KR20050044369A - 마스크없는 광자-전자 스팟-그리드 어레이 프린터 - Google Patents

마스크없는 광자-전자 스팟-그리드 어레이 프린터 Download PDF

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Abstract

고해상도 및 고 데이터율 스팟 그리드 어레이 프린터 시스템이 제공되며, 레티클 또는 반도체 다이의 층상에 기록되는 패턴들의 이미지 표시가 전자빔들로 기판을 스캔함으로써 형성된다. 실시예들은 다수의 대체로 평행한 광선들로 광자-전자 변환기를 조사하기 위한 광 방사 소스를 포함하며, 상기 광선들은 기판상에 기록되는 이미지에 상응하게 개별적으로 조절된다. 광자-전자 변환기는 조절되는 광선들과 일치하는 전자빔들의 어레이로 구성되는 중간 이미지를 생성한다. 축소기는 중간 이미지의 크기를 축소하기 위해 광자-전자 변환기와 기판사이에 배치된다. 이동가능한 스테이지는 기판이 전자빔들에 의해 스캔되도록 기판과 광자-전자 변환기 사이에 상대 운동을 제공한다.

Description

마스크없는 광자-전자 스팟-그리드 어레이 프린터{MASKLESS PHOTON-ELECTRON SPOT-GRID ARRAY PRINTER}
본 발명은 마스크없는 광자-전자 스팟-그리드 어레이 리소그래피 시스템(maskless photon-electron spot-grid array lithography system)에 관한 것이다. 본 발명은 반도체 기판들을 이미징하기 위한 리소그래피에 특정하게 적용될 수 있다.
포토리소그래피는 반도체 장치들 상에 이미지들을 생성하기 위한 기술이다. 전형적으로, 마스크 또는 "레티클(reticle)" 상에 형성된 이미지는 반도체 기판 또는 웨이퍼에 전달되고, 상기 이미지는 기판 상에 층이 형성된 레지스트(resist)를 노출시킨다. 반도체 기판들 상에 점점 더 작은 피쳐(feature)들을 패터닝하는 것이 바람직하고, 점점 더 작은 피쳐를 패터닝하는 것은 패턴들을 이미징하기 위하여 점점 더 짧은 파장의 광이 사용될 것을 요구한다. 원자외선(deep UV) 파장의 광을 사용하는 광학 리소그래피 시스템들은 약 0.25 마이크론의 해상도를 갖는 패턴들을 형성한다. 부가적인 193 nm로의 파장 감소는 0.18 마이크론 및 0.13 마이크론의 해상도를 갖는 패턴들의 이미징을 가능하게 한다. 부가적인 해상도 개선을 위하여, 훨씬 더 짧은 파장들이 필수적이고, 전자 빔들의 더 짧은 파장들을 사용하는 다수의 시스템이 0.1 마이크론 이하의 해상도를 갖는 패턴들을 이미징하도록 제안되어 왔다.
예를 들어, SCALPES(L.R. Harriott, S.D. Berger, J.A. Liddle, G.P. Watson, 및 M.M. Mkrtchyan, J. Vac. Sci. Technology, B12, 3533 (1994))에서 전자 빔 마스크 투영은 기판을 패터닝하기 위하여 전자들에 의해 조명되는 스캐터링 마스크(scattering mask)를 사용한다. 상기 시스템들은 고 해상도가 가능한 반면, 상기 시스템들은 다수의 특수 마스크들을 만드는 것의 요구조건, 다수의 전자 렌즈들을 포함하는 것의 요구조건, 및 빔 내 개개의 입자들 사이의 확률론적 쿨롱 상호작용들의 궁극적 제한에 의해 제한된다.
전통적인 원자외선 축소 스캐너-스텝퍼들에 기초한, 4X 마스크를 사용하는 하이브리드 광자-전자 어레이 프린터는 Vacuum Science and Technology 저널 B 16(6), 1998년 11월/12월호, 3177쪽에 다수 개구 픽셀 대 픽셀 해상도 개선 개념(multiple aperture pixel by pixel enhancement of resolution)을 가진 높은 처리량 전자 리소그래피로 설명된다. 이러한 제안에서, 4X 마스크는 마이크로렌즈 어레이에 의해 형성된 106-108 개의 광학 서브빔들에 의해 조명된다. 축소(demagnification) 이후, 이러한 서브빔들은 광자-전자 변환기 플레이트 상에 포커싱된다. 각각의 광자 서브빔은 전자들의 좁은 빔의 방사를 트리거링한다. 전자 빔들은 각각 웨이퍼 상에 포커싱된다. 마스크와 웨이퍼는 둘 다 전체 웨이퍼를 노출시키면서 다수의 빔들을 통하여 스캐닝된다. 광학 이미징 시스템의 사용은 이미지 형성을 단순화시키고, 최종 전자 패터닝의 사용은 개선된 해상도를 제공한다. 부가하여, 이러한 개념은 SCALPEL 시스템에 존재하는 쿨롱 상호작용의 고유한 문제점을 극복한다.
불행하게도, 감소하는 설계 법칙 및 OPC(광학적 근접 교정(Optical Proximity Correction))와 PSM(위상 이동 마스크(Phase Shift Masks))과 같은 RET(해상도 향상 기술(Resolution Enhancement Techniques))의 광대한 사용으로 인하여, 이미지 투영 시스템에 사용되는 마스크들은 만들기 점점 더 어려워지고 비싸진다. 전자 투영 시스템들로부터의 마스크들 또한 만들기 극히 어렵고 비싸다. 다수의 마스크들이 집적 회로를 제조하기 위해 요구되는 다수의 패턴들을 형성하기 위하여 요구되기 때문에, 마스크를 만드는 데 있어 시간 지연 및 마스크 그 자체의 비용은 반도체 제조에 있어 현저한 비용이다. 이것은 특히 더 작은 부피의 장치인 경우에 그러하고, 이 경우 마스크들의 비용은 다수의 장치들에 대해 감가상각될 수 없다. 그리하여, 값비싼 마스크들에 대한 필요성을 제거하면서 반도체 칩들을 만들기 위한 빠른 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한 광학 리소그래피의 달성가능한 해상도를 개선하는 것이 바람직하다. 부가하여, 상기 장치는 프로토타입 장치들의 수행과 같은 적은 수의 기판들을 직접 패터닝하는데, 그리고 마스크들을 만드는데 유용하다.
