KR20160132436A - 다중 하전-입자 빔 리소그래피를 위한 픽셀 블렌딩 - Google Patents

Abstract

리소그래피 제조 프로세스에서 기판에 마스크 데이터 패턴들을 적용하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 병렬 이미징 라이터 시스템(parallel imaging writer system)은 복수의 SLM(spatial light modulator) 이미징 유닛들, 및 복수의 SLM 이미징 유닛들을 제어하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 복수의 SLM 이미징 유닛들 각각은, 하나 또는 그 초과의 조사 소스(illumination source)들, 하나 또는 그 초과의 정렬 소스들, 하나 또는 그 초과의 투사 렌즈(projection lens)들, 및 하나 또는 그 초과의 조사 소스들로부터 해당하는 하나 또는 그 초과의 투사 렌즈로 광을 투사시키도록 구성되는 복수의 마이크로 미러들을 포함한다. 제어기는, 리소그래피 제조 프로세스에서 기판에 마스크 데이터를 라이팅함에 있어서 기판의 이동과 복수의 SLM 이미징 유닛들의 이동들을 동기화시킨다.

Description

다중 하전-입자 빔 리소그래피를 위한 픽셀 블렌딩{PIXEL BLENDING FOR MULTIPLE CHARGED-PARTICLE BEAM LITHOGRAPHY}

[0002] 본 발명은 리소그래피 제조 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 리소그래피 제조 프로세스에서 기판에 마스크 데이터 패턴들을 적용하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

[0003] 반도체 집적 회로(IC) 산업에 있어서의 빠른 속도(fast-paced)의 기술 진보는, AMLCD(active matrix liquid crystal display) TV 및 컴퓨터 모니터 디스플레이들의 제조를 상당히 이롭게 하였다. 최근 몇 년 동안, LCD TV 및 컴퓨터 모니터 디스플레이들의 크기는, 더 크지만 더 알맞도록(affordable) 성장하였다.

[0004] 반도체 IC 산업에서, 기술 세대(technology generation)는 회로 설계 룰들의 임계 치수(CD)에 의해 정의된다. 각각의 기술 세대가 진보함에 따라, 이후의 세대의 IC는 더 작은 피처(feature) CD 목표(target) 및 더 엄격한 허용오차(tolerance)를 갖는다. 한편, FPD(Flat Panel Display) 산업의 경우, 기술 세대는 제조에 사용되는 기판의 물리적 치수에 의해 분류된다. 하나의 예에서, 2005년의 6세대(G6) FPD, 2007년의 8세대(G8) FPD, 및 2009년의 10세대(G10) FPD의 (밀리미터 × 밀리미터 단위의) 기판 크기들은, 각각, 1500 × 1800, 2160 × 2460, 및 2880 × 3080 이다.

[0005] 반도체 IC들 및 FPD 기판들을 제조하는 측면에서의 리소그래피 도전(challenge)들 모두는, 더 큰 크기들로 그리고 더 알맞게 제조하고자 시도하고 있다. 하지만, 이들은 제조 관점이 완전히 다르다. IC 산업의 경우, 주요 도전은, 원형(round)의 300 mm 웨이퍼 상에 작은 CD 피처들이 생성될 수 있도록 하는 것이다. 동일한 다이(die) 크기로 더 우수한 기능(functionality)들을 달성하기 위해, 가능한 많은 트랜지스터들을 패킹(pack)하는 것이 목표이다. 하지만, FPD 산업의 경우, 하나의 주요 도전은, 얼마나 큰 전체 직사각형 기판이 프로세싱될 수 있느냐에 있다. 더 큰 FPD 기판이 제조 라인에서 프로세싱될 수 있을 수록, 더 큰 크기의 TV들 또는 모니터들이 더 적은 비용으로 생산될 수 있다. 전형적인 LCD TV들 및 모니터들은 더 우수한 성능을 위해 더 정교한(sophisticated) 박막 트랜지스터(TFT)로 설계된다. 그럼에도 불구하고, TFT CD 목표는 동일한 사양(specification) 범위로 유지된다. 하나의 관점에서, FPD 제조를 위한 주요 도전들 중 하나는, 각각의 연속적인 세대에 대해 타당한 경제성(economics)을 갖는 페이스(pace)로 처리량(throughput)을 유지하는 것이다. 유익한(profitable) 프로세스 수율을 달성하는 것이 가장 중요한 고려사항이며, 제조 프로세스 윈도우(manufacturing process window)가 유지될 필요가 있다.

[0006] 통상적으로, FPD를 제조하기 위한 리소그래피 기술들은 반도체 IC들을 제조하기 위한 리소그래피 프로세스 기술들로부터 도출된다. FPD 기판들을 제조하는 데에 사용되는 대부분의 리소그래피 노광 툴(exposure tool)들은 투사 스텝퍼(projection stepper) 및/또는 스캐너(scanner) 시스템들이다. 마스크로부터 기판으로 2배 축소(2-times reduction) 또는 1 대 1 투사(1-to-1 projection)가 있다. 마스크 패턴들을 기판에 투사시키기 위해, 마스크는 먼저, 용인되는 CD 사양들로 제조되어야 한다. FPD 마스크 제조 프로세스는, 반도체 IC들을 제조하기 위한 마스크 크기는 측면(side) 당 약 150 mm 또는 6인치인 한편, FPD를 제조하기 위한 마스크 크기는, 하나의 예에서, 측면 당 거의 8배 더 크거나 또는 측면 당 물리적으로 1 미터 보다 더 클 수 있는 것을 제외하고, 반도체 IC들을 제조하는 데에 사용되는 것과 유사하다.

[0007] 도 1은 FPD 기판 상에 마스크 패턴들을 스캐닝(scanning)하는 데에 사용되는 투사 노광 툴(projection exposure tool)의 통상의 구성을 예시한다. 이러한 구성에서, 사용되는 노광 소스들은 주로 고압 수은(Hg) 쇼트-아크 램프(short-arc lamp)들이다. 들어오는 조사광(illumination light)은 광 폴딩 미러(light folding mirror)(102)에 의해 반사되며, 그리고 반사되는 광은, FPD 기판(108)에 도달하기 전에, 마스크(104), 투사 렌즈(projection lens)(106)를 통과한다. 다가오는 FPD 리소그래피 제조를 위해 도 1에 도시된 바와 같은 이러한 통상의 마스크-기반 노광 툴 구성을 사용하는 것의 관심사는, 증가하는 물리적 크기의 마스크들을 취급하는 것이 쟁점(issue)이다. 하나의 예에서, G8 FPD에 대해, 마스크의 크기는 약 1080 mm × 1230 mm 이다. G8 기판의 영역 크기(area size)는 4배 더 크다. TFT CD 피처 사양은 3 미크론 ±10%의 범위에 있다. G8 기판의 측면 당 2 미터 초과에 대하여 TFT에 대한 CD를 제어하는 것은, 300 mm 실리콘 웨이퍼 상에 진보된 IC 피처들을 프린팅하기 위한 사양들을 제어하는 것 보다 더 도전적이다. FPD 산업에 직면하는 도전은, 용인되는 리소그래피 프로세스 윈도우를 유지하면서, 다가오는 FPD 세대들에 대해 이러한 마스크-기반 노광 툴을 비용 효율적으로 구축하는 것이다.

[0008] 전체 FPD 노광 필드(exposure field)에 대한 CD 균일성 문제를 완화하기 위해, 하나의 접근법은 다중 노광 방법(multiple exposures method)을 사용하는 것이다. 공칭 노광(nominal exposure)은 적절한 비율들의 몇 개의 컴포넌트 노광(component exposure)들로 구성된다. 각각의 컴포넌트 노광은, 스캐닝 및 스텝핑(stepping)을 위한 해당하는 투사 렌즈와 함께, 조사(illumination)를 위한 미리-선택된 파장을 사용한다. 이러한 타입의 노광 툴에는 하나 초과의 투사 렌즈들이 포함될 필요가 있지만, 단지 하나의 조사 소스(illumination source) 만이 장비된다(equipped). 이는, 처리량을 위해 킬로 와트(KW) 단위의 고 전력(high powered)의 Hg 쇼트-아크 조사 소스들을 사용해야 하는 필요성으로 인한 것이다. 노광 파장의 선택은, 소스에 적절한 필터를 적용함으로써 이루어질 수 있다. 하나의 예에서, 이러한 다중-파장 노광 방법은 G8 기판에 대하여 CD 균일성에 대한 부정적인 영향을 완화시키며, 이에 따라, 보다 경제적인 품질의 렌즈 및 조사 셋업(set-up)이 사용되도록 허용한다.

[0009] 다중-파장 노광들을 사용함에 있어서, 마스크 자체에 대한 더 엄격한 CD 목표 및 균일성을 특정할 필요가 있다. 하나의 예에서, TFT 마스크 CD 허용오차는, 그렇지 않은 경우 공칭 3 미크론 마스크 CD 목표에 대해 필요한 것 보다 훨씬 더 작은, 100 nm 미만이다. 하나의 이유는, FPD 리소그래피 제조를 위한 프로세스 윈도우가 기존의 노광 툴 구성에 비해 더 다루기가 쉬울 수 있다는 것이다. 불행하게도, 요구되는 더 엄격한 FPD 마스크 CD 사양들은, 이미 고비용인 마스크 세트를 훨씬 더 값비싸지도록 압박할 것이다. 몇몇 상황들에서, G8 FPD에 대해 임계 레벨 마스크(critical level mask)를 제조하는 것은 매우 값이 비싸게 되며, 긴 납품 소요 시간(delivery lead time)을 갖는다.

[0010] 통상의 접근법에 대한 또 다른 문제는, 더 큰 크기의 마스크들의 사용에 대한 결함 밀도 제어이다. 다수의 노광들을 사용하는 이러한 큰 크기의 마스크에 의한 리소그래피 프로세싱은, 결함이 없는 마스크(defect free mask)로 시작된다고 할지라도, 해로운 결함들을 도입하기가 쉽다. 결함의 경향이 있는 프로세스(defect prone process)는 수율에 영향을 미치며, 궁극적으로, 마스크의 비용에 영향을 미친다.

[0011] 도 2는 통상의 마스크 제조 노광 툴(mask making exposure tool) 구성을 예시한다. 이러한 노광 툴 구성에서, 조사 광(illumination light)(202)이 빔 스플리터(beam splitter)(204)에 전송된 다음, 푸리에 렌즈(Fourier lens)(208)를 통해 SLM(spatial light modulator)(206)을 조사(illuminate)하도록 부분적으로 반사된다. 이후, 이미징 광선(imaging light ray)들이 다시 반사되어, 푸리에 렌즈(208), 빔 스플리터(204), 푸리에 필터(210) 및 축소 렌즈(reduction lens)(212)를 통과하고, 마지막으로 마스크 블랭크 기판(mask blank substrate)(216)에 도달한다. 마스크 데이터(214)가, 마이크로-미러 픽셀들을 설정하기 위해 전자적으로 SLM(206)에 전송된다. 반사되는 광은 마스크 블랭크 기판(216) 상에 브라이트 스폿(bright spot)들을 생성하거나, 만일 그렇지 않고, 반사되는 광이 없는 경우에는, 마스크 블랭크 기판(216) 상에 다크 스폿(dark spot)들을 생성할 것이다. 반사들을 제어하고 구성함으로써, 마스크 데이터 패턴들이 마스크 블랭크 기판(216)에 전사될(transferred) 수 있다.

[0012] 이러한 타입의 노광 툴 구성에 대해, 조사 광 경로는 직각 입사(right angle incidence)로 SLM을 조사하도록 폴딩됨(folded)을 주목한다. 이러한 폴딩된 조사 경로는 노광 이미징 경로에 대해 "T" 조인트(joint)를 만든다. 고 전력 조사 소스에 부가하여, 이러한 타입의 노광 시스템은, 높은 정확도 및 정밀도로 마스크 패턴을 라이팅(write)하기 위해 높은 축소율(reduction ratio)을 갖는 투사 렌즈를 사용할 것을 필요로 한다. 전형적으로, 렌즈 축소율은 약 100 배이다. 렌즈의 이러한 높은 축소율을 사용하게 되면, 단일의 SLM 다이로 노광 필드를 매우 작게 한다. SLM에 대한 물리적인 다이 크기는 대략 1 cm 이다. 100-배 축소 이후, SLM 라이팅 필드(writing field)는 약 100 미크론으로 축소된다. 이러한 라이팅 필드 크기는 매우 작으며, 그에 따라, 전체(full) G8 FPD 마스크를 라이팅하고자 시도하는 경우 느리다.

[0013] 통상의 다른 접근법은, 연속해서 SLM을 조사하기 위해 다중 레이저 빔(multiple laser beam)들을 사용하는 것이다. 이러한 다중 빔들은, 다중-면의 회전하는 미러(multi-faced rotating mirror)들로부터 단일의 조사 레이저 소스를 반사시킴으로써 발생된다. 다중 조사 빔들은, 이들이 주어진 시간에 다수의 노광들을 행하기 때문에 마스크 라이팅(mask writing)의 속도를 높인다. 하나의 경우에 있어서, 이러한 구성을 사용하게 되면, G8 FPD 마스크를 라이팅하기 위한 시간은 거의 20 시간이 걸린다. 이러한 긴 라이팅 시간은, 기계적으로 그리고 전자적으로 모두 유지하기 위한 머신 제어에 돈이 많이 들게 하며, 이에 따라, 생산되는 FPD 마스크의 비용을 증가시킨다. 다가오는 G10 또는 그 이상에 대해 동일한 노광 툴을 사용하게 되면, FPD 마스크들을 제조하는 비용이 훨씬 더 높아질 것이다.

[0014] 통상의 다른 접근법에서, 저 볼륨(low volume) 프로토타이핑(prototyping) 애플리케이션에 대한 마스크 비용 문제를 해소하기 위해, 하나의 노광 툴 구성은 투명한(transparent) SLM을 마스크로서 사용하는 것이다. 이는, 실제 물리적 마스크를 제조할 필요없이, 마스크 패턴이 SLM 내로 판독되어(read) 요구되는 마스크 패턴들을 나타낼 수 있도록 이루어진다. 이러한 투명한 SLM 마스크의 기능이 실제 마스크를 대신한다. 이는 마스크 비용을 절감한다. 노광 툴 구성 관점으로부터, 이러한 방법은 마스크-기반 투사 시스템과 본질적으로 동일하다. 불행하게도, SLM 마스크는, 실제의 마스크 상의 이미지 품질과 비교하여 더 낮은 이미지 품질을 갖는다. 이는 FPD 제조를 위한 패턴 사양 요건들을 충족시키지 않는다.

[0015] 또 다른 통상의 접근법에서, 기판 웨브(web) 상에 동기화된(synchronized) 포토리소그래픽 노광(photolithographic exposure)에 의해 디스플레이를 롤-투-롤(roll-to-roll) 제조하기 위한 프로세스는 미국 특허 제6,906,779호('779 특허)에서 설명된다. '779 특허는 기판의 롤 상에 마스크 패턴을 노광시키는 방법을 교시한다. 또한, 롤-투-롤 리소그래피(roll-to-roll lithography)를 행하기 위한 다른 통상의 방법은, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim의 Se Hyun Ahn 등의 논문 "High-Speed Roll-to-Toll Nanoimprint Lithography on Flexible Plastic Substrates", Advanced Materials 2008, 20, 2044-2049 페이지에서 설명된다.

[0016] 하지만, 상기 설명된 통상의 방법들 모두에서, 마스크는 미리 결정된 물리적 크기로 제한되며, 그리고 물리적 마스크 치수가, 제조될 수 있는 가요성 디스플레이(flexible display)의 치수를 본질적으로 제한한다. '779 특허 및 Ahn 논문에 의해 설명되는 통상의 방법들에 대한 다른 문제는, 적당한(reasonable) 프린팅 결과를 달성하기 위해, 기판의 롤이 노광 스테이지 동안 평평하게 신장되어야(stretched) 한다는 것이다. 결과적으로, 기판의 표면 편평도(flatness)가, 전형적으로 LCD TV 디스플레이에 대해 사용되는 강성(rigid) 유리 기판 만큼 우수하지가 않다. 이러한 마스크-기반 리소그래피를 사용하게 되면, 평평하지 않은(uneven) 기판 표면으로 인해 포커스 심도(depth of focus, DOF)가 제한된다. 따라서, 이러한 통상의 방법들이 TFT 피처 임계 치수(CD)를 5㎛ 또는 그 미만으로 패터닝하는 것이 매우 어려울 수 있다. TFT에 기초하여 괜찮은 선명도의 디스플레이를 얻기 위해서는, 대략 3㎛의, TFT 마스크 패턴에 대한 CD를 가질 필요가 있다.

[0017] 미래 세대들의 FPD들의 제조에 대해 이전에 논의된 도전들은, FPD 산업에 대한 비용 감소의 필요성에 의해 추진된다. 하나의 중요한 동기(motivation)는, 더 새로운 제조 세대가 채택되고 있을 때 비용 효율을 달성하는 것이다. 리소그래피 프로세스는, 이전 세대들 보다 더 우수한 생산 수율을 보장하면서 처리량 효율을 유지할 것을 요구한다. 이는, 더 큰 FPD 기판들과 경쟁하면서 더 넓은 리소그래피 프로세스 윈도우 및 더 적은 프로세스 결함들을 요구한다. 상기 논의된 바와 같이, 기존의 노광 툴 구성들에 대해 다수의 단점들이 존재한다. 주요한 단점들 중 하나는 마스크의 사용과 관련된다. 마스크의 크기가 너무 커서, 비용 효율적으로 제조될 수 없다. FPD들의 미래 세대들을 따르기 위해서는 마스크의 크기가 증가해야 하기 때문에, 이러한 단점은 계속해서 커지게 된다.

따라서, 통상의 툴들 및 접근법들의 문제들을 해소하는 개선된 이미징 라이터 시스템(imaging writer system)이 필요하다.

[0018] 본 발명은 리소그래피 제조 프로세스에서 기판에 마스크 데이터 패턴들을 적용하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 방법은, 병렬 이미징 라이터 시스템(parallel imaging writer system)을 제공하는 단계 ― 병렬 이미징 라이터 시스템은, 하나 또는 그 초과의 병렬 어레이(parallel array)들로 배열되는 복수의 다중 하전-입자 빔(multiple charged-particle beam, MCB) 이미징 유닛들을 포함함 ―; 기판에 라이팅될(written) 마스크 데이터 패턴을 수신하는(receiving) 단계; 기판의 상이한 영역들에 해당하는 복수의 구획된(partitioned) 마스크 데이터 패턴들을 형성하기 위해, 마스크 데이터 패턴을 프로세싱하는 단계; 해당하는 MCB 이미징 유닛들에 의해 이미징될, 기판의 영역 내의 하나 또는 그 초과의 객체(object)들을 식별하는 단계; 및 복수의 구획된 마스크 데이터 패턴들을 동시에 라이팅하도록 복수의 MCB 이미징 유닛들을 제어함으로써, 기판의 영역 내의 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하는 단계를 포함한다.

[0019] 다른 실시예에서, 리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템은, 병렬 이미징 라이터 시스템 ― 병렬 이미징 라이터 시스템은, 하나 또는 그 초과의 병렬 어레이들로 배열되는 복수의 다중 하전-입자 빔(MCB) 이미징 유닛들을 포함함 ―; 복수의 MCB 이미징 유닛들을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며, 제어기는, 기판에 라이팅될 마스크 데이터 패턴을 수신하기 위한 로직(logic); 기판의 상이한 영역들에 해당하는 복수의 구획된 마스크 데이터 패턴들을 형성하기 위해, 마스크 데이터 패턴을 프로세싱하기 위한 로직; 해당하는 MCB 이미징 유닛들에 의해 이미징될, 기판의 영역 내의 하나 또는 그 초과의 객체들을 식별하기 위한 로직; 및 복수의 구획된 마스크 데이터 패턴들을 동시에 라이팅하도록 복수의 MCB 이미징 유닛들을 제어함으로써, 기판의 영역 내의 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하기 위한 로직을 포함한다.

