KR20210021966A - 이미지 포인트 노출 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학 시스템을 이용하여 기판(6) 상에 감광성 재료(18)를 포함하는 감광 층(19)의 이미지 포인트(1)의 노출 방법에 관한 것으로서,
이미지 포인트(1)들이 상기 광학 시스템에 대해 연속적으로 이동하고,
복수의 2차 빔(16)은 각각의 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 위해 개별적으로 광학 시스템에 의해 제어되어, 2차 빔(16)이 ON 상태 또는 OFF 상태로 놓이며,
a) ON 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하고,
b) OFF 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하지 않으며,
n> 1 인 그레이-톤의 이미지 포인트(1) 생성을 위해, 개별 선량 D를 갖는 상이한 2차 빔(16)들에 의해 개별 노출이 수행되며, 각 이미지 포인트(1)의 그레이 톤 G가 개별 선량 D의 합으로 규정된다.
또한 본 발명은 대응하는 장치에 관련된다.
이미지 포인트(1)들이 상기 광학 시스템에 대해 연속적으로 이동하고,
복수의 2차 빔(16)은 각각의 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 위해 개별적으로 광학 시스템에 의해 제어되어, 2차 빔(16)이 ON 상태 또는 OFF 상태로 놓이며,
a) ON 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하고,
b) OFF 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하지 않으며,
n> 1 인 그레이-톤의 이미지 포인트(1) 생성을 위해, 개별 선량 D를 갖는 상이한 2차 빔(16)들에 의해 개별 노출이 수행되며, 각 이미지 포인트(1)의 그레이 톤 G가 개별 선량 D의 합으로 규정된다.
또한 본 발명은 대응하는 장치에 관련된다.
Description
본 발명은 청구항 1에 따른 방법 및 청구항 7에 따른 장치에 관한 것이다.
반도체 산업은 표면의 마이크로 및 나노 구조화를 위한 훨씬 더 우수하고 효율적인 방법을 찾고 있다. 대부분의 표면은 리소그래피를 통해 구조화된다(structured). 반도체 산업의 리소그래피 기술은 임프린트 리소그래피와 포토 리소그래피의 크게 두 개의 하위 부문으로 나눌 수 있다. 포토 리소그래피에서는 구조를 감광성 재료로 투영하기 위한 마스크에 대부분의 경우에 사용한다. 이러한 마스크는 감광성 재료 층에 투영 기술을 사용하여 축소된 크기로 투영되거나 마스크 구조가 광학적 스케일링없이 감광성 재료로 전사된다. 마스크 제작은 시간과 비용이 많이 들고 오차가 발생한다.
또한 최근에는 소위 마스크리스 리소그래피 기술이 개발되었다. 이러한 기술은 적어도 하나의 이미지 포인트, 특히 복수의 이미지 포인트가 동시에 노출되고, 노출 후, 감광성 물질과 이미지 포인트 노출을 담당하는 광학 시스템 간에 상대적 변위가 나타난다. 특히 이들은 스캔 프로세스이다. 특히 마스크없는, 포토 리소그래피에서 점점 더 중요해지고 있는 영역은 상대적인 이동 평면에 수직으로 서있는 제 3 방향으로 감광성 물질의 제어 가능한 노출 가능성이다. 이러한 방법을 그레이-톤 리소그래피라고하며 가장 최근에는 감광성 재료의 3차원 또는 2.5차원 포토 리소그래피 노출을 가능하게하여 재료를 구조화할 수 있다.
반도체 산업의 구조는 수십 년 동안 포토 리소그래피 방법의 도움으로 생산되어왔다. 3차원 구조를 생성할 수 있으려면 일반적으로 복수의 노광 공정을 위한 복수의 마스크가 생성되어야한다. 각 노출 단계는 코팅 공정이 선행되고 각 노출 단계에 현상 단계가 이어진다. 성공적인 노출 후에만 감광성 재료로 만들어진 마스크를 에칭 또는 금속 코팅에 사용할 수 있다.
앞서 언급한 마스크리스 노광 기술의 경우 마스크 자체가 필요하지 않은 것은 사실이지만 3차원 구조를 생성하기 위해서는 다층 공정이 필요하다.
마스크리스 노광 기술은 흑백 또는 그레이-톤 리소그래피로 확장되어 감광성 재료를 2차원뿐만 아니라 3차원으로 노광할 수 있었다. 그러나 경험에 따르면 사용된 방법은 최적의 제품을 제공하지 못했다. 특히 노출 프로파일의 품질 및/또는 노출 지속시간이 불만족스러웠다.
흑백 리소그래피의 경우 이미지 포인트가 노출되거나 노출되지 않는다.
그레이-톤 리소그래피의 경우 마이크로 미러 장치(디지털 마이크로 미러 장치, 이하: DMD)가 감광성 재료 층에 대해 고정된 후, DMD의 개별 미러가 잘 정의된 시간 동안 스위칭되어, 각 이미지 포인트에 원하는 선량을 전달할 수 있게 한다. 이 프로세스는 시간이 많이 걸린다.
종래 기술에서 언급된 방법은 특히 단계 프로세스(step-and-repeat)의 사용을 필요로한다. 따라서, 종래 기술의 문제는 감광성 재료를 3차원 적으로 구조화하기 위한 효율적이고 비용 효율적인 방법이 없다는 사실에 있다.
따라서, 본 발명의 문제는 감광성 재료의 적어도 2.5차원, 바람직하게는 3차원의, 포토 리소그래피 노광이 가능한 간단하고 가격 경쟁력있는 방식으로 효율적으로 수행될 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이 문제는 청구항 1 및 7의 특징으로 해결된다. 본 발명의 유리한 발전은 하위 청구항에 기술되어있다. 발명의 설명, 청구 범위 및/또는 도면에 기재된 특징 중 적어도 2 개의 모든 조합이 또한 본 발명의 범위 내에 속한다. 명시된 값 범위의 경우, 명시된 한계 내에 있는 값도 제한 값으로 공개된 것으로 간주되어야하며 임의의 조합으로 청구될 수 있다.
본 발명의 기초가 되는 아이디어는 다음과 같은 특징을 갖는 광학 시스템에 의해 기판 상에 감광성 재료를 포함하는 감광성 층의 이미지 포인트의 노출 방법을 제공하는 것이다:
- 이미지 포인트는 광학 시스템에 대해 지속적으로 이동한다.
- 복수의 2차 빔은 각 이미지 포인트의 개별 노출에 대해 개별적으로 광학 시스템에 의해 제어되며, 이에 의해 2차 빔은 ON 상태 또는 OFF 상태로 설정된다.
a) ON 상태의 2차 빔은 각 2차 빔에 할당된 이미지 포인트의 개별 노출을 생성하고
b) OFF 상태의 2차 빔은 각각의 2차 빔에 할당된 이미지 포인트의 개별 노출을 생성하지 않는다.
- 여기서, n> 1 인 그레이-톤 이미지 포인트의 생성을 위해, 개별 노출은 개별 선량 D를 갖는 상이한 2차 빔들에 의해 수행되며, 여기서 각 이미지 포인트의 그레이 톤 G는 개별 선량 D의 합으로 정의된다.
전술한 발명의 대안적이고 더 복잡한 실시예에 따르면, 복수의 2차 빔은 각 이미지 포인트의 개별 노출에 대해 개별적으로 광학 시스템에 의해 제어되며, 여기서 2차 빔은 ON 상태 또는 OFF 상태, 또는 ON 상태와 OFF 상태 사이에 있는 정의된 중간 상태에 놓인다.
또한, 본 발명은 다음 특징을 갖는 광학 시스템에 의해 기판 상에 감광성 재료를 포함하는 감광성 층의 이미지 포인트의 노출을 위한 장치에 관한 것이다:
- 광학 시스템에 대한 이미지 포인트의 연속적인 이동 수단,
- 각 이미지 포인트의 개별 노출을 위한 광학 시스템에 의해 복수의 2차 빔을 개별적으로 제어하기 위한 제어 수단으로서, 2차 빔은 ON 상태 또는 OFF 상태로 놓일 수 있고,
a) ON 상태의 2차 빔은 각 2차 빔에 할당된 이미지 포인트의 개별 노출을 생성하고
b) OFF 상태의 2차 빔은 각각의 2차 빔에 할당된 이미지 포인트의 개별 노출을 생성하지 않으며,
- 개별 선량 D를 갖는 상이한 2차 빔들을 이용하여 n> 1 개별 노출에 의해 그레이-톤을 갖는 이미지 포인트의 생성을 위한 개별 노출 수단 - 여기서 각 이미지 포인트의 그레이 톤 G는 개별 선량 D의 합에 의해 정의될 수 있다.