따라서, 마스크 요구조건없이, 전자 이미징 시스템의 높은 해상도, 광학 시스템들의 단순성 및 속도, 및 마스크의 높은 처리량 또는 대규모로(massively) 평행한 기록 시스템을 갖는 하이브리드 광자-전자 시스템을 개선하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프린터를 예시한다.
도 1A는 도 1의 전자 광학기(155)의 실시예를 예시한다.
도 1B는 광자-전자 변환기(145)의 대안적 실시예를 예시한다.
도 1C는 전자 광학기(155)의 또다른 실시예를 예시한다.
도 1D는 전자 광학기(155)의 또다른 실시예를 예시한다.
도 1E는 도 1D의 전자 편향기 어레이를 예시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린터의 단면도이다.
도 3은 경사진 스캔 패턴의 예를 예시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린터의 단면도이다.
도 5A는 핀홀 어레이 제한기(pinhole array limiter)를 예시한다.
도 5B는 개구들의 어레이를 예시한다.
본 발명은 마스크없는 광자-전자 스팟-그리드 어레이 리소그래피 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, 패턴들은 공간 광 조절기(spatial light modulator; SLM) 어레이에 의해 조절된 광선들의 대규모 어레이(massive array)에 의해 생성된다. 광선들은 광자-전자 변환기 상에 포커싱되고, 상기 광자-전자 변환기는 대응하는 전자 빔들의 어레이를 형성한다. 전자 빔들은 전자-감지 레지스트(electron-sensitive resist)로 층이 형성된 기판 상에 목적하는 패턴을 노출시키기 위하여 기판 상에 포커싱된다.
본 발명에 따르면, 전술한 그리고 다른 이점들이, 실질적으로 평행한 광선들의 어레이를 생성하는 단계; 기판 상에 레코딩되는 이미지의 샘플링에 대응하는 스팟-그리드 패턴을 형성하기 위하여 별개의 광선들을 조절하는 단계; 전자 빔들의 대응하는 스팟-그리드 패턴을 제공하기 위하여 조절된 광선들을 전자 빔들로 변환하는 단계; 및 전자 빔들에 대하여 기판을 스캐닝하는 단계를 포함하고, 생성, 조절, 변환 및 스캐닝 단계가 수행되는 동안 이미지가 기판 상에 레코딩되는 프린팅 방법에 의해 일부 달성된다.
본 발명의 다른 이점은 이동가능한 스테이지의 기계적 부정확성들을 보상하는 단계이다.
본 발명의 부가적인 이점들은 이하의 상세한 설명에 의해 당업자에게 자명하게 될 것이고, 이하의 상세한 설명에는 단순히 본 발명을 실시하는 데 고려되는 최상 모드를 예시하는 방식으로 단지 본 발명의 바람직한 실시예가 보여지고 설명될 것이다. 구현될 때, 본 발명은 다른 상이한 실시예들도 가능하고, 몇 가지 세부사항들은 여러 자명한 고려사항들을 변형할 수 있으며, 이 모든 것은 본 발명의 개념을 벗어나지 않는다. 따라서, 도면 및 설명은 제한적인 것이 아니라 자연히 예시적인 것으로 간주된다.
설명은 첨부된 도면을 참조하고, 도면의 동일한 참조 번호를 갖는 엘리먼트는 전반에 걸쳐 동일한 엘리먼트를 나타낸다.
본 발명은 마스크없는 직접-기록 하이브리드 광학/전자 이미징 시스템을 포함하는 프린터를 제공한다. 프로그래밍가능 광학 시스템은 광자-전자 변환기 상에 개별적으로 포커싱된 광선들의 대규모 어레이를 형성한다. 포커싱된 광선들에 의해 형성된 스팟-그리드 패턴은 스팟-그리드 어레이 패턴으로 레지스터를 노출시키기 위하여 전자-감지 레지스터로 층이 형성된 반도체 기판 상에 포커싱된 전자 빔들의 대응하는 스팟-그리드 패턴으로 변환된다. 그 다음에 기판은 후속적인 패턴들이 기판 상에 최종의 완성된 이미지를 구축하기 위하여 기판 상에 포커싱될 때 이동가능한 스테이지에 의하여 전자 빔 어레이에 대해 이동(translate)된다.
본 발명의 특정 실시예들에서, 본 발명에 따른 프린터의 광 방사 소스(optical radiation source)는 실질적으로 평행한 광선들의 어레이를 생성하기 위한 광원을 포함하고, 프로그래밍가능 공간 광 조절기는 선택적으로 광선들의 어레이로부터 광선들을 조절시킨다. 마이크로렌즈들의 어레이는 광을 광원으로부터 광자-전자 변환기로 포커싱하기 위하여 제공된다. 광학 축소기(optical demagnifier)와 같은 릴레이 광학기(relay optics)는 각 픽셀들을 공간 광 조절기로부터 마이크로렌즈 어레이의 대응 엘리먼트 상으로 맵핑시키기 위하여 광학 이미지의 크기를 감소시키도록 공간 광 조절기와 마이크로렌즈 어레이 사이에 채택된다. 마이크로렌즈들은 회절 또는 굴절 마이크로렌즈들의 2차원 어레이일 수 있다. 광자-전자 변환기는 광자-전자 변환기 상에 입사되는 광학 이미지에 대응하나 현저히 축소된 스팟 크기를 갖는 스팟-그리드 어레이 전자 이미지를 생성한다. 그 다음에 전자 이미지는 적절한 전자 렌즈를 갖는 기판 상에 포커싱된다.
이동가능한 스테이지는 전자 빔 어레이의 한 축에 대하여 약간 기울어진 실질적으로 선형 스캐닝 방향으로 전자 빔 어레이에 대해 기판을 이동시키고, 그리하여 기판의 표면은 기판이 기울어진 전자 빔의 어레이를 가로질러 스캐닝될 때 완전히 노출된다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 이동가능한 스테이지 및 어레이 구성은 중첩하는 패턴들, 중첩하지 않는 패턴들, 여분을 제공하는 패턴들, 및 다양한 인터리브(interleave) 정도를 제공하는 패턴들을 포함하는 대안적인 스캔 패턴들을 제공한다. 기판이 전자 빔 어레이에 대해 스캐닝될 때, 광학 및 전자 시스템들에 의해 생성된 패턴이 기판 상에 목적하는 최종의 완성된 이미지를 구축하기 위하여 프로그래밍된다.
