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KR20120100208A - Maskless exposure apparatus and method for compensating cumulative intensity of illumination using the same - Google Patents

Maskless exposure apparatus and method for compensating cumulative intensity of illumination using the same Download PDF

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KR20120100208A
KR20120100208A KR1020110018955A KR20110018955A KR20120100208A KR 20120100208 A KR20120100208 A KR 20120100208A KR 1020110018955 A KR1020110018955 A KR 1020110018955A KR 20110018955 A KR20110018955 A KR 20110018955A KR 20120100208 A KR20120100208 A KR 20120100208A
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exposure
data
correction
spot
correction mask
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KR1020110018955A
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Korean (ko)
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김자열
이상민
장상돈
손태규
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

마스크리스 노광에서 광학계 전 필드에 대해 균일한 누적 조도를 확보할 수 있는 방법을 제안한다.
마스크리스 노광에서 투영 광학계의 왜곡으로 인한 누적 조도를 소프트웨어적으로 보정함으로써 LER(Line Edge Roughness) 저하가 발생되지 않으면서도 광학계 전 필드에 대해 균일한 누적 조도를 확보할 수 있다. 이로 인해 광학계의 가격을 낮출 수 있고 광학계 전 필드에 대해서 CD(Critical Dimension) Uniformity를 개선하는 효과가 있다.
또한, 마스크리스 노광에 있어서 노광 데이터 생성과 분리된 누적 조도 보정을 수행함으로써 노광할 기판의 형상이 바뀌더라도 보정을 다시 수행할 필요가 없고, 시스템 구성이 간단한다.
In the maskless exposure, a method for securing a uniform cumulative roughness of the entire field of the optical system is proposed.
By masking the cumulative illuminance caused by the distortion of the projection optical system in the maskless exposure, it is possible to ensure a uniform cumulative illuminance for the entire field of the optical system without causing a decrease in the line edge roughness (LER). As a result, the price of the optical system can be lowered and the CD (Critical Dimension) Uniformity is improved for all the optical systems.
Further, in maskless exposure, the cumulative illuminance correction separated from the exposure data generation is performed, even if the shape of the substrate to be exposed is changed, there is no need to perform the correction again, and the system configuration is simple.

Description

마스크리스 노광 장치와 이를 이용한 누적 조도 보정 방법{MASKLESS EXPOSURE APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING CUMULATIVE INTENSITY OF ILLUMINATION USING THE SAME}MASKLESS EXPOSURE APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING CUMULATIVE INTENSITY OF ILLUMINATION USING THE SAME}

마스크리스 노광(Maskless Lithography)에서 광학계 전 필드에 대해 균일한 누적 조도를 확보할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method capable of ensuring uniform cumulative illuminance of the entire field of the optical system in maskless lithography.

일반적으로, 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel), 평판 디스플레이 패널(FPD; Flat Panel Display)을 구성하는 기판(또는 반도체 웨이퍼)에 패턴을 형성하는 방법은 먼저 기판에 패턴 재료를 도포하고, 포토 마스크를 사용하여 패턴 재료에 선택적으로 노광을 하여 화학적 성질이 달라진 패턴 재료 부분 또는 그 외의 부분을 선택적으로 제거함으로서 패턴을 형성한다.In general, a method of forming a pattern on a substrate (or semiconductor wafer) constituting a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), or a flat panel display (FPD) A pattern material is first formed by applying a pattern material to a substrate, and selectively exposing the pattern material using a photomask to selectively remove portions of the pattern material or other portions whose chemical properties are different.

