있어서, 상기 비-일정 속도 이동 세그먼트는 선정된 가속을 포함하는 방법.
  81. 제74항에 있어서, 상기 상대적 이동은 선정된 위치지정 오류를 생성하는 방법.
  82. 제74항에 있어, 상기 편향기는 음향광학 또는 전기광학 편향기인 방법.
  83. 제74항에 있어서, 상기 상대적 이동은 곡선 궤적 또는 곡선 궤적 세그먼트를 생성하기 위해 이용되는 방법.
  84. 제83항에 있어서, 상기 곡선 궤적은 제1 경로를 따라 제1 링크 집합을 처리하고 제2 경로를 따라 제2 링크 집합을 처리하기 위해 형성되고, 상기 제1 경로는 상기 제2 경로에 대해 선정된 각도에 있는 방법.
  85. 제83항에 있어서, 상기 제1 경로는 상기 제2 경로에 대해 수직인 방법.
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