도 1인 본 발명의 실시예에 따른 프린터를 예시한다. 도 1을 참조하면, 연속파 레이저 또는 펄스형 레이저일 수 있는 광원(105)은, 시준 렌즈(collimating lens)(110)에 의하여 시준되고 2차원 공간 광 조절기(SLM)(120) 상에 빔 스플리터(115)에 의해 반사된 광 방사를 제공한다.
공간 광 조절기(120)는 목적하는 패턴에 대응하는 조절된 광선들의 평행 어레이를 생성하기 위하여 광을 조절시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, SLM(120)은 Texas, Dallas의 Texas Instruments사로부터 이용가능한 모델 DMD와 같은 마이크로미러들의 어레이를 포함한다. SLM(120)의 개별 마이크로미러들은 광이 평행한 광선들의 목적하는 패턴을 생성하기 위하여 각 SLM 엘리먼트(픽셀로도 언급됨)로부터 선택적으로 반사되도록 입력 패턴 데이터 신호(100)에 반응한다. 평행한 광선들은 빔 스플리터(115)를 통해 릴레이 광학기(125)로 다시 전달된다.
릴레이 광학기(125)는 마이크로렌즈 어레이(MLA)(130)에 대응 마이크로렌즈 상에 각각의 SLM 엘리먼트를 이미징한다. 바람직하게, 릴레이 광학기(125)는 SLM(120)에 대하여 마이크로렌즈 어레이(130)의 바람직하게 더 작은 크기에 대응하도록 광학 패턴의 전체 크기 감소를 제공한다. 그러나, 일반적으로, 릴레이 광학기(125)의 기능은 마이크로렌즈 어레이(135) 상에 SLM(120)에 의해 생성된 광학 스팟-그리드 패턴("제 1 중간 패턴"으로 언급됨)을 매핑하는 것이다. 따라서, 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 릴레이 광학기들은 1X의 확대 또는 SLM(120)과 마이크로렌즈 어레이(135)의 상대적인 크기에 의해 요구되는 만큼 더 큰 확대를 제공할 수 있다.
마이크로렌즈 어레이(130)는 마이크로렌즈들의 어레이를 포함하고, 하나의 마이크로렌즈는 SLM(120)의 각 엘리먼트에 대응한다. 각 마이크로렌즈는 마이크로렌즈 상에 입사되는 광선을 광자-전자 변환기(145)의 표면 상의 광학 스팟(140)에 포커싱한다. 그리하여, 광자-전자 변환된 표면(145) 상에 형성된 광학 스팟-그리드 패턴("제 2 중간 패턴"으로 언급됨)은 패턴 전체 크기가 릴레이 광학기(125)에 의해 확대(또는 축소)될 수 있음을 제외하고는 제 1 중간 패턴에 대응하고, 개별적인 빔들의 크기는 마이크로렌즈 어레이(130)의 포커싱 효과에 의하여 더 작은 스팟들로 축소된다.
광자-전자 변환기(145) 상에 포커싱된 스팟들(140)은 빔들 간의 누화 또는 간섭을 방지하기 위하여 서로로부터 분리된다. 바람직한 실시예에서, 광자-전자 변환기(145)는 입사 광선들에 응답하여 전자 소스들(150)의 어레이를 생성하는 포토캐소드(photocathode)를 포함한다. 그리하여, 광자-전자 변환기(145)에 의해 생성된 전자 소스들의 스팟-그리드 패턴("제 3 중간 패턴"으로 언급됨)은 광자-전자 변환기(145)의 표면 상에 포커싱된 제 2 중간 패턴에 대응한다.
전자 광학기(155)는 광자-전자 변환기(145)의 개별적인 전자 소스들로부터 나오는 전자들을 기판(160) 상의 포인트들로 포커싱한다. 그 결과, 스팟-그리드 패턴은 기판(160) 상에 이미징된다(제 4 중간 패턴으로 언급됨). 전자 광학기(155)의 상이한 대안물들이 이하에 설명된 실시예들에 제공되고, 이하의 실시예들은 제 3 중간 패턴의 이미지 크기와 제 4 중간 패턴의 이미지 크기 사이의 다양한 축소 정도를 제공한다. (도 1A-1D 및 대응 설명 참조) 그러나, 모든 경우에, 제 4 중간 패턴의 스팟들은 SLM(120)에 의해 생성된 제 1 중간 패턴의 스팟들과 관련하여 크기가 현저히 감소한다. 바람직한 실시예에서, 전자들에 의하여 기판(160) 상에 이미징된 스팟들(165)의 크기는 전형적인 25 나노미터 치수를 갖는다. 이러한 현저한 스팟 크기 감소는 본 발명의 개선된 해상도를 야기한다.
전자 광학기(155)의 대안적 실시예는 도 1A에 예시된다. 도 1A에 예시된 대안적인 실시예에서, 전자 광학기(155)는 개구들(170)의 어레이 및 아인젤 렌즈(Einzel lense)들(172)의 어레이를 포함한다. 아인젤 렌즈들은 전자 빔들을 포커싱하기 위한 정전 렌즈(electrostatic lens)로서 공지되었다. 도 1A에 예시된 것처럼, 아인젤 렌즈는 3개의 평행한 플레이트들로 구성되고, 상부 플레이트와 하부 플레이트(172A 및 172C)는 동일한 전위(potential)를 갖는다. 전자 빔은 3개의 플레이트 각각의 홀들을 관통하여 통과하고, 기판(160) 상의 스팟에 포커싱된다. 이러한 실시예에서, 기판(160) 상의 인접한 스팟들 사이의 간격은 광자-전자 변환기(145) 상에 입사되는 광학 스팟들 사이의 대응 간격과 동일하나, 개별적인 스팟들의 크기는 현저히 감소하고, 그 결과 현저한 해상도 개선을 야기한다.