그러나, 기판이 점차 대형화되고 패턴이 정밀화되어 감에 따라 포토 마스크 관련 비용이 기하급수적으로 증가하여 포토 마스크를 사용하지 않고서도 기판(또는 반도체 웨이퍼)에 패턴을 형성할 수 있는 마스크리스 노광(Maskless Lithography) 장치가 개발되고 있다. 마스크리스 노광 장치는 DMD(Digital Micro-mirror Device)와 같은 광 변조소자(SLM;Spatial Light Modulator)를 이용하여 제어신호로 만들어진 패턴 정보를 가지고 노광 빔을 기판(Glass)에 전사시키는 방식을 통해 노광 면상에 패턴을 노광하는 원리이다.However, as substrates become larger in size and patterns become more precise, maskless exposure can increase exponentially, resulting in the formation of patterns on substrates (or semiconductor wafers) without the use of photomasks. The device is being developed. The maskless exposure apparatus exposes the exposure beam to a substrate by transferring the exposure beam to the substrate with pattern information made of a control signal using a spatial light modulator (SLM) such as a digital micro-mirror device (DMD). It is a principle to expose a pattern on a surface.

마스크리스 노광은 기판을 이동시키는 스테이지를 노광 방향으로 스캔하는 동안, 광원에서 나온 빔이 DMD, 투영 광학계를 거쳐 노광 면에 노광 이미지로 맺히게 된다. 그러나 투영 광학계의 왜곡으로 노광 이미지의 왜곡이 발생하면, 누적 조도가 불균일하게 되어 노광 품질에 직접적인 영향을 미치게 된다.In maskless exposure, a beam from a light source is formed as an exposure image on an exposure surface through a DMD and a projection optical system while scanning a stage for moving a substrate in the exposure direction. However, if distortion of the exposure image occurs due to the distortion of the projection optical system, cumulative illuminance becomes uneven to directly affect the exposure quality.

마스크리스 노광에서 투영 광학계의 왜곡으로 인한 누적 조도의 불균일성을 소프트웨어적으로 보정할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.In the maskless exposure, we propose a method capable of software-correcting the unevenness of the cumulative illuminance caused by the distortion of the projection optical system.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 마스크리스 노광 장치는, 노광 빔을 출사하는 광원; 노광 패턴에 따라 노광 빔을 변조하는 광 변조소자; 변조된 노광 빔을 빔 스팟 어레이 형태로 기판 상에 전달하는 투영 광학계; 빔 스팟 어레이의 빔 데이터를 측정하는 빔 측정부; 측정된 빔 데이터를 이용하여 누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 보정 마스크 생성부; 생성된 보정 마스크를 이용하여 누적 조도가 보정된 노광 패턴을 광 변조소자에 전달하는 제어부를 포함한다.To this end, a maskless exposure apparatus according to an aspect of the present invention, the light source for emitting an exposure beam; An optical modulator for modulating the exposure beam according to the exposure pattern; Projection optics for transmitting the modulated exposure beam onto a substrate in the form of a beam spot array; A beam measuring unit measuring beam data of the beam spot array; A correction mask generator for generating a correction mask for correcting cumulative illuminance using the measured beam data; And a control unit which transmits an exposure pattern whose cumulative illuminance is corrected to the optical modulation device by using the generated correction mask.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 마스크리스 노광 장치는,노광 패턴에 따라 광 변조소자의 노광 데이터를 생성하는 노광 데이터 생성부를 더 포함하고, 제어부는 보정 마스크와 생성된 노광 데이터를 논리곱 연산하여 누적 조도가 보정된 노광 패턴을 생성한다.The maskless exposure apparatus according to an aspect of the present invention further includes an exposure data generation unit configured to generate exposure data of the optical modulation device according to an exposure pattern, and the controller performs an AND operation on the correction mask and the generated exposure data. An exposure pattern in which cumulative illuminance is corrected is generated.

빔 데이터는 빔 스팟 어레이를 구성하는 스팟 빔들의 위치 데이터, 세기 데이터, 수평 방향 크기 데이터, 수직 방향 크기 데이터를 포함한다.The beam data includes position data, intensity data, horizontal size data, and vertical size data of the spot beams constituting the beam spot array.

보정 마스크 생성부는 투영 광학계 전 필드에 대해서 이산화된 스팟 빔들의 세기를 누적하고, 누적된 스팟 빔들의 세기에 대해 디지털 보정을 수행한다.The correction mask generator accumulates the intensity of the discretized spot beams for the entire field of the projection optical system, and performs digital correction on the intensity of the accumulated spot beams.