본 발명은 특히 감광성 재료의 적어도 2.5차원, 바람직하게는 3차원 포토 리소그래피 노출을 위한 복수의 방법 및 장치를 설명한다. 본 발명은 주로, 이 포토 리소그래피 노광을 생성하는 복수의 상이한 방법에 기초한다. 기본 아이디어는 (i) 서로의 (바로) 뒤에 배치되는 DMD의 미러를 통해 이미지 포인트의 다중 노출, 및/또는, (ii) 이미지 포인트 패턴을 조정하기 위한 수학적 알고리즘의 이용, 및/또는, (iii) 광원의 방사 강도 및/또는 이미지 포인트 당 선량의 변화/제어에 기초한다.
2.5차원 및 3차원 포토 리소그래피 노출은 그레이 스케일의 추가 차원 또는 개별 이미지 포인트의 다중 노출을 위해 다음에서 동의어로 사용된다.
즉, 본 발명의 필수적인 부분은 특히 복수의 방법으로 구성되며, 이는 서로 독립적이지만 함께 적용될 수 있으며, 그 방법의 도움으로 2.5차원, 포토 리소그래피 노출이 가능하다. 방법은 기술적으로 서로 다르지만 최적화된 결과로 해당 조합 방법을 구현할 수 있도록 임의로 서로 조합될 수 있다.
본 발명에 따라 설명된 모든 방법은 감광성 물질의 표적화 된, 국부적으로 해상된, 2.5차원 노출이 수행될 수 있다는 사실을 공통적으로 갖는다. 특히 임의의 조합으로 고려되거나 적용될 수 있는 전체 발명의 개별적, 바람직하게는 독립적인, 핵심 양태는 다음과 같다:
(i) 특히, 노출 래스터 그리드의 기울어진 위치 및/또는 왜곡된 이미지에 의해, 개별 이미지 포인트의 더 큰 위치 결정 정확도의 생성, 및/또는
(ii) 단계 공정 방법과는 대조적으로 연속 노출 방법(단계 및 반복 없음: no step-and-repeat) 및/또는
(iii) 인접 이미지 포인트의 강도 프로파일 중첩 및/또는
(iv) DMD 미러의 바이너리 제어, 즉 각 미러는 두 상태(ON-OFF) 간에서만 스위칭가능 및/또는
(v) 서로 다른 시점에서 복수의 DMD 미러를 결합하여 스위칭함으로써, 특히, 오버샘플링에 의해, 이미지 포인트의 선량 제어, 및/또는
(vi) 패턴 생성을 위한 수학적 알고리즘 사용 및/또는
(vii) 1차 소스/광원의 선량 조절.
본 발명의 핵심 아이디어는 주로, 특히 위치결정 정확도의 동시적 희생/감소와 함께, 본 발명의 공정 중 적어도 하나를 사용하여 그레이-톤 리소그래피의 생성이 가능하다는 사실에 있다.
본 발명에 따른 방법 및 방법이 수행되도록하기 위한 설명된 요건은 종래 기술에 비해 다수의 이점을 제공한다.
단계-및-반복 기술이 주로 사용되는 종래 기술과 달리, 본 발명에 따른 방법에서는 스캐닝 방법, 즉, DMD와 감광성 재료 사이의 연속적인 상대적 이동이 주로 사용된다. DMD와 감광성 물질 사이의 상대적인 움직임이 매 단계 후에 멈추지 않거나 적어도 느려지지 않기 때문에 스캐닝 방법을 사용하면 처리량이 현저하게 증가하여, 특히 DMD 미러의 개별 제어를 통해, 주어진 선량으로 이미지 포인트에서 노출될 이미지 포인트를 제공할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 시스템 및 방법은 특히 대량 생산(HVM)에 적합하다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 중요한 이점 및 측면은 특히 DMD의 모든 미러가 동시에/동 기적으로 스위칭된다는 사실에 있다. 즉, 모든 미러가 단 두 개의 상태 중 하나 또는 다른 하나로 동시에 놓이게 된다. 따라서 감광성 재료에 투사된 선량은 표적화된 그리고 국부적으로 해상된 방식으로 조정될 수 있다. 따라서 DMD는 한 위치에서 개별적으로 조정할 필요가 없다. 즉, DMD의 미러는 항상 모두 동기화 상태로 스위칭된다.
본질적인 측면은 상대적 이동 방향에 평행한 선을 따라 위치하는 복수의 미러의 반복 노출에 의해 이미지 포인트에서 그레이-톤의 목표화된 조정 가능성이다. 그레이-톤의 목표화된 조정은 본 발명에 따른 이러한 측면에 의해 가능해진다.
본 발명의 추가적 측면은 오버 샘플링에 의한 그레이-톤의 목표화된 조정뿐만 아니라 특히 유한 폭의 강도 프로파일에 의한 이미지 포인트의 중첩으로도 이루어진다.
특히, 측면 방향(상대 이동 방향에 수직)으로 이미지 포인트의 추가 중첩은 상대적으로 넓은 강도 프로파일을 기반으로 동시에 발생한다. 본 발명에 따라 개시된 방법에 의해, 그레이-톤 노출이 상이한 및/또는 조합된 방식으로 가능하다.
본 발명에 따른 방법은 특히 그레이-톤 마스크 및/또는 다중 노출을 대체하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 홀더는 특히 연속 노출 동안 정밀하게 제어되고 위치결정되며, 여기서 단계 공정 방법과 달리, 광학 시스템(DMD) 및 노출될 층의 위치가, 바람직하게는 연속적으로, 확인된다. 특히 노출, 이동 및 적절한 경우 이미 노출된 영역의 측정이 수행되고 모니터링되며 동시에 제어된다. 이를 위해 제어 전자 장치 및/또는 소프트웨어가 설정된다.
이미지 포인트 영역에 대해 평균 그레이 톤을 생성하는 알고리즘을 사용하는 한, 위치결정 정확도는 적어도 부분적으로 손실된다.
각 이미지 포인트 또는 그레이-톤의 노출 강도를 제어하기 위해, 특히 넓은 강도 범위에 걸친, 레지스트의 거동은 더욱 최적화된 결과를 얻기 위해 본 발명에 따른 제어 측면에서 관련이 있다.
본 발명에 따르면, 이미지 포인트에서 보다 높은 그레이-톤 수를 얻기 위해, 대응하여 보다 많은 미러가 미러 노출 열에 배열된다. 많은 수의 미러를 제어함으로써 DMD의 최대 스위칭율(maximum switchover rate)이 떨어지고, 전송될 데이터 볼륨이 커지며, 최대 스캔 속도가 감소한다.
따라서 그레이-톤 수는 이미지 포인트를 스윕하는 미러 노출 라인의 수에 의해 제한된다. 미러 노출 라인을 그룹화하여 블록을 형성하는 것을 상상할 수 있다. 그레이-톤의 조정에 사용할 수 있는 모든 미러 노출 라인의 양을 미러 노출 라인 블록이라고 한다. 다음 예제는 예로서 제공된다. 900 개의 미러 노출 라인이 있는 DMD를 통해 900 개의 그레이-톤 중 하나 또는 900 개의 상이한 그레이-톤을 가진 이미지를 생성할 수 있다. 900 개의 미러 노출 라인이 각각 300 개의 미러 노출 라인이 있는 3 개의 블록으로 그룹화되면, 이미지 포인트는 300 개의 그레이-톤 중 하나만을 가정할 수 있지만 그 대신 세 개의 이미지 포인트를 동시에 설명될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 감광성 재료에서 노출된 2.5차원 구조를 생성하는 역할을 한다. 감광성 재료는 종래 기술에 공지된 방법에 의해 기판 상에 증착된다.
본 발명은 측 방향 및 수직 표적 방식으로 감광성 물질의 이미지 포인트를 노출시키는 복수의 방법을 개시한다. 측면 노출은 감광성 재료의 표면에 평행한 평면에서 이미지 포인트의 노출을 의미하는 것으로 이해된다. 수직 노출은 정의된 깊이의 이미지 포인트에서 감광성 물질의 노출을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 기술되는 본 발명의 방법에 의해, 감광성 재료에서 3차원 구조를 노출시키는 것이 가능하다. 나머지 텍스트에서는 3D 또는 3차원이라는 용어가 더 일반적이기 때문에 항상 사용된다.