[0020] 본 발명의 상기 언급된 피처들 및 장점들 뿐만 아니라 본 발명의 부가적인 피처들 및 장점들이, 하기의 도면들과 함께 본 발명의 실시예들의 상세한 설명들을 읽은 후에 보다 더 명확하게 이해가능해질 것이다.
[0021] 도 1은 FPD 기판 상에 마스크 패턴들을 스캐닝하는 데에 사용되는 투사 노광 툴의 통상의 구성을 예시한다.
[0022] 도 2는 통상의 마스크 제조 노광 툴 구성을 예시한다.
[0023] 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 디지털 마이크로-미러 디바이스를 예시한다.
[0024] 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 DMD-기반 투사 시스템을 예시한다.
[0025] 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 GLV(grating light valve) 디바이스의 예시적인 정반사 상태(specular state) 및 회절 상태를 예시한다.
[0026] 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 컴팩트(compact)한 SLM 이미징 유닛의 예를 예시한다.
[0027] 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 SLM 이미징 유닛들의 예시적인 병렬 어레이를 도시한다.
[0028] 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 7의 SLM 이미징 유닛들의 병렬 어레이의 해당하는 탑다운 뷰(top-down view)를 예시한다.
[0029] 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 어레이화된(arrayed) 이미징 시스템을 사용하여 로컬라이징된(localized) 프로세스 윈도우 최적화에 대하여 통상의 단일 렌즈 투사 시스템을 비교한 것을 예시한다.
[0030] 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 기판에서의 로컬라이징된 비평평함(unevenness)을 최적화하기 위한 방법을 예시한다.
[0031] 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 마스크 데이터 구조의 적용을 예시한다.
[0032] 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 병렬 어레이 보우팅 노광(parallel array voting exposure)들의 방법을 예시한다.
[0033] 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른, 이미징 라이터 시스템에서 리던던시(redundancy)를 구현하기 위한 방법을 예시한다.
[0034] 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 키스톤 보더 블렌딩(Keystone border blending) 방법을 예시한다.
[0035] 도 15는 본 발명의 실시예에 따른, SLM 이미징 유닛들을 어레이로 배치하기 위한 방법을 예시한다.
[0036] 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른, 가요성 디스플레이를 제조하기 위한 마스크리스(maskless) 이미징 라이터 시스템의 예시적인 구현예를 예시한다.
[0037] 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 SLM 이미징 유닛을 예시한다.
[0038] 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른, 롤-투-롤 마스크리스 리소그래피(roll-to-roll maskless lithography)를 위해 SLM 이미징 유닛들의 선형 어레이(linear array)를 사용하는 방법을 예시한다.
[0039] 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른, 롤-투-롤 마스크리스 리소그래피를 위해 SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이를 사용하는 방법을 예시한다.
[0040] 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른, 마스크리스 리소그래피를 사용하여 복수의 기판 크기들을 이미징하는 방법을 예시한다.
[0041] 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른, 로컬라이징된 기판 표면의 컨디션(condition)들에 해당하는 각각의 SLM 이미징 유닛을 포지셔닝(positioning)하기 위한 방법을 예시한다.
[0042] 도 22는 본 발명의 실시예에 따른, 픽셀들의 포커스(focus)를 검출하기 위한 방법을 예시한다.
[0043] 도 23a 내지 도 23c는 본 발명의 실시예들에 따른, SLM 이미징 유닛의 포커스를 온-더-플라이(on-the-fly) 방식으로 검출하기 위한 예시적인 장치들을 예시한다.
[0044] 도 24는, 본 발명의 실시예들에 따라 픽셀 보우팅 노광이 적용될 수 있는 예시적인 이미징 패턴을 예시한다.
[0045] 도 25는 본 발명의 실시예들에 따른, 픽셀 보우팅 노광들을 통해 DOF를 개선하기 위한 방법을 예시한다.
[0046] 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 예시적인 구현예를 예시한다.
[0047] 도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 다른 예시적인 구현예를 예시한다.
[0048] 도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 또 다른 예시적인 구현예를 예시한다.
[0049] 도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 다른 예시적인 구현예를 예시한다.
[0050] 도 30a 내지 도 30d는 본 발명의 실시예들에 따른, 객체를 이미징하기 위한 방법들을 예시한다.
[0051] 도 31a 및 도 31b는 본 발명의 실시예들에 따른, 평가 포인트(evaluation point)들에 대한 누적된 선량(dosage)을 계산하기 위한 방법들을 예시한다.
[0052] 도 32는 본 발명의 실시예들에 따른, 평가 포인트들의 그룹을 프로세싱함으로써 객체들을 이미징하기 위한 방법들을 예시한다.
[0053] 도 33a 내지 도 33d는 본 발명의 실시예들에 따른, 객체들을 이미징하는 것을 최적화하기 위한 방법들을 예시한다. 도 33e는 본 발명의 실시예들에 따른, 픽셀 블렌딩 노광들을 수행하기 위한 방법들을 예시한다.
[0054] 도 34a는 본 발명의 실시예들에 따른, 광학 이미징 라이터 시스템에 대해 보정(correction)들을 행하기 위한 방법들을 예시한다.
[0055] 도 34b는 본 발명의 실시예들에 따른, 하전-입자 빔 근접 효과 보정(proximity effect correction)을 위해 픽셀 블렌딩 노광을 적용하는 방법을 예시한다.
[0056] 도 34c는 본 발명의 실시예들에 따른, 하전-입자 빔 근접 효과 보정을 위해 픽셀 블렌딩 노광을 적용하는 다른 방법을 예시한다.
[0057] 도 34d는 본 발명의 실시예들에 따른, 하전-입자 빔 근접 효과 보정을 위해 픽셀 블렌딩 노광을 적용하는 또 다른 방법을 예시한다.
[0058] 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 번호들이 사용된다.

[0059] 리소그래피 제조 프로세스에서 기판에 마스크 데이터 패턴들을 적용하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 다음의 설명은 당업계의 임의의 당업자가 본 발명을 제작 및 사용할 수 있도록 제시된다. 구체적인 실시예들 및 애플리케이션들의 설명들은 단지 예들로서 제공된다. 본원에서 설명되는 예들의 다양한 수정들 및 결합들이 당업자들에게 용이하게 명백할 것이며, 그리고 본원에서 정의되는 일반적인 원리들은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 예들 및 애플리케이션들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은, 도시되어 설명되는 예들로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 본원에서 개시되는 원리들 및 피처들에 따른 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

[0060] 하기의 상세한 설명의 몇몇 부분들은, 컴퓨터 시스템 상에서 수행될 수 있는 정보에 대한 동작들의 흐름도들, 논리 블록들, 및 다른 기호 표현들에 관하여 제시된다. 절차(procedure), 컴퓨터-실행 단계, 논리 블록, 프로세스 등은 본원에서, 원하는 결과로 이어지는 하나 또는 그 초과의 단계들 또는 명령들의 자기-부합적 시퀀스인 것으로 여겨진다. 단계들은, 물리량들의 물리적 조작들을 활용하는 것들이다. 이러한 양들(quantities)은, 저장, 전송, 결합, 비교, 및 그렇지 않으면 컴퓨터 시스템에서 조작될 수 있는 전기, 자기 또는 무선 신호들의 형태를 취할 수 있다. 이러한 신호들은 때로는, 비트들, 값들, 엘리먼트들, 심볼들, 문자들, 항(term)들, 번호들 등으로 지칭될 수 있다. 각각의 단계는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합들에 의해 수행될 수 있다.

[0061] 본 발명의 실시예들은 SLM(spatial light modulator) 기반의 이미지 투사 디바이스들을 사용한다. 2가지 타입들의 SLM 기반의 이미지 투사가 사용될 수 있는 바, 하나는 DMD(digital micro-mirror device)이고, 다른 하나는 GLV(grating light valve)이다. 두 타입들의 디바이스들은 모두, MEM(micro-electro-mechanical) 제조 방법들을 사용함으로써 생산될 수 있다.

[0062] 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 디지털 마이크로-미러 디바이스를 예시한다. 이러한 예에서, 단일의 DMD 다이가 부호 302에 의해 표현되며, 그리고 동일한 DMD 다이의 확대되고 단순화된 도면(view)이 부호 304에 의해 표현된다. DMD는, SLM(spatial light modulator)으로서 작용하도록 마이크로-미러들을 고정된 각도들, 전형적으로 약 ±10도 또는 ±12도로 틸팅(tilting)시킴으로써 다루어질(addressed) 수 있다. DMD의 미러 표면은, 입사 조사(incident illumination)에 대해 매우 반사적이다. 각각의 마이크로-미러는, 아래의 트랜지스터 제어기에 의해 (부호 308에 의해 나타낸 바와 같이) 변경되지 않은 채로 유지되거나 또는 (부호 306에 의해 나타낸 바와 같이) 틸팅되도록 조작될 수 있다. 하나의 구현예에서, DMD는, 각각의 마이크로-미러 사이의 약 1 ㎛의 간격(space)과 함께, 약 14 ㎛의 피치(pitch) 치수를 가질 수 있다. 단일의 DMD 다이 상의 픽셀 카운트(count)는, 고선명 텔레비전(HDTV) 디스플레이 사양들에 대해 양립가능한 1920 × 1080 미러 픽셀들일 수 있다.

[0063] 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 DMD-기반의 투사 시스템을 예시한다. 이러한 예에서, 마이크로-미러는 3개의 상태들: 1) 약 +10도 틸팅 각(tilting angle)의 "온" 상태(402), 2) 어떠한 틸팅도 없는 "평평한(flat)" 상태(404), 및 3) 약 -10도 틸팅 각의 "오프" 상태(406)를 갖는다. DMD에 대해 -20도 각도에 위치되는 광 소스(408)로부터 광 빔들의 광선(ray)이 비출(shine) 때, "온" 상태 또는 이진 "1"에 있는 미러들의 경우, 이들은 투사 렌즈(410)를 통과하도록 광 빔들을 직접적으로 반사시킬 수 있어서, 디스플레이 기판 상에 브라이트 스폿(bright spot)들을 형성할 수 있다. "평평한" 상태 및 "오프" 상태, 또는 "0"에 있는 미러들의 경우, 광 빔들은 투사 렌즈의 수집 콘(collection cone) 바깥에 떨어지는, 각각 대략 -20도 및 -40 도의 각도로 반사된다. 이에 따라, 어떠한 광도 이러한 미러 사이트(site)들을 통과하지 않으며, 이후 디스플레이 기판 상에 다크 스폿(dark spot)들이 형성된다. 마이크로-미러 반사 각각은 사람의 눈에 의해 시각적으로 리졸빙가능할(resolvable) 수 없기 때문에, 투사될 때 라이트(light) 및 다크 스폿 픽셀들의 그룹을 어떠한 비율(ratio)로 결합시킴으로써 회색 음영(gray shade)이 구성될 수 있다. 이러한 방법은, 백만개의 회색 음영들 및 컬러들로 실제 이미지들의 투사를 가능하게 한다.

[0064] "평평한" 상태로부터의 더 높은 회절 차수들의 회절 빔 및 "오프" 상태로부터의 2차 회절 빔이 여전히, 투사 렌즈의 수집 콘 각도(collection cone angle) 내에 있을 수 있음을 주목한다. 이는 원치않는 플레어(flare)를 생성할 수 있으며, 이는 요구되는 이미지 콘트라스트(image contrast)를 감소시킨다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 이미징 라이터를 위해 DMD를 사용하는 투사 옵틱스(projection optics)의 설계를 최적화하도록 픽셀 회절 효율을 증가시키기 위해, 정확하게 조준되고(aimed) 포커싱되는(focused) 고 강도 조사 소스가 사용될 수 있다.

[0065] 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, GLV가, 이미지 투사를 구현하기 위한 다른 접근법이다. GLV 디바이스의 최상(top) 층은, 매우 반사적인, 리본(ribbon)들이라고도 지칭되는 재료들의 선형 어레이이다. 일 실시예에서, 리본들은 100-1000 ㎛ 길이일 수 있고, 1-10 ㎛ 폭일 수 있으며, 0.5 ㎛ 만큼 가깝게 이격될 수 있다. GLV의 이미징 메커니즘은 본질적으로, 다룰 수 있는(addressable) 동적 회절 격자(dynamic diffraction grating)이다. 이는 위상 변조기(phase modulator)로서 기능한다. GLV 디바이스는, 동적 회절 격자를 형성하도록 편향되는(deflected) 6개의 교차적인(alternative) 리본들의 그룹을 포함할 수 있다.

[0066] 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 GLV 디바이스의 예시적인 정반사 상태(specular state) 및 회절 상태를 예시한다. (단면도에서의) GLV 리본들이 (부호 502에 의해 나타내 바와 같이) 동일 평면 상에 있을 때, 입사광은 정반사성으로(specularly), 즉 모두 0차 회절 차수(0^th diffraction order)로 반사된다. 입사광이 리본들의 그룹(이 경우, 리본들은 (부호 504에 의해 나타낸 바와 같이) 교차적 방식으로 편향됨)을 비출 때, 강한 ±1차들을 갖지만 0차는 억제되는 회절 패턴이 형성된다. 0차 또는 ±1차 중 어느 하나를 필터링(filtering out) 함으로써, 높은 콘트라스트의 반사 이미지가 구성될 수 있다. 즉, 대물 렌즈에서 0차 또는 ±1차 모두를 다시 캡처(re-capture)한다면, 어떠한 이미지도 형성될 수 없다. DMD와 달리, GLV에 의해 형성되는 시야에서의 전체 이미지는 라인 단위로(line by line) 스캐닝하는 것에 기초하는데, 이는 회절 이미지들의 하나의 라인이 격자 리본들의 선형 어레이에 의해 한번에 형성될 수 있기 때문이다.

[0067] 도 1 및 도 2와 관련하여 논의된 바와 같이, 처리량 요건들을 달성하기 위해서는, 통상의 시스템들에 대해 고 전력의 조사 소스들이 필요하다. 하나의 예에서, 킬로-와트 범위의 고압 Hg 쇼트-아크 램프가 사용된다. 다른 예는 고 전력의 엑시머 레이저를 사용하는 것이다. 고 전력 조사 소스들의 사용으로 인해, 조사 광 경로는 발생되는 열을 감소시키기 위해 멀리서 지향된(directed) 다음, 직각(right) 조사를 위해 폴딩될 필요가 있다. 이러한 타입의 구성은 조사 및 SLM 이미징 시스템을 2개의 개별적인 유닛들로 분리시키며, 광 경로 및 렌즈는 서로에 대해 수직이다.

[0068] 통상의 시스템들 및 접근법들의 제한을 해소하기 위해, 개선된 노광 툴 구성은 고-전력의 조사 소스들을 사용해야 하는 필요성을 감소시킨다. 인라인(in-line) 이미징 시스템이 구성되며, 여기서, 각각의 이미징 유닛은 SLM, 조사 소스들, 정렬 조사부(alignment illumination), 전자 제어부(electronic control) 및 이미징 렌즈를 포함한다. 이러한 시스템은, 낮은 전력의 LED 및 다이오드 레이저 조사 소스들을 사용할 때 더 낮은 노광 처리량(exposure throughput)을 가질 수 있다. 하지만, 더 많은 수의 이미징 유닛들을 사용함으로써 노광 처리량이 증가될 수 있다. 컴팩트한 SLM 이미징 유닛을 사용하는 것의 이득들 중 하나는, 이러한 유닛들의 스케일링가능한 어레이(scalable array)가, 상이한 이미징 애플리케이션들에 대해 패킹될(packed) 수 있다는 것이다. 하나의 애플리케이션 예에서, 1000개 초과의 이러한 컴팩트한 SLM 이미징 유닛들로 어레이화될 때, 라이팅 처리량은 기존의 다중-파장 마스크-기반 노광 툴 구성을 초과한다.

[0069] 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 컴팩트한 SLM 이미징 유닛의 예를 예시한다. 이러한 예에서, 컴팩트한 SLM 이미징 유닛은 공간 광 변조기(spatial light modulator)(602), 마이크로-미러들의 세트(604), 하나 또는 그 초과의 조사 소스들(606), 하나 또는 그 초과의 정렬 광 소스(alignment light source)들(608), 및 투사 렌즈(610)를 포함한다. 조사 소스(606)는, 청색광(blue light) 또는 근자외선(near UV)을 가지는, 450 nm 미만의 파장을 갖는 LED 또는 다이오드 레이저로 구현될 수 있다. 정렬 광 소스(608)는 TTL(through-the-lens) 포커스 및 정렬 조정을 위한 비-화학선(non-actinic) 레이저 소스 또는 LED로 구현될 수 있다. 투사 렌즈(610)는, 5X 또는 10X 축소를 갖는 렌즈로 구현될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 조사 소스들(606) 및 정렬 광 소스(608)는 모두, 투사 렌즈의 수집 콘 각도 바깥쪽에 배치된다. 이러한 예시적인 구현예에서, 약 1 .mu.m의 분해능(resolving power)에서 0.25의 개구수(numerical aperture)(NA)를 갖는 재고품(off-the-shelf)의 투사 렌즈들이 사용될 수 있다. 비교적 낮은 NA는 더 우수한 포커스 심도(DOF)를 보장한다. 하나의 리소그래피 프로세스 예에서, 1 ㎛ 포토레지스트 CD 목표를 위해 0.25의 NA를 사용하게 되면, DOF는 >5.0 ㎛ 일 수 있다. 분해능(resolution) 및 DOF 계산들은 레일레이 기준(Rayleigh criterion):

최소 피처 분해능(feature resolution) =

에 기초하며, 여기서 k₁ 및 k₂는 프로세스 성능 팩터(process capability factor)들이다. 노볼락 케미스트리 포토레지스트(Novolak chemistry photoresist)에 기초하는 리소그래피 제조 프로세스의 구현예에 따르면, k₁은 0.5 내지 0.7의 범위이고, k₂는 0.7 내지 0.9 이며, 그리고 λ는 노광 파장을 지칭한다.

[0070] 컴팩트한 폼 팩터(compact form factor)에 맞추기(fit) 위해, 조사 소스들은 청색, 근자외선 LED, 또는 반도체 다이오드 레이저일 수 있다. 충분한 강도를 얻기 위해, 하나의 설계 예에서, 조사 소스들은 SLM 표면에 가깝게 배치되며, 그리고 SLM을 둘러싸면서 배치되는 다수의 조사 소스들이 있을 수 있다. SLM은, 각각에 대해 매치되는 적절한 광학 렌즈 설계를 갖는 GLV 또는 DMD일 수 있다. 하나의 예에서, 기판에서 목표로 하는 강도 레벨은 화학선 노광 파장(actinic exposure wavelength)의 제곱 센티미터 당 10-100 mW 일 수 있다.

[0071] 이러한 노광 툴 구성 예에서, 각각의 컴팩트한 이미징 시스템에 대한 전자 제어 보드들을 위한 하우징은, 특정되는 컴팩트 팩터(compact factor)를 따른다. 이는, 조사 소스들로부터 멀리 떨어져서, SLM의 최상부(top) 상에 위치된다. 이는 환기(ventilation) 및 열 방산(heat dissipation)을 용이하게 한다. 단일의 컴팩트한 SLM 이미징 유닛에 대한 물리적 치수는 요구되는 이미징 성능에 의존하며, 그리고 이용가능한 컴포넌트들은 재고품 공급(off-the-shelf supply), 이를 테면, 각각 열 방산을 위해 요구되는 공간(room)을 갖는, 투사 렌즈, LED 또는 다이오드 레이저 조사 소스들, 및 포커스/정렬 다이오드 레이저를 사용한다. 다른 접근법은, 단일의 SLM 이미징 유닛에 대한 물리적 치수가, 훨씬 더 컴팩트한 폼(form)으로 트리밍될(trimmed) 수 있도록 컴포넌트들에 대한 맞춤 설계(custom design)를 갖는 것이다. 맞춤 설계된 SLM 이미징 유닛은, 재고품 공급을 사용하는 대략 10 cm × 10 cm의 치수와 비교하여, 2D 단면에서 대략 5 cm × 5 cm의 치수를 가질 수 있다.

[0072] G10 FPD 제조의 경우, 전형적인 기판 크기는 2880 mm × 3130 mm 이다. 컴팩트한 SLM 이미징 렌즈의 물리적인 치수를 사용하게 되면, 시스템은 병렬 이미징 유닛들의 어레이로 배열되는 수백개의 컴팩트한 SLM 이미징 유닛들을 포함할 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 SLM 이미징 유닛들의 예시적인 병렬 어레이를 도시한다. 이러한 예에서, 이미지 라이팅(image writing)은, SLM 이미징 유닛들의 600 내지 2400개의 병렬 어레이들(702, 704, 706, 708, 등)에 의해 동시에 수행될 수 있으며, 각각의 병렬 어레이는 다수의 SLM 이미징 유닛들을 포함할 수 있다.

[0073] 본 발명의 실시예들에 따르면, 노광 처리량은, SLM 마스크 라이터(mask writer)의 알려진 예시적인 처리량을 사용하여 결정될 수 있으며, 이를 테면, 1300 mm × 1500 mm의 마스크 크기에 대한 20 시간이, 시작 점(starting point)으로서 사용될 수 있다. 처리량은 기판 평면에서의 강도 레벨에 의존한다. 이러한 접근법에서, LED 또는 다이오드 레이저 소스들에 대해 달성할 수 있는, 제곱 센티미터 당 50 mW의 강도 레벨에 대해, 그리고 30 mJ/sq-cm-sec의 공칭 노광 에너지에 대해, 노광 시간은 대략 0.6 초이다. 다른 접근법에서, 노광 툴이 고-전력 조사 소스를 사용하는 경우, 기판에서의 강도 레벨은 제곱 센티미터 당 적어도 200 mW 또는 그 보다 높다. 이러한 마스크-기반의 스텝퍼/스캐너 시스템에 대한 처리량은 시간 당 약 50개의 G8 FPD 기판 플레이트들이다. 고-전력 및 저-전력 조사 소스들을 모두 고려함으로써, 일 예에서의 처리량 추정치(estimation)는, 어레이에서 사용되는 병렬 SLM 이미징 유닛들의 밀도에 따라서, 시간당 25 내지 100개의 기판들이다. 이는, 이러한 어레이 병렬 노광 구성이 경제적으로 경쟁력이 있음을 나타낸다.

[0074] 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 7의 SLM 이미징 유닛들의 병렬 어레이의 해당하는 탑다운 뷰(top-down viw)를 예시한다. 이러한 예에서, 각각의 로우(row) 또는 컬럼(column)은 SLM 이미징 유닛들의 병렬 어레이를 나타낼 수 있고, 각각의 병렬 어레이는 다수의 SLM 이미징 유닛들(802)을 포함할 수 있다. 리소그래피 제조 수율은 프로세스 윈도우와 직접적으로 관련된다. 여기에서, 프로세스 윈도우는, 사양들 내에서 피처 CD들을 프린트(print)할 수 있는 노광 선량 설정(exposure dose setting)들의 범위와 함께 포커스 설정(focus setting)들의 범위를 지칭한다. 즉, 보다 강건한(robust) 프로세스 윈도우의 경우, 이는 더 넓은 디포커스 설정(defocus setting)들 및/또는 노광 선량 설정들을 용인할 수 있다. 더 넓은 프로세스 윈도우는 더 우수한 생산 수율을 산출할 수 있다. 각각의 더 새로운 세대에 대해 더 큰 기판을 사용하게 되면, 리소그래피 윈도우는 더 작아지게 된다. 이는 주로, 더 크고 더 얇은 기판 재료는 휘어지거나(warp) 처지는(sag) 경향들이 더 크기 때문이다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 해결책은, 기판 재료에 대한 두께 및 표면 균일성 사양들을 엄격하게 할 것을 필요로 한다. 마스크-기반 노광 툴의 경우, 하나의 측(side)에서 약 2 미터 보다 더 큰 노광 필드에 대해 균일성 및 포커스 제어를 유지하는 것은 비용이 매우 많이 들어갈 뿐만 아니라, 기술적으로 또한 어렵다. 실행가능한(workable) 프로세스 윈도우를 보장하기 위해, 노광 툴은, 로컬(local) 및 글로벌(global) 방식들 모두로 포커스 및 조사를 최적화할 수 있을 것이 요구된다.