광자-전자 변환기(145)의 대안적인 실시예는 도 1B에 예시된다. 대안적인 실시예에서, 마이크로렌즈 어레이(130)에 의해 생성된 제 2 중간 패턴은 마이크로팁(microtip)들(174)의 대응 어레이 상에 포커싱된다. 전자 현미경들의 전자 소스들로서 사용되는 것과 같은 광학적으로 활성화되는 마이크로팁들은 물리적으로 작고 날카롭고 뾰족한 전자들의 소스들이다. 각각의 마이크로팁은 입사된 광 조명에 반응하여 전자들을 생성하고, 전자 소스 크기는 마이크로팁의 물리적 크기에 의하여 결정된다. 이러한 소스들의 "팁의 팁"은 현미경적으로 작고, 마이크로팁의 전자 방출 팁의 물리적 크기는 마이크로팁 상에 입사되는 광학적 스팟들의 크기보다 현저히 더 작다. 그리하여, 제 3 중간 패턴의 스팟 크기는 제 2 중간 패턴의 스팟 크기보다 현저히 더 작다. 따라서, 이러한 실시예에서, 마이크로팁은 스팟 크기의 현저한 감소 및 대응적인 해상도 개선을 제공한다. 마이크로팁 소스들의 어레이(174)로부터 나온 전자들은 전자 광학기(156)에 의해 전자 빔들의 어레이(176)로 포커싱되고, 이것은 기판(160) 상의 제 4 중간 패턴을 형성한다. 전자 광학기(156)는 개개의 마이크로팁들로부터 나온 전자들을 포커싱하고 전자들을 기판(160) 쪽으로 가속시킨다. 그러한 전자 광학기는 공지되어 있고, 예를 들어, 정전계(electrostatic field)와 결합된 균일한 자계를 포함할 수 있으며, 상기 정전계와 자계는 z 축(기판의 표면에 수직)을 따라 정렬된다.
전자 광학기(155)의 다른 실시예가 도 1C에 도시된다. 이러한 실시예에서, 전자 광학기(155)는 전자 현미경 분야에서 공지된 축소 렌즈(180)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 축소는 제 4 중간 패턴, 인접한 스팟들 사이의 거리, 및 개별적인 스팟들의 크기를 감소시킨다. 개별적인 스팟 크기의 감소는 해상도를 개선시킨다. 그러나, 이러한 실시예는 넓은 시야의 광학기 대물렌즈(wide field optics objective)의 설계를 요구하고, 상기 넓은 시야의 광학기 대물렌즈는 왜곡을 경험할 수 있다.
전자 광학기(155)의 다른 실시예는 도 1D에 도시된다. 도 1D의 실시예는 마이크로-전자 렌즈 어레이(192)와 결합된 전자 편향기 어레이(190)를 사용한다. 부가하여 전자 편향기 어레이(190)는 도 1E에 예시되고, 각각의 전자 빔들을 포인트 "f"로 편향시키기 위한 4극(quadrapole) 편향기들의 어레이를 포함한다. 예시된 것처럼, 전자 편향기 어레이(190)는 개별적인 전자 빔들을 통과시키기 위한 개구들의 어레이 및 각 개구 둘레에 배치된 4개의 정전 플레이트(193a, 193b, 193c, 193d)를 포함한다. 전압 신호는 포인트 f를 통해 전자 빔들을 편향시키기 위해 각 플레이트에 인가된다. 도 1A에 예시된 아인젤 렌즈들(172)의 어레이에 대한 구성과 유사한 각 마이크로 전자 렌즈 어레이(192)는 축소된 이미지를 형성하는 전자 빔들을 재시준하기 위하여 배치된다. 즉, 제 4 중간 패턴은 전체 크기 면에서 더 작고, 제 3 중간 이미지에 대한 더 작은 개별 스팟 크기들을 갖는다. 그리하여, 편향기 어레이의 사용은 도 1C와 같이 넓은 시야의 대물렌즈를 설계할 필요없이 스팟 크기 및 스팟들 사이의 거리(전체 이미지 크기) 둘 다를 축소시킨다.
기판(160)을 지지하는 기계적 스테이지(167)가 도1에 도시된다. 기계 스테이지(167)는 y방향으로 기판을 이동시키고, 상기 y방향은 제4 중간 패턴의 전자 빔 어레이의 y축들 중 하나에 평행하다. 평행으로부터 이탈은, 기판(160)이 빔 어레이에 관하여 이동되고, 빔 어레이가 순차적인 스팟-그리드 패턴들을 형성하기 위해서 조절되고, 상기 스팟-그리드 패턴들이 기계 교차-스캔 방향(x 방향)으로 갭을 남기지 않기 위해서 교차하거나 또는 끼워지기 위해서 선택된다. 상기 방식으로, 완전한 이미지가 기판(160) 위에 스캔된다. 상기 경사진 스캔이 구현될 수 있는 다수의 방식들이 있다. 예를 들면, 빔들은 픽셀 폭 상에서 떨어진 중심 경로들을 트랙하거나; 또는 빔들은 1/2 픽셀 폭 떨어진 경로들을 트랙하고, 트랙들과 인접한 스팟들은 y-축을 따라서 1/2 픽셀 폭(더 적게)으로 오프셋되고, 기판 상에서 더 타이트하게 패킹된 스팟들의 어레이들을 만든다. 또한, 스캔 라인들 사이의 하나의 픽셀보다 더 적은 피치를 가진 스캐닝 패턴들이 끼워질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예가 도2를 참조하여 설명될 것이다. 도2의 프린터는 광원(105) 및 조준 렌즈(110)를 포함하여, 상기 언급된 도1의 프린터의 컴포넌트들을 포함한다. 상기 실시예에서, SLM(220)은 선택적 투과 공간 광 조절기이고, 상기 조절기는 패턴 데이터 신호(100)에 응답하여 SLM(120)과 유사한 빔들의 평행 어레이들을 조절한다. 즉, 각각의 엘리먼트, 또는 픽셀에 입사하는 빛은 상기 픽셀들의 온 또는 오프 상태에 일치하여, 선택적으로 전송되거나 또는 차단된다. 상기 기능에 적합한 마이크로셔터들의 어레이는 Smith,Henry I.,J.Vac.Sci Techno.B 14(6),Nov/Dec 1996, "마스크없는(maskless)것에 대한 제안, 영역-플레이트-어레이 나노리소그래피." 및 1999년 5월 4일에 Henry I.Smith에게 특허된 "프레넬 영역 플레이트들의 멀티플렉스 어레이들을 사용한 마스크없는 리소그래피" 라는 명칭의 미국 특허 5,900,637호에 개시되었다.