따라서 노출된 구조는 추가 공정 단계에서 현상될 수 있으며, 따라서 추가 코팅 및/또는 에칭 공정에 사용되는 3차원 토포그래피 감광성 재료 구조를 생성할 수 있다. 추가 프로세스 단계는 여기서 더 이상 다루지 않는다.
본 발명에 따른 방법은 DMD를 사용하여 설명된다. 설명된 DMD와 유사한 방식으로 사용할 수 있는 LCD(liquid crystal displays(액정 디스플레이)), LCoS(liquid crystal on silicon(실리콘상의 액정)), GLV(grating light valve(격자 광 밸브)) 또는 유사한 광학 요소의 사용이, 또한 가능할 것이다.
본 발명에 따른 전술한 모든 방법은 또한 종래의 바이너리 마스크리스 노광 리소그래피의 품질을 개선하는데 사용될 수 있다. 특히, 가장자리 효과는 언급된 방법으로 줄일 수 있다. 그러나 이러한 최적화 속성은 자세히 다루지 않는다.
용어 정의
다음 섹션에서는 본 발명에 따른 방법을 보다 효율적으로 설명할 수 있도록 몇 가지 중요한 용어를 정의한다.
이미지 포인트는 텍스트의 나머지 부분에서, 노출될 감광성 재료의 정의된 위치를 의미하는 것으로 이해되며, 이 위치는 DMD의 개별 미러에 의해 생성된다. 따라서 이미지 포인트는 노출될 감광성 재료의 공간적으로 제한된 영역이다. 감광성 재료는 각 이미지 포인트에서 정의된 깊이까지 노출될 수 있다. 따라서 각 이미지 포인트에는 측면뿐만 아니라 수직 확장도 있다. 따라서 이미지 포인트는 3차원적이다. 수직 확장, 즉 이미지 포인트의 깊이는 특히 수신된 전자기 방사선량과 연결된다. 각 이미지 포인트에 대한 이 선량의 조정은 본 발명의 필수 측면이다. 특히 감광성 물질이 노출되는 깊이는 선량에 의해 고정된다. 이미지 포인트의 선량을 정의하기 위한 본 발명에 따른 가장 중요한 방법 중 하나는 복수의 DMD 미러에 의한 반복 노출로 구성된다. 이들 DMD 미러는 특히 DMD 미러의 상대적인 이동 방향에 평행한 선으로 차례로 배열되어, 각각의 경우 동일한 이미지 포인트에 정렬될 수 있다. DMD 미러는 각각이 단위 시간 당 이미지 포인트에 정의된 동일한 선량을 투사하거나 투사하지 않는(ON-OFF) 방식으로 제어될 수 있다.
그레이-톤은 정의된 선량을 받고 그에 따라 화학적으로 변경된 이미지 포인트의 감광성 재료의 양으로 인해 발생한다. 수신된 선량이 높을수록 감광성 물질이 깊이 측면에서 물리적으로 및/또는 화학적으로 더 많이 변경되었다.
이미지 포인트 라인은 특히 상대적인 이동 방향에 수직인 직선을 따라 등거리로 감광성 재료 상에 분포되는 다수의 이미지 포인트를 의미한다.
이미지 포인트 열은 특히 상대적인 이동 방향에 평행한 직선을 따라 등거리로 감광성 재료 상에 분포된 다수의 이미지 포인트를 의미한다.
텍스트의 나머지 부분에서, 이미지 포인트 영역은 다수의, 특히 인접한, 이미지 포인트를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 이미지 포인트 영역의 이미지 포인트들은 결과적인 이미지 포인트 영역이 평균 그레이-톤 값을 갖는 방식으로, 특히 수학적 알고리즘에 의해, 노출된다. 이 평균 그레이-톤 값은 특히 이미지 포인트의 개별 그레이-톤 값을 제어하는 사용 알고리즘에서 비롯된다. 그레이-톤을 설정하기 위해 수학적 알고리즘을 사용하는 경우, 이미지 포인트 영역(이미지 포인트 아님)은 실제 픽셀을 나타낸다. 가능한 최대 해상도는 이미지 포인트 영역의 측면 확장에 의해 정의된다. 특히, 이미지 포인트 영역의 측면 크기 정도(lateral order of magnitude)와 DMD 미러의 치수, 보다 정확하게는 DMD 미러의 투영이 거의 동일하다는 것이 본 발명의 한 측면이다. 이미지 포인트 영역의 면적은 특히 투영된 DMD 영역 면적의 0.5 배 이상, 바람직하게는 0.75 배 이상이며, 보다 더 바람직하게는 정확히 1.0 배, 가장 바람직하게는 1.5 배 이상, 더더욱 바람직하게는 2.0 배 이상이다.
노출 스트립은 방향, 특히 DMD의 가장 긴 이동 경로 방향을 따라 많은 이미지 포인트를 설명한다. 예를 들어, 구불 구불한 래스터 경로의 경우 DMD는 항상 가능한 가장 긴 이동 섹션을 따라 이동하며, 특히 기판 가장자리까지 확장되고 한 이동 섹션에서 다음 이동 섹션으로 짧은 측면 이동을 통해 이동한다. 이동 섹션.
1차 빔은 DMD에 도달하기 전에 방사선 소스/1차 소스/광원에 의해 생성된 광선을 의미하는 것으로 이해된다. 1차 빔은 광원에서 원점을 가지며 특히 DMD에 도달하기 전에 복수의 광학 요소를 통과한다.
2차 빔은 특히 DVD의 (바람직하게는 개별적인) 미러에 의해 반사되는 1차 빔의 각각의 부분을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서 1차 빔은 DMD에 의해 복수의 2차 빔으로 분할된다. 따라서 2차 빔은 DMD의 미러에서 원점을 가지며 감광성 물질에 부딪히기 전에 복수의 광학 요소를 통과할 수 있다.
텍스트의 나머지 부분에서, 강도 프로파일은 특히 강도 프로파일의 주된 강도 점유율과 함께 이미지 포인트를 노출하는 2차 빔의 단면 강도 분포를 의미하는 것으로 이해된다. 서로 옆에 놓인 복수의 2차 빔의 강도 프로파일은 교차하는 것이 바람직하며, 강도 프로파일의 변곡점은 각 경우에 인접한 2차 빔의 강도 프로파일 내부에 놓인다.
따라서 이미지 포인트의 노출의 특히 높은 균질성이 특히 이미지 포인트의 가장자리에서도 달성된다.
이미지 포인트의 선량(dose)은 마스크리스 기록 프로세스(노출)의 임의의 시점에서 이미지 포인트에서 감광성 물질이 작용한 전자기 복사의 양을 의미하는 것으로 이해된다.
1차 빔의 광 출력은 0.01W와 1000W 사이, 바람직하게는 0.1W와 750W 사이, 더욱더 바람직하게는 1W와 500W 사이, 가장 바람직하게는 10W와 250W 사이이며, 더더욱 바람직하게는 20W와 50W 사이이다. 2차 빔에 기인하는 광 파워는 1차 빔의 광 파워와 조사된 DMD 미러의 수 사이의 비율에 가깝다. DMD에는 예를 들어 1000x1000 픽셀이 있다. 따라서 1차 빔의 광 파워가 25W 인 경우에는 0.000025 Watt의 광 파워가 2차 빔에 기인한다. 이미지 포인트 당 20μs의 조사 시간을 가정하면, 5*10-10J 또는 500pJ의 에너지가 개별 2차 빔당 이미지 포인트로 전송될 것이다. 오버 샘플링을 통해, DMD를 통과하는 동안 이미지 포인트 당 이 에너지를 상응하여 증가시킬 수 있다.
이미지 포인트 에너지는 특히 10-12J와 1J 사이, 바람직하게는 10-12J와 10-2J 사이, 더 바람직하게는 10-12J와 10-4J 사이, 가장 바람직하게는 10-12J와 10-6J 사이, 더더욱 바람직하게는 10-12 J와 10-9 J 사이에 놓인다.
조사 시간(irradiation time)은 특히 10-9 초와 1 초 사이, 바람직하게는 10-9 초와 10-2 초 사이, 더 바람직하게는 10-9 초와 10-4 초 사이, 가장 바람직하게는 10-9 초와 10-4 초 사이, 더더욱 바람직하게는 10-9 초와 10-6 초 사이에 놓인다.