[0075] 도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 어레이 병렬 노광 시스템은 상기 논의된 문제들을 해소한다. 이는, 컴팩트한 SLM 이미징 유닛들 각각이 그 자신의 노광 영역(exposure area)에 해당하는 더 우수한 조사 및 포커스를 위해 국부적으로(locally) 최적화될 수 있기 때문이다. 이는 SLM 이미징 유닛의 각각의 노광 영역에서의 더 우수한 프로세스 윈도우를 보장한다. 이렇게 되면, SLM 이미징 유닛들로부터의 최적화된 기여(contribution)들을 사용하여, 전체 프로세스 윈도우가 전체적으로(globally) 개선된다.

[0076] 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 어레이화된(arrayed) 이미징 시스템을 사용하여 로컬라이징된 프로세스 윈도우 최적화에 대하여 통상의 단일 렌즈 투사 시스템을 비교한 것을 예시한다. 도 9의 좌측에서, 통상의 단일 렌즈 투사 시스템(902)은, 점선으로 도시된 바와 같이, 절충된(compromised) 포커스면(904)으로 튜닝(tuned)되어야 한다. 실선(906)은 단면도에서 기판의 실제 표면 윤곽(contour)을 나타낸다. 이중 화살표(908)는, 패턴을 이미징하는 데에 사용되는 단일 렌즈에 해당하는 최상의 포커스 설정을 나타낸다. 둥근 머리(round head)들을 갖는 라인들(910)은 각각의 이미징 렌즈에 해당하는 최대 윤곽 범위를 나타내고, 점-대시(dot-dashed) 라인들은 포커스 범위의 상한 및 하한을 나타낸다.

[0077] 도 9에 도시된 바와 같이, 통상의 단일 렌즈 투사 시스템의 경우, 큰 크기(large-sized)의 기판 곡률(curvature)은 렌즈의 포커스 범위를 이미 초과했을 수도 있다. 포커스의 중심은, 기판에서의 피크(peak) 및 밸리(valley) 곡률들 모두에 대하여 단지 가장자리에서만(marginally) 용인가능할 수 있다. 전체적인 프로세스 윈도우가 제한되게 된다. 한편, 도 9의 우측은, 어레이로 배열된 이미징 유닛들을 갖는 개선된 투사 시스템을 도시한다. 이미징 유닛(912)의 포커스(914)는, 커버되는 각각의 로컬라이징되는 영역에 대해 개별적으로 튜닝될 수 있다. 결과적으로, 라인들(916)에 의해 나타낸 바와 같이, 각각의 포커스 설정이 포커스 제어 한계들 내에 잘 배치될(placed) 수 있다. 커버되는 각각의 로컬 영역에서의 포커스를 미세하게 튜닝(fine tune)할 수 있는 능력에 부가하여, 단일 렌즈 시스템에 의해 수행될 수 있는 조정과 비교하여 더 우수한 균일성을 달성하기 위해, 각각의 이미징 유닛의 조사가 또한 조정될 수 있다. 따라서, 어레이화된 이미징 유닛 시스템을 사용하여, 보다 강건한 프로세스 윈도우가 달성된다.

[0078] 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 기판에서의 로컬라이징된 비평평함(unevenness)을 최적화하기 위한 방법을 예시한다. 이러한 예에서, 부호 1002에 의해 나타낸 바와 같이, 기판 내에서 평평하지 않은 윤곽들의 영역이 검출된다. 최적화를 튜닝하는 하나의 방법은, SLM 이미징 유닛과 관련된 평평하지 않은 로컬 노광 영역들 뿐만 아니라, 관심 대상인 SLM 이미징 유닛 근처의 SLM 이미징 유닛들과 관련된 주위 영역들에 대해 포커스 평균화 방식(focus averaging scheme)을 적용하는 것이다. 평균화를 위해 포함될 수 있는, 평평하지 않은 영역들 근처의 이미징 유닛들이 더 많을 수록, 더 우수한 글로벌라이징된(globalized) 최적화가 달성될 수 있다. 당업자라면, 전체 기판에 걸쳐서 보다 균일한 이미지를 전체적으로 얻기 위해 전체 기판 플레이트에 대하여 개시된 이미징 시스템에, 다른 평균화 기법들이 적용될 수 있음을 인식할 것이다.

[0079] 하나의 구현예에서, 박막 트랜지스터(TFT) 기반의 LCD 디스플레이에 대한 마스크 데이터 포맷이 다음과 같이 구현될 수 있다. 계층적(hierarchical) 스트림 데이터 포맷

가 마스크 데이터를 테이핑 아웃(taping out)하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 타입의 마스크 데이터 포맷은 이러한 병렬 SLM 이미징 시스템에 대해 적절하지 않을 수도 있음을 주목한다. 계층적 마스크 데이터로부터 플랫 포맷(flat format)으로 변환하기 위해, 이는 재고품의 CAD 소프트웨어 프로그램을 사용하여 이루어질 수 있다. 하지만, 마스크 데이터를 플래트닝한(flattened) 이후, 마스크 데이터의 추가의 프로세싱이 요구된다. 마스크 데이터 구조는, 더 높은 품질의 이미지들을 생성하기 위해, 어레이화된 병렬 이미징 라이터 시스템과 함께 사용된다.

[0080] 어레이화된 병렬 이미징 라이터 시스템에 대해, 마스크 데이터 구조는 플래트닝될(flattened) 수 있으며, 그리고 모든 SLM 이미징 유닛에 적절하게 또는 균일하게 피딩(feed)하기 위해, 미리 정의된 크기의 피스(piece)들로 구획될(partitioned) 수 있다. 마스크 데이터 구조는, 그 각각의 이미징 유닛에 대한 마스크 데이터의 각각의 피스에 대한 배치(placement)를 나타내는 정보를 포함한다. 또한, 마스크 데이터 구조는, 다수의 이미징 유닛들에 걸쳐있는(span) 피처들이 이들 사이에서 어떻게 분할될 것인 지를 특정하는 정보를 포함한다. 데이터 배치 튜닝(data placement tuning)은, 인접하는 이미징 유닛들로부터의 인접하는 마스크 데이터 영역들에 관련되는 마스크 데이터 구조를 통해 인식될 수 있다.

[0081] 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 마스크 데이터 구조의 적용을 예시한다. 이러한 예에서, 마스크 데이터 인스턴스(instance)들(1102)의 다수의 레벨들의 측면에서의 마스크 데이터의 계층적 기술(hierarchical description)은 먼저 플래트닝되어, 플래트닝된 마스크 데이터(1104)를 형성한다. 그런 다음, 플래트닝된 마스크 데이터(1104)는 다수의 구획된 마스크 데이터 패턴들로 구획된다. 하나의 그러한 구획된 마스크 데이터 패턴은 음영 영역(shaded area)(1106)으로서 도시되며, 이러한 음영 영역(1106)은 또한, 도 11의 맨 아래 부분(bottom)에서 (점선들에 의해 분리되는) 9개의 블록들에서 중심 블록으로서 도시된다. 수평 및 수직 스트립(strip)들(1108)로서 도시되는, 인접하는 이미징 유닛들 사이의 충분한 마스크 패터닝 오버랩(mask patterning overlap)들이, 보더(border)들 근방에서의 균일한 패턴 블렌딩(pattern blending)을 보장하기 위해 요구되며, 각각의 블록은 하나 또는 그 초과의 SLM 이미징 유닛들에 의해 이미징될 구획된 마스크 데이터를 나타낸다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 구획된 마스크 데이터는, SLM 이미징 유닛 내의 미러 픽셀들의 런인 컨디션(run-in condition)들을 식별하기 위한 제 1 세트의 식별자들, 및 SLM 이미징 유닛 내의 미러 픽셀들의 런아웃 컨디션(run-out condition)들을 식별하기 위한 제 2 세트의 식별자들을 포함한다. 런인 컨디션은, 2개의 SLM 이미징 유닛들 사이의 영역에서 과도한 픽셀들이 발견되는 경우에 발생한다. 런아웃 컨디션은, 2개의 SLM 이미징 유닛들 사이의 영역에서 불충분한 픽셀들이 발견되는 경우에 발생한다. 각각의 구획된 마스크 데이터 패턴은 프로세싱을 위해 자신의 해당하는 SLM 이미징 유닛에 피딩되며, 각각의 SLM 이미징 유닛은, 이미징 블렌딩(imaging blending) 및 균일성이 설계 기준들을 충족시키도록 보장하기 위해, 인접하는 SLM 이미징 유닛들을 레퍼런스(reference)들로서 사용하여 자신의 관련된 구획된 마스크 데이터 패턴을 미리 결정된 오버랩핑된(overlapped) 영역들에 라이팅(write)한다. 구획된 마스크 데이터 패턴은 피처 CD 균일성을 위한 병렬 보우팅 노광들을 가능하게 하도록 최적화될 수 있다. 이러한 경우, 병렬 보우팅 노광 방식은, CD 균일성에 부정적으로 영향을 미칠 수 있는 프로세싱 변수(processing variable)들을 최소화하는 데에 사용된다. 다이오드 레이저의 사용으로 인한 가우시안 스페클(Gaussian speckle)들의 제거는, 보우팅을 위한 충분한 수의 마이크로-미러 픽셀 노광들을 사용함으로써 달성된다.

[0082] 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 병렬 어레이 보우팅 노광(parallel array voting exposure)들의 방법을 예시한다. 방법은 먼저, 마스크 데이터를 각각의 SLM 이미징 유닛에 로우 단위(row-by-row fashion)로 전송한 다음, 로우의 하나의 단부(end)로부터 시작하여 다음 단부로, 반대편 단부에 도달할 때 까지, 마이크로-미러 픽셀들의 로우를 플래싱(flash)한다. 하나의 예에서, 방법은 블록(1201)에서 시작되어, 마이크로-미러 픽셀들의 맨 아래 로우(bottom row)를 플래싱한다. 이후, 방법은 블록(1202)으로 이동하여, 마이크로-미러 픽셀들의 맨 아래 로우로부터 두 번째 로우를 플래싱한다. 블록(1203)에서, 마이크로-미러 픽셀들의 맨 아래 로우로부터 세 번째 로우가 플래싱된다. 방법은 블록들(1204, 1205, 1206, 1207)을 통해 계속되며, 마이크로-미러 픽셀들의 해당하는 로우를 플래싱한다. 그리고 블록(1208)에서, 방법은, 본 특정 예에서 (맨 위 로우(top row)인) 마이크로-미러 픽셀들의 마지막 로우를 가로지른다(traversed). 마이크로-미러 픽셀들의 동일한 워킹-로우(walking-row)가 시작부터 끝까지 되풀이해서 루핑한다(loop). 워킹-로우의 루핑(looping)은 기판 상에 패턴을 라이팅하기 위한 노광 액션(exposure action)들에 해당한다. 마이크로-미러 플래싱 레이트(flashing rate)가 충분히 빠르기 때문에, 피처 패턴들은, 공칭 노광 레벨이 누적될 때 까지, 빠르게 이동하는 워킹-로우에 의해 다수회 노광된다. 따라서, 이러한 패턴 라이팅 방식은, 실제로, 다수의 마이크로-미러 픽셀들로부터의 보우팅된 노광(voted exposure)들에 의해 이루어진다. 조정된 페이스(coordinated pace) 및 방위(orientation)로 기판 스테이지를 이동시킴으로써, 동일한 보우팅 노광 방식에 의해 전체 기판에 대한 라이팅이 수행된다.

[0083] 도 12에 예시된 워킹-로우 접근법은, 모든 이미징 유닛에 대해 국부적으로 또는 서브-국부적으로(sub-locally) 하나의 스타일의 병렬 보우팅 노광을 행하기 위해 워킹-로우를 루핑하는 하나의 예이다. 다른 실시예들에서, 컬럼 또는 대각선 로우/컬럼에 기초하는 루핑 방법들이, 효과적인 병렬 보우팅 노광들을 위해 사용될 수 있다. 부가적인 보우팅 방식들이 도출될 수 있는 바, 이를 테면 2개의 인접하는 SLM 이미징 유닛들로부터의 인터레이싱된(interlaced) 워킹 로우들, 또는 몇 개의 데이터 로우들에 의한 다수의 워킹 방위(walking orientation)들을 사용하는 것 등이, 비록 가능하게는 부가적인 스테이지 이동을 희생하기는 하지만, 프린팅 성능을 개선하기 위해 이용될 수 있다.

[0084] 대량(heavy) 생산 환경하에서의 어레이 병렬 노광에 대해, 생산 흐름이 중단되는 것을 막기 위해 리던던시(redundancy) 또는 내고장성(fault-tolerance)이 빌트인(built-in)될 수 있다. 즉, 노광 제어 루틴이 SLM 이미징 유닛의 고장(failure)을 검출할 때, 이는 이후, 문제가 있는 이미징 유닛을 디스에이블(disable)시키기 위한 조치를 취하고, 인접하는 이미징 유닛들 중 하나 또는 그 초과의 인접하는 이미징 유닛들에 마스크 데이터를 재분배한 다음, 이러한 인접하는 이미징 유닛들로 하여금, 노광된 플레이트를 언로딩하기 전에 노광 태스크(exposure task)들을 완료하게 한다. 이러한 교정적인(corrective) 노광 루틴은 플레이트들의 모든(full) 배치-로드가 끝날 때 까지 계속된다. 프로세스는, 이미징 성능 및 처리량 히트(throughput hit)가 모두 용인가능한 것으로 고려될 때 까지 계속된다.

[0085] 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른, 이미징 라이터 시스템에서 리던던시를 구현하기 위한 방법을 예시한다. 이러한 예에서, 이미지 유닛(212)이 제대로 작동하지 않음을 검출한 후, 이 유닛은 셧다운된다. 8개의 인접하는 이미징 유닛들 중 하나가, 인계받도록(take over) 선택될 수 있다. 이러한 경우, 유닛(212) 영역에 대한 라이팅은, 다른 영역들의 노광들이 달성된 이후에 이루어진다.

[0086] 2개의 인접하는 SLM 이미징 유닛들로부터의 마이크로 미스매치되는(mismatched) (로컬 투 로컬(local to local)) 보더들은, 기판 휨(warping) 또는 처짐(sagging)으로부터 이미징 왜곡(imaging distortion)들이 비롯될 때에 발생할 수 있다. 이는 부호 1402에 의해 나타나며, 여기서 데이터 패턴들은 박스로 된 영역(boxed area) 바깥쪽으로 빠진다(fall). 이러한 경우, 오버랩핑된(overlapped) 영역들에서의 패턴 블렌딩이 최적화될 필요가 있다. 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 키스톤 보더 블렌딩(Keystone border blending) 방법을 예시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 방법은, 선택된 보더 단부(1404)에서 마이크로-미러 픽셀들을 턴온(turn on) 시키는데, 이는 인접하는 이미징 유닛 라이팅 영역(1406)에 대한 더 우수한 오버랩 매칭(overlap matching)을 허용한다. 당업자라면, 요구되는 사이트들에서 마이크로-미러 픽셀들을 선택적으로 턴온시킴으로써 보더 블렌딩을 달성하기 위해 다른 접근법들이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.

[0087] 몇몇 실시예들에 따르면, 블렌딩은, 인접하는 오버랩핑 보더들 사이에서 교차적(alternate) 또는 보완적(complementary) 방식으로, 선택된 마이크로-미러 픽셀들을 턴온시킴으로써 수행될 수 있다. 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예들에 따르면, 믹싱 워킹-로우 노광 보우팅 액션(mixing walking-row exposure voting action)이, 선택된 사이트들에서의 부가적인 픽셀 터닝(turning)과 함께, 더 우수한 블렌딩을 달성하기 위해 사용될 수 있다.

[0088] 어레이 병렬 이미징 시스템에 대해 의도된 정렬 정확도 및 정밀도를 달성하기 위해, 방법은 정렬 방식(alignment scheme)을 몇 개의 정확도 정밀도 레벨(accuracy precision level)들로 캐스케이드로(in cascade) 분해한다. 첫 번째 정렬 레벨은 글로벌(global) 정렬 정확성 레벨을 목표로 하고, 그 다음은 정확도 정밀도의 중간 레벨로 좁히기 위한 것이다. 이러한 바텀업(bottom-up) 접근법을 사용하여, 방법은 요구되는 정확도 정밀도 레벨을 달성한다.

[0089] 하나의 접근법에서, 3개의 정확도 정밀도 레벨들: 즉, 유닛 렌즈 어레이 배치, 렌즈 중심 튜닝, 및 마이크로-미러 이미징 데이터 조작이 정의된다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른, SLM 이미징 유닛들을 어레이로 배치하기 위한 방법을 예시한다. 이 방법은, 밀리미터 범위의, SLM 이미징 유닛들(1502)의 글로벌 배치 정확도를 제공한다. 다음으로, 각각의 SLM 이미징 유닛에 대해, 투사 렌즈 어셈블리의 포지션(position)이 마이크로미터 범위의 정밀도로 전자적으로 튜닝된다. 이는, HeNe 레이저(또는 다른 비-화학선(non-actinic) 정렬 광 소스)를 사용하여 렌즈 중심을 스테이지 상의 알려진 기준 포지션(reference position)으로 정렬시킴으로써 이루어진다. 마지막으로, 나노미터 범위의 정밀도로 정렬 요건들을 달성하기 위해 마이크로-미러들이 제어된다.

[0090] 본 발명의 실시예들에 따르면, 노광을 행하기 위한 정렬 프로세스는 다음과 같이 수행될 수 있다:

1) 스테이지 상의 알려진 기준 사이트를 사용하여, 어레이 내의 각각의 SLM 이미징 유닛에 대한 렌즈 중심이 먼저 캘리브레이팅된다(calibrated). 이는, 물리적 렌즈 어레이와 관련하여 수학적 그리드 어레이 포인트(mathematical grid array point)들을 구성하는 것을 가능하게 한다.

2) 제 1 마스킹 층에 대해, 프린트된 어떠한 정렬 마크(alignment mark)들도 존재하지 않을 때, 플레이트 정렬이, 주로 스테이지 정밀도에 의존하여 기계적으로 이루어진다.

3) 기판 플레이트가 플레이트 전체에 걸쳐서, 이전 마스킹 층으로부터 프린트된 정렬 마크들을 가질 때, 이러한 정렬 마크들은 해당하는 SLM 이미징 유닛들에 의해 검출될 수 있다. 이로부터, 기판 플레이트 상에 있는 실제 이미지 위치들과 관련하여 그리드 맵(grid map)이 구성된다.

4) 2개의 그리드 맵들(SLM 이미징 유닛 대 기판으로부터 검출되는 프린트된 정렬 마크들)을 비교함으로써, 스테이지 이동 가이드(stage travel guide)를 위한 그리드 맵 매칭 수학 모델(grid map matching mathematical model)을 구축한다(build).

5) 하나의 예에서, G10 기판에 대해 2400개의 어레이 SLM 이미징 유닛들을 고려함으로써, 최대 스테이지 이동 거리는 수평(X) 또는 수직(Y) 방향 중 어느 하나의 방향으로 약 120 mm 이다. 이는 그리드 맵 매칭 계산을 위해 포함된다. 이러한 스테이지 이동 거리는 다소(rather) 작으며, 이에 따라 G10에 대해 마스크-기반 노광 툴을 사용함으로써 요구되는 전체(full) 플레이트 폭 및 길이에서 스테이지 이동들을 행하는 것과 비교하여 기술적으로 유익하다는 것을 주목한다. G10 플레이트 기판은 무거운 질량(mass)을 가질 수 있다. 이러한 무거운 질량을 견디면서(carrying) 이동되는 스테이지 거리가 더 짧을 수록, 더 우수한 시스템 정확도 성능이 달성될 수 있다.

6) 서브-미크론 정렬 정확도를 미세-튜닝하기 위해, 방법은, 해당하는 이미징 유닛에 전송되고 있는 마스크 데이터 내에 보정 팩터(correction factor)들을 임베딩(embed)한다. 즉, 모든 이미징 유닛에 대한 보정 팩터들은 기판 상의 상대적인 이미징 위치들에 따라 상이할 수 있다. 이들은 또한, 기판 휨(warping) 컨디션이 상이할 수 있기 때문에 플레이트 별로(from plate to plate) 상이할 수 있으며, 그리고 각각의 플레이트를 노광시키기 이전의 사전 시간에 검출될 수 있다.

[0091] 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른, 가요성 디스플레이를 제조하기 위한 마스크리스(maskless) 이미징 라이터 시스템의 예시적인 구현예를 예시한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 마스크리스 이미지 라이터 시스템(1600)은 SLM 이미징 유닛들의 하나 또는 그 초과의 어레이들에 의해 형성되며, 1602는 SLM 이미징 유닛들 중 하나의 예이다. SLM 이미징 유닛들의 하나 또는 그 초과의 어레이들은 구체적인 애플리케이션에 의해 요구될 수 있는 특정 형상, 예를 들어 원형으로 형성될 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 마스크리스 이미징 라이터 시스템은 비-가요성 디스플레이들을 제조하도록 구성될 수 있다.