보정 마스크 생성부는 스팟 빔들의 각 점에서의 공간 밀도를 계산하고, 투영 광학계 전 필드에 대해서 균일한 누적 조도를 확보하기 위하여 계산된 공간 밀도가 가장 높은 점의 스팟 빔을 오프한다.The correction mask generator calculates the spatial density at each point of the spot beams, and turns off the spot beam of the point with the highest spatial density calculated in order to ensure uniform accumulated illuminance for the entire field of the projection optical system.

보정 마스크 생성부는 스팟 빔들의 y좌표 위치의 PEG에 대한 잔차(Residual)를 계산하여 보정 마스크를 생성한다.The correction mask generator generates a correction mask by calculating a residual for the PEG at the y coordinate position of the spot beams.

그리고, 본 발명의 일 측면에 의한 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법은, 광원에서 출사된 노광 빔을 광 변조소자, 투영 광학계를 거쳐 빔 스팟 어레이 형태로 기판 상에 전달하고; 빔 스팟 어레이의 빔 데이터를 측정하고; 측정된 빔 데이터를 이용하여 누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하고; 생성된 보정 마스크를 이용하여 누적 조도가 보정된 노광 패턴을 광 변조소자에 전달하는 것을 포함한다.In addition, the cumulative illumination correction method of the maskless exposure apparatus according to an aspect of the present invention includes: transmitting an exposure beam emitted from a light source onto a substrate in the form of a beam spot array through an optical modulation device and a projection optical system; Measure beam data of the beam spot array; Generating a correction mask for cumulative illuminance correction using the measured beam data; And transmitting the exposure pattern whose cumulative illuminance is corrected using the generated correction mask to the light modulation device.

또한, 본 발명의 일 측면에 의한 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법은, 노광 패턴에 따라 광 변조소자의 노광 데이터를 생성하고; 보정 마스크와 생성된 노광 데이터를 논리곱 연산하여 누적 조도가 보정된 노광 패턴을 생성하는 것을 더 포함한다.In addition, the cumulative illuminance correction method of the maskless exposure apparatus according to one aspect of the present invention comprises: generating exposure data of an optical modulation element in accordance with an exposure pattern; And performing an AND operation on the correction mask and the generated exposure data to generate an exposure pattern having a cumulative roughness corrected.

누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 것은, 투영 광학계 전 필드에 대해서 이산화된 상기 스팟 빔들의 세기를 누적하고, 누적된 스팟 빔들의 세기에 대해 디지털 보정을 수행하는 것이다.Generating a correction mask for cumulative illuminance correction is to accumulate the intensity of the discretized spot beams for the entire field of the projection optical system and to perform digital correction on the intensity of the accumulated spot beams.

누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 것은, 스팟 빔들의 각 점에서의 공간 밀도를 계산하고, 투영 광학계 전 필드에 대해서 균일한 누적 조도를 확보하기 위하여 계산된 공간 밀도가 가장 높은 점의 스팟 빔을 오프하는 것이다.Creating a correction mask for cumulative illuminance correction calculates the spatial density at each point of the spot beams, and calculates the spot beam of the point with the highest spatial density calculated to ensure uniform cumulative illuminance for the entire field of projection optics. To turn it off.

누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 것은, 스팟 빔들의 y좌표 위치의 PEG에 대한 잔차(Residual)를 계산하여 보정 마스크를 생성하는 것이다.Generating a correction mask for cumulative illuminance correction is to generate a correction mask by calculating a residual for the PEG at the y coordinate position of the spot beams.