따라서 개별 선량 D는 특히 개별 노출과 함께 이미지 포인트에 작용하는 에너지이다.
이미지 포인트의 총 선량은 완전히 완료된 마스크리스 쓰기 프로세스가 끝날 때 감광성 물질이 이미지 포인트에서 수신한 누적 전자기 복사를 의미하는 것으로 이해된다. 프로파일 강도의 전술한 바람직한 중첩에 의해, 각 이미지 포인트는 인접한 이미지 포인트의 2차 빔으로부터도 선량의 일부를 수신한다. 누적 선량은 특히 이미지 포인트의 그레이-톤을 설정한다.
미러 라인은 DMD 기준 시스템의 첫 번째 축을 따라 위치하는 DMD의 여러 미러를 의미하는 것으로 이해된다. DMD가 이동 방향에 대해 회전하지 않으면, 이 축은 이동 방향에 수직이다.
미러 열은 DMD 기준 시스템의 두 번째 축을 따라 위치하는 DMD의 여러 미러를 의미하는 것으로 이해된다. 이 두 번째 축은 DMD 기준 시스템의 첫 번째 축에 수직이다.
본 발명에 따라 바람직한 바와 같이, 이동 방향에 대한 DMD의 회전에 의해, 미러 라인은 수직으로 배열되지 않거나 미러 열이 이동 방향에 평행하게 배열되지 않는다.
미러 노출 선은 이동 방향에 수직인 선을 따라 놓이는 DMD의 다수의 미러를 의미하는 것으로 이해된다. DMD가 이동 방향에 대해 회전하지 않는 경우, 노출 라인 및 미러 라인은 측면 배열에 대해 동일한다.
미러 노출 열은 이동 방향에 평행한 선을 따라 놓인 DMD의 여러 미러를 의미하는 것으로 이해된다. DMD가 이동 방향에 대해 회전하지 않으면 노광 열과 미러 열이 측면 배열에 대해 동일한다.
미러 노출 라인 블록은 모든 이미지 포인트의 완전한 노출에 필요한 다수의 미러 노출 라인을 의미하는 것으로 이해된다.
DMD에 미러 노출 블록에 필요한 것보다 많은 라인이 장착된 경우, 추가 DMD 미러가 추가 기능을 수행할 수 있다. 특히 리던던시로 사용하거나, 추가 미러 노출 라인 블록을 형성할 수 있다. 미러 노출 라인 블록 당 미러 노출 라인의 수는 유리하게 일정하다. 즉, 미러 노출 라인 블록의 수는 미러 노출 라인 수의 정수 제수(whole-number divisor)이다. 그레이-톤 수는 미러 노출 라인 블록 당 미러 노출 라인 수에 의해 제한된다.
텍스트의 나머지 부분에서는 정적 기능의 정확성 및 정밀도와 또한 관련되는, 상이한 파라미터 세트가 공개된다.
정확성은 체계적인 오류를 의미하는 것으로 이해된다. 체계적 오류는 임의적 샘플 량으로부터 통계적으로 결정되는 모집단의 실제 값으로부터 파라미터의 예상 값의 편차이다. 정확도가 높을수록 편차 값이 작다. 즉, 체계적 오류가 작다.
정밀도는 임의 샘플 수량의 예상 값 주위에 측정된 변수의 산포도(scatter)를 의미하는 것으로 이해된다. 정밀도가 높을수록 산포도가 작아집니다.
위치결정(positioning) 정확도는 DMD 미러의 중앙을 통해 감광성 재료의 이미지 포인트가 일치하는 방식으로 구동될 수 있는 정확도를 의미하는 것으로 이해된다. 이 위치 결정 정확도는 특히 DMD와 감광성 재료 사이의 이동 방향에 대한 DMD의 경사 위치에 의해 증가된다.
장치(Device)
본 발명에 따른 장치는 기판 홀더 및 광학 시스템을 포함한다. 기판 홀더는 기판의 고정 및/또는 정렬 및/또는 이동에 대해 종래 기술에 알려진 기술적 특징을 갖는다.
고정부는 장치에서 처리될 기판을 고정하는 역할을 한다. 고정부는
● 기계적 고정부, 특히 클램프 및/또는
● 특히, 개별적으로 제어 가능한 진공 트랙 또는 서로 연결된 진공 트랙을 가진, 진공 고정부 및/또는
● 전기 고정부, 특히 정전기 고정부 및/또는
● 자기 고정부 및/또는
● 접착제 고정부, 특히 Gel-Pak 고정부 및/또는 접착제, 특히 제어 가능한, 표면을 가진 고정부.
고정부는 특히 전자적으로 제어할 수 있다. 진공 고정부는 선호되는 고정 유형이다. 진공 고정부는 바람직하게는 복수의 진공 트랙을 포함하고, 이들은 기판 홀더의 표면에 나타난다. 진공 트랙은 바람직하게는 개별적으로 제어 가능한다. 기술적으로 선호되는 방식으로 수행될 수 있는 응용 분야에서, 여러 진공 트랙이 결합되어 진공 트랙 세그먼트를 형성하며, 이들은 개별적으로 제어 가능하므로 진공화되거나 넘쳐날 수 있다. 각각의 진공 세그먼트는 바람직하게는 다른 진공 세그먼트와 독립적이며, 즉 바람직하게는 개별적으로 제어 가능한 진공 세그먼트를 포함한다. 진공 세그먼트는 바람직하게는 환형 형태로 설계된다. 따라서 이는 특히 내부에서 바깥쪽으로 수행되는 기판 홀더로부터 기판의 분리 및/또는 표적화된 방사상 대칭 고정을 가능하게한다.
바람직하게 기판 홀더는 공간적으로 고정된 좌표계에 대해 능동적으로 이동될 수 있다. 특히, 기판 홀더의 위치는 이동 중에 지속적으로 추적, 측정 및 저장된다.
위치결정의 정밀도는 분산의 신뢰 구간으로 설명된다. 3 시그마 신뢰 수준이 99.7 % 인 경우 정밀도는 1nm와 100μm 사이, 바람직하게는 1nm와 10μm 사이, 바람직하게는 1nm와 1μm 사이, 더 바람직하게는 1nm와 100nm 사이, 가장 바람직하게는 1 nm 내지 10 nm 사이, 더더욱 바람직하게는 1 nm 내지 5 nm 사이의 신뢰 구간을 갖는다.
장치의 광학 시스템은 특히 하나 이상의 광원 및 특히 하나의 DMD를 포함한다. 1차 빔의 균질화를 위한 광학 요소는 바람직하게는 광학 경로에, 특히 1차 빔의 경로에 적어도 또는 배타적으로 위치한다. 모든 광학 요소는 바람직하게는 베이스에 대해 고정되어 장착되므로, 적어도 노출 중 상대적인 움직임은 기판 홀더를 사용하여 기판을 이동함으로써 배타적으로 이루어진다. 모든 광학 요소는 바람직하게는 6 개의 공간 방향으로 보정될 수 있다. 기판 홀더가 이동되는 기초 또는 베이스는 바람직하게는 진동 감쇠된다. 진동 감쇠는 능동적 및/또는 수동적으로 발생할 수 있다. 기초는 바람직하게는 화강암 블록(granite block)이다. 더 바람직하게는 능동적으로 진동이 감쇠된 화강암 블록이다.
방법
DMD 미러는 본 발명을 보다 간단하게 설명할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 대응하는 후술하는 방법에서 이진 스위칭 소자로 구성된다. DMD의 각 미러는 특정 시점에서 다음 두 가지 상태의 단일 상태 일 수 있다: 1차 빔의 일부를 감광성 재료에 반사하거나 1차 빔의 일부가 감광성 물질을 타격하지 않는 방식으로 1차 빔의 일부를 반사시킨다. 미러의 두 가지 상태는 이에 상응하여 "on"(ON, 감광성 재료를 타격함) 또는 "off"(OFF, 감광성 재료를 타격하지 않음)라고한다. 따라서 두 이진 상태에 대해 말하는 것이 더 정확하다. 이 지정은 텍스트 읽기를 단순화한다. 본 발명에 따르면, 연속적인 틸팅을 수행할 수 있는 미러의 사용을 생각할 수 있다. 기술적인 측면에서, 이러한 미러는 이진 스위칭가능 미러의 일반적 항목을 나타내지만 생산 및 제어 기술 측면에서 훨씬 더 복잡하고 비용이 많이 든다.