[0092] 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 SLM 이미징 유닛을 예시한다. SLM 이미징 유닛은 블루 및 레드 다이오드 레이저(blue and red diode laser)들(1702), 애퍼처(aperture)(1704), 렌즈(1706), 구면 미러(spherical mirror)(1708), 프린트 회로 기판(1712) 상에 장착된 DMD(1710), 빔 덤프(beam dump)(1714), 빔 스플리터(1716), CCD 카메라(1718) 및 렌즈 어셈블리(1720)를 포함한다. 블루 및 레드 다이오드 레이저들(1702)은 레드 레이저 다이오드(비-화학선)(1722) 및 4개의 블루 레이저 다이오드들(화학선)(1723, 1724, 1725 및 1726)을 더 포함한다. 레이저 다이오드들은 이러한 예에서 도 17에 도시된 바와 같이 배열될 수 있다. 중심의 레드 레이저 다이오드는 비-화학선이며, 그리고 초기 포커스 설정을 위한 캐칭(catching) 또는 정렬을 위해 주로 사용된다. 4개의 블루 레이저 다이오드들은 화학선이며, 이들은 노광을 행하기 위해 사용된다. 레이저 다이오드 패키지의 물리적 크기에 따라, 균일한 강도를 달성할 수 있는 한, 상이한 수의 레이저 다이오드들을 사용하는 다른 타입들의 배열이 가능하다. 다른 접근법에서, 화학선 조사(actinic illumination)는 또한 광섬유 번들(optical fiber bundle)들을 통해 전달될 수 있다. 이러한 광섬유 번들에 있어서, 각각의 레이저 다이오드는 광섬유 번들의 하나의 단부를 비추고, 광섬유 번들의 다른 단부로부터 비추도록 섬유로 하여금 화학선 광을 운반하게(carry) 한다. 다른 실시예들에서, 레이저 다이오드들 대신, LED들이 사용될 수 있다. 이러한 배열 예에서, 블루 LED들은 균일한 강도를 달성하는 방식으로 함께 타이트하게(tightly) 배치될 수 있는 한편, 다수의 레드 LED들은 정렬 및 초기 포커싱 목적들을 달성하도록 구성될 수 있는 상대적 위치들에 배치될 수 있다. 이러한 예에서, 블루 및 레드 다이오드 레이저들(1702)은 애퍼처(1704) 및 렌즈(1706)를 통해 구면 미러(1708)에 광을 투사시킨다. 이후, 광은 구면 미러(1708)로부터 DMD(1710)로 반사된다. DMD에서의 각각의 미러의 상태에 따라, 광은 빔 덤프(1714)에 전송될 수 있거나, 또는 렌즈 어셈블리(1720)를 통해 기판에 전송될 수 있다. 이렇게 하여 기판 상에 생성되는 이미지는, 렌즈(1720) 및 빔 스플리터(1716)를 통해 CCD 카메라(1718)로 다시 위쪽으로 반사된다.

[0093] 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른, 롤-투-롤 마스크리스 리소그래피(roll-to-roll maskless lithography)를 위해 SLM 이미징 유닛들의 선형 어레이를 사용하는 방법을 예시한다. 이러한 예에서, SLM 이미징 유닛들(1802)은 도 18에 도시된 바와 같이 단일 라인 어레이로서 배열된다. 기판(1804)은 기판 이동 방향(X 방향)을 따라 이동하도록 제어될 수 있으며, 그리고 SLM 이미징 유닛들(1802)의 선형 어레이는 기판(1804)의 평면에서 기판 이동 방향에 수직인 방향(Y 방향)으로 전후로(back and forth) 이동하도록 제어될 수 있다. SLM 이미징 유닛들의 선형 어레이의 노광은, 롤-투-롤 기판 이동과 동기화(synchronization)되어 기판(1804)의 특정 영역을 프로세싱하도록 튜닝될 수 있다. 이러한 방식으로, SLM 이미징 유닛들의 선형 어레이는, SLM 이미징 유닛들의 선형 어레이의 크기 보다 더 큰 물리적 치수들을 갖는 기판을 이미징하도록 제어될 수 있다. 기판 이동 방향으로 뿐만 아니라, 기판 이동에 수직인 방향으로 이동하도록 SLM 이미징 유닛들을 제어할 수 있는 능력 때문에, 도 18에 도시된 이미지 라이터 시스템은, '779 특허 및 Ahn 논문에서 설명되는 통상의 방법들에서 요구되는 물리적 마스크들의 크기 제한들을 극복한다.

[0094] 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른, 롤-투-롤 마스크리스 리소그래피를 위해 SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이를 사용하는 방법을 예시한다. 이 도면은 2차원 SLM 이미징 어레이(1902)의 평면도(top view)를 도시하며, 여기서 각각의 원이 SLM 이미징 유닛을 나타낸다. 도 18에 도시된 예와 유사하게, 기판(1904)은 X 방향으로 이동하도록 제어될 수 있으며, 그리고 SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이(1902)는 기판(1904)의 평면에서 Y 방향으로 전후로 이동하도록 제어될 수 있다. SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이의 노광은, 롤-투-롤 기판 이동과 동기화되어 기판(1904)의 특정 영역을 프로세싱하도록 튜닝될 수 있다. 이러한 방식으로, SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이는, SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이의 크기 보다 더 큰 물리적 치수들을 갖는 기판을 이미징하도록 제어될 수 있다. 따라서, 도 19에 도시된 이미지 라이터 시스템은, '779 특허 및 Ahn 논문에서 설명되는 통상의 방법들에서 요구되는 물리적 마스크들의 크기 제한들을 극복한다. 몇몇 실시예들에서, SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이는 스태거형(staggered) 또는 비-스태거형 어레이 형태(formation)로 형성될 수 있음을 주목한다.

[0095] 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른, 마스크리스 리소그래피를 사용하여 복수의 기판 크기들을 이미징하는 방법을 예시한다. 도 19에서 설명된 방법과 유사하게, 이미지 라이터 시스템은 또한, SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이(2002)를 이용한다. SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이(2002)는 이미징 데이터를 연속적인 방식으로 자동적으로, 수신 및 프로세싱하도록 제어될 수 있기 때문에, '779 특허 및 Ahn 논문에서 설명되는 통상의 방법들에 의해 요구되는 바와 같이, 멈추고(stop) 새로운 마스크로 변경할(change) 필요없이, 이미지 라이터 시스템은 새로운 TFT 마스크 데이터베이스를 매끄럽게(seamlessly) 로딩함으로써 하나의 기판 설계로부터, 상이한 기판 설계로 전환(transition)할 수 있다. 도 20에 도시된 예에서, 상이한 크기의 기판 설계들, 이를 테면 2006, 2008, 2010, 2012, 및 2014는, 상이한 크기의 기판 설계들을 포함하는 롤-투-롤 기판이 SLM 이미징 유닛들의 2차원 어레이(2002)를 지나 이동함에 따라, 온-더-플라이(on-the-fly) 방식으로 프로세싱될 수 있다.

[0096] 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른, 로컬라이징된 기판 표면의 컨디션(condition)들에 해당하는 각각의 SLM 이미징 유닛을 포지셔닝(positioning)하기 위한 방법을 예시한다. 이러한 예에서, 방법은, 노광 동안 기판 표면(2104)의 비평평함을 검사하고, SLM 이미징 유닛들의 선형 어레이(2102)를 그에 따라 조정한다. 이러한 예에서, 각각의 SLM 이미징 유닛에 대한 최적의 높이 조정을 갖는 이득을 예시하기 위해, 평평하지 않은 기판(2104)은 과도하게 도시된다. 이는, 1 내지 5 ㎛의 의도된 분해능 CD에 대한 DOF의 범위 내에 있도록 오토-포커스 튜닝(auto-focus tuning)을 달성하는 것을 허용한다. 이 방법은 하기 섹션들에서 더 설명된다.

[0097] 하나의 접근법에서, TFT 기반의 PV(photo voltaic) 패널을 프린팅하기 위해, 최소 피처 CD는 50 ㎛ 초과일 수 있다. 이러한 프린팅 분해능 범위(range)에서는, 잉크 젯 프린팅(ink jet printing)이 돈이 덜 드는 옵션일 수 있는 것으로 종종 여겨진다. 하지만, 잉크 젯 프린팅에 대한 하나의 주요 단점은 잉크 미스트(ink mist)로 인해 결함의 경향이 있다는 것이며, 잉크 젯 드롭렛 스트림 잉크-젯 프린팅에 따른 부작용(side effect)은 고유하게 리소그래피 프로세스 만큼 명료하지(clean) 않다. 이는 활성 디바이스(active device)를 형성하지 않는 마스크 피처들을 패터닝하는 데에, 또는 주로 수동적 뷰잉(passive viewing) 목적에 적합할 수 있다. 롤-투-롤 프린팅에 의해 활성 TFT 디바이스를 제조하기에 알맞은 생산을 위해, SLM 이미징 유닛들의 스케일링가능한 어레이가 마스크리스 리소그래피에 대한 더 우수한 해결책을 제공하는데, 왜냐하면 이는 더 우수한 디바이스 수율을 산출하기 때문이다. 이러한 방법에서, 확대 투사(magnification projection)가 마스크리스 이미징을 위해 사용된다. 즉, 축소 대물 렌즈를 사용하는 대신, SLM 이미징 유닛의 노광 렌즈는, 제품 피처 크기(product feature size)를 제어된 방식으로 25 ㎛로부터 몇백 ㎛로 확대시킬 수 있는 확대 대물 렌즈(enlargement objective lens)를 이용한다.

[0098] 완전히 평평하지 않을 수도 있는 기판에 대하여 최상의 포커스를 유지하기 위한 하나의 방식은 노광 동안 SLM 이미징 유닛의 포커스를 모니터링하고 조정하는 것이다. 도 22는 본 발명의 실시예에 따른, 픽셀들의 포커스를 검출하기 위한 방법을 예시한다. 포커스를 모니터링하기 위한 하나의 접근법은, 진행중인 노광의 이미지들을 캡처(capturing)하기 위해 TTL(through-the-lens) 모니터링 카메라를 사용하는 것이다. 이미지들이 캡처된 이후, 노광 패턴에 대해 기대되는 것과 비교하여, 캡처된 다크-라이트(dark-light) 픽셀 이미지를 분석하게 되면, 디포커스 양(amount)의 상대적인 측정치(relative measure)를 쉽게 도출할 수 있다. 도 22의 예에서 도시된 바와 같이, 인 포커스(in-focus)(2206 및 2208) 및 아웃 포커스(out-of-focus)(2210) 컨디션들을 갖는 라이트 및 다크 픽셀들(2202 및 2204)의 쌍이 있다. 다크 영역으로부터 라이트 영역으로의 경계 전환(boundary transition)에 있어서, 인 포커스 쌍은 더 뚜렷한(sharper) 전환 패턴(transition pattern)을 나타내는 한편, 아웃 포커스 쌍은 흐릿한 전환(blurred transition)을 갖는다. 흐릿한 변환의 정도(degree)는 디포커스의 양과 관련되도록 맵핑될(mapped) 수 있다. 다른 접근법들에서는, 이미지에서의 공간 주파수(spatial frequency)들을 모니터링 및 분석할 수 있다. 포커스 에러(focus error)들은 더 높은 공간 주파수들을 우선적으로 감소시키기 때문에, 캡처되는 이미지의 고 주파수 성분들의 손실을 비교함으로써 디포커스의 양을 평가할 수 있다. 또 다른 방법은 라이트-다크 패턴들의 그룹으로부터 이미지 콘트라스트를 모니터링 및 분석하는 것이며, 이미지 콘트라스트는 최적의 포커스 설정에서 최상이다. 그리고, 손실되는 콘트라스트의 정도들은 디포커스의 양과 관련될 수 있다.

[0099] 상기 설명된 방법들이 포커스 에러의 크기의 효과적인 포커스 모니터들이기는 하지만, 이들은 에러의 방향에 대한 어떠한 표시(indication)도 직접적으로 제공하지 않는다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 시스템은, 소프트웨어 제어하에서, 목표 포커스(target focus)에 중심을 둔 범위에 걸쳐서 포커스를 약간씩 끊임없이 변화시키고, 최상의 포커스로 유지하도록 목표 포커스 포지션을 업데이트할 수 있다. 이는, 범위의 2개의 극값(extreme)들에서 에러들을 밸런싱(balancing)함으로써 가장 민감하게 결정될 수 있다. 하지만, 노광 이미지를 의도적으로 디포커싱해야 하는 필요성을 피하는 것이 유익할 수 있다. 이를 달성하기 위한 하나의 방법은, 노광 이미지의 포커스를 변경하지 않으면서, 제어된 방식으로 카메라의 포커스를 교란(perturb)시키는 것이다. 이는, 대물 렌즈와 카메라 사이의 유효 광학 경로 길이를 변경시킴으로써, TTL(through-the-lens) 모니터 카메라 상에서 이루어질 수 있다. 일차 근사(first order approximation)를 위해, 렌즈의 카메라 측 상에서 포커스 거리(focal length)(다이어그램에서 f₂)를 변경시키는 것은, f₁을 동일한 퍼센트 만큼 변경시키는 것과 동일한 효과를 갖는다. 이러한 포커스 변경은, 카메라를 안팍으로(in and out) 진동(vibrating)시켜서, 진동하는 미러로부터 이미지를 반사시킴으로써, 또는 도 23a에 도시된 바와 같이, 유효 광학 경로 길이에 있어서 요구되는 변화를 주기 위해, 상이한 두께들 및/또는 굴절률들을 가지는 세그먼트들을 갖는 스피닝 디스크(spinning disk)를 통해 광을 통과시킴으로써, 달성될 수 있다. 이는, 제 1 OPD(2316) 및 제 2 OPD(2326)로서 도시된 바와 같다. 유사하게, 이미지는, 상이한 높이들의 세그먼트들을 갖는, 미러링된 디스크(mirrored disk)로부터 반사될 수 있다.

[0100] 도 23a는 본 발명의 실시예들에 따른, SLM 이미징 유닛의 포커스를 온-더-플라이(on-the-fly) 방식으로 검출하기 위한 예시적인 장치를 예시한다. 도 23a에 도시된 바와 같이, 장치는 이미징 소스(2302), 빔 스플리터(2304), 대물 렌즈(2306) 및 그 하우징(2308)을 포함한다. 이미징 소스(2302)의 예는 도 17에 도시되며, 컴포넌트들(1702 내지 1714)을 포함한다. 장치는 또한, 제 1 카메라 센서(2310)(생략하여 카메라 또는 센서라고도 또한 지칭됨), 제 1 모터(2312), 제 1 굴절 디스크(refractive disk)(2314) 및 제 1 OPD(optical path difference) 모디파이어(modifier)(2316)를 포함한다. 제 1 OPD 모디파이어(2316)는 원형 광학 디바이스(2317)로부터 형성될 수 있으며, 이러한 원형 광학 디바이스(2317)는 다수의 섹터들(예를 들어, 2318)로 제조될 수 있고, 각각의 섹터는, 상이한 굴절률 재료로 제조되거나, 또는 동일한 굴절률을 갖지만, 광학 경로 차(optical path difference)를 일으킬 수 있는 상이한 두께를 갖는 재료로 제조된다.

[0101] 포커스 조정 방향을 결정하는 다른 방법은, 도 23b 및 도 23c에 도시된 바와 같이, 상이한 광학 경로 길이들로부터 이미지들을 캡처할 수 있는 2개의 카메라들을 갖는 것이다. 도 23b 및 도 23c는 본 발명의 실시예들에 따른, SLM 이미징 유닛의 포커스를 온-더-플라이(on-the-fly) 방식으로 검출하기 위한 2개의 다른 예시적인 장치들을 예시한다. 도 23a에 도시된 엘리먼트들에 부가하여, 이들 예시적인 장치는, 제 2 카메라 센서(2322)(생략하여 카메라 또는 센서라고도 또한 지칭됨), 및 제 2 OPD(optical path difference) 모디파이어(2326)를 더 포함한다. 도 23c는 또한, 제 3 OPD 모디파이어(2330)를 포함한다. 제 2 및 제 3 OPD 모디파이어들(2326 및 2330)은 제 1 OPD 모디파이어(2316)와 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 2개의 카메라 센서들(2310 및 2322)이 사용될 때, 상이한 굴절률들을 갖는 2개의 각각의 OPD들(2316 및 2326)이 포커스 조정 방향을 결정하도록 셋업될 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 OPD들(2316 및 2326)은, 각각의 카메라들(2310 및 2322)을 상이한 물리적 거리들에 배치함으로써 간단히 달성된다.

[0102] 도 23b 및 도 23c에 도시된 예들은 제 1 카메라 센서로부터 제 2 카메라 센서까지 이미지들을 검사하여, 포커스 조정 방향을 비교 및 분석하고, 그리고 2개의 카메라 센서들로부터 관찰되는 디포커스를 균등화(equalize)하도록 포커스 설정을 조정하며, 그에 따라, 2개의 카메라 센서들 간의 중간의 OPD에서 최상의 포커스가 달성되도록 보장한다. 여기서, 제 1 및 제 2 카메라 센서들은, 목표 포커스의 방향을 결정하기 위해 상보적 포커스 오프셋(complementary focus offset)들을 가지면서 기판(2309)을 관찰하도록 구성된다. 또 다른 방법은, 대물 렌즈를 위아래로 이동시킴으로써, 포커스를 조정하는 것을 피하기 위한 것인데, 이는, 유효 광학 경로 길이를 변경함으로써 포커스 조정을 달성하기 위해 대물 렌즈(2306)의 하우징(2308) 위쪽에 제 3 OPD(2330)를 배치하기 위한 것이다.

[0103] 온-더-플라이(on-the-fly) 방식의 포커스 모니터 및 조정은 다음과 같이 수행될 수 있다:

[0104] 1) 대물 렌즈로부터 기판 표면의 간격(separation)이 포커싱 범위 내에서 설정된다.

[0105] 2) 먼저, 비-화학선 조사를 사용하여 이미지가 형성 및 캡처된다. 이는 노광을 위한 감광성 재료에 대해 어떠한 손상도 야기하지 않을 것이다. 즉, 비-화학선 조사를 사용하여 초기 포커스가 설정되며; 이후 대물 렌즈가 최상의 포커스를 위해 그에 따라 조정된다.

[0106] 3) 노광 스테이지가 기판 이동 방향(X 방향)을 따라 이동하기 시작함에 따라, 화학선 노광이 시작된다.

[0107] 4) 이후, 캡처된 이미지가 화학선 노광 하에서 모니터링된다. 대물 렌즈가 그에 따라 조정된다.

[0108] 5) 각각의 포커스 조정은 다음 노광 사이트를 위한 것이지만, 이전 노광 위치에 대해 결정된 최상의 포커스에 기초한다는 것을 주목한다.

[0109] 6) 대물 렌즈에 대한 포커스 조정의 양은, f₁ 대 f₂에 대해 측정되는 광학 경로 차이에 기초한다.

[0110] 상기 설명된 바와 같이, 노광이 일어나는 동안, 하나 또는 그 초과의 카메라들에 의해 온-더-플라이 방식으로 이미지 라이팅이 모니터링될 수 있다. 노광을 위해 미러 픽셀 보우팅 방식(mirror pixel voting scheme)을 사용함으로써, 각각의 이미지 패턴은 많은 DMD 미러 픽셀들에 의해 노광되고 형성된다. 이러한 노광 방식은 초기 노광 스테이지에서 더 많은 포커싱 에러 마진(margin)을 고유하게 허용하는데, 이는 각각의 미러 픽셀 노광이 단지, 요구되는 총 노광 에너지의 작은 프랙션(fraction) 만큼 기여하기 때문이다. 픽셀 보우팅 노광이 진행됨에 따라, 각각의 SLM 이미징 유닛의 포커스가 온-더-플라이 방식으로 튜닝 및 조정될 수 있다. 이러한 포커스 에러 마진은, 도 24에 도시된 예와 같이, 클리어 필드(clear field)에 의해 둘러싸인 격리된 "섬형(island-like)" 패턴들, 또는 다크 필드(dark field)에 의해 둘러싸인 격리된 "홀형(hole-like)" 패턴들인 피처들을 라이팅하는 데에 중요하다. 이는, 상기 언급된 피처 패턴들 모두가, 포커스 설정을 교란시키는 동안 이미지 변화가 없음으로 인해 최적의 포커스를 초기에 설정하는 것이 용이하지 않기 때문이다. 하지만, 다수의 노광들이 진행된 후에, 최적의 포커스가 결정될 수 있다.

[0111] 다른 접근법에서, 상기 설명된 오토-포커싱 메커니즘의 타입은 전체 DOF 확장시키기 위하여 "포커스 보우팅 노광(focus voting exposure)"을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 도 25는 본 발명의 실시예들에 따른, 픽셀 보우팅 노광들을 통해 DOF를 개선하기 위한 방법을 예시한다. 도 25에 도시된 예에서, 최적의 노광 설정은 픽셀 보우팅 노광 동안 동적으로 튜닝될 수 있다. 이는, 픽셀 보우팅 노광들이, 여전히 DOF 내에 있는 상이한 최상의 포커스 레벨들에 의해 달성될 수 있도록 허용한다. 이러한 방식은, 최종 이미지 패턴이 포커스 설정들(2502)의 많은 보우트(vote)들에 의해 노광 및 형성될 수 있게 하며, 전체적인 결과적 DOF(2504)에 이를 수 있게 한다.

[0112] 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 예시적인 구현예를 예시한다. 본 개시내용의 양상들에 따르면, 도 2, 도 6 또는 도 17에 도시된 바와 같은 SLM 이미징 유닛이, 도 26에 도시된 바와 같은 다중 하전-입자 빔(MCB) 이미징 유닛을 형성하도록 수정될 수 있으며, 이는 이후, 도 7, 도 8, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같은 SLM 이미징 유닛들의 어레이와 유사한 MCB 이미징 유닛들의 어레이에서 하나의 유닛으로서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, MCB 이미징 유닛(2600)은 전자 소스(electron source), 프로그램가능 애퍼처 플레이트, 블랭킹 플레이트(blanking plate), 전자 빔 투사 옵틱스(electron beam projection optics)를 포함할 수 있다. 전자 빔 투사 옵틱스는 정전 멀티-전극 가속 렌즈(electrostatic multi-electrode accelerating lens)들, 제 1 세트의 자기 렌즈(magnetic lens)들, 스톱핑 플레이트(stopping plate), 빔 스티어링 멀티플(beam steering multiple), 및 제 2 세트의 자기 렌즈들을 포함할 수 있다. MCB 이미징 유닛은 레지스트 코팅된 마스크 블랭크를 선택적으로 포함할 수 있다.