제안된 마스크리스 노광 장치와 이를 이용한 누적 조도 보정 방법에 의하면, 마스크리스 노광에서 투영 광학계의 왜곡으로 인한 누적 조도를 소프트웨어적으로 보정함으로써 LER(Line Edge Roughness) 저하가 발생되지 않으면서도 광학계 전 필드에 대해 균일한 누적 조도를 확보할 수 있다. 이로 인해 광학계의 가격을 낮출 수 있고 광학계 전 필드에 대해서 CD(Critical Dimension) Uniformity를 개선하는 효과가 있다.According to the proposed maskless exposure apparatus and the cumulative illuminance correction method using the same, the cumulative illuminance caused by the distortion of the projection optical system in the maskless exposure is software-corrected, so that the LER (Line Edge Roughness) deterioration does not occur, Uniform cumulative roughness can be secured. As a result, the price of the optical system can be lowered and the CD (Critical Dimension) Uniformity is improved for all the optical systems.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의 노광 헤드를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의DMD 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 상세한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에 의한 빔 스팟 어레이를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의 제어 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에서 누적 조도 보정을 수행하기 위한 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에서 누적 조도 보정을 위해 공간 밀도를 계산하는 방법을 설명하는 개념도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에서 보정 후의 누적 조도를 보정 전의 누적 조도와 비교한 그래프이다.
1 is a schematic configuration diagram of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an exposure head of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a DMD configuration of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed configuration diagram of FIG. 2.
5 is a plan view illustrating a beam spot array by a maskless exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a control block diagram of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a control method for performing cumulative illuminance correction in a maskless exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram illustrating a method of calculating a spatial density for correcting cumulative illuminance in a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are graphs comparing the cumulative illuminance after correction with the cumulative illuminance before correction in the maskless exposure apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치(10)는 노광하고자 하는 기판(30; 필름, 웨이퍼, 글라스 등 소정의 패턴을 형성하고자 하는 모든 대상물)을 이동시키는 스테이지(20)와, 노광 빔을 기판(30)에 전사시켜 기판(30) 상에 코팅된 감광막(패턴 형성 재료)을 노광하는 노광 헤드(100)를 포함한다.In FIG. 1, the maskless exposure apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a stage 20 for moving a substrate 30 to be exposed (all objects to form a predetermined pattern such as a film, a wafer, and a glass). And an exposure head 100 for transferring the exposure beam to the substrate 30 to expose a photosensitive film (pattern forming material) coated on the substrate 30.

스테이지(20)는 기판(30)을 X축 방향, Y축 방향 및 필요 시 Z축 방향으로도 이동시키며, 스테이지(20)에는 스테이지(20)의 이동 방향을 따라 연장된 가이드(22, 24)가 설치되어 있어서 가이드(22, 24)에 의해 스테이지(20)는 부주사 방향인 X축 방향 또는 주사 방향인 Y축 방향(스캔 방향)으로 왕복 이동한다.The stage 20 also moves the substrate 30 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and if necessary, the Z-axis direction. The stage 20 includes guides 22 and 24 extending along the moving direction of the stage 20. The stage 20 is reciprocated by the guides 22 and 24 in the X-axis direction which is a sub-scanning direction, or the Y-axis direction (scanning direction) which is a scanning direction.

또한, 스테이지(20)에는 기판(30)을 스테이지(20)에 고정하는 척(26)과, 스테이지(20)의 진동을 차단시키는 제진대(28; isolator)를 포함한다.In addition, the stage 20 includes a chuck 26 that fixes the substrate 30 to the stage 20, and an isolator 28 that blocks vibration of the stage 20.

노광 헤드(100)는 스테이지 겐트리(102)에 고정 설치되어 기판(30)에 노광 빔을 조사하여 원하는 패턴 형상으로 화상 데이터를 형성한다. 이 노광 헤드(100)는 단일 헤드 또는 멀티 헤드로 구성된다.The exposure head 100 is fixed to the stage gantry 102 to irradiate the substrate 30 with an exposure beam to form image data in a desired pattern shape. This exposure head 100 is composed of a single head or multiple heads.