DMD의 미러는 바람직하게는 모두 동시에 스위칭될 수 있으며 ON과 OFF 사이의 선택이 존재한다. 모든 미러의 동시 스위칭을 위한 스위칭 주파수는 특히 1Hz 이상, 바람직하게는 100 Hz 이상, 더욱더 바람직하게는 1kHz 이상, 가장 바람직하게는 100kHz 이상, 더더욱 바람직하게는 1MHz 이상이다.
본 발명에 따라 설명된 모든 방법에 대한 유리하고 중요한 측면에 따르면, 특히 상대적 이동 방향에 대한 DMD의 경사 위치에 의해 위치 결정 정확도의 증가가 달성된다.
대안으로 또는 이것에 추가하여, 2차 빔을 왜곡하는 광학 요소를 사용하여 위치결정 정확도를 높일 수 있다. 위치결정 정확도를 높이기 위한 종래 기술에는 여전히 다른 방법이 있지만, 여기에 모두 개별적으로 나열되지는 않는다. 제한이 아닌 예로서, 위치결정 정확도를 높이는 이점이 DVD의 경사 위치를 통해 설명된다.
본 발명에 따르면, 단일 미러 라인을 갖는 DMD는 스캐닝 이미징 원리를 갖는 단순한 마스크리스(또는 보다 정확하게 동적 구조화된) 노광 시스템에 충분할 것이다. 일반적으로 시장에 나와있는 DMD는 매우 많은 미러 라인으로 구성된다(예: 풀 HD-DMD에서 각 경우 1920 미러 열이 있는 1080 미러 라인). 하나보다 많은 미러 라인을 갖는 이러한 DMD가 바람직하게는 본 발명에 따라 사용된다. 추가 미러 라인은 특히 한편으로 오버 샘플링을 통해 위치결정 정확도를 높이기 위해 사용된다. 오버 샘플링은 예를 들어 인쇄 기술과 관련된 US4700235A에 설명되어 있다.
그러나 특별한 회전 각도를 선택하면 이동 방향에 수직인 길이 당 더 많은 수의 이미지 포인트가 노출될 수 있다. 회전 각도 α는 특히 다음 공식으로 계산되고 정의된다.
α = arctan n/m,
여기서 n은 이미지 포인트 라인의 간격이고, m은 두 개의 다음 미러 센터 사이의 이미지 포인트 열의 간격이다.
본 발명에 따른 제 1 방법에서, 각각의 이미지 포인트의 원하는 선량은 복수의 이미지 포인트에 걸쳐 누적적으로 설정된다. 특히, 각 개별 노출은 동일한 개별 선량 D로 발생한다.
이미지 포인트 중 하나의 누적 노출은 동일한 미러 노출 열에 있는 다른 DMD 미러에 의해 발생한다. 따라서, 본 발명에 따른 첫 번째 아이디어의 기초가 되는 사고는 그레이-톤 레벨 n을 가져야하는 이미지 포인트가, 미러 노출 열을 따라 위치한 DMD의 n개의 상이한 미러로부터 적어도 n회로, DMD와 감광 층 사이의 상대적인 이동 중에 노출되는 것이다. 예를 들어 최대 그레이 스케일 깊이 128을 선택하고 이미지 포인트가 그레이-톤 n = 13을 수신하는 경우, 미러 노출 열 내부의 13 개 미러로부터 모든 미러가 정확히, 선량으로 최대 가용 최대 강도의 1/128을 전달해야한다. 따라서 전체적으로, 모든 미러는 기판 표면까지 이미지 포인트를 100 % 노출하는 데 필요한 강도의 13/128의 선량을 전달한다.
개별 이미지 포인트의 그레이-톤은 본 발명에 따른 이 방법에 의해 목표화된 방식으로 조정될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 제 1 방법에서 이미지 포인트 당 생성될 수 있는 그레이-톤의 수는 미러 노출 라인 블록의 수와 동일하다. DMD는 일반적으로 복수의 미러를 포함하고 이에 대응하여 복수의 이미지 포인트가 각각의 경우에 동일 선량으로 동시에 노출될 수 있기 때문에, 이 방법으로 전에 패턴들이 동시에 생성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이 방법의 양태는 또한 동일한 노출 단계의 시간 관련 평균화가 각 노출 단계에서 상이한 패턴으로 수행된다는 효과로 요약될 수 있다.
첫 번째 방법과 결합될 수 있는 본 발명에 따른 두 번째 방법에서, 이미지 포인트의 원하는 선량은 각 노출 시점에서 정확하게 조정 가능한 선량이 원하는 이미지 포인트에 작용한다는 사실에 의해 생성된다. 정확하게 조절 가능한 선량을 얻을 수 있도록 여러 가지 기본 옵션이 있다.
본 발명에 따른 제 1 실시예에서, 1차 빔의 방사 소스의 강도는 목표화된 방식으로 변경되는 반면, DMD는 노출될 위치 위에 위치한다. 이미지 포인트의 그레이-톤은 주어진 시점에 이미지 포인트에 도달하는 선량으로 정의된다. 방사선 소스의 강도를 목표화된 방식으로 조정 및 변경할 수 있기 때문에, 선량도 목표화된 방식으로 변경할 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 임의의 시점에서 소스의 방사선 강도를 정의된 값으로 조정하는 데 적합하며, 따라서 DMD 미러 당 발생하는 선량의 결과로 이 선량과 동시에 복수의 이미지 포인트를 노출하는 데 적합하고, 따라서 DMD 미러 당 선량이 증가한 결과, 각 미러의 스위칭 상태에 따라 이러한 선량과 동시에 복수의 이미지 포인트를 노출시키는데 적합하다.
특히, 방사 소스의 방사 주파수는 변경될 수 있거나, 복수의 방사 소스가 사용되며, 각각은 다른 주파수로 방사를 생성할 수 있다. 방사선 소스의 방사선 주파수는 특히, 사용된 감광성 재료와 조화를 이루어야한다. 즉, 가능한한 효율적인 화학적 및/또는 물리적 방식으로 후자를 변경할 수 있어야한다. 상이한 강도의 방사에 의해, 특히 그레이 레벨이 또한 변경될 수 있다.
본 발명에 따른 제 2 방법의 제 1 실시예에서, 이미지 포인트 당 생성될 수 있는 그레이-톤의 최대 수는 2k이며, 여기서 k는 미러 노출 라인 블록 당 사용된 미러 노출 라인의 수를 나타낸다. 따라서, 하나의 미러 노광 라인 블록의 k개의 미러 노출 라인으로부터 이미지 포인트가 노출되거나 노출되지 않는다.
본 발명에 따른 제 2 방법의 제 2 실시예에서, 이미지 포인트 당 생성될 수 있는 그레이-톤의 최대 수는 2k이며, 여기서 k는 사용된 미러 노출 라인 블록의 수를 나타낸다. 따라서, 각각의 k 미러 노출 라인 블록의 단 하나의 미러 노출 라인으로부터 이미지 포인트가 노출되거나 노출되지 않는다.
특히, 본 발명에 따른 방법으로 주어진 미러 노출 라인에 대한 선량을 조정하는 것이 가능하며, 바람직하게는 미러 노출 선을 변경하여 수학적 법칙에 따라 선량을 변경하는 것이 가능하다. 제 1 미러 노출 라인은 바람직하게는 전체 선량, 제 2 미러 노출 라인은 선량의 절반, 그 다음 미러 노출 라인은 선량의 1/4, k 번째 미러 노출 선은 (1/2)k 선량을 수신할 수 있다.
방사 소스의 강도가 변경될 수 있는 주파수는 특히 10Hz 이상, 바람직하게는 100Hz 이상, 더욱더 바람직하게는 1kHz 이상, 가장 바람직하게는 100kHz 이상이며, 더더욱 바람직하게는 1MHz 이상이다.
본 발명에 따라 가장 바람직하고 이전에 설명된 방법과 결합될 수 있는 세 번째 방법에서, 개별 이미지 포인트보다 특히 큰 이미지 포인트 영역에서 (특히 평균화된) 선량을 생성하기 위해, 디더링 알고리즘(dithering)이 사용된다. 알고리즘의 원리는 이미지 포인트 영역에 대한 평균 그레이-톤 값이 생성되도록 서로 옆에 있는 이미지 포인트의 그레이-톤이 조정된다는 사실에 있다.