[0113] 본 개시내용의 양상들에 따르면, 단순함을 위해, 다중 하전-입자 빔(multiple charged-particle beam)(들)(MCB)이라는 용어는, 다수(multiple)의 전자 빔(들) 또는 다수의 이온 빔(들), 또는 다수의 전자 빔(들)과 다수의 이온 빔(들)의 조합을 의미할 수 있다. 다수의 전자 빔들 및/또는 다수의 이온 빔들은 집합적으로 다중 하전-입자 빔들로서 지칭된다. 본원에서 설명되는 노광 방법들은 전자 빔들과 이온 빔들 모두에 적용될 수 있다. 광학 렌즈 구성들은, 하전 입자들(전자 빔들 또는 이온 빔들)의 소스가 발생되는 방법을 제외하고, 전자 빔들 및 이온 빔들 모두에 대해 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 가시광선(visible), UV, 진공 자외선(VUV), 심자외선(DUV), 극자외선(EUV), 및 X-레이를 포함하지만 이것들로 제한되지 않는, 상이한 타입들의 광자들이 노광들을 행하기 위해 사용될 수 있다. 광자 작용 노광(photon acting exposure)들의 경우, 총 노광 에너지는 밀리-줄(mJ) 단위로 언급될 수 있으며, 그리고 하전-입자 빔 노광들의 경우, 누적된 노광 전하 에너지(exposure charge energy)는 마이크로-쿨롱(uC) 단위로 언급될 수 있으며, 광자 및 하전-입자 빔 노광들 모두는 제곱 센티미터의 단위 면적 당 측정됨을 주목한다.

[0114] 하나의 구현예에서, 건-레벨(gun-level)에서 추출되는 전자들은 먼저 멀티-전극 스택을 통과할 수 있으며, 이러한 멀티-전극 스택은 콘덴서(condenser)의 역할을 하며, 직경이 25 mm인 광역 동질 빔(broad homogeneous beam)을 발생시킨다. 이러한 전자 빔은 이후, 프로그램가능 애퍼처 플레이트 상에 수직으로 충돌할 수 있으며, 여기에서 마이크로미터 크기의 빔들이 형성될 수 있다. 부가적으로, 각각의 빔은 CMOS-제어형 마이크로-디플렉터(CMOS-controlled micro-deflector)들에 의해 개별적으로 편향될 수 있으며, 이후, (편향된 그리고 편향되지 않은) 빔들은 MCB 이미징 유닛의 투사 옵틱스에 들어갈 수 있으며, 여기에서, 이들은 정전 멀티-전극 렌즈들에서 가속되며(예를 들어, 5 keV 내지 50 keV의 빔 에너지) 그리고 MCB 이미징 유닛의 바닥에 위치되는 하나 또는 그 초과의 자기 렌즈들에 의해 축소된다(de-magnified). 편향되지 않은 빔들은 기판 레벨로 통과될 수 있다. 편향된 빔들은 투사 옵틱스 내의 스톱핑 애퍼처 플레이트에서 필터링될(filtered out) 수 있다. 다중 하전-입자 빔들은, 데이터 경로를 통해 MCB 이미징 유닛(2600) 내로 피딩되는 데이터에 따라 스위치 온 및 오프될 수 있다.

[0115] 도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 다른 예시적인 구현예를 예시한다. 상기 설명된 MCB 이미징 유닛(2600)과 유사하게, MCB 이미징 유닛(2700) 또한, 도 7, 도 8, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같은 SLM 이미징 유닛들의 어레이와 유사한 MCB 이미징 유닛들의 어레이에서 하나의 유닛으로서 사용되도록 적합하게 될 수 있다. 일 실시예에서, MCB 이미징 유닛(2700)은 전자 소스, 하나 또는 그 초과의 콜리메이터 렌즈(collimator lens)들, 애퍼처 어레이, 빔 블랭커 어레이(beam blanker array), 빔 디플렉터 어레이, 및 투사 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.

[0116] 도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 또 다른 예시적인 구현예를 예시한다. 상기 설명된 MCB 이미징 유닛(2600)과 유사하게, MCB 이미지 유닛(2800) 또한, 도 7, 도 8, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같은 SLM 이미징 유닛들의 어레이와 유사한 MCB 이미징 유닛들의 어레이에서 하나의 유닛으로서 사용되도록 적합하게 될 수 있다. 일 실시예에서, MCB 이미징 유닛(2800)은, 전자 소스, 프로그램가능 애퍼처 플레이트, 블랭킹 플레이트, 전자 빔 투사 옵틱스를 포함할 수 있다. 전자 빔 투사 옵틱스는 정전 멀티-전극 가속 렌즈들, 제 1 세트의 자기 렌즈들, 스톱핑 플레이트, 빔 스티어링 멀티플, 및 제 2 세트의 자기 렌즈들을 포함할 수 있다.

[0117] 도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 다중 하전-입자 빔 이미징 유닛의 다른 예시적인 구현예를 예시한다. 상기 설명된 MCB 이미징 유닛(2600)과 유사하게, MCB 이미지 유닛(2900) 또한, 도 7, 도 8, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같은 SLM 이미징 유닛들의 어레이와 유사한 MCB 이미징 유닛들의 어레이에서 하나의 유닛으로서 사용되도록 적합하게 될 수 있다. 일 실시예에서, MCB 이미징 유닛(2900)은, 전자 소스, 프로그램가능 애퍼처 플레이트, 블랭킹 플레이트, 전자 빔 투사 옵틱스를 포함할 수 있다. 전자 빔 투사 옵틱스는 정전 멀티-전극 가속 렌즈들, 제 1 세트의 자기 렌즈들, 스톱핑 플레이트, 빔 스티어링 멀티플, 및 제 2 세트의 자기 렌즈들을 포함할 수 있다.

[0118] 본 개시내용의 양상들에 따르면, 포지티브 레지스트(positive resist)가 전자 빔에 의해 노광되면, 레지스트 분자들 내의 일부 분자 체인(molecular chain)들이 깨질 수 있고, 그에 의해 평균 분자량을 감소시키다. 이는 용해도의 증가 및 에칭 레이트의 증가를 수반한다. 전자 빔 리소그래피의 경우, 하전-입자 빔에 의한 노광 이후 레지스트에서의 에너지 증착(energy deposition)의 3차원 분포를 이해하는 것이 바람직할 수 있다. 요즘에, 전형적인 전자 빔 리소그래피 머신들은, 전자 당 10-100 keV 에너지를 갖는 전자 빔들을 사용한다. 따라서, 전자의 자유 경로는 10 ㎛ 또는 그 초과일 수 있는데, 이는 레지스트 두께 보다 적어도 10배 더 크다. 따라서, 전자들이 레지스트 층을 쉽게 침투하여(penetrate) 기판에 도달할 수 있다. 전자들이 레지스트 및 기판을 침투함에 따라, 이들은, 이를 테면 전방 산란 및 후방 산란과 같은 산란 이벤트들을 겪을 수 있다.

[0119] 전방 산란에 있어서, 전자는, 기판 또는 레지스트 내의 원자들 중 하나로부터의 전자와 충돌할 수 있다. 입사 전자는 그 방향을 변경하고 그 에너지의 일부를 원자에 전달할 수 있다. 추가의 에너지 때문에, 원자는 여기되거나(그 전자들 중 하나가 여기 레벨(excited level)로 됨) 또는 이온화될(하나의 전자가 원자를 떠나서, 재료 내에 이차 원자(secondary atom)를 생성함) 수 있다. 타겟 원자(target atom)가 레지스트 분자의 일부가 될 때, 이러한 여기 또는 이온화로 인해 분자 체인이 깨질 수 있다. 비탄성 산란(inelastic scattering)으로 인한 산락각은 전형적으로 작다.

[0120] 후방 산란에 있어서, 전자는 훨씬 더 무거운 핵(nucleus)과 충돌할 수 있으며, 이는 탄성 산란 이벤트를 초래할 수 있다. 대부분의 경우들에 있어서, 전자는 그 에너지를 유지하지만, 그 방향을 바꾼다. 이러한 경우, 산란각이 클 수 있다. 기판에서의 큰 각의 산란 이벤트들 이후, 전자들은 입사 빔(incident beam)으로부터 상당한 거리에서 레지스트를 통해 다시 리턴될 수 있으며, 그에 의해, 부가적인 레지스트 노광을 야기한다. 이러한 후방 산란은 근접 효과를 야기할 수 있으며, 이는 하기 섹션들에서 더 설명된다.

[0121] 일차 전자(primary electron)들의 속도가 느려짐에 따라, 이들의 많은 에너지는 2 내지 50 eV 범위의 에너지들을 갖는 이차 전자(secondary electron)들의 형태로 방산될(dissipated) 수 있다. 레지스트 노광의 대부분은 이러한 전자들로 인한 것일 수 있다. 이들은 낮은 에너지들을 갖기 때문에, 이들의 범위는 몇 나노미터일 수 있으며, 이들은 근접 효과에 거의 기여하지 않는다. 하지만, 이러한 현상은, 전방 산란과 함께, 노광 영역의 확장(widening)을 야기할 수 있으며, 이는 하전-입자 빔 리소그래피 노광 시스템의 분해능의 제한 팩터일 수 있다. 전자가 그 에너지를 잃기 전에 이동하는 거리는, 일차 전자들의 에너지 및 그것이 이동하는 재료의 타입 모두에 의존한다. 후방 산란되는 전자들, 즉 e의 프랙션은 빔 에너지에 개략적으로 독립적이며, 이는 사용되고 있는 기판 재료와 관련된다. 예를 들어, 낮은 원자 번호(atomic number)를 갖는 기판들이, 높은 원자 번호를 갖는 기판들 보다 더 적은 후방 산란들을 제공할 수 있다.

[0122] 핵과의 정면 충돌(head-on collision)들의 경우, 에너지(E)의 전달은:

에 의해 결정될 수 있으며, 여기서, E₀는 입사 빔 에너지이고, A는 타겟의 원자 번호이다. E가, 원자량, 결합 세기 및 결정 격자에 의존하는 어떠한 변위 에너지(E_d)를 초과한다면, 핵들이 변위될(displaced) 수 있고 결정 격자가 손상될 수 있다.

[0123] 핵 변위(nuclei displacement)로 인한 가능한 손상에 부가하여, 높은 노광 선량으로 인한 기판 가열에 의해 손상이 야기될 수 있다. 가열은 또한 레지스트 감도를 수정할 수 있으며, 이는 원치않는 선폭 변화들을 야기할 수 있다. 이러한 문제는 도 33e 및 도 34b 내지 도 34d의 설명들과 관련하여 하기에서 해소된다.

[0124] 도 30a 내지 도 30d는 본 발명의 실시예들에 따른, 객체를 이미징하기 위한 방법들을 예시한다. 도 30a에 도시된 예시적인 접근법에서, 방법은 블록(3002)에서 시작된 다음, 블록(3004)으로 이동하며, 블록(3004)에서, 방법은 이미징될 객체의 에지들을 따라서 평가 포인트들을 선택한다. 도 30b는 객체의 에지들을 따라 평가 포인트들을 선택하는 예를 예시한다. 도 30b에 도시된 바와 같이, 사다리꼴(trapezoid)은 이미징될 객체(3022)를 나타낸다. 평가 포인트들(검은색 점들)(3024)이 선택되어, 객체(3022)의 에지들에서의 노광을 모니터링하는 데에 사용된다. 객체(3022)의 위치들은 픽셀 그리드(3026)에 대해 레퍼런싱되며(referenced), 픽셀 그리드(3026) 내의 각각의 정사각형(3028)은 픽셀을 나타낸다. 픽셀 그리드에 대한 각각의 평가 포인트의 위치, 픽셀 그리드에 대한 에지의 각도, 평가 포인트가 노광 필드 내에 있는 횟수(number of times)(즉, 평가 포인트가 노광된 횟수), 및 지금까지 이러한 평가 포인트에 누적된 노광 선량을 포함하는, 각각의 평가 포인트와 관련된 정보를 저장하기 위해, 데이터 구조가 생성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 임의의 2개의 평가 포인트들(3024) 간의 거리는 픽셀의 절반 미만이며, 평가 포인트들 간의 거리는 균등하게 이격된다. 다시 말해서, 평가 포인트들은 나이키스트 기준(Nyquist criterion)이 충족되는 방식으로 선택되는데, 이는 이미징될 객체(3022)의 샘플링 주파수(sampling frequency)가, 픽셀 그리드의 주파수에 의해 표현되는 최초 신호의 주파수의 2배 보다 높기 때문이다. 다른 구현예들에서, 평가 포인트들의 거리는, 나이키스트 기준이 충족되는 한, 픽셀의 1/3, 1/4, 또는 다른 프랙션들이 되도록 선택될 수 있다.

[0125] 블록(3006)에서, 방법은 객체(3022)를 이미징하기 위해 노광을 수행한다. 블록(3006)에 의해 수행되는 각각의 노광 내에서, 방법은 다음의 동작들을 더 수행한다. 첫 번째로, 블록(3012)에서, 방법은 먼저, 예를 들어 스캔 라인 기하학적 알고리즘(scan line geometric algorithm)을 사용하여 객체(3022)의 내부 픽셀(interior pixel)들을 채운다(fill). 이는 도 30b에서 음영 영역(3030)에 의해 도시된다. 도 30b에 도시된 예는 흰색으로부터 검은색으로의 이미지 전환(image transition)을 가정한다는 것이 주목되며, 여기에서는, 다수의 노광 선량들(dosages of exposures)이 객체(3022)의 경계들 내에서 수신될 수 있다. 당업자라면, 검은색으로부터 흰색으로의 전환을 갖는, 유사하지만 반대의 동작이 객체를 이미징하기 위해 수행될 수 있음을 인식할 것이다.

[0126] 블록(3014)에서, 방법은 객체의 에지 픽셀들을 검사하며, 그리고 픽셀 그리드에 대한 부분적인 에지 픽셀의 면적(area), 목표 노광 선량 레벨에 대한 현재 노광 선량 레벨, 이웃 픽셀들로부터의 노광들의 영향, 에러/왜곡 보정들의 양, 및 다른 성능 최적화 고려사항들을 포함하는 다수의 팩터들에 따라 노광 조정들을 행한다. 픽셀이 객체의 에지 (및 그것의 해당하는 평가 포인트들) 바깥쪽에 주로 있다면(예를 들어, 도 30b에서의 픽셀(3025)), 관련된 평가 포인트들의 디더링(dithering)이 대부분의 노광들에 대해 턴오프된다. 한편, 픽셀이 객체의 에지 (및 그것의 해당하는 평가 포인트들) 안쪽에 주로 있다면(예를 들어, 도 30b의 픽셀(3027)), 관련된 평가 포인트들의 디더링이 대부분의 노광들에 대해 턴온된다.

[0127] 블록(3016)에서, 방법은 이미징 라이터 시스템의 노광 선량을 누적한다. 도 30c 및 도 30d는 초기 선량 레벨로부터 목표 노광 선량 레벨까지의 노광 선량의 그러한 누적을 예시한다. 도 30c 및 도 30d에 도시된 양쪽의 시나리오에서, 비록 노광 선량의 총량(목표 노광 선량)은 같지만, 각각의 노광에 대해 에지 픽셀들을 조정함으로써, 에지 전환들의 상이한 효과들이 달성될 수 있다. 각각의 노광으로부터의 노광 선량들의 누적 및 사용은, 이미징 라이터 시스템으로 하여금 이미징되고 있는 객체의 경계들에서 이미징 프로파일을 적응적으로 조정할 수 있도록 허용하고 그리고 그와 동시에 총 목표 노광 선량이 유지되도록 보장하기 위한 피드백 메커니즘을 제공한다. 블록(3018)에서, 방법은 이후의 노광을 위해 픽셀 그리드(3026)를 이동시킨다. 이는 하기의 도 33a 내지 도 33d와 관련하여 더 설명된다.

[0128] 블록(3008)에서, 미리 결정된 목표 노광 카운트(target exposure count)에 도달했는 지의 여부에 대한 결정이 이루어진다. 목표 노광 카운트에 도달하지 않은 경우(3008_아니오), 방법은 블록(3006)으로 이동하여, 객체(3022)를 이미징하기 위해 다른 노광을 수행한다. 이러한 방식으로, 객체를 이미징하기 위해, 다수의 노광들이 수행된다. 대안적으로, 목표 노광 카운트에 도달한 경우(3008_예), 방법은 블록(3010)으로 이동하며, 객체의 이미징 동작이 끝난다.

[0129] 본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 노광들이 객체 상에서 수행될 수 있다. 이러한 다수의 노광들은, 관심있는 이미징 영역에 미리 결정된 양의 노광을 제공하기 위해, 상이한 SLM들에 의한 그러한 이미징 영역의 다수의 패스(pass)들에 의해 달성될 수 있다. 하나의 구현예에서, 약 400번의 노광들이 각각의 이미징 위치에 대해 수행될 수 있으며, 각각의 노광의 선량은 각각의 평가 포인트에 누적된다. 전형적으로, 제 1 노광은 임의적이다. 이후의 노광들에 대해, 방법은, 이미징 위치에 대한 누적된 선량과 그 이미징 위치에 대한 목표 노광 선량의 프랙션(N/400*총 목표 노광 선량)을 비교한다. 누적된 선량이 목표 노광 선량 보다 낮으면, 픽셀은 그러한 노광에 대해 턴온될 수 있다. 한편, 누적된 선량이 목표 노광 선량 보다 높으면, 픽셀은 그러한 노광에 대해 턴오프될 수 있다. 이후의 노광들에 대해, 방법은 이미징 위치에서의 누적된 선량을, 완료된 노광들의 수에 의해 비례 배분되는, 그 이미징 위치에 대한 목표 노광 선량의 프랙션에 대해 비교한다(400번 중의 노광 N에 대해, N/400*총 목표 노광 선량에 대해 비교한다).

[0130] 본 발명의 실시예들에 따르면, 도 30c 및 도 30d는 에지 픽셀들을 조정함에 있어서의 상이한 구현예들을 예시한다. 도 30c에서, 수직 축은 노광 선량의 누적된 양을 나타내고, 수평 축은 객체(3022)의 이미징 프로세스 동안 실시되는(administered) 노광들의 수를 나타낸다. 이러한 예에서, 노광들의 수가 증가함에 따라, 노광 선량은 비교적 선형으로 증가한다. 에지의 노광 선량은, 계단 함수(step function)(3032)에 따라, 초기 선량 레벨로부터 목표 노광 선량까지 증가한다. 결과적으로, 이미징되고 있는 객체의 에지들에서, 스미어링된(smeared) 또는 매끄러운(smoothed) 전환이 야기된다. 총 목표 노광 선량은, 다수의 노광들을 수행하기 전에, 실험적으로, 또는 이론적으로 결정될 수 있거나, 또는 실험적인 분석과 이론적인 분석의 조합에 의해 결정될 수 있음을 주목한다. 다른 접근법들에서, 초기(early) 노광들에서의 노광 선량들은 계단 함수(3032)에 대해 오버슈트(overshoot)되거나 또는 언더슈트(undershoot)될 수 있다. 하지만, 이러한 노광 선량 오버슈트 또는 언더슈트는, 노광 카운트의 수가 증가함에 따라 이후의 노광들에서 보정될 수 있으며, 노광 카운트의 끝에 대하여 목표 노광 선량으로 수렴된다(converge).

[0131] 한편, 도 30d에서, 계단 함수(3034)에 의해 도시된 바와 같이, 노광 선량의 양은 초기에는 천천히 증가한 다음, 노광들의 중간 섹션에서는 비교적 급격하게 증가하며, 노광들의 끝에 대해서 속도가 느려진다. 요구되는 목표 선량에서 끝난다면, 이러한 또는 임의의 다른 계단 함수가 사용될 수 있다. 예시적인 총 목표 선량은 제곱 센티미터 당 20 밀리-줄(mJ/cm²)일 수 있다.

[0132] 도 30c 및 도 30d의 예들에서, 각각의 노광에 대한 임계 비율(threshold ratio)이 제어될 수 있다. 예를 들어, 객체의 경계에서, 픽셀이 객체의 에지 (및 그것의 해당하는 평가 포인트들) 바깥쪽에 주로 있다면(예를 들어, 도 30b에서의 픽셀(3025)), 픽셀이 턴오프될 더 높은 가능성을 생성하기 위해, 노광의 임계 비율은 더 높게 설정될 수 있다. 하지만, 픽셀이 객체의 에지 (및 그것의 해당하는 평가 포인트들) 안쪽에 주로 있다면(예를 들어, 도 30b의 픽셀(3027)), 픽셀이 턴온될 더 높은 가능성을 생성하기 위해, 노광의 임계 비율은 더 낮게 설정될 수 있다. 에지 (및 그것의 해당하는 평가 포인트들)이 개략적으로 픽셀의 중간에 있는 상황들(예를 들어, 도 30b의 픽셀(3029))에서는, 그러면, 픽셀은 노광들의 대략 절반에 대해서는 턴온될 것이며, 픽셀은 노광들의 대략 나머지 절반에 대해서는 턴오프될 것이다. 픽셀의 대부분이 내부에 있도록 픽셀 그리드가 이루어질 때, 에지 픽셀을 임의의 중간 노광으로 단순히 노광(이 경우 선량은 목표 미만인 것으로 발견됨)하는 대신, 에지 픽셀의 노광을 유리하게 하도록(favor) 임계치를 조정함으로써, 에지에서의 더 뚜렷한(sharper) 이미지 프로파일을 얻을 수 있다.

[0133] 도 31a 및 도 31b는 본 발명의 실시예들에 따른, 평가 포인트들에서 누적된 선량을 계산하기 위한 방법들을 예시한다. 방법은 픽셀(P)(3102) 내의 평가 포인트들에 대한 누적된 선량을 계산하는 바, 이는 그러한 픽셀 및 그것의 이웃 픽셀들의 노광들에 의한 기여들을 고려함으로써 이루어진다. 하나의 구현예에서, 그 바로 이웃하는 픽셀들(N1)(3104) 및 두번째로 이웃하는 픽셀들(N2)(3106)로부터의 픽셀(P)(3102) 내의 위치들에 대한 선량 기여들이 결정 및 저장된다. 일반적으로, 그 이웃들에 대한 어떠한 픽셀의 기여는 (Sin X/X)²와 유사한 형상의 파형을 가질 수 있으며, 이러한 기여는 2차(second order) 이웃들(N2)(3106) 바깥쪽에서 상당히 줄어든다. 도 31a에 도시된 예에서, 픽셀의 폭은 1 제곱 미크론(square micron)이 되도록 선택되며, 2 ㎛ 떨어져있는 그 이웃들에 대한 픽셀(P)(3102)의 기여들은 무시해도 될 정도이다. 다른 실시예들에서, 고차들(higher orders)(3차 또는 그 초과)에 대한 픽셀(P)(3102)의 영향들은 이미지 라이터 시스템의 요구되는 정확도에 기초하여 고려될 수 있다.