본 발명의 일 실시예에서는 기판(30)이 안착된 스테이지(20)가 노광 헤드(100)에 대하여 이동하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 스테이지(20)는 고정되고 노광 헤드(100)가 이동할 수 있으며, 나아가, 스테이지(20) 및 노광 헤드(100)가 모두 이동할 수도 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the stage 20 on which the substrate 30 is mounted is moved with respect to the exposure head 100 as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the stage 20 is fixed and the exposure head is fixed. 100 may move, and further, both the stage 20 and the exposure head 100 may move.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치(10)에는 노광 헤드(100)에서 기판(30)에 조사되는 노광 빔의 위치를 측정하기 위한 빔 측정부(40)가 설치되어 있다.The maskless exposure apparatus 10 according to the exemplary embodiment of the present invention is provided with a beam measuring unit 40 for measuring the position of the exposure beam irradiated from the exposure head 100 to the substrate 30.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의 노광 헤드를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의DMD 구성을 나타낸 사시도이다.2 is a view showing an exposure head of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing a DMD configuration of the maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에서, 노광 헤드(100)는 노광 빔(115)을 출사하는 광원(110), 광원(110)에서 출사된 노광 빔(115)을 균일한 조도로 보정하여 출사하는 조명 광학계(120), 조명 광학계(120)를 통과한 노광 빔(115)을 패턴 정보(화상 데이터)에 따라 변조하는 광 변조소자(130), 광 변조소자(130)에서 변조된 노광 빔(115)을 빔 스팟 어레이(beam spot array) 형태로 기판(30) 상에 전달하는 투영 광학계(140)를 포함한다. In FIG. 2, the exposure head 100 includes a light source 110 for emitting the exposure beam 115, an illumination optical system 120 for correcting the exposure beam 115 emitted from the light source 110 with uniform illuminance, and outputting the light. The light modulation element 130 for modulating the exposure beam 115 passing through the illumination optical system 120 according to the pattern information (image data), and the beam spot array for the exposure beam 115 modulated by the light modulation element 130. It includes a projection optical system 140 for transmitting on the substrate 30 in the form of a beam spot array.

광원(110)은 노광을 위한 빔을 출사하는 것으로, 반도체 레이저 또는 자외선 램프 등을 포함한다. 광원(110)에서 출사된 빔은 광 변조소자(130), 투영 광학계(140)를 거쳐 스테이지(20)에 놓여진 기판(30)으로 출력된다.The light source 110 emits a beam for exposure, and includes a semiconductor laser or an ultraviolet lamp. The beam emitted from the light source 110 is output to the substrate 30 placed on the stage 20 via the light modulation device 130 and the projection optical system 140.

광 변조소자(130)는 공간 광 변조소자(Spatial Light Modulator, SLM)를 포함한다. 광 변조소자(130)는 예를 들어, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 타입의 디지털 마이크로 미러 디바이스(Digital Micro-mirror Device, DMD), 2차원 GLV(Grating Light Valve), 투광성 세라믹인 PLZT(lead zirconate titantate)를 이용한 전기광학소자, 강유전성 액정(Ferroelectric Liquid Crystal, FLC) 등이 이용될 수 있으며, 바람직하게는 DMD가 사용될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 DMD로 이루어진 광 변조소자(130)를 이용하여 본 발명을 설명한다.The light modulator 130 includes a spatial light modulator (SLM). The optical modulation device 130 may be, for example, a digital micro-mirror device (DMD) of a MEMS type, a two-dimensional grating light valve (GLV), and a transparent zirconate (PLZT) that is a transparent ceramic. an electro-optic device using a titantate, a ferroelectric liquid crystal (FLC), or the like may be used, and DMD may be preferably used. Hereinafter, the present invention will be described using the optical modulation device 130 made of DMD for convenience of description.

DMD는 도 3에 도시한 바와 같이, 메모리 셀(132, 예를 들어, SRAM 셀)과, 메모리 셀(132) 상에 L행×M열의 매트릭스 타입으로 배열된 다수의 마이크로 미러(134, micro mirror)를 포함하여 이루어진 미러 디바이스이다. 화상 데이터에 따라 생성된 제어신호에 기초하여 각 마이크로 미러(134)의 각도를 달리하여 원하는 광은 투영 광학계(140)로 반사시켜 보내고, 그 외의 광은 다른 각도로 보내어 차단시킨다.As shown in FIG. 3, the DMD includes a memory cell 132 (for example, an SRAM cell) and a plurality of micro mirrors 134 arranged in a matrix type of L rows x M columns on the memory cell 132. ) Is a mirror device comprising a. By varying the angle of each micromirror 134 based on the control signal generated in accordance with the image data, the desired light is reflected by the projection optical system 140, and other light is sent by a different angle to block.