전술한 방법은 특히 종래 기술에서 이미 알려진 복수의 알고리즘을 사용할 수 있으며, 이를 통해 그레이-톤 구배의 생성이 제어된다. 특히 알고리즘은
오더(ordered) 및/또는
Floyd-Steinberg 및/또는
Jarvis 및/또는
이 적용될 수 있다. 이러한 선호 알고리즘 외에도 여기에 포괄적으로 나열할 수 없는 수많은 다른 알고리즘이 있다.
본 발명에 따른 이 방법의 양태는 원래의 오버 샘플링된 이미지 포인트의 상대적 로컬 서브 샘플링이 선량을 변경하는 옵션의 목적으로 수행된다는 효과로 또한 요약될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 개별 이미지 포인트보다 큰 이미지 포인트 영역을 생성한다. 따라서, DMD의 경사 위치의 경우 달성된 위치결정 정확도의 이점은 수학적 알고리즘에 의해 획득된 그레이-톤 해상도에 대해 적어도 부분적으로 손실된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 중요한 특징은 본 발명에 따른 방법을 적용하는 동안 감광성 물질과 DMD 사이에서 연속적인(즉, 적어도 노출 스트립을 따라 중단되지 않는) 상대 이동으로 구성된다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 단계 공정 방법이 아니라 연속적인 이동 방법을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 미러에 의해 생성된 반사 빔이 적어도 부분적으로 중첩된 단면 프로파일을 갖는 것이 본 발명에 따른 모든 방법에서 유리하다.
본 발명에 따른 모든 방법은 또한 노광의 균질성을 개선하고 따라서 가공성과 이미지 품질을 개선하기 위해 종래의 바이너리 리소그래피에서 사용될 수 있다. 이를 위해 전체 DMD 이미지의 강도 분포가 먼저 기록되고(예: 노출면에 CCD 칩을 사용하거나 그레이-톤 레지스트를 사용하여 노출을 테스트하거나 레벨 선택 레지스트를 사용하여 여러 번 노출) 쓰기 데이터(래스터 그리드 데이터)를 교정하여, 개별 이미지 포인트의 노출 강도가 더 균일하게 한다.
더욱이, 본 발명에 따른 모든 방법을 사용하여 임계 구조에 대한 이미지 품질을 개선할 수 있으며, 특히 리소그래피 프로세스에서 후자가 충분히 해상되지 않으면 개별 이미지 포인트에 대한 선량이 증가 또는 감소된다(참조: OPC, 광학 근접 보정). 특히 이 방법에서는, 레지스트의 화학적 및 물리적 거동에 대한 지식이 사용되며, 특히 근거리 장에서의 광학적 거동에 대한 지식이 유리한다. 이 지식은 데이터 시리즈의 형태로 이론적으로뿐만 아니라 경험적으로(예: 테스트 노출에 의해) 결정될 수 있다.
응용예/용도
본 발명에 따른 방법은 특히 다음 제품을 생산하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 제 1 적용에서, 본 발명에 따른 방법은 감광성 재료에서 다수의 광학 요소, 특히 렌즈를 생성하는 데 사용될 수 있다. 프레넬, 볼록 또는 오목 렌즈는 본 발명에 따른 방법의 도움으로 생성될 수 있는 표시된 3차원 형상을 나타낸다. 본 발명에 따른 특히 유리한 실시예에서, 이러한 광학 요소는 모놀리식 렌즈 기판(monolithic lens substrate, MLS)의 일부로서 생성된다.
본 발명에 따른 제 2 적용에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 스탬프를 생성하는데 사용될 수 있다. 생산된 스탬프는 특히 임프린트 리소그래피에서 작업 스탬프 및/또는 마스터 스탬프로 직접 사용된다. 이 스탬프에는 2.5차원 구조가 표시되어 있다.
본 발명에 따른 제 3 적용에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 리소그래피 마스크를 생성하기 위해 또는 적어도 리소그래피 마스크에 대한 네거티브 역할을 하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 제 4 적용에서, 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 방법의 도움으로 감광성 재료의 특히 물결 모양 및 비평면 및/또는 균질한 층을 구조화하는데 사용될 수 있다. 여기에서, 감광성 재료의 파형이 현상 후 나타나는 토포그래피에 영향을 미치지 않도록, 그레이 톤이 파형에 대해 생성된다. 따라서 복잡한 공정과 방법으로 미리 주름을 제거하지 않고도 감광성 물질을 노광하거나 어느 정도만 보정을 수행하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르면, 특히 시간 및 비용 절감이 발생한다.
본 발명에 따른 제 5 적용에서, 본 발명에 따른 방법은 평평한 표면을 생성하는데 사용될 수 있다. 일반적으로 모든 기판에는 특정 굴곡 및/또는 거칠기가 제공된다. 그러한 기판 상에 증착되는 층은 부분적으로 그 아래에 놓인 기판의 굴곡 및/또는 거칠기를 가정한다. 이러한 물결 모양 층을 평탄화하기 위한 종래 기술에는 많은 기술이 있다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 층의 굴곡이 측정되면, 본 발명의 리소그래피는 층의 파동의 볏(crests)이 리소그래피 방식으로 처리되며, 노출 및 현상 과정 이후에, 파동의 볏 제거 또는 층의 평탄화가 발생한다. 따라서 본 발명에 따른 유리한 방법은 층의 평탄화에 이용 가능하며, 이는 기계적 기반이 아니라 순전히 포토 리소그래피 방법에 기반한다.
본 발명에 따른 여섯 번째 적용에서, 본 발명에 따른 방법은 MEMS 구조를 생성하는데 사용될 수 있다.
기술적으로 가능한 모든 조합 및/또는 순열뿐만 아니라 장치의 기능 및/또는 재료 부분의 복제 및 이와 관련된 변경 사항은 방법 단계 또는 방법 중 하나 이상에 공개된 것으로 간주된다.
공정 특징이 상기 텍스트 또는 도면의 후속 설명에 개시되어있는 한, 도면의 후속되는 설명은 또한 방법의 특징으로서 개시되는 것으로 간주되고 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
본 발명의 추가 이점, 특징 및 세부 사항은 도면의 도움으로 실시예의 바람직한 예에 대한 다음 설명으로부터 나타날 것이다. 도면에서:
도 1은 광학 시스템 및 기판 상에 배열되고 노출될 감광 층을 갖는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 서로 뒤 따르는 복수의 방법 단계를 갖는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 3a는 제 1 강도 스펙트럼을 갖는 방사선 소스에 의한 노출 동안 방법 단계에서 본 발명에 따른 장치의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 3b는 제 2 강도 스펙트럼을 갖는 방사선 소스에 의한 노출 동안 방법 단계에서 본 발명에 따른 장치의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예로 노출된 감광성 층의 도식적 표현을 보여준다.
도 5는 노출될 감광성 층을 갖는 기판의 세부 사항을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도면에서 동일한 구성 요소 또는 동일한 기능을 갖는 구성 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 광학 시스템 및 기판 상에 배열되고 노출될 감광 층을 갖는 본 발명에 따른 장치의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 서로 뒤 따르는 복수의 방법 단계를 갖는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 3a는 제 1 강도 스펙트럼을 갖는 방사선 소스에 의한 노출 동안 방법 단계에서 본 발명에 따른 장치의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 3b는 제 2 강도 스펙트럼을 갖는 방사선 소스에 의한 노출 동안 방법 단계에서 본 발명에 따른 장치의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예로 노출된 감광성 층의 도식적 표현을 보여준다.
도 5는 노출될 감광성 층을 갖는 기판의 세부 사항을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도면에서 동일한 구성 요소 또는 동일한 기능을 갖는 구성 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 다수의 이미지 포인트(1)의 단순화된 도식적 표현을 보여준다. 이미지 포인트(1)는 기판(6) 상에 증착되는 감광 층(19)의 감광성 재료(18)의 표면에서 아래에 설명된 방법을 사용하여 노출되거나 생성된다(도 5 참조). 이미지 포인트(1)의 적어도 일부가 노출된다.
이미지 포인트(1)의 상대 이동 방향 v에 대해 회전된 마이크로 미러 장치(DMD(3))는 이미지 포인트(1) 위에 위치하며, 그 숫자는 노출 스트립(2)을 정의한다. 표현을 단순화하기 위해 DMD(3) 자체가 아니라 감광 층(19)에 대한 그 투영이 도 1에 도시되어 있다. 단순화를 위해, 실제 DMD(3)와 실제 요소 및 이들의 투영 사이에 더 이상 구별이 이루어지지 않는다. DMD(3)의 미러(4, 4 ', 4'')는 미러 라인(9z) 및 미러 열(9s)에 배열된다.