[0134] 도 31a의 예에서 도시된 바와 같이, 픽셀(P)(3102)을 이미징함에 있어서 보다 정밀한 정확도를 고려하기 위해, 픽셀은, 서브-픽셀 그리드(3108)에 의해 도시된 바와 같이, 픽셀의 1/8의 입도(granularity)로 추가로 양자화될(quantized) 수 있다. 각각의 이웃 픽셀의 선량 기여가 이러한 더 미세한 그리드 포인트들 각각에서 미리 계산되며(pre-computed), 그리고 이러한 포인트들 중 가장 가까운 포인트(또는 몇 개의 가장 가까운 더 미세한 그리드 포인트들의 조합)에서의 값이, 평가 포인트에서의 선량을 누적할 때 사용된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 이미지 라이터 시스템의 정확도 요건에 따라, 픽셀(P)은, (부호 3110에 의해 도시된) 1/16로 또는 다른 더 미세한 양자화 팩터(quantization factor)로 양자화될 수 있다.

[0135] 객체를 이미징하기 전에, 일련의 룩업-테이블(LUT)들을 생성하기 위한 정보를 수집하기 위해, 시뮬레이션들이 수행된다. LUT들은 이미징 동작들 동안 객체의 각각의 노광에 대한 노광 선량을 계산하는 데에 사용된다. 하나의 접근법에서, LUT는 다음과 같이 생성될 수 있다. 상기에서 도 31a와 관련하여 논의된 바와 같이, 픽셀의 노광은 그 1차 이웃들(N1) 및 2차 이웃들(N2)에 대한 기여들을 가질 수 있다. 각각의 픽셀은, 픽셀의 1/8의 양자화 입도를 사용하여, 64개의 서브-픽셀 구역들로 더 분할될 수 있다. 또한, 400번의 노광들이 하나의 이미징 영역에 대해 누적될 수 있으며, 그리고 임계 비율은 그 총 노광 강도의 약 절반이다. 따라서, 각각의 노광은 완전한 노광의 1/800^th을 전달할 수 있다. 각각의 노광에 대해 2.5% (1/40) 정밀도를 가정하면, 방법은 그러면, 전체 선량의 1/32,000으로 양자화할 필요가 있는데, 이는 대략 15 비트로 나타낼 수 있다. 15 비트를 16 비트로 라운딩(rounding)하게 되면, 이는 16 비트(2 바이트)가 64개의 서브-픽셀 위치 각각에서의 하나의 픽셀의 선량 기여를 나타내는 데에 사용될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 이미징 프로세스에서 고려되는 각각의 평가 포인트에 대해, 픽셀들의 5 × 5 어레이가 검사되고 있고; 각각의 픽셀은 64개의 서브-픽셀 구역들을 가지며; 그리고 각각의 서브-픽셀 구역은 2 바이트에 의해 나타낸다. 결과적으로, 각각의 테이블은 대략 3200 바이트 (25 × 64 × 2)의 크기를 가질 수 있다. 당업자라면, 요구되는 상이한 정확도를 달성하기 위해, 픽셀들의 상이한 어레이(예를 들어, 6 × 6, 8 × 8, 등)가 고려될 수 있고; 상이한 수의 노광들(예를 들어, 500, 1,000, 등)이 취해질 수 있고; 상이한 정밀도 퍼센트(예를 들어, 1%, 2%, 등)가 사용될 수 있으며; 그리고 상이한 수의 비트들(예를 들어, 20, 21 비트들, 등)이 64개의 서브-픽셀 위치 각각을 나타내기 위해 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 21 비트가 하나의 서브-픽셀 구역을 나타내는 예에 대해, 64-비트 길이 워드(64-bit long word)가 3개의 그러한 서브-픽셀 구역들을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 이미지 라이터 시스템의 요구되는 정확도에 의존하여, 상이한 크기들을 갖는 해당하는 LTU들이 생성될 수 있다.

[0136] 도 31a에 도시된 예에 대해, 각각의 평가 포인트에서 노광에 의해 기여되는 선량을 계산하기 위해서는, 통상의 접근법을 사용하여 25개의 테이블 룩업(table lookup)들을 필요로 할 것이며, 이는 픽셀(P)(3102)의 이웃 픽셀들(N1들 및 N2들)에 대한 테이블 룩업들을 포함한다. 이러한 접근법은 긴 시간이 걸릴 수 있으며, 많은 프로세싱 전력을 소모한다. 도 31b는 본 발명의 실시예에 따른, 도 31a의 픽셀(P)을 프로세싱하기 위한 방법을 예시한다. 하나의 접근법에서, 픽셀(P)(3102) 및 그것의 1차 이웃들(N1) 및 2차 이웃들(N2)이 5개의 픽셀들의 5개의 로우들로 배열되는 바, 이들은 도 31b에서 3112, 3113, 3114, 3115, 및 3116로서 도시된다. 룩업 테이블(3118)은, 각각의 테이블 룩업이 5개의 픽셀들의 로우에 대해 정보를 검색(retrieve)하게 될 방식으로 배열될 수 있다. 이러한 접근법에서는, 각각의 픽셀에 대해 25개의 개별적인 테이블들을 갖는 대신, 거의 100K 바이트들(3.2K ×32)의 결합된 테이블이 생성되어, 5-픽셀 그룹에 대한 정보를 함께 검색하는 데에 사용될 수 있음을 주목한다. 이러한 방식으로, 테이블 룩업을 수행하는 효율은 5의 팩터(factor) 만큼 증가될 수 있다.

[0137] 또 다른 접근법에서, 룩업 테이블(3118)은, 각각의 테이블 룩업이 5개의 픽셀들의 컬럼에 대한 정보를 검색하게 될 상이한 방식으로 배열될 수 있다. 그러한 접근법에서, 픽셀(P)(3102) 및 그것의 1차 이웃들(N1) 및 2차 이웃들(N2)은 5개의 픽셀들의 5개의 컬럼들(미도시)로 배열될 수 있다. 룩업 테이블(3118)을 액세스하기 위해, 어드레스의 일부가 5개의 픽셀들의 컬럼의 비트 패턴으로부터 도출될 수 있다. 예를 들어, 10101의 비트 패턴이 5개의 픽셀들의 컬럼을 나타내기 위해 사용될 수 있으며, 여기서, 설계 기술자의 구현 선택들에 기초하여, 1의 비트 값은 픽셀이 ON 임을 나타낼 수 있고 그리고 0의 비트 값은 픽셀이 OFF임을 나타낼 수 있거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하다. 5개의 픽셀들의 그룹의 배열을 사용하게 되면, 각각의 테이블 룩업이 더 효율적인데, 왜냐하면 통상의 접근법들에서 하나의 픽셀에 대해 데이터를 검색하는 대신 5개의 픽셀들에 대해 데이터를 검색하는 것이 가능하기 때문이다.

[0138] 평가 포인트들 간의 거리는 실질적으로 동일하며, 이들은 서로에 대해 가깝도록 선택됨을 주목한다. 이러한 특성들을 고려하여, 도 32는 본 발명의 실시예들에 따른, 평가 포인트들의 그룹을 프로세싱함으로써 객체들을 이미징하기 위한 방법들을 예시한다. 이러한 예에서, 2개의 객체들(3202 및 3204)이 이미징되고 있으며, 이들은 픽셀 그리드(3206)에 의해 레퍼런싱된다(referenced). 상기 설명된 바와 같이, 검은색 점들에 의해 표현되는 평가 포인트들은 각각의 객체의 경계들을 따라 선택된다. 하나의 구현예에서, 평가 포인트들은 4개의 그룹들로 프로세싱될 수 있으며, 해당하는 룩업 테이블들이 특정 타입들의 에지들을 프로세싱하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블(3208)은 수평 에지들을 프로세싱하기 위해 제공될 수 있고; 룩업 테이블(3210)은 수직 에지들을 프로세싱하기 위해 제공될 수 있고; 룩업 테이블(3212)은 각(angle)(A)(3212)을 갖는 에지들을 프로세싱하기 위해 제공될 수 있으며, 그리고 룩업 테이블(3214)은 각(B)(3214)을 갖는 에지들을 프로세싱하기 위해 제공될 수 있는 등이다. 이러한 예에서 볼 수 있는 바와 같이, 테이블들의 수는 다양한 팩터들, 이를 테면 이미징될 객체들의 형상들(에지들의 각들)에 의존할 수 있다. 일반적으로, 전체 이미지 라이터 시스템에 대해 레퍼런스 테이블(reference table)이 생성되며, 그리고 다양한 복합(composite) 테이블들, 이를 테면 테이블들(3208, 3210, 3212, 및 3214)이 상이한 상황들을 다루기 위해 생성된다.

[0139] 도 32에 도시된 바와 같이, 4개의 평가 포인트들의 그룹이 하나의 그룹으로서 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 수직으로 배향되는(oriented) 4개의 평가 포인트들의 그룹을 취하는 바, 이들은 대략 2 픽셀들 미만의 거리에 걸쳐있을 수 있다. 몇몇 상황들에서, 4개의 평가 포인트들의 그룹이 3개의 픽셀들에 걸쳐있을 수 있고; 이러한 상황들에서, 3개의 픽셀들 및 이들의 해당하는 이웃 픽셀들이, 4개의 평가 포인트들의 그룹을 이미징하는 데에 고려될 것임을 주목한다. 픽셀이, 2 픽셀 떨어져있는 그 이웃들에 의해 영향을 받을 수 있다고 가정하면, 2개의 이웃 픽셀들이 4개의 수직 평가 포인트들의 각각의 단부에 어펜딩되어(appended), 6개 내지 7개의 수직 픽셀들의 그룹을 형성한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 수직 에지에 대한 룩업 테이블은, 4개의 수직 평가 포인트들에 대한 선량 기여들을 한번에 저장 및 검색하는 것을 허용하도록 생성될 수 있다. 이러한 선량 기여들 각각은 16 비트들에 의해 표현될 수 있기 때문에, 부호 3217에 의해 도시된 바와 같이, 4개의 수직 평가 포인트들의 그룹이 결합되어 64 비트 길이 워드를 형성할 수 있다. 이러한 방식으로, 이미징을 위해 4개의 수직 평가 포인트들의 그룹을 계산하기 위해, 각각의 평가 포인트가 5개의 테이블 룩업들을 필요로 하게 될 통상의 방법과 대조적으로, 약 6개 내지 7개의 테이블 룩업들이 수행되는데, 이는 약 3배의 팩터 만큼의 개선이다. 상기 설명에 의해, 당업자는 유사한 접근법이, 어떠한 구체적인 각(angle)에 대한 테이블, 이를 테면 수평 에지에 대한 룩업 테이블(3208), 각진(angled) 에지(A)에 대한 룩업 테이블(3212) 및 각진 에지(B)에 대한 룩업 테이블(3214) 등을 생성하기 위해 적용될 수 있음을 인식할 것이다. 수평 에지에 대한 룩업 테이블(3208), 각진 에지(A)에 대한 룩업 테이블(3212), 및 각진 에지(B)에 대한 룩업 테이블(3214)에 대해 형성되는 64 비트 길이 워드의 예들은 부호들 3216, 3218, 3219에 의해 각각 도시된다.

[0140] 각각의 64 비트 길이 워드는, 16 비트 유닛 각각이 시뮬레이션 동안 오버플로우(overflow)하지 않게 될 방식으로 구성됨을 주목한다. 이는, 16 비트 워드에 의해 표현되는 각각의 선량 값의 스케일링(scaling)을 제어함으로써 이루어진다. 64 비트 길이 워드에 4개의 평가 포인트들에 대한 선량 기여들을 패킹(packing)함으로써, 테이블의 크기는 4의 팩터 만큼 증가된다. 예를 들어, 도 31과 관련하여 설명된 테이블을 취하면, 새로운 테이블 크기는 400K 바이트(100K × 4)일 것이다. 또한, 객체의 에지가 반드시 4개의 평가 포인트들의 그룹들로 나누어지는(broken up) 것은 아닐 수도 있음을 주목한다. 에지의 단부 근방의 나머지 평가 포인트들을 다루기 위해, 사용되지 않고 있는 평가 포인트들("무관심(don't care)" 평가 포인트들)에 대해서는 아무것도 이루어지지 않는 것을 제외하고, 이러한 나머지들은 4개의 평가 포인트들의 그룹으로서 여전히 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 64 비트 길이 워드의 상부 절반(top half)은 사용되지 않으며 마스킹된다(masked out). 에지가, 어떠한 특별한 테이블도 구성되지 않은 이상한 각(weird angle)으로 진행되는(go off) 특별한 경우에 있어서, 그 에지의 평가 포인트들은 1개의 그룹들로 분할될 수 있으며, 그리고 임의의 에지 각에 대한 테이블들을 사용하여 시뮬레이트될 수 있고, 4개의 평가 포인트들의 각각의 그룹에서 단지 1개의 평가 포인트 만이 사용된다. 따라서, 이러한 에지는 상기 설명된 방법을 사용하여 여전히 프로세싱될 수 있지만, 한번에 단지 하나의 평가 포인트 만이 프로세싱될 것이며, 4개의 평가 포인트들 중 3개는 무시된다. 이러한 특별한 경우에서, 경우(case)들의 매우 작은 퍼센트(아마도 1%)가 3배 더 느릴 것이지만, 이렇게 되면, 설계에서 발견되는 공통 에지 각들에 대한 특별한 테이블들 만이 구성될 필요가 있다. 시뮬레이션 동안 디스크로부터 데이터를 검색하는 것을 피하기 위해 룩업 테이블들이 캐시 메모리에 저장될 수 있도록, 이러한 룩업 테이블들의 크기를 제어하는 것이 중요함을 주목한다. 예를 들어, 수평 에지들을 프로세싱할 때에는, 수평 에지에 대한 룩업 테이블(3208)이 캐싱되어야(cached) 하며; 수직 에지들을 프로세싱할 때에는, 수직 에지에 대한 룩업 테이블(3210)이 캐싱되어야 한다.

[0141] 이미지 프로세싱 동안 생성되는 데이터의 양을 최소화하는 것이 바람직하다. 이것이 중요한 이유는, 도 30a와 관련하여 설명된 바와 같이, 에지 픽셀들을 조정하고(3014) 그리고 노광 선량을 누적하는(3016) 데에 걸리는 시간을 감소시킬 것이기 때문이다. 또한, 이는 SLM들 각각으로의 데이터 전송의 양을 감소시킬 것이다. 도 33a 내지 도 33d는 본 발명의 실시예들에 따른, 객체들을 이미징하는 것을 최적화하기 위한 방법들을 예시한다. 도 33a에 도시된 예에서, 이미징될 객체들(3301 및 3303)이 픽셀 그리드(3302)(그리드는 더 나은 예시를 위해 도시되지 않았지만, 도 30b에 도시된 것과 유사하다)에 의해 레퍼런싱된다. 다른 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 객체들이 픽셀 그리드(3302)에 의해 레퍼런싱될 수 있으며, 동시에 프로세싱될 수 있다. 다수의 객체들이 픽셀 그리드(3302) 내의 임의의 영역을 점유할 수 있는 것으로 가정한다. 하나의 구현예에서, 픽셀 그리드(3302)는 768 픽셀들의 폭 및 1024 픽셀들의 길이를 갖는다. 다른 구현예들에서, 상이한 크기들의 픽셀 그리드들이 이용될 수 있다. 제 1 노광에 대해, 전체 픽셀 그리드의 모든 픽셀 포지션이 계산되며, 계산의 결과들이 저장된다.

[0142] 제 1 노광 이후, 픽셀 그리드(3302)는, 델타(Delta) X(3305)의 양 만큼 수평으로 그리고 델타 Y(3307)의 양 만큼 수직으로 시프트된다. 하나의 구현예에서, 델타 X(3305)의 양은 8.03 픽셀들일 수 있고, 델타 Y(3307)의 양은 0.02 픽셀들일 수 있다. 오프셋들 델타 X 및 델타 Y는 픽셀들의 정수배가 아님을 주목한다. 모든 형상(figure) 에지들을 이미징함에 있어서 일관성을 달성하는 것이 목적이다. 오프셋들이 픽셀들의 정수배로 선택된다면, 픽셀 그리드들은 하나의 픽셀로부터 다른 픽셀로 배열될 것이다. 그러한 경우, 에지가 픽셀 그리드 상에 있다면, 더 선명한 에지가 이미징될 수 있지만; 에지가 픽셀 그리드 중간에 있다면, 더 희미한 에지가 이미징될 수 있다. 오프셋들이 픽셀들의 비-정수배이면, 에지들은, 에지들이 때때로는 픽셀 경계들 상에 있고 그리고 다른 시간들에는 픽셀의 다른 위치들에 있는 상태로, 상이한 픽셀 그리드 포지션을 가지면서, 약 400번의 노광들이 오버레이되고(overlaid) 누적될 때와 유사한 방식으로 이미징된다. JPA(jittered pixel averaging)의 이러한 방법은, 모든 에지들에 대해 일관된 이미징 성능을 가지면서, 서브-픽셀 에지 포지션 분해능을 제공한다.

[0143] 도 33b는, 픽셀 그리드(3302)가 델타(X) 및 델타(Y) 만큼 시프트되었으며 3304로서 도시됨을 예시한다. 이러한 도면은 실척대로 그려진 것이 아니며, 델타(X) 및 델타(Y)의 양은 예시의 목적들을 위해 과장되었음을 주목한다. 일반적으로, 픽셀 그리드는 (도 33a에서와 같은) 하나의 픽셀 위치로부터 (도 33b에 도시된 바와 같은 다음 픽셀 위치로 작은 양 만큼 시프트될 수 있으며, 그에 따라, 이전 노광에 대해 수행된 계산들의 대부분이 현재 노광에 대해 이용될 수 있다. 따라서, 계산의 양이 최소화된다. 수직 시프트는 단지 0.02 픽셀들이며, 이는 몇 번(few)의 수직 시프트들 이후에 조차도, 실제로 무시해도 될 정도임을 주목한다. 픽셀 그리드(3304) 내에서, 제일 왼쪽 스트립(3306)(8.03 × 1024) 내의 픽셀들이 계산되는데, 왜냐하면 이는, 이러한 픽셀들에 대한 노광 선량이 계산되고 조정되는 마지막 시간이 될 수 있기 때문이다(픽셀 그리드의 시프트-아웃될(shifted-out) 픽셀들임). 가장 오른쪽 스트립(3310)(8.03 × 1024)이 또한 계산되는데, 왜냐하면 이러한 픽셀들은 새롭게 도입되었으며 이전에 계산되지 않았기 때문이다(시프트-인된(shifted-in) 픽셀들임). 중간 스트립(3308)(오버랩핑된 픽셀들이라고도 또한 알려진, 대략 752 × 1024의 음영 영역)은, 도 33a에서 수행된 이전 계산들로부터 카피된다(copied). 픽셀 그리드가 시프트될 때 마다 중간 스트립(3308)이 재계산되지 않기 때문에, 이미지 라이터 시스템의 성능이 상당히 개선된다.

[0144] 도 33c는, 픽셀 그리드(3304)가 다른 델타 X 및 델타 Y 만큼 시프트되었으며 3312로서 도시됨을 예시한다. 도 33b에서의 상황과 유사하게, 픽셀 그리드(3312) 내에서, 가장 왼쪽 스트립(3314)(8.03 × 1024) 내의 픽셀들이 계산되는데, 왜냐하면 이는, 이러한 픽셀들에 대한 노광 선량이 계산되고 조정되는 마지막 시간일 수 있기 때문이다. 가장 오른쪽 스트립(3318)(8.03×1024)이 또한 계산되는데, 왜냐하면 이러한 픽셀들은 새롭게 도입되었고 이전에 계산되지 않았기 때문이다. 중간 스트립(3316)(대략 752×1024의 음영 영역)은, 도 33b에서 수행된 이전 계산으로부터 카피된다.

[0145] 도 33d는, 픽셀 그리드(3312)가 다른 델타 X 및 델타 Y 만큼 시프트되었으며 3320으로서 도시됨을 예시한다. 도 33c에서의 상황과 유사하게, 픽셀 그리드(3320) 내에서, 가장 왼쪽 스트립(3322)(8.03 × 1024) 내의 픽셀들이 계산되는데, 왜냐하면 이는, 이러한 픽셀들에 대한 노광 선량이 계산되고 조정되는 마지막 시간일 수 있기 때문이다. 가장 오른쪽 스트립(3326)(8.03×1024)이 또한 계산되는데, 왜냐하면 이러한 픽셀들은 새롭게 도입되었고 이전에 계산되지 않았기 때문이다. 중간 스트립(3324)(대략 752×1024의 음영 영역)은, 도 33c에서 수행된 이전 계산으로부터 카피된다. 픽셀 그리드의 3번의 연속적인 시프트들 이후, 프로세스는 다시 시작할 수 있으며, 도 33a 내지 도 33d에서 설명된 프로세스들을 반복할 수 있다.