DMD로 이루어진 광 변조소자(130)의 메모리 셀(132)에 디지털 신호가 기록되면 마이크로 미러(134)가 대각선을 중심으로 해서 일정각도(예를 들면, ±12˚)의 범위에서 기울어진다. 각 마이크로 미러(134)의 온/오프 제어는 후술하는 제어부(46)에 의해 각각 제어된다. 온 상태의 마이크로 미러(134)에 의해 반사된 광은 기판(30) 위의 노광 대상물(보통 PR:Photoresist)을노광시키고, 오프 상태의 마이크로 미러(134)에 의해 반사된 광은 기판(30) 위의 노광 대상물을 노광시키지 않게 된다.When a digital signal is written to the memory cell 132 of the optical modulation element 130 made of the DMD, the micromirror 134 is inclined at a predetermined angle (for example, ± 12 °) around a diagonal line. On / off control of each micromirror 134 is controlled by the control part 46 mentioned later, respectively. Light reflected by the micro mirror 134 in the on state exposes an exposure object (usually PR: Photoresist) on the substrate 30, and light reflected by the micro mirror 134 in the off state is the substrate 30. The above exposure object is not exposed.

도 4는 도 2의 상세한 구성도이다.4 is a detailed configuration diagram of FIG. 2.

도 4에서, 투영 광학계(140)는 노광 빔(115)이 지나가는 경로를 따라 제1결상 광학계(142) 및 제2결상 광학계(144), 마이크로 렌즈 어레이(146) 및 애퍼처 어레이(148)를 포함한다.In FIG. 4, the projection optical system 140 includes the first imaging optical system 142 and the second imaging optical system 144, the micro lens array 146, and the aperture array 148 along a path through which the exposure beam 115 passes. Include.

제1결상 광학계(142)는 양측 텔레센트릭(double telecentric) 광학계로 이루어져 있고, 광 변조소자(130)를 거친 상을 예를 들어, 약 4배로 확대하여 마이크로 렌즈 어레이(146)의 개구면(aperture plane)에 결상한다. The first imaging optical system 142 is composed of double telecentric optical systems, and enlarges the image passing through the optical modulation device 130 by about 4 times, for example, to open the opening surface of the micro lens array 146 ( It forms in the aperture plane.

제2결상 광학계(144)도 양측 텔레센트릭(double telecentric) 광학계로 이루어져 있고, 마이크로 렌즈 어레이(146)의 초점 면에 형성된 다수의 빔 스팟을 예를 들어 약 1배로 기판(30) 상에 결상한다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1결상 광학계(142) 및 제2결상 광학계(144)의 배율을 각각 4배, 1배인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 제1결상 광학계(142) 및 제2결상 광학계(144)의 배율은 원하는 빔 스팟의 크기, 노광할 패턴의 최소 형상 사이즈(minimum feature size), 및 마스크리스 노광 장치(10)에서 사용할 노광 헤드(100)의 개수에 따라 최적의 배율 조합을 도출할 수 있다.The second imaging optical system 144 is also composed of double telecentric optical systems, and is imaged on the substrate 30 by, for example, about one-fold multiple beam spots formed on the focal plane of the micro lens array 146. do. In the exemplary embodiment of the present invention, the magnifications of the first imaging optical system 142 and the second imaging optical system 144 are 4 times and 1 times, respectively. However, the present invention is not limited thereto and the first imaging optical system ( 142 and the magnification of the second imaging optical system 144 depend on the size of the desired beam spot, the minimum feature size of the pattern to be exposed, and the number of exposure heads 100 to be used in the maskless exposure apparatus 10. Therefore, an optimal combination of magnifications can be derived.