도2를 참조하여, SLM(220)으로부터 광선들(225)은 빔 성형기(230)에 의해서 성형되고, 이는 포커싱 광학기(235)로의 전송에 앞서 상기 빔들을 가늘게 한다. 포커싱 광학기(235)은 광 축소기(240) 상으로 각각의 빔들을 포커싱하기 위한 마이크로렌즈를 포함한다. 포커싱 광학기(235)는 SLM(220)에 의해서 생성된 원래 이미지와 실질적으로 동일한 크기의 이미지로 조절된 광선들(225)을 포커스하지만, 그러나 개개의 스팟 크기들은 매우 감소된다.
광 축소기(240)는 SLM(220)에 의해서 생성된 전체 이미지 크기를 감소시키고, 또한 개개의 스팟의 크기들을 감소시킨다. 광 축소기(240)는 축소된 이미지를 광자-전자 변환기(145)의 표면 상으로 포커스한다.
도2의 구성은 비교적 작은 개구수(numerical aperture)(NA)를 가진 마이크로렌즈들과 같은 비교적 적은 비용의 포커싱 광학기(235)의 사용을 가능하게 한다. 렌즈들의 몇몇 타입들이, 굴절 또는 회절형 중 하나의 기준 렌즈들 또는 마이크로 렌즈들과 같은 포커싱 광학기(235)에 사용될 수 있다. 비교적 적은 NA 및 큰 시계(FOVs)를 위해서, 플라스틱 굴절 엘리먼트들이 사용될 수 있다. 이는 그 이상에 대해서 센치미터의 수십 배의 FOV를 가능하게 한다. 많은 NA 어플리케이션들을 위해서 마이크로렌즈 어레이들(일반적으로 미크론의 열배)이 사용될 수 있다. 회절 렌즈 엘리먼트들이 사용된다면, 렌즈 어레이들은 회절 엘리먼트들에 의해서 만들어진 더 높은 스캐터링 차수들을 자르기 위해서 또한 개구 어레이들(즉, 핀홀 어레이)을 포함한다. 회절 렌즈들은, 본 발명을 실행하기 위해서 약 13nm의 극자외선(EUV)과 같은 짧은 파장의 빛과 결합하여 사용될 때, 특히 적당하다.
마이크로 렌즈들의 예들은 문헌들에 풍부하고, "Microlense array with spartial variation of the optical functions", Hessler er al, Pure Appl.Opt 6(1997) 673-681, 및 "A Microlense Direct-Write Concept for Lithography," Davidson, SPIE 3048,p346.를 포함한다.
또한, 마이크로렌즈 어레이(130) 및 포커싱 광학기(235)와 같이 여기에 참조된 마이크로-렌즈 어레이들은 렌즈들의 단일 어레이, 또는 직렬로 배치된 다중 어레이일 수 있고, 종래의 광 기술에서, 분리된 어레이들로부터 개개의 렌즈 엘리먼트들의 광 경로들은 복합(compound) 렌즈를 형성한다. 상기 배치들은 단일 렌즈 어레이로 얻을 수 있는 것보다 더 많은 개구수를 가지는 복합 렌즈들을 만든다. 상기 복합 마이크로-렌즈 어레이들은 개개의 렌즈 어레이들을 적층함으로써 기계적으로 조립될 수 있고, 또는 예를 들면 잘 알려진 MEMS(마이크로-일렉트로 기계 시스템)제조 기술들에 의해서 제조될 수 있다.
회절 광 엘리먼트들의 어레이들의 예들은 프레스널 영역 플레이트들이다. 이는 어떠한 파장에서도 동작하도록 설계될 수 있고, 프레스널 영역 플레이트의 어레이들은 영역-플레이트-어레이 리소그래피(ZPAL)로 언급된 프로세스의 리소그래피에서 사용된다. 상기 어레이들 및 사용은 "Lithographic patterning and confocal imaging with zone plates", Gil et al,J.Vac.Sci.Technol.B 18(6),Nov/Dec 2000, 및 "Maskless, paralell patterning with zone plate array lithography,Carter et al,J.Vac.Sci.Technol.B 17(6),Nov/Dec 1999 에 게시되었다. 일반적으로, 상기 회절 영역 플레이트 어레이들은 굴절 광 마이크로렌즈 어레이들을 대체하는 것으로 적당하다.
본 발명의 선택적인 실시예에서, 도4에 도시된 것처럼, 개별적으로 제어된 레이저들의 어레이는 SLM(405)에 입사되는 빔들의 어레이를 만들기 위해서 광원(400)으로 사용된다. 본 발명의 상기 실시예에서, 개개의 레이저들은 이미지 쓰기를 더 세밀하게 제어하기 위해서 원하는 강도(즉, 그레이 레벨)로 조절될 수 있다. 광원(400)은 콜로라도의 밴드 갭 엔지니어링을 상업적으로 이용할 수 있는 수직공동 표면발광레이저들(VCSELs)의 어레이를 포함할 수 있다. 수직공동 표면발광 레이저들(VCSELs)은 칩의 상부로부터 수직으로 빛을 발광하는 반도체 레이저들이다.