[0146] 이전 노광으로부터의 픽셀들을 카피하는 것의 장점들 중 하나는, 도 30a와 관련하여 설명된 바와 같은, 내부 픽셀들을 채우고(3012) 그리고 에지 픽셀들을 조정(3014)하는 프로세스들이 생략될 수 있다는 것이다. 또한, 블록(3016)과 관련된 계산은, 일정한 픽셀 데이터를 가지며 그리고 이들 사이에 알려진 델타 X 및 델타 Y 값들을 가지면서, 4번의 노광들의 결과(effect)를 나타내는 다른 선량 테이블을 생성함으로써, 최적화될 수 있다. 그런 다음, 4번의 노광들의 그룹 내에서 변경되지 않고 유지되는 픽셀들에 대해, 테이블 룩업들의 4개의 세트들을 수행하는 대신, 블록(3016)에서 테이블 룩업들의 단일 세트가 수행될 수 있다. 다른 장점은, SLM들로의 데이터 전송의 양이 감소된다는 것이다. 결과적으로, 이미지 라이터 시스템의 전체 성능이 증가된다. 이전 노광으로부터 픽셀들을 카피하는 것으로부터 야기되는 트레이드오프(tradeoff)는, 양쪽의 노광들이 동일한 양의 선량을 가정한다는 것인데, 이는 에지들의 밝기(brightness)를 조정하기 위한 기회들이 더 적음을 의미한다. 하지만, 약 400번의 노광들을 갖는 시스템에서, 이는 시스템 성능에 있어서의 큰 이득을 위한 에지 분해능에 있어서의 작은 절충(compromise)이다.

[0147] 3번의 연속적인 시프트 이후, Y 방향에서의 시프트들의 총량은 0.06 픽셀들이며, 이는 무시가능한 정도의 양임을 주목한다. X 방향에서의 시프트들의 총량은 24.09 픽셀들이며, 그리고 이러한 픽셀들은 픽셀 그리드의 각각의 시프트 이후 면밀하게 추적되고(tracked) 계산된다. 도 33a 내지 도 33d는 3개의 시프트들의 시퀀스를 구현하는 시스템을 예시한다. 동일한 원리를 적용하여, 당업자는, 상이한 수의 시프트들, 이를 테면 1번, 2번, 4번, 또는 다른 수의 시프트들을 구현하도록 시스템이 설계될 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 상이한 델타 X 및 델타 Y 값들, 이를 테면 델타 X에 대한 8.10 픽셀들 및 델타 Y에 대한 0.03 픽셀이 사용될 수 있다.

[0148] 전하를 운반하지 않는 광자들에 의한 노광과 비교하여, 높은 처리량의 다중 하전-입자 빔 이미징 시스템들에서, 이미징 접근법은 높은 전류 밀도들 및 높은 플래시 레이트(flash rate)들을 사용하는 것을 수반할 수 있다. 양자 모두는 원치않는 로컬 피처 형상 왜곡들 또는 임계 치수(CD) 에러들을 유도할 수 있으며, 이는 몇몇 특정의 피처 형상들에 대해 더 심각할 수 있다. 본 개시내용의 양상들에 따르면, 로컬 피처 CD 에러들의 다양한 원인(cause)들은, 빔 에너지, 레지스트 타입, 레지스트 두께, 노광 시간(선량), 현상 시간, 패턴 밀도 및 선량 노광 레이트(dose exposure rate)를 포함하지만 이것들로 제한되지 않는, 하전-입자 빔들의 누적 및 에너지 전달에 관련될 수 있다.

[0149] 몇몇 실시예들에서, 본 개시내용의 MCB 이미징 시스템은, 시간에 의존할 수 있는, 로컬 피처 CD 에러를 야기한 가열 효과(heating effect)의 문제를 해소하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 개시내용의 MCB 이미징 시스템은 또한, 시간에 덜 의존할 수 있지만, 쿨롱의 척력 효과(Coulomb's repulsion effect)에 의해 야기되는 하전-입자 빔 근접 효과의 문제를 해소하도록 구성될 수 있다. 이러한 문제들 양자 모두는, 하기에서 더 설명되는 바와 같이 MCB 이미징 시스템에 의해 최소화될 수 있다.

[0150] 본 개시내용의 양상들에 따르면, 평평하지 않은 기판 팽창으로 인해 피처 배치 에러를 유도할 수 있는 로컬 가열은, 기판에서의 열 방산을 제어함으로써 완화될 수 있다. 예를 들어, 로컬 가열을 감소시키기 위한 하나의 방법은, 주어진 데이터 패턴의 다수의 노광 패스들을 수행하는 것인데, 여기서, 각각의 노광 패스는 감소된 빔 전류를 가질 수 있으며, 그리고 이미징 노광 패스들 간의 열 완화 시간(heat relaxation time)으로서 기능하는 유효 시간 딜레이(effective time delay)를 갖는다.

[0151] 전체 선량 전류(full dose current)를 사용하는 단일 패스 노광을, 각각의 패스에 대해 더 적은 선량의 전류를 갖지만 동일한 총 선량을 갖는 4-패스 노광에 대하여 비교하면, 누적되는 노광 선량의 결과(outcome)는 상이한 노광 패스들의 2개의 방법들 사이에서 상당히 상이할 수 있다. 다수의 노광 패스들을 사용하는 것, 및 각각의 패스가 더 적은 선량 전류를 갖는 것이, 로컬 가열을 감소시키는 데에 효과적일 수 있음을 주목한다. 또한, 다중 하전-입자 빔 이미징 시스템에서 시간 딜레이를 사용하는 것이 피처 CD 에러를 감소시키는 데에 효과적일 수 있는데, 왜냐하면 이는 완화 시간을 허용하고, 이는 결국, 열이 방산되도록 허용하고, 그에 따라 로컬 가열을 감소시키기 때문이다.

[0152] 도 33e는 본 발명의 실시예들에 따른, 픽셀 블렌딩 노광들을 수행하기 위한 방법들을 예시한다. 예시적인 구현예에서, 각각의 빔 픽셀 노광은 이미 크게 감소된 빔 전류 선량에 있을 수 있는데, 왜냐하면 각각의 피처는, 예를 들어 20 내지 200번의 노광들과 같은 다수의 부분적인 노광들의 오버랩에 의해 형성될 수 있기 때문이다. 이러한 방법은 로컬 가열을 고유하게 감소시켰을 수도 있는데, 왜냐하면 각각의 노광이 더 낮은 선량으로 실시될 수 있기 때문이다. 또한, MCB 이미징 시스템은, 타겟 피처의 형상들을 분석한 다음, 연속적인 스캐닝 노광시 간헐적으로 특정 빔 픽셀 노광들을 선택적으로 턴온/턴오프시킴으로써, 즉, CD 에러를 야기할 수 있는 로컬 가열을 가질 가능성이 있는 식별되는 피처들에 기초하여 노광의 플래시 레이트의 변조를 가능하게 하기 위해, 로컬 가열 문제를 더 최소화하도록 구성될 수 있다. 이러한 접근법에서는, 이렇게 되면, 의도된 공칭 선량을 달성하기 위해 부분적인 노광 선량들 각각이 보상되면서, "온" 픽셀 빔들 간의 완화 시간이 "빌트인(built-in)"될 수 있다. 이러한 접근법은 주목할만한 처리량 페널티를 겪지 않을 수도 있는데, 왜냐하면 픽셀 블렌딩 노광들의 프로세스에서 많은 수의 픽셀 빔들이 통계적으로 분배될 수 있기 때문임을 주목한다.

[0153] 스캐닝 픽셀 블렌딩 노광의 예에서, 픽셀 빔들의 세트가 피처의 특정 구역을 노광시키기 위해 할당될 수 있다. 예를 들어, 연속적인 다수의 픽셀 빔들이, 스캐닝 노광들을 행함에 있어서 스캔 동안 그에 따라 턴온된다. 이러한 픽셀 빔들은 피처의 구역을 노광시키기 위해 할당될 수 있으며, 각각의 픽셀 빔은 공칭 노광 선량의 고정된 프랙션 만큼 기여할 수 있다. 다른 예의 경우, 로컬 가열 효과를 감소시킬 필요성을 갖는 것으로 결정되었을 때, 피처(3336)의 구역의 노광시, 공칭 노광 선량의 더 큰 프랙션이 "온" 픽셀(3332) 빔들의 각각에 할당될 수 있지만, 하나 걸러마다의 픽셀(every other pixel)(3334) 빔들은 턴 "오프"시킨다. 이러한 접근법은 픽셀 블렌딩 노광의 연속적인 모드의 시간 딜레이를 삽입하거나, 또는 플래시 레이트를 효과적으로 감소시켜서, 각각의 노광 사이에 열 방산을 위한 완화 시간을 허용한다. 또 다른 예의 경우, 부가적인 시간 딜레이가 주어지지만, 각각의 "온" 픽셀(3342) 빔에 대해 공칭 선량의 더 높은(higher) 프랙션을 가지며, 3개의 "오프" 픽셀들(3344)을 갖는다. 다른 구현예들에서, 빔 에너지, 레지스트 타입, 레지스트 두께, 노광 시간, 현상 시간, 패턴 밀도 및 선량 노광 레이트의 컨디션들에 따라 피처의 상이한 구역(3346)을 노광시키기 위해, 상이한 "온" 및 "오프" 픽셀 시퀀스들이 이용될 수 있다.

[0154] 본 개시내용의 양상들에 따르면, 픽셀 스캔 라인들(3352 및 3354)의 2개의 세트들로 도시된 바와 같이, 상이한 픽셀 스캔 라인은 상이한 픽셀 패턴들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 스캔 라인들(3352)의 제 1 세트에서, 제 1 픽셀 스캔 라인은 제 1 공칭 선량을 갖는 반복적 픽셀 패턴 온-오프-오프-오프를 포함할 수 있고, 제 2 픽셀 스캔 라인은 제 2 공칭 선량을 갖는 반복적 픽셀 패턴 온-온-온-온을 포함할 수 있고, 제 3 픽셀 스캔 라인은 제 3 공칭 선량을 갖는 반복적 픽셀 패턴 온-오프-온-오프를 포함할 수 있으며, 그리고 제 4 픽셀 스캔 라인은 제 3 픽셀 스캔 라인과 동일한 픽셀 패턴 및 전자 에너지 레벨을 가질 수 있다. 이러한 예는, MCB 이미징 시스템이, 피처의 노광시 임의의 픽셀에 대한 임의의 미리 결정된 에너지 레벨(선량)을 관리할 뿐만 아니라, 픽셀을 턴온 또는 턴오프시키도록 구성될 수 있음을 나타낸다. 도 33e에 도시된 예에서, MCB 이미징 시스템은 또한, 공간적으로 반전된(inverted) 픽셀 패턴을 적용하도록 구성될 수 있는 바, 예를 들어, 패턴(3354)은 3352의 공간적으로 반전된 패턴이다. 상이한 노광 패턴들, 이를 테면 3352 및 3354는, 피처의 상이한 구역들, 이를 테면 3356 및 3358에 각각 적용될 수 있다. 또한, 패턴(3352)은 제 1 스캔 방향으로 적용될 수 있으며, 그리고 패턴(3354)은 제 1 스캔 방향과 상이한 제 2 스캔 방향으로 적용될 수 있다. 결과적으로, 본 개시내용의 MCB 이미징 시스템은, 다수의 패스들을 사용함으로써 노광들의 충분한 통계적 분포를 위해 구성될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 픽셀은 단일의 MCB 이미징 유닛에 의해 노광될 수 있다. 몇몇 다른 구현예들에서, 픽셀은, 코히런트 방식(coherent fashion)으로 작동하도록 구성된 다수의 MCB 이미징 유닛들에 의해 노광될 수 있다.

[0155] 이미지 라이터 시스템이 구축될 때, 시스템에서 사용되는 다양한 컴포넌트들의 정렬에 있어서의 부정확성들, 렌즈 및 다른 광학 컴포넌트들의 제조 결함들로부터의 부정확성들과 같은 부정확성들의 다양한 소스들이 도입될 수 있다. 다음의 섹션들은 본 발명의 실시예들에 따라 이러한 부정확성들을 결정하고 보정하는 방법들을 논의한다.

[0156] 이미지 라이터 시스템의 정확성을 결정하기 위해, 1) 인접하는 SLM들 간의 거리; 2) DMD 미러 어레이의 틸트(tilt) 또는 회전의 양; 및 3) SLM (DMD)으로부터 기판으로의 광학적 확대/축소의 양을 결정하기 위한 측정들이 행해진다. 하나의 접근법에서, 알려진 패턴들이 스테이지 상에 배치되고, 관심있는 상기 파라미터들의 데이터를 수집하기 위해 측정들이 행해진다. SLM의 렌즈를 통해 이미지들이 찍히고(taken), 실제(real terms)의 카메라 픽셀의 크기가 결정될 수 있다. SLM의 회전/틸트를 측정하기 위해, 수집된 데이터에 대해 푸리에 변환을 수행하여, 회전의 각을 결정한다. 다른 접근법에서, 미리 만들어진(premade) 캘리브레이션 기판(calibration substrate)이 스테이지 상에 배치되고, 중심 시점(center point of view)으로부터 렌즈 카메라를 통해 먼저 검사될 수 있다. 그런 다음, 사용자 정의된 축을 따라서 특정의 미리 결정된 거리들(예를 들어, 델타 x 및 델타 y) 만큼 스테이지를 이동시키고, 각각의 SLM의 카메라를 통해, 미리 만들어진 캘리브레이션 기판의 검사를 반복한다.

[0157] 시스템의 파라미터들이 측정된 이후, 이러한 데이터는 시스템의 부정확성들을 보정하는 데에 사용될 수 있다. 하나의 접근법에서, 기판은 해당하는 SLM들에 의해 이미징될 영역들로 분할될 수 있다. SLM들의 좌표 공간에서 패턴을 상응하게 변위(displacing)시킴으로써 기판의 임의의 영역이 적절하게 커버될 수 있도록 보장하기 위해, SLM들 간의 100 mm의 간격에 기초하여, 시스템은 2개의 인접하는 SLM들 간에, 예를 들어 몇 밀리미터까지의 충분한 오버랩을 제공한다. 다른 접근법에서, 픽셀 그리드가 기판 상에 배치될 때, SLM으로부터 기판으로의 확대/축소 편차를 보정하기 위해, 픽셀 그리드가 확장 또는 수축될 수 있다. 예를 들어, 목표 축소율이 10:1 인 경우, 10.1:1의 축소율은 광학 경로에 1% 편차를 도입할 것이며, 이러한 편차는 픽셀 그리드에 의해 보상될 수 있다. 또 다른 접근법에서, 기준 평가 포인트(reference evaluation point)의 위치가 결정된 다음, 실제 시스템으로부터 측정되는 부정확성들로 인한 편차들 및 기준 평가 포인트를 사용하여, 해당하는 평가 포인트의 거리 및/또는 각이 결정될 수 있다. 이러한 보정들은 전형적으로, 객체들의 에지들에 영향을 미칠 것이며, 도 30a와 관련하여 설명된 바와 같은 이미징 프로세스의 기본 흐름은 동일하게 유지될 것임을 주목한다.

[0158] 시스템의 어셈블리로부터의 부정확성들에 부가하여, 투사 메커니즘에서의 렌즈들 또는 다른 엘리먼트들에 의해 왜곡들이 도입될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 왜곡 효과(distortion effect), 이를 테면 핀 쿠션 왜곡(pin cushion distortion)이 극 좌표(polar coordinate)에서의 위치로서 설명될 수 있으며, 여기서 r은 특정량 만큼 수정되는 바, 예를 들어, r'=r-0.02*r³ 이다. 왜곡 에러를 보정하는 이러한 접근법은 스케일링 에러(scaling error)를 보정하는 접근법과 유사함을 주목한다. 둘 모두의 경우들에서, 어떤 픽셀에 에지(또는 평가 포인트)가 있는 지를 결정하기 위해, 방법은, 기하학적 변화들 및 다른 영향들로 인해 약간 변경되었을 수도 있는, 픽셀의 크기를 측정할 필요가 있다.

[0159] 실제로, 왜곡의 양은 이미징 라이터 시스템에서 사용되는 렌즈들의 품질에 관련되며, 높은-품질의 렌즈들이 더 적은 왜곡을 야기한다. 이러한 왜곡은 설계 프로세스 동안 시뮬레이션에 의해 결정될 수 있거나, 또는 렌즈들이 만들어진 이후 측정에 의해 결정될 수 있다. 하나의 접근법에서, 이미지 라이터 시스템은 상당히 높은 품질의 렌즈들을 사용하며, 본원에서 설명되는 방법들을 왜곡들의 비교적 작은 프랙션을 보정하는 데에 적용할 수 있다. 왜곡으로 인한 에러들을 보정하기 위해, 시스템은 먼저, 왜곡의 함수를 결정한 다음; 왜곡을 보정하기 위해 객체를 이미징할 때 왜곡의 역함수(inverse function)를 적용한다. 왜곡 함수(distortion function)가 발견되고, 왜곡을 보정하기 위해 역함수가 생성될 수 있는 한, 왜곡들을 보정하는 이러한 접근법은 왜곡들의 다른 형태들 및 형상들에 적용될 수 있음을 주목한다. 이러한 접근법은 하기의 도 34a와 관련하여 더 설명된다.

[0160] 도 34a는 본 발명의 실시예들에 따른, 광학 이미징 라이터 시스템에 대해 보정(correction)들을 행하기 위한 방법들을 예시한다. 도 34a에 도시된 예에서, 부호 3402는 단순화된 픽셀 그리드를 나타내고, 부호 3404는 왜곡된 픽셀 그리드를 나타낸다. 부호 3406은 이미징될 객체를 나타내고, 부호 3408은 객체(3406)의 왜곡을 보정하기 위한 역함수를 나타낸다. 중간 근방에서, 왜곡된 픽셀 그리드(3404)의 센터 스퀘어(center square)는 최초 픽셀 그리드(3402)와 실질적으로 동일함을 주목한다. 하지만, 바깥의 코너에서, 왜곡된 픽셀 그리드의 "스퀘어"는 더 사다리꼴 처럼 보인다. 당업자라면, 이를 테면, 1024 × 768 픽셀들의 크기를 갖는 직사각형 픽셀 그리드와 같은, 픽셀 그리드의 다른 형태 및 형상이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.

[0161] 픽셀 그리드(3402)는 하나의 SLM에 의해 이미징될 영역을 기술하거나(describe), 또는 SLM에 의해 이미징될 영역의 일부를 기술함을 주목한다. SLM에 의해 실시되는 상이한 노광들에 있어서, 픽셀 그리드에 의해 기술되는 영역은 SLM의 위치 및 그 노광 필드에 대해 이동될 수 있다. 따라서, 왜곡의 형상은 노광 및 SLM의 위치에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 중간 근방의 영역은 거의 왜곡되지 않지만, 코너들 근방의 영역들은 더 많이 왜곡된다.

[0162] 도 34a의 예에서 도시된 바와 같이, 객체(3406)를 샘플링(sample)하기 위해, 시스템은 객체의 좌표들을 SLM 어레이의 좌표들로 변환하는 바, 이는 3406으로부터 3408로의 객체의 변환에 의해 표현된다. 본질적으로, 시스템은 객체(3406)의 형상을 취하여(take), (3408에 의해 표현되는) 역 방식(inverse way)으로 이를 왜곡시킨 다음, 왜곡된 핀 쿠션(3404)의 형태로 최초 픽셀 그리드(3402)를 보는(see), SLM의 왜곡된 렌즈를 사용하여, 객체를 이미징할 수 있다.

[0163] 도 30a 및 도 30b에서 설명된 바와 같이, 객체(3406)의 에지들을 따라서 평가 포인트들이 선택된다. 원형 구역(3409)은 에지들(3406) 및 그것의 해당하는 역함수(3408)의 작은 섹션을 예시한다. 부호 3410은 객체(3406)를 따르는 4개의 평가 포인트들을 나타내며, 그리고 부호 3412는 역함수(3408)를 따라서 있게 될 해당하는 4개의 평가 포인트들을 나타낸다. 원형 구역(3409)은 도 34a의 우측에 확대되어 도시된다.

[0164] 4개의 평가 포인트들의 그룹에 대해, 이들 사이의 간격은 렌즈의 최대 분해능의 나이키스트 이론에 의해 결정됨을 주목한다. 전형적으로, 평가 포인트들 간의 간격은 픽셀의 프랙션, 이를 테면 픽셀의 1/2 또는 1/3 등일 수 있다. 이러한 상황들에서, 왜곡은 픽셀의 훨씬 더 작은 프랙션일 수 있다. 4개의 평가 포인트들의 거리의 범위에 걸쳐서, 왜곡은 매우 작을 가능성이 있는 바, 예를 들어, 픽셀의 대략 1/25 이며, 그리고 왜곡으로 인한 4개의 평가 포인트들의 곡률(curvature)은 무시해도 될 정도일 수 있다.

[0165] 도 34a의 원(실척대로 그려지지 않았으며, 왜곡이 과장됨)에 도시된 바와 같이, 좌측의 수직 라인(3414)을 따르는 4개의 예시적인 평가 포인트들이 우측의 왜곡된 라인(3416)을 따르는 4개의 평가 포인트들에 맵핑되어, 왜곡 함수의 역(inverse)을 형성할 수 있다. 따라서, 수직 라인의 중심 포인트(3418)는, 왜곡된 라인의 4개의 평가 포인트들의 기준의 역할을 하는, 왜곡된 라인의 중심 포인트(3420)에 맵핑된다. 도 34a는 왜곡된 라인으로부터의 평가 포인트들의 편차(deviation)를 과장하였음을 주목한다. 본 발명의 구현예들에 따르면, 편차는 매우 작으며, 전형적으로, 기준 중심 포인트(3420)로부터 픽셀의 약 0.1 퍼센트 미만이다. 상기 프레임워크(framework)에 의해, 4개의 왜곡된 평가 포인트들의 그룹들은, 도 30 내지 도 33으로부터 상기 설명된 방법론들을 사용하여 계산될 수 있다.