미러 라인(9z)은 이동 방향(v)에 대해 각도(α)를 통해 회전하도록 배열된다. 상대 이동 방향(v)은 y 축을 따른다. 감광성 재료(18)가 위치하는 기판(6)은 기판 홀더(14) 상에 고정되고 기판 홀더와 함께 음의 y 방향으로 이동하며, 여기서 DMD(3)는 바람직하게는 적어도 노광 동안 정적으로 고정된다.
DMD(3)은 본 발명에 따른 일부 애플리케이션을 위해 모바일로 구성될 수 있으며, 이는 덜 선호되는 실시예이다. 따라서, DMD(3)와 감광성 재료(18) 또는 이미지 포인트(1) 사이의 상대 이동은 v로 표시된다.
이미지 포인트(1)는 미러(4, 4', 4'')에서 편향된 2차 빔(16)에 의해 노출될 수 있는 위치를 나타낸다. 2차 빔(16)의 폭은 바람직하게 적어도 미러(4, 4', 4'')만큼 크다. 2차 빔(16)은 특성, 특히 가우스 강도 프로파일(5, 5')을 갖는다. 특성 강도 프로파일(5, 5')은 감광성 재료(18) 또는 각각의 이미지 포인트(1)에서 강도 분포를 정의한다.
DMD(3)의 미러(4)의 각 미러 중심(4c)이, 아래에 설명된 바와 같이 노출 프로파일과 관련하여 표적화된 방식으로 노출된 이미지 포인트(1) 중 하나와 일치하는 방식으로 DMD(3)이 상대 이동 방향 v에 대해 회전되었음을 알 수 있다.
상대적인 이동은 DMD(3) 및 감광 층(19)이 서로 상대적으로 이동하는 것을 의미하는 것으로 이해되어야하며, 여기서 DMD(3) 또는 감광 층(19)은 바람직하게는 이동되고, 이동되지 않은 부분은 정적으로 고정된다. 기술적 관점에서, 기판(6) 상에 위치한 감광 층(19)은 바람직하게는 공간적으로 고정된 좌표계에 대해 능동적으로 이동되는 반면, DMD(3) 및 다른 모든 광학 요소(도시되지 않음)는 공간적으로 고정된 좌표계에 대해 정적이다.
특히 연속적인 상대 이동 과정에서 이미지 포인트(1)가 먼저 미러(4) 아래에, 그 다음 미러(4') 아래에 그리고 마지막으로 미러(4'') 아래에 위치한다는 것이 예로서 도시된다. 이러한 각 시점에서, 미러(4, 4', 4'') 중 하나는 2차 빔을 감광성 재료(18)에 반사하는 방식으로 스위칭될 수 있으며, 따라서 감광성 재료(18)는 그레이 톤 G를 생성하도록 (추가의) 선량으로 작용하게 된다. 이러한 각각의 작용은 그레이 톤 G의 증가로 이어진다.
미러 노출 라인(10z, 10z', 10z'')은 각각 해당 이미지 포인트 라인에 할당되고 이동 방향 v에 수직으로 서 있다. 미러 노출 열(10s)은 이동 방향 v(예를 들어 이미지 포인트 열(11s)은 미러 노출 열(10s)에 배치된 미러(4)로 노출될 수 있다.
도 1에서, 총 4 개의 미러(4, 4', 4'')가 도시된 미러 노출 열(10s)에 위치하고, 그 미러 중앙(4c)은 미러 노출 열(10s)과 일치함을 알 수 있다. 따라서 이 특정 경우에는 3 개의 미러(4, 4', 4'') 만 이미지 포인트(1)를 노출하는 데 사용할 수 있는 반면 DMD(3) 및 감광성 재료(18) 사이에서 상대적인 움직임이 발생한다.
3 개의 미러 노출 라인(10z, 10z', 10z'')은 미러 노출 라인 블록(17)에 할당된다. 예를 들어, DMD(3)가 600 개의 미러 노출 라인(10z)을 포함한다면, 600 개의 미러 노출 라인(10z)은 예를 들어, 유리하게는, 200 개의 미러 노출 라인 블록(17)을 형성하도록 함께 그룹화된다.
여기에 도시된 예에서, 각각의 미러 노출 라인 블록(17)은 4 개의 그레이 톤 G 중 하나(전혀 노출 없음, 1 회 노출, 2 회 노출 또는 3 회 노출)로 이미지 포인트(1)를 노출시키는 데 사용될 수 있다.
노출 스트립(2)의 오른쪽 하단에 있는 프레임은 총 9 개의 이미지 포인트(1)를 포함하는 이미지 포인트 영역(8)을 상징한다. 이미지 포인트 영역(8)은 바람직하게는 DMD(3)의 미러(4)와 대략 동일한 크기를 갖다. 평균 그레이-톤이 디더링 알고리즘을 사용하여 이 이미지 영역(8)에서 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 추가의 필수적인 측면은 이동 방향 v 및/또는 이미지 포인트 라인(11z)에 대한 광학 시스템, 특히 DMD(3)의 경사 위치에 의해, 위치결정 정확도의 증가가 나타나지만 이는 이미지 영역(8)에서 평균 그레이-톤을 생성하기 위해 적어도 부분적으로 전달된다.
감광성 재료(18)의 구조 해상도는 DMD(3)의 미러 해상도보다 클 수 없다. 한편으로는 특히 경사 위치에 따라 위치결정 정확도가 증가하고, 다른 한편, 그레이 톤 G가 이미지 포인트 영역의 평균 그레이-톤으로 함께 그룹화되어, 매우 효율적인 그레이-톤 리소그래피가 수행될 수 있다.
도 2는 복수의 이미지 포인트(1)를 갖는 노출 스트립(2)의 일부의 일련의 노출 단계를 도시한다. 특히 표현된 이미지 시리즈는 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 방법의 조합을 나타낸다. 명료함을 위해, 이미지 포인트(1)의 상이한 그레이-톤(G)이 달리 파악할 수 없기 때문에, 강도 프로파일(5)의 표현이 도 1에서와 같이 생략된다. 각각의 노출 단계는, 특히 동시적으로 수행되는, 개별 이미지 포인트(1)의 복수의 개별 노출을 포함한다.
여기서 단지 9 개의 미러(4)에 의해 단순화된 형태로 표현된 DMD(3)는 이미지 포인트(1)에 대해 이동되며, 여기서 감광성 층(19)의 움직임이 실제로 발생하며, DMD(3)는 고정되어 있으며, 가능한한 진동 감쇠 방식으로 장착하는 것이 좋다.
미러(4)가 감광성 재료(18)에 2차 빔을 반사하는 방식으로 스위칭(제어)될 때마다 이것은 미러(4) 내부의 검은 색 점으로 표시된다. 시리즈의 첫 번째 이미지는 노출 스트립(2)의 일부를 포함하고, 최하부 5 개 라인 중 여러 이미지 포인트(1)가 이미 노출되어있다. 노출된 이미지 포인트(1)는 각각 한 번만 노출되었으므로, 노출된 이미지 포인트(1)마다 그레이-톤 값 1을 할당할 수 있다. 그 강도에 따라 그레이-톤 값은 0을 포함하는 자연수로 표현된다. DMD(3)와 그 아래에 있는 감광성 층(19) 사이의 연속적인 상대 변위의 결과로, DMD(3)의 이어지는 미러(4)는 알고리즘이 각각의 이미지 포인트의 노출을 제공하는 한, 이미 노출된 이미지 포인트(1)을 다시 한번 노출할 수 있다.
시리즈의 마지막 이미지를 보면, 디더링 패턴이 이미지 포인트 영역(8)이 되도록 알고리즘이 설정되었음을 알 수 있다. 예를 들어 시리즈의 세 번째 이미지에서 이미지 포인트(1)는 그레이 톤 G=1로 표시되며, 발명에 따른 방법의 적용 결과로, 시리즈의 열두 번째 이미지에서 동일한 이미지 포인트가 그레이 톤 G = 2를 갖는다. 즉, 더 강한 선량을 받았다. 이것은 동일한 미러 노광 열(10s)로부터 후속 DMD 미러(4)에 의한 노광(미도시)을 통해 수신되었다.