스캐닝 패턴의 예는 도3에 도시된다. 도시된 것처럼, 스팟들의 어레이는(제4 중간 패턴) 기판(160) 위로 입사한다. 간단히, 도3은 6개의 딥(1-6)스팟들의 어레이에 의해서 8개의 와이드(a-h)를 도시한다. 본 발명을 실시할 때, 스팟 어레이는 일반적으로 수백, 수천 이상의 전자 빔들을 포함한다. 연속적인 라인들에서 스팟들의 중심들 사이에 기계 교차-스캔 x 방향으로의 시프트는 x 방향에서의 픽셀 크기를 결정한다(즉, 제1 라인(e1)의 e번째 스팟 및 제2 라인(e2)의 e번째 스팟 사이의 거리의 x-축 상으로 투영(px)). 기판(160)의 연속적인 커버리지를 얻기 위해서, 열(d6)에서의 마지막 스팟은 인접한 열(c1)에서의 첫번째 스팟의 탄젠트로부터 교차-스캔 x방향으로 단지 하나의 픽셀만큼 떨어져서 경로를 투사해야 한다. 기계 스캔 y방향(py)(도시되지 않음)으로의 픽셀 크기는 기판(160)의 2개의 연속적인 조사들(irradiation) 사이의 주어진 스팟의 스팟 중심사이를 가로지르는 거리에 의해서 결정된다; 즉, 시간(0)에서 스팟(f4)의 중심("f4t0") 및 한 주기의 조사 간격 후에 동일한 스팟(f4t1) 사이의 거리이다). 상기 거리는 스테이지 속력(stage velocity)에 조사 간격을 곱함으로써 결정된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 기판(160)은 교차 패턴을 형성하기 위해서 빔 어레이에 관하여 이동되고, 각각의 스팟은, 광원(105)으로(엑시머 레이저 또는 Q 레이저와 같은)펄스 레이저 소스가 사용될 때, 기판(160)의 연속적인 조사과정 동안에, 2개의 연속적인 스팟들 사이의 피치보다 더 큰 거리로 이동된다.
기판(160)의 움직임은 정확하고 선형적인 움직임을 보장하는 수단들에 의해서 달성될 수 있는데, 뉴욕의 아노라드사(Anorad Co.)로부터 이용할 수 있는 선형 모터들 및 에어-베어링들을 가진 간섭계-제어 스테이지로부터 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명의 선택적인 실시예에서, 상기 기판은 정지되어 고정될 수 있고, 빔 어레이를 생성하는 광학기는 기판이 웨이퍼에 관하여 이동되는 것에 비례하여 이동될 수 있다.
스테이지의 기계적인 진동들에 의해서 만들어진 것과 같은 잔여 부정확을 고치기 위해서, 보상기가 스테이지의 움직임의 부정확에 대해서 보상한다. 도2를 참조하여, 스테이지의 부분 또는 추가의 컴포넌트 중 하나인 2차원 간섭계 디바이스(235)는 위치를 검출하기 위해서, 위치 에러 신호의 생성하기 위해서 스테이지에 결합된다. 상기 에러들은 다수의 대안들에 의해서 보상될 수 있다. 첫째로, 보상기(250)는 빔 성형기(230) 및 포커싱 광학기(235)에 결합되어, 스테이지 위치의 에러를 보상하기에 충분한 양만큼 빔 성형기와 포커싱 광학기를 움직인다. 둘째로, 보상기(260)는 축소기(240)에 결합되어, 스테이지 위치의 에러를 보상하기 위한 양만큼 축소기를 움직인다. 세째로, 보상기는 스테이지 위치의 에러를 보상하기 위해서, 프린터의 광 엘리먼트들 중 하나 상에서 광원의 입사각을 변화시키기 위해서 두 개의 축 상에서 움직일 수 있는 거울에 결합될 수 있다. 예를 들면, 광 경로가 빔 성형기(230)와 포커싱 광학기(235) 사이에서 90°만큼 접히고, 움직일 수 있는 거울이 빔 성형기(230)로부터 포커싱 광학기(235)까지 빛을 유도하기 위해서 배치된다면, 거울 각도의 변화는 포커싱 광학기(235) 상에 빛의 입사각을 변화시키고, 포커스된 이미지의 이동을 가져온다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 발명 프린터는 광자-전자 변환기에 앞서 리미터를 포함한다. 상기 리미터는 반사된 광선들의 상호작용, 평행하지 않은 광선들, 사이드-로브들(side-lobes) 등으로부터 생긴 광자-전자 변환기(145)의 쓰기 에러들을 방지하거나 또는 분명하게 줄인다. 도5a를 참조하여, 리미터(500)는 핀홀 어레이를 포함하고, 상기 핀홀들(501)은 광자-전자 변환기(145)와 충돌하여 생성된 광선 어레이의 광선들과 일치한다. 도5b에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 리미터(510)는 광선 어레이의 광선들과 일치하는 개구들(511)의 어레이를 포함하고, 각각의 개구(511)는 각각의 광선들의 적어도 반 파장의 폭(w)을 가진다.
본 발명의 하나의 장점은 높은 차수의 축소 렌즈의 필요성을 제거하는 것이다. 더 특히, 마스크-기초 리소그래피 시스템들은 일반적으로 원하는 최종 패턴의 크기의 4 또는 5배 (4 또는 5 )인 마스크들을 이용한다. 이는 일반적으로 "스텝퍼 렌즈"로 언급되는 축소 렌즈의 사용을 요구하고, 이는 일반적으로 꽤 비싸다. 이는 "High throughput electron lithography with multiple aperture pixel by pixel enhancement of resolution concept," Kruit,P.,J.Vac.Technol.B16(6), Nov/Dec 1998에 개시된 것처럼, 현재의 마스크-기초 하이브리드 광자-전자 시스템에서 조차도 이용된다. 반대로, 프로그램가능한 마스크없는 소스가 사용될 때, 본 발명의 다양한 실시예처럼, 소스 패턴들과 기판 사이의 확대는 동일한 제한들에 의존하지 않고, 광 및 전자 광학기 둘 다에 대해서 일정하다. 낮은-왜곡 광학기는 낮은 확대로 더 쉽게 설계된다. 따라서, 광학기는 낮은 왜곡으로 설계될 수 있고, 입력 데이터 신호 패턴이 따라서 로딩될 수 있다. 즉, 본 시스템의 해상도는 이미지 축소에 의해서가 아니라 스팟 크기에 의해서 결정되기 때문에, 기판에 매핑되는 패턴 데이터는 광자 광학기, 전자 광학기, 및 쓰기 방법에 대해서 선택된 구성과 일치하게 적당한 시간 및 적당한 위치에 프로그램가능한 소스 어레이로 간단히 로딩될 필요가 있다.