[0166] 본 발명의 실시예들에 따르면, 도 31a와 관련하여 논의된 바와 같은 1/8 픽셀의 양자화의 측면에서 4개의 평가 포인트들의 그룹을 고려하면, 픽셀의 1/25의 왜곡이 존재하고, 중심 포인트가 픽셀 그리드의 1/8로 스냅핑되는(snapped) 경우, 이는 픽셀의 1/16의 에러를 제공한다. 상이한 SLM 및 노광 위치들에 의한 다수의 노광들을 통한 이미징 동안, 이러한 에러들이 서로를 상쇄시키는 경향이 있다. 예를 들어, 몇몇 노광들에서, SLM들은 한 방향으로 틸팅될 수 있으며, 다른 노광들에서, SLM들은 다른 방향으로 틸팅될 수 있다. 결과적으로, 이미지는 매끄러운(smoothed) 에지를 얻을 수 있게 된다. 다시 말해, 에러들은 평균화될 수 있는 바, 이는 에러들이 충분히 작아서 무시가능한 것으로 고려될 수 있는 상황에 부가된다. 픽셀 그리드의 어떤 1/8에 4개의 평가 포인트들이 있는 지를 결정하는 과정에서, 왜곡된 4개의 평가 포인트들(3420)의 중심의 새로운 위치를 사용하여 보정이 행해진다. 이러한 예에서, 중심 포인트(3420)는 수직으로 그리고 수평으로 모두 시프트될 수 있음을 주목한다.

[0167] 도 34b는 본 발명의 실시예들에 따른, 하전-입자 빔 근접 효과 보정(proximity effect correction)을 위해 픽셀 블렌딩 노광을 적용하는 방법을 예시한다. 본 개시내용의 양상들에 따르면, 근접 효과 보정 방법은, 포인트 또는 픽셀 노광으로 인해 전자 레지스트 층에 증착되는 에너지 밀도 프로파일의 정확한 지식을 필요로 한다. 일반적으로, 이러한 프로파일을 시스템 셋업(system setup)의 함수이다. 이러한 프로파일의 하나의 특성은, 평평하고(planar) 동질(homogeneous)의 기판을 가정하여, 형상이 선량 뿐만 아니라 포지션에 독립적일 수 있다는 것이다. 이러한 프로파일은, 전방 및 후방 산란되는 전자들을 나타내는 2개의 가우시안 분포들의 합에 의해 근사화될 수 있다:

C₁, C₂, B₁ 및 B₂는 상수들이며, 그리고 r은 전자 입사의 포인트로부터의 거리이다. 하나의 접근법은 이러한 수식을 다음과 같이 쓰는 것이다:

여기서,

는 전방-산란된 에너지에 대한 후방 산란된 에너지의 비율이고, α는 전방 산란 범위 파라미터(forward scattering range parameter)이며, 그리고 β는 후방 산란 범위 파라미터이다. 상기 방정식은,

는 전방-산란된 에너지에 대한 후방 산란된 에너지의 비율이고, α는 전방 산란 범위 파라미터이며, 그리고 β는 후방 산란 범위 파라미터이도록, 노멀라이즈될(normalized) 수 있다. 상기 방정식은,

이도록 노멀라이즈될 수 있다.

[0168] 몇몇 실시예들에서, 에너지 증착 프로파일은 단일 픽셀(포인트) 노광의 응답을 제공하기 때문에, 회로 패턴의 노광은 컨볼루션(convolution)에 의해 수학적으로 기술될 수 있다:

여기서, E(x,y)는 레지스트에 증착되는 에너지이고, f(r)는 포인트 노광 프로파일이며, 그리고 d(x,y)는 포지션의 함수로서의 입력 선량(input dose)이다. 현상되는 이미지(developed image)(E'(x,y))는,

에 의해 E(x,y)로부터 얻어질 수 있다. 여기서, τ는 실험적으로 결정되는 현상 임계치(development threshold)이다. E'(x,y)=0 및 E'(x,y)=1 은, 각각, 현상되지 않은 레지스트 및 현상된 레지스를 나타낸다.

[0169] 본 개시내용의 양상들에 따르면, 직사각형들과 같은 원시 형상(primitive shape)들의 누적 분포 함수를 사용함으로써, 작은 픽셀 크기들을 이용하여 정확한 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 총 노광을 2개의 컴포넌트들, 즉 뚜렷하며(sharp) 그리고 짧은 범위를 갖는, 전방 산란 컴포넌트로 인한(즉, 로컬 노광으로 인한) 것, 및 평평하며(flat) 그리고 긴 범위를 갖는, 후방 산란 컴포넌트로 인한(즉, 글로벌 노광으로 인한) 것으로 분리시킴으로써, 메모리 요건들이 감소될 수 있다. 로컬 노광은 관심있는 임계 포인트(critical point) 근방의 작은 윈도우에서 평가될 수 있는 한편, 글로벌 노광은 많은 정확성 저하를 절충하지(compromising) 않으면서 더 거친 그리드(coarser grid)로 평가될 수 있다.

[0170] 도 34b를 참조하면, 상부 이미지는 근접 효과 보정의 기술을 적용하지 않은 테스트 패턴을 도시한다. 결과적으로, 부호들 3422, 3424, 3426, 3428, 및 3430에 의해 표시된 바와 같이, 테스트 패턴 내에 다수의 리졸빙되지 않은(unresolved) 구역들이 존재한다. 한편, 본원에서 설명되는 근접 효과 보정들을 적용함으로써, 하부 이미지는, 부호들 3432, 3434, 3436, 3438, 및 3440에 의해 표시된 바와 같이, 이전에 리졸빙되지 않은 영역들이 리졸빙됨을 도시한다.

[0171] 본 개시내용의 양상들에 따르면, 근접 효과 보정을 위해, 3개의 방법들, 즉 백그라운드 보정 노광(background correction exposure), 형상 수정(shape modification) 및 선량 수정(dose modification)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 선량 수정에 있어서, 상이한 선량이 각각의 픽셀에 적용될 수 있다. 하나의 접근법에서, MCB 이미징 시스템은, 각각의 픽셀에 대한 선량을 결정하기 위해 이용될 수 있는, 도 30c 및 도 30d와 관련하여 설명된 바와 같은 선량 보정 알고리즘을 구현하도록 구성될 수 있다. Q_j는 픽셀(j)에 적용되는 선량이라고 하고, N은 픽셀들의 총량이라고 하자. 픽셀(i)에 대한 총 에너지는:

일 것이며,

이다.

여기서, r_ij는 i와 j의 픽셀 중심들 간의 거리이다. 이러한 방정식은 모든 i에 대해 매트릭스 표기법(matrix notation)으로 쓰여질 수 있다:

방정식들의 이러한 세트를 매트릭스 연산(matrix operation)으로 풀게 되면, 근접 효과 보정된 패턴을 제공할 수 있다.

[0172] 도 34c는 본 발명의 실시예들에 따른, 하전-입자 빔 근접 효과 보정을 위해 픽셀 블렌딩 노광을 적용하는 다른 방법을 예시한다. 형상 수정의 몇몇 구현예들에서, 회로 피처에 대해 단일 선량이 사용될 수 있다. 몇몇 다른 구현예들에서는, 회로 피처에 대해 다수의 선량들이 사용될 수 있다. 패턴 이미지에서 발견되는 형상들은, 현상된 이미지가 의도된 이미지와 면밀하게 유사하게 되도록 수정될 수 있다. 예를 들어, 패턴은 직사각형 회로 엘리먼트들로 구획될 수 있다. 이후, 회로 엘리먼트들 각각이 개별적으로 조정될 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 각각의 직사각형은, 도 34c에 도시된 바와 같이, 해당하는 IMR(inner maximal rectangle)에 의해 대체될 수 있다. 도 34c를 참조하면, 상부 이미지는, 형상 수정없이 노광되는 직사각형 회로 엘리먼트(3442)를 도시한다. 따라서, 결과적인 노광된 이미지(3452)는, 부호들 3444, 3446, 3448, 및 3450에 의해 도시된 바와 같이 (직사각형에 대한) 부정확성들을 포함할 수 있다. 하부 이미지는, IMR(inner maximal rectangle)(3462)을 적용함으로써, 형상 수정이 되면서 노광되는 동일한 직사각형 회로 엘리먼트(3442)를 도시한다. 결과적으로, 결과적인 노광된 이미지(3464)는, 상부 이미지에서의 노광된 이미지(3452)와 비교하여 더 적은 부정확성들을 포함할 수 있다.

[0173] 그런 다음, 상이한 회로 엘리먼트들 사이에서의 상호작용의 영향이 보정될 수 있다. 다른 회로 엘리먼트들을 대면하는(facing) 각각의 에지는, 그 에지의 중간점이, 실험적으로 결정되는 현상 임계치와 같아질 수 있도록 조정될 수 있다. 그런 다음, 회로 엘리먼트들의 형상들이 임계 포인트들, 이를 테면 도 34d에 도시된 바와 같은 인접하는 직사각형들 간의 접합부(junction)들에서 수정될 수 있다.

[0174] 도 34d는 본 발명의 실시예들에 따른, 하전-입자 빔 근접 효과 보정을 위해 픽셀 블렌딩 노광을 적용하는 또 다른 방법을 예시한다. 도 34d에 도시된 예에서, 우측에 도시된 결과적인 노광된 이미지(3470)를 달성하기 위해, 하나의 접근법은, 회로 피처를 2개 또는 그 초과의 직사각형 회로 엘리먼트들(3472 및 3474)로 구획하고, 직사각형 회로 엘리먼트들 각각에 해당하는 IMR을 적용하고(3473 및 3475), 가능한 과도한 노광이 일어났었을 수도 있는 임계 영역(3476)을 식별하고, 2개 또는 그 초과의 직사각형 회로 엘리먼트들로부터 내부(3478)의 부분들을 제거하기 위한 것이다. 결과적으로, 상기 방법을 적용함으로써, 우측 상의 결과적인 노광된 이미지(3470)에 의해 도시된 바와 같이, 후방 산란의 문제가 실질적으로 감소될 수 있다.

[0175] 본 발명의 실시예들은, FPD 및 FPD 제조를 위한 마스크의 제조, 유리 기판 상에 실물 크기 기술(life-sized art)의 그와 같은(one-of-the-kind) 또는 정밀한 복제품(duplicate)들의 제조를 위한 리소그래피에 적용가능하고 유익할 뿐만 아니라, 이들은 마이크로 및 메소(meso) 규모들 모두로의 대형(large) 이미징 디스플레이 애플리케이션들을 위한, 집적 회로들, CGH(computer generated holograms), PCB(printed circuit board)의 제조에 또한 적용가능하고 유익하다.

[0176] 본 발명의 실시예들은 또한, 이를 테면, 의도된 마스크 데이터 패턴들을 기판들에 직접적으로 라이팅하는 것과 같은, 마스크를 사용하지 않는 리소그래피 제조 프로세스들에 적용가능하고 유익하다. 이러한 방식으로, 마스크 비용 및 관심있는 관련 문제들이 제거된다. 본 발명의 실시예들은, 다가오는 G10 및 그 이상에 대한 처리량 요건들을 초과하는, 마스크리스 노광을 위한 노광 툴들을 가능하게 한다. 더 중요하게는, 이러한 구성은 더 우수한 리소그래피 수율을 보장하기 위한 개선된 프로세스 윈도우를 수반한다.

[0177] 상기 설명은 명확성을 위해, 상이한 기능 유닛들 및 프로세서들과 관련하여 본 발명의 실시예들을 설명하였음이 인식될 것이다. 하지만, 본 발명을 벗어나지 않으면서 상이한 기능 유닛들 또는 프로세서들 간에 기능의 임의의 적합한 분배가 사용될 수 있음이 명확할 것이다. 예를 들어, 개별적인 프로세서들 또는 제어기들에 의해 수행될 것으로 예시된 기능은, 동일한 프로세서들 또는 제어기들에 의해 수행될 수 있다. 이에 따라, 특정의 기능 유닛들에 대한 언급(reference)은, 정확한(strict) 논리적 또는 물리적 구조 또는 조직(organization)을 나타내는 것이 아니라, 설명되는 기능을 제공하기 위한 적합한 수단에 대한 참조(reference)들로서 이해되어야 한다.

[0178] 본 발명은, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 적합한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명은 선택적으로, 하나 또는 그 초과의 데이터 프로세서들 및/또는 디지털 신호 프로세서들 상에서 실행되는 컴퓨터 소프트웨어로서 부분적으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예의 엘리먼트들 및 컴포넌트들은, 임의의 적합한 방식으로, 물리적으로, 기능적으로 그리고 논리적으로 구현될 수 있다. 실제로, 기능은 단일 유닛으로, 또는 복수의 유닛들로, 또는 다른 기능 유닛들의 일부로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 단일 유닛으로 구현될 수 있거나, 또는 상이한 유닛들 및 프로세서들 사이에 물리적으로 그리고 기능적으로 분배될 수 있다.

[0179] 해당 분야의 당업자라면, 동일한 기본적인 근원적 메커니즘들 및 방법론들을 여전히 사용하면서, 개시된 실시예들의 많은 가능한 수정들 및 조합들이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 상기 설명은, 설명의 목적들로, 특정 실시예들과 관련하여 쓰여졌다. 하지만, 상기의 예시적인 논의들은 속속들이 규명한 것으로서 또는 본 발명을 개시된 정확한 형태들로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 상기 교시들에 비추어 많은 수정들 및 변형들이 가능하다. 본 발명의 원리들 및 이들의 실제 애플리케이션들을 설명하기 위해, 그리고 당업자들로 하여금 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정들과 함께 본 발명 및 다양한 실시예들을 최상으로 활용할 수 있게 하도록, 실시예들이 선택되어 설명되었다.

Claims (15)

1. 리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법으로서,
   병렬 이미징 라이터 시스템(parallel imaging writer system)을 제공하는 단계 ― 상기 병렬 이미징 라이터 시스템은, 하나 또는 그 초과의 병렬 어레이(parallel array)들로 배열되는 복수의 다중 하전-입자 빔(multiple charged-particle beam, MCB) 이미징 유닛들을 포함함 ―;
   기판에 라이팅될(written) 마스크 데이터 패턴을 수신하는(receiving) 단계;
   상기 기판의 상이한 영역들에 해당하는 복수의 구획된(partitioned) 마스크 데이터 패턴들을 형성하기 위해, 상기 마스크 데이터 패턴을 프로세싱하는 단계;
   해당하는 MCB 이미징 유닛들에 의해 이미징될, 상기 기판의 영역 내의 하나 또는 그 초과의 객체(object)들을 식별하는 단계; 및
   상기 복수의 구획된 마스크 데이터 패턴들을 동시에 라이팅하도록 상기 복수의 MCB 이미징 유닛들을 제어함으로써, 상기 기판의 영역 내의 상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하는 단계를 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하는 단계는,
   픽셀 그리드(pixel grid)를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 레퍼런싱(referencing)하는 단계;
   상기 픽셀 그리드를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하는 단계 ― 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하는 단계는,
   (a) 상기 픽셀 그리드를 상기 하나 또는 그 초과의 객체들에 대해 미리 결정된 증분(increment)들 만큼 다음 픽셀 그리드 위치로 시프트시키는 단계; 및
   (b) 상기 다음 픽셀 그리드 위치를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하는 단계를 포함함 ―; 및
   목표 노광 카운트에 도달할 때 까지, 상기 (a) 및 (b)의 단계들을 반복하는 단계를 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 픽셀 그리드를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하는 단계는,
   상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 내부 픽셀들을 채우는(filling) 단계;
   상기 픽셀 그리드에 따라 에지 픽셀(edge pixel)들의 노광들을 조정하는 단계; 및
   픽셀 위치에서 수신되는 노광들의 선량(dosage)에 따라 각각의 픽셀 위치에서의 선량을 누적시키는 단계를 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 픽셀 그리드를 미리 결정된 증분들 만큼 시프트시키는 단계는,
   상기 픽셀 그리드를 비-정수(integer number)의 픽셀들 만큼 상기 기판에 대해 수평 방향으로 시프트시키는 단계; 및
   상기 픽셀 그리드를 비-정수의 픽셀들 만큼 상기 기판에 대해 수직 방향으로 시프트시키는 단계를 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 다음 픽셀 그리드 위치를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하는 단계는,
   상기 다음 픽셀 그리드의 제 1 구역을 식별하는 단계 ― 상기 제 1 구역 내의 픽셀들에 대한 노광 선량(exposure dosage)들은 시프트-아웃될(shifted-out) 픽셀들로서 계산됨 ― ;
   상기 다음 픽셀 그리드의 제 2 구역을 식별하는 단계 ― 상기 제 2 구역 내의 픽셀들에 대한 노광 선량들은 오버랩핑하는 픽셀(overlapping pixel)들로서 이전 픽셀 그리드의 계산들로부터 얻어짐 ― ; 및
   상기 다음 픽셀 그리드의 제 3 구역을 식별하는 단계를 포함하며,
   제 3 구역들 내의 픽셀들에 대한 노광 선량들은 새롭게 시프트-인된(shifted-in) 픽셀들로서 계산되는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하는 단계는,
   제 1 전자 에너지 레벨을 갖는 제 1 선량(dose)을 사용하여 제 1 세트의 픽셀 위치들을 선택적으로 노광시키는 단계; 및
   제 2 전자 에너지 레벨을 갖는 제 2 선량을 사용하여 제 2 세트의 픽셀 위치들을 선택적으로 노광시키는 단계를 더 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하는 단계는,
   MCB 이미징 유닛 중 하나를 사용하여 픽셀의 다수의 노광들을 수행하는 단계; 또는
   MCB 이미징 유닛들의 세트를 사용하여 픽셀의 다수의 노광들을 수행하는 단계
   중에서 적어도 하나를 더 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 방법.
8. 리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템으로서,
   병렬 이미징 라이터 시스템 ― 상기 병렬 이미징 라이터 시스템은, 하나 또는 그 초과의 병렬 어레이들로 배열되는 복수의 다중 하전-입자 빔(MCB) 이미징 유닛들을 포함함 ―;
   상기 복수의 MCB 이미징 유닛들을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며,
   상기 제어기는,
   기판에 라이팅될 마스크 데이터 패턴을 수신하기 위한 로직(logic);
   상기 기판의 상이한 영역들에 해당하는 복수의 구획된 마스크 데이터 패턴들을 형성하기 위해, 상기 마스크 데이터 패턴을 프로세싱하기 위한 로직;
   해당하는 MCB 이미징 유닛들에 의해 이미징될, 상기 기판의 영역 내의 하나 또는 그 초과의 객체들을 식별하기 위한 로직; 및
   상기 복수의 구획된 마스크 데이터 패턴들을 동시에 라이팅하도록 상기 복수의 MCB 이미징 유닛들을 제어함으로써, 상기 기판의 영역 내의 상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하기 위한 로직을 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하기 위한 로직은,
   픽셀 그리드를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 레퍼런싱하기 위한 로직;
   상기 픽셀 그리드를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하기 위한 로직 ― 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하기 위한 로직은,
   (a) 상기 픽셀 그리드를 상기 하나 또는 그 초과의 객체들에 대해 미리 결정된 증분들 만큼 다음 픽셀 그리드 위치로 시프트시키기 위한 로직; 및
   (b) 상기 다음 픽셀 그리드 위치를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하기 위한 로직을 포함함 ―; 및
   목표 노광 카운트에 도달할 때 까지, (a) 및 (b)의 스텝(step)들을 반복하기 위한 로직을 포함하는,
   리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 픽셀 그리드를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하기 위한 로직은,
    상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 내부 픽셀들을 채우기 위한 로직;
    상기 픽셀 그리드에 따라 에지 픽셀들의 노광들을 조정하기 위한 로직; 및
    픽셀 위치에서 수신되는 노광들의 선량에 따라 각각의 픽셀 위치에서의 선량을 누적시키기 위한 로직을 포함하는,
    리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 픽셀 그리드를 미리 결정된 증분들 만큼 시프트시키기 위한 로직은:
    상기 픽셀 그리드를 비-정수의 픽셀들 만큼 상기 기판에 대해 수평 방향으로 시프트시키기 위한 로직; 및
    상기 픽셀 그리드를 비-정수의 픽셀들 만큼 상기 기판에 대해 수직 방향으로 시프트시키기 위한 로직을 포함하는,
    리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 다음 픽셀 그리드 위치를 사용하여 상기 하나 또는 그 초과의 객체들의 노광을 수행하기 위한 로직은,
    상기 다음 픽셀 그리드의 제 1 구역을 식별하기 위한 로직 ― 상기 제 1 구역 내의 픽셀들에 대한 노광 선량들은 시프트-아웃될 픽셀들로서 계산됨 ― ;
    상기 다음 픽셀 그리드의 제 2 구역을 식별하기 위한 로직 ― 상기 제 2 구역 내의 픽셀들에 대한 노광 선량들은 오버랩핑하는 픽셀들로서 이전 픽셀 그리드의 계산들로부터 얻어짐 ― ; 및
    상기 다음 픽셀 그리드의 제 3 구역을 식별하기 위한 로직을 포함하며,
    제 3 구역들 내의 픽셀들에 대한 노광 선량들은 새롭게 시프트-인된 픽셀들로서 계산되는,
    리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 에지 픽셀들의 노광들을 조정하기 위한 로직은,
    상기 픽셀 그리드에 대한 부분적인 에지 픽셀의 영역에 따라 상기 부분적인 에지 픽셀의 노광을 조정하기 위한 로직;
    노광 선량 레벨을 목표 노광 선량 레벨에 대해 조정하기 위한 로직;
    노광 선량 레벨을 에러 보정(error correction)들의 양에 대해 조정하기 위한 로직; 및
    요구되는 선량 누적 함수(dosage accumulation function)를 모델링하도록 노광의 임계치(threshold)를 조정하기 위한 로직을 포함하는,
    리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.
14. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하기 위한 로직은,
    제 1 전자 에너지 레벨을 갖는 제 1 선량을 사용하여 제 1 세트의 픽셀 위치들을 선택적으로 노광시키기 위한 로직; 및
    제 2 전자 에너지 레벨을 갖는 제 2 선량을 사용하여 제 2 세트의 픽셀 위치들을 선택적으로 노광시키기 위한 로직을 더 포함하는,
    리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.
15. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 객체들을 이미징하기 위해 다수의 노광들을 수행하기 위한 로직은,
    MCB 이미징 유닛 중 하나를 사용하여 픽셀의 다수의 노광들을 수행하기 위한 로직; 또는
    MCB 이미징 유닛들의 세트를 사용하여 픽셀의 다수의 노광들을 수행하기 위한 로직
    중에서 적어도 하나를 더 포함하는,
    리소그래피 제조 프로세스에서 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 시스템.

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