이미지 시리즈는 한편으로는 디더링 알고리즘의 사용을 보여주고, 다른 한편으로는 차례로 스위칭되는 미러 요소의 다중 노출에 의한 그레이 톤 G의 조정을 보여준다.
적절한 수학적 알고리즘을 사용하여 평균 이미지 포인트 영역(8)을 생성하기 위한 본 발명에 따른 방법은 물론 흑/백(b/w) 리소그래피, 즉 2 개의 그레이-톤만을 사용하여 기능할 것이다. 그러나 감소된 그레이-톤 깊이의 결과로, 발생하는 이미지 포인트 영역(8)의 깊이 해상도 또한 훨씬 더 적을 것이다. 본 발명에 따른 알고리즘을 사용하여 고도로 해상된 그레이-톤 깊이 스펙트럼의 조합을 통해 노출과 관련하여 매우 우수한 깊이 해상도가 발생할 수 있다.
도 3a 및 3b는 이미지 포인트(1)의 노출에 사용되는 선량이 방사선 소스(12)의 방사선 강도를 변경함으로써 변화되는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 도식적 표현을 도시한다. 간단하게 표현하면, DMD(3)의 단 하나의 미러(4)만이 감광성 재료(18) 상에 이미지 포인트(1)를 노출시키는 방식으로 스위칭되는 상태가 도시된다.
방사선 소스(12)는 DMD(3)에 부딪히기 전에 광학 요소(13)의 영향을 받을 수 있는 1차 빔(15)을 생성한다. DMD(3)의 개별 미러(4)는 개별 이미지 포인트(1)의 생성을 위해 해당 개수의 개별 2차 빔(16)을 생성한다. 방사선 소스(12)의 강도, 선량의 강도, 강도 프로파일(5, 5')의 형태, 따라서 그레이 톤 G가 영향을 받고 정의된다. 정의는 경험적으로 또는 물리적 화학적 과정에 의해 결정될 수 있다. 광학 시스템은 광학 요소(13)와 DMD(3)의 합이다.
도 4는 평균 그레이-톤으로부터 생성된 본 발명에 따른 방법에 의해 생성된 그레이-톤 구배를 보여주며, 그 강도는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 감소한다.
이미지 포인트 영역(8, 8', 8'', 8''')의 5 개 라인과 4 개 열로 구성된 상세가 표시된다. 각 이미지 포인트 영역(8, 8', 8'', 8''')은 9 개의 이미지 포인트(도시되지 않음)로 구성되며 총 15 x 12, 즉 180 개의 이미지 포인트가 존재한다.
이미지 포인트 영역(8)은 (표시되지 않은 개별 이미지 포인트의 9 개의 그레이 톤 G 중) 가장 강한 평균 그레이-톤을 갖는다. 이미지 포인트 영역(8', 8'', 8''')의 평균 그레이-톤은 왼쪽에서 오른쪽으로 계속 감소한다. 이미지 포인트 영역((8, 8', 8'', 8''')의 각각의 평균 그레이-톤은 앞서 설명한 발명에 따른 방법에 따라 개별 이미지 포인트(1)의 그레이-톤 조정(명료성을 위해 도시되지 않음)과 함께 수학적 알고리즘을 사용하여 생성된다.
도 5는 감광성 재료(18)를 포함하는 감광성 층(19)이 증착된 기판(6)의 단면의 일부를 도시한다. 노출 프로파일 깊이 t를 갖는 이미지 포인트(1)도 표시된다. 노광 프로파일 깊이(t)가 감광 층(19)의 전체 두께의 약 1/3을 차지함을 알 수 있다.
1
이미지 포인트
2 노출 스트립
3 마이크로-미러 장치(DMD)
4, 4', 4'' 미러
4c 미러 센터
5, 5'' 강도 프로파일
6 기판
8, 8', 8'', 8''' 이미지 포인트 영역
9z 미러 라인
9s 미러 열
10z, 10z', 10z"‘미러 노출 라인
10s 미러 노출 열
11z 이미지 포인트 라인
11s 이미지 포인트 열
12 방사선 소스
13 광학 요소
14 기판 홀더
15 1차 빔
16 2차 빔
17 미러 노출 라인 블록
18 감광성 재료
19 감광 층
G 그레이 톤
D 개별 선량
α 각도
v 이동 방향(속도)
t 노출 프로파일 깊이
n 이미지 포인트 라인 간격
m 이미지 포인트 열 간격
2 노출 스트립
3 마이크로-미러 장치(DMD)
4, 4', 4'' 미러
4c 미러 센터
5, 5'' 강도 프로파일
6 기판
8, 8', 8'', 8''' 이미지 포인트 영역
9z 미러 라인
9s 미러 열
10z, 10z', 10z"‘미러 노출 라인
10s 미러 노출 열
11z 이미지 포인트 라인
11s 이미지 포인트 열
12 방사선 소스
13 광학 요소
14 기판 홀더
15 1차 빔
16 2차 빔
17 미러 노출 라인 블록
18 감광성 재료
19 감광 층
G 그레이 톤
D 개별 선량
α 각도
v 이동 방향(속도)
t 노출 프로파일 깊이
n 이미지 포인트 라인 간격
m 이미지 포인트 열 간격
Claims (10)
- 광학 시스템을 이용하여 기판(6) 상에 감광성 재료(18)를 포함하는 층(19)의 이미지 포인트(1)의 노출 방법에 있어서,
이미지 포인트(1)들이 상기 광학 시스템에 대해 연속적으로 이동하고,
복수의 2차 빔(16)은 각각의 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 위해 개별적으로 광학 시스템에 의해 제어되어, 2차 빔(16)이 ON 상태 또는 OFF 상태로 놓이며,
a) ON 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하고,
b) OFF 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하지 않으며,
n> 1 인 그레이-톤의 이미지 포인트(1) 생성을 위해, 개별 선량 D를 갖는 상이한 2차 빔(16)들에 의해 개별 노출이 수행되며, 각 이미지 포인트(1)의 그레이 톤 G가 개별 선량 D의 합으로 규정되는, 노출 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 그레이-톤은 다음에 의해 정의되는 노출 방법.
a) 일정한 개별 선량 D를 가진 n개의 개별 노출 및/또는
b) 2차 빔(16)의 방사선 강도의 변화로 인한 상이한 개별 선량 D의 n개의 개별 노출. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 특히 디더링 알고리즘에 의해, 이미지 포인트 영역(8)을 형성하기 위해 함께 그룹화된 복수의 인접한 이미지 포인트(1)들의 그레이-톤이 이미지 포인트 영역(8)의 평균 그레이-톤 값의 정의를 생성하는, 노출 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 빔(16)은 광학 시스템, 특히 마이크로-미러 장치(3)를 이용하여 방사선 소스(12)로부터 생성된 1차 빔(15)으로부터 생성되는, 노출 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 빔(16)은 광학 시스템에 의해 동기적으로, 특히 배타적으로, 제어되는 노출 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 마스크리스 광학 시스템이 사용되는, 노출 방법.
- 광학 시스템을 이용하여 기판(6) 상에 감광성 재료(18)를 포함하는 감광 층(19)의 이미지 포인트(1)의 노출 장치에 있어서,
광학 시스템에 대해 이미지 포인트(1)들을 연속적으로 이동시키는 수단,
각각의 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 위해 상기 광학 시스템을 이용하여 복수의 2차 빔(16)을 개별 제어하기 위한 제어 수단 - 2차 빔(16)이 ON 상태 또는 OFF 상태로 놓임;
a) ON 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하고,
b) OFF 상태의 2차 빔(16)은 각각의 2차 빔(16)에 할당된 이미지 포인트(1)의 개별 노출을 생성하지 않으며,
개별 선량 D를 갖는 상이한 2차 빔(16)들에 의해 개별 노출을 수행하도록, n> 1 인 그레이-톤의 이미지 포인트(1) 생성을 위한 개별 노출 수단 - 각 이미지 포인트(1)의 그레이 톤 G가 개별 선량 D의 합으로 규정됨 - 을 포함하는, 노출 장치. - 제 7 항에 있어서, 상기 노출 장치는 방사선 소스(12), 특히 마이크로 미러 장치(3)로부터 생성된 1차 빔(15)으로부터 2차 빔(16)을 생성하기 위한 광학 시스템을 포함하는, 노출 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 2차 빔(16)은, 특히 배타적으로, 광학 시스템에 의해 동기적으로 제어되는, 노출 장치.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 마스크리스 광학 시스템을 갖는, 노출 장치.
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