쓰기 방법과 다른 설계 고려사항들은 확대를 위한 설계 선택에 영향을 미친다. 예를 들어, 약간 회전된 스캔의 간단한 선형 스캔이 사용되는 경우, 그리드가 D 피치를 갖는 NxN 픽셀을 포함하고, 웨이퍼상의 어드레스 유닛 크기가 d이면, 요구되는 축소 M은 M=D/(d*N)이다. 몇몇 경우에서, 이것은 약간의 확대를 유도할 수 있다. 예를 들어, D=15마이크론, N=1000, d=25nm 이면, M=0.6이다(약간의 축소). 그러나, 이러한 약간의 축소에 상응하는 비용과 왜곡은 4X 및 5X 스텝퍼 렌즈보다 크게 작다.
이것은 더 간단하고 더욱 왜곡이 없는 광학기를 유발할 수 있다. 사실상, 최상의 광학기는 최종 이미지와 동일한 크기, 즉 1X 확대를 갖는 SLM 이미지의 사용을 통해 얻어진다. 그러한 축소 엘리먼트는 마스크 시스템들에 요구되고, 상기 마스크는 원하는 최종 이미지보다 매우 더 크고, 그러한 감소 엘리먼트들 또는 "스텝퍼 렌즈"는 통상 꽤 비싸다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이러한 엘리먼트는 장점이다.
이하의 계산들은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린터의 처리량을 나타낸다.
정의:
FOV - 마이크론 단위의 기판상의 뷰 필드(Field-of-view)
D - 마이크론 단위의 기판상의 스팟들간의 피치
p - 마이크론 단위의 기판상의 픽셀 사이즈
ny 및 nx - 각각의 어레이에서 로우 및 칼럼의 개수
N - 어레이의 스팟들의 총 개수
DR - 데이터-율 요구조건(픽셀/초/어레이)
FR - 프레임-율 요구조건(어레이-리드/초)
V - 마이크론/초 단위의 y방향의 스테이지 속력
FOV = D* nx이므로, 삽입 없이, ny=D/p, 스팟들의 총 개수 N은,
N=nx * ny=(FOV/D)*(D/p)=FOV/p
주어진 데이터율 요구조건(DR)에 대해, 요구되는 프레임율(FR) 및 스테이지 속력은:
FR = DR/N= DR*p/FOV 및
V = FR*p = DR*p2/FOV
예:
FOV=10mm=10000마이크론
DR=10 Tera-pix/sec = 1023 pix/sec
P=10nm=0.01마이크론
N=10000/0.01=1,000,000=106=> 100어레이당 100;
FR=1010/104=106=1 메가-프레임/초
V=106*0.01마이크론=10mm/sec
본 발명은 다양한 형태의 반도체 소자들의 제조에 적용할 수 있고, 특히 약 0.18 이하의 디자인 룰을 갖는 고밀도 반도체 소자들에 적용가능하다.
본 발명은 종래의 물질들, 방법 및 설비를 사용하여 실시될 수 있다. 따라서, 상기 물질들, 설비 및 방법은 본 발명에서 상세히 설명하지 않는다. 전술한 설명에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해, 특정 물질들, 구조들, 화학제들, 프로세스들 등과 같이, 구체적으로 상세히 설명되었다. 그러나, 본 발명은 구체적으로 상세히 설명된 것에 의존하지 않고 실시될 수 있다. 다른 예들로서, 본 발명을 불필요하게 불명확하게 하지 않기 위해, 공지된 처리 구조들을 상세히 설명하지 않았다.
본 발명의 예시적인 실시예들과 그 다양한 예들중 몇가지 예들만을 본 명세서에 나타내고 설명된다. 본 발명은 다양한 다른 조합들과 환경들에 사용할 수 있고 본 발명에서 나타낸 진보적 개념의 범주내에서 변형 또는 수정할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 상세한 설명은 설명을 위한 것으로 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 설명은 광원을 언급하고, 빛과 광 이미지들에 의한 광원들 및 광 방사를 논의한다. 그러나, 본 발명에서 "빛(광)"이라고 언급할 때 전자기 방사의 모든 파장들을 포함하는 것이며, 가시적인 파장들에 제한되지 않는다. 예를 들어, 자외선, 딥 자외선, 익스트림 자외선, X-레이 등과 같이 언급된 빛의 더 짧은 파장들은 모두 "빛"의 범주내에서, 광자들과 전자기 방사를 나타내는 것으로 간주되고, 방사의 파장에 의해서만 구별된다.

Claims (35)

  1. 전자빔들의 어레이에 의해 형성되는 이미지로 기판을 노출시키기 위한 마스크없는 리소그래피 장치로서,
    입력 데이터 신호에 대응하여 조절되는 광선들의 어레이를 제공하고 광 패턴들의 시퀀스를 형성하기 위한 프로그램가능한 광 방사 소스;
    상기 광선들을 전자빔으로 변환하고 전자빔 패턴들의 시퀀스를 형성하기 위한 광자-전자 변환기;
    상기 전자빔들을 상기 기판에 포커싱하기 위한 전자 광학기; 및
    상기 기판이 상기 이미지를 형성하는 전자빔 패턴들의 시퀀스에 노출되도록 상기 기판과 상기 전자빔 사이에 상대 운동을 제공하기 위한 중계기
    를 포함하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 광학기는 상기 전자빔 패턴을 축소시키는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스와 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되는 광학 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스는 개별적으로 조절되는 레이저들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 방사 소스는,
    광원; 및
    상기 입력 데이터 신호에 대응하여 개별적으로 조절되는 광선들의 어레이를 제공하기 위한 프로그램가능한 공간 광 조절기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스 및 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되고, 상기 광선들과 상기 마이크로렌즈 어레이의 엘리먼트들 사이에 1-대-1 대응되도록 위치되는 광학 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스 및 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되고, 상기 광선들과 상기 마이크로렌즈 어레이의 엘리먼트들 사이에 1-대-1 대응되도록 위치되는 광학 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 회전되는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계기는 상기 전자빔 패턴의 일 축에 대해 경사진 축을 따라 상기 기판을 이동시키기 위한 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동가능한 스테이지는, 상기 기판이 스캐닝 방향으로 상기 전자빔 어레이의 길이와 거의 동일한 거리만큼 이동되고, 상기 전자빔들이 기계적 크로스-스캔 방향으로 상기 기판상의 대체로 연속적인 경로를 따라 투사되도록, 상기 기판을 이동시키기 위한 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 광선들의 어레이는 2차원인 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동가능한 스테이지 운동의 부정확함들을 보상하기 위한 보상기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보상기는 상기 스테이지 운동의 기계적 부정확함들을 보상하기 위해 상기 전자빔 어레이를 이동시키기 위한 서보를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동가능한 스테이지의 기계적 부정확함들을 보상하기 위해 상기 렌즈 어레이로 상기 광원의 입사각을 가변시키기 위한, 이동가능한 미러, 전자-광 엘리먼트, 및 음향 광학 엘리먼트로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 이동가능한 스테이지는, 상기 전자빔들이 상기 기판 표면상의 연속적인 경로를 따라 투사됨으로써 오버랩되도록, 상기 기판을 이동시키기 위한 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 광자-전자 변환기로의 기입 에러들을 감소시키기 위해 상기 광 방사 소스 및 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되는 리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 리미터는 상기 광 방사 소스로부터의 상기 광선들의 어레이에 대응되는 핀홀들을 갖는 핀홀 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 리미터는 상기 광 방사 소스로부터 상기 광선들의 어레이에 대응되는 개구들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  19. 이미지로 기판을 노출시키기 위한 방법으로서,
    광선들의 어레이를 생성하는 단계;
    입력 데이터 신호에 대응하여 개별적으로 상기 광선들의 어레이를 조절하는 단계;
    중간 전자빔 어레이를 제공하기 위해 상기 광선들을 전자빔들로 변환하는 단계;
    상기 기판을 상기 전자빔들의 패턴에 노출시키기 위해 상기 전자빔들을 상기 기판으로 포커싱시키는 단계; 및
    상기 전자빔 패턴들의 시퀀스를 포함하는 이미지로 상기 기판을 노출시키기 위한 상기 생성, 조절, 변환, 및 포커싱 단계들을 수행하면서 상기 전자빔들에 대해 상기 기판을 이동시키는 단계
    를 포함하는 기판의 노출 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 이동 단계의 기계적 부정확함들을 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 노출 방법.
  21. 광원;
    입력 데이터 신호에 대응하여 개별적으로 조절되는 광선들의 어레이를 제공하기 위한 상기 광원으로부터 빛을 수신하도록 위치되는 공간 광 조절기;
    각각의 상기 광선들을 포커싱하기 위한 렌즈들의 어레이;
    각각의 상기 광선을 전자빔으로 변환하기 위해 상기 광선들의 초점에 위치되는 광자-전자 변환기;
    상기 광선들을 1-대-1 대응으로 렌즈들에 맵핑시키기 위해 상기 공간 광 조절기와 상기 렌즈들의 어레이 사이에 배치되는 광학기;
    상기 기판상에 상기 개별적인 전자빔들을 포커싱하기 위해 상기 광자-전자 변환기와 상기 기판 사이에 배치되는 전자 렌즈; 및
    상기 이미지가 상기 전자빔들의 어레이로 기판상에 기록되도록 상기 기판과 상기 광자-전자 변환기 사이에 상대 운동을 제공하기 위한 스테이지
    를 포함하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 이동가능한 스테이지는 상기 전자빔들의 어레이의 일 축에 대해 다소 경사진 방향으로 상기 기판을 중계하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  23. 광원;
    입력 데이터 신호에 대응하여 개별적으로 조절되는 광선들의 어레이를 제공하기 위한 상기 광원으로부터 빛을 수신하도록 위치되는 공간 광 조절기;
    각각의 상기 조절되는 광선들을 포커싱하기 위한 렌즈들의 어레이;
    각각의 상기 조절되는 광선을 전자빔으로 변환하기 위해 상기 조절되는 광선들의 초점에 위치되는 광자-전자 변환기;
    상기 광자-전자 변환기와 상기 기판 사이에 배치되는 전자 축소기;
    상기 이미지가 상기 전자빔들의 어레이로 기판상에 기록되도록 상기 기판과 상기 광자-전자 변환기 사이에 상대 운동을 제공하고 상기 기판을 지지하기 위한 이동가능한 스테이지
    를 포함하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 이동가능한 스테이지는 상기 전자빔들의 어레에의 일 축에 대해 다소 경사진 방향으로 상기 기판을 중계하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 공간 광 조절기는 마이크로미러 어레이인 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  26. 전자빔들의 어레이에 의해 형성되는 이미지로 기판을 노출시키기 위한 마스크없는 리소그래피 장치로서,
    입력 데이터 신호에 대응하여 조절되는 광선들의 어레이를 제공하고 광 패턴들의 시퀀스를 형성하기 위한 프로그램가능한 광 방사 소스;
    상기 광선들을 전자 스팟들로 변환하고 전자 스팟 패턴들의 시퀀스를 형성하기 위해, 광학적으로 민감한 마이크로팁들의 어레이를 포함하는 광자-전자 변환기;
    상기 전자 스팟들로부터 상기 기판으로 방출되는 전자들을 포커싱하기 위한 전자 광학기; 및
    상기 기판이 상기 이미지를 형성하는 포커싱되는 전자 스팟 패턴들의 시퀀스에 노출되도록 상기 기판과 상기 포커싱되는 전자 스팟들 사이의 상대 운동을 제공하기 위한 중계기
    를 포함하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스와 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되는 광학 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 .마스크없는 리소그래피 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스는 개별적으로 조절되는 레이저들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 광 방사 소스는,
    광원; 및
    상기 입력 데이터 신호에 대응하여 개별적으로 조절되는 광선들의 어레이를 제공하기 위한 프로그램가능한 공간 광 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스와 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되고, 상기 광선들과 상기 마이크로렌즈 어레이의 엘리먼트들 사이에 1-대-1 대응되도록 위치되는 광학 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 프로그램가능한 광 방사 소스와 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되고, 상기 광선들과 상기 마이크로렌즈 어레이의 엘리먼트들 사이에 1-대-1 대응되도록 위치되는 광학 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈들은 회전되는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  33. 제 26 항에 있어서,
    상기 중계기는 상기 전자빔 패턴의 일 축에 대해 경사진 축을 따라 상기 기판을 중계하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  34. 제 27 항에 있어서,
    상기 광선들의 어레이는 2차원인 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
  35. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학 마이크로렌즈 어레이와 상기 광자-전자 변환기 사이에 배치되는 광학 축소기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크없는 리소그래피 장치.
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