마이크로 렌즈 어레이(146)는 광 변조소자(130)의 마이크로 미러(134)에 대응하는 다수의 마이크로 렌즈가 2차원으로 배열되어서 이루어지는 것이다. 예를 들어, 광 변조 소자(130)가 1920개×400개의 마이크로 미러(134)로 이루어져 있는 경우, 이에 대응하여 마이크로 렌즈도 1920개×400개가 배치되어 있다. 또 마이크로 렌즈의 배열 피치는 광 변조소자(130)의 마이크로 미러(134)의 배열 피치에 제1결상 광학계(142)의 배율을 곱한 값과 실질적으로 동일할 수 있다.The microlens array 146 is formed by arranging a plurality of microlenses corresponding to the micromirrors 134 of the light modulation element 130 in two dimensions. For example, when the light modulation element 130 is composed of 1920 × 400 micromirrors 134, correspondingly, 1920 × 400 microlenses are also disposed. In addition, the arrangement pitch of the microlenses may be substantially the same as the value obtained by multiplying the arrangement pitch of the micromirrors 134 of the light modulation device 130 by the magnification of the first imaging optical system 142.

애퍼처 어레이(148)는 마이크로 렌즈에 대응하여 다수의 핀 홀이 마이크로 렌즈의 초점 면에 2차원적으로 배열된 것이다. 핀 홀은 마이크로 렌즈를 통해 포커싱된 빔 스팟의 크기를 일정한 크기로 정형화하거나 투영 광학계(140)에서 발생한 잡광(noise)를 차단하는 역할을 한다. 핀 홀의 직경은 예를 들어 6㎛이다.The aperture array 148 is a two-dimensional array of a plurality of pin holes in the focal plane of the micro lens corresponding to the micro lens. The pin hole serves to shape the size of the beam spot focused through the micro lens to a certain size or to block noise generated in the projection optical system 140. The diameter of the pinhole is, for example, 6 mu m.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에 의한 빔 스팟 어레이를 나타낸 평면도이다.5 is a plan view illustrating a beam spot array by a maskless exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에서, 광 변조소자(130)로부터 제1결상 광학계(142)를 거쳐 마이크로 렌즈 어레이(146)의 초점 면에 포커싱되는 노광 빔(115)은 원형 또는 타원 형상을 가지게 된다. 노광 빔(115)이 제2결상 광학계(144)를 거쳐 기판(30) 위의 노광 면상에 결상된 것을 빔 스팟 어레이(131; beam spot array)라고 하며, 빔 스팟 어레이(131)는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 스팟 빔(133)으로 이루어진다. 예를 들어, 스팟 빔(133)의 배열 피치는 약 55㎛이고, 스팟 빔(133)은 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)이 약 2.5㎛인 가우시안 분포를 가지는 원형 형상을 가질 수 있다.In FIG. 5, the exposure beam 115 focused on the focal plane of the microlens array 146 from the light modulation element 130 via the first imaging optical system 142 may have a circular or elliptic shape. An image of the exposure beam 115 formed on the exposure surface on the substrate 30 via the second imaging optical system 144 is called a beam spot array 131, and the beam spot array 131 is formed in a matrix form. It consists of a number of spot beams 133 arranged. For example, the arrangement pitch of the spot beam 133 may be about 55 μm, and the spot beam 133 may have a circular shape having a Gaussian distribution having a full width at half maximum (FWHM) of about 2.5 μm.

빔 스팟 어레이(131)의 배열 방향은 주사 방향(Y축 방향)에 대하여 소정의 정렬각(θ)으로 경사지게 배치한다. 이는 마스크리스 노광 장치(10)의 해상도(resolution)를 높이기 위한 것이다.The array direction of the beam spot array 131 is disposed to be inclined at a predetermined alignment angle θ with respect to the scanning direction (Y-axis direction). This is to increase the resolution of the maskless exposure apparatus 10.

이와 같이, 광원(110)에서 출사된 노광 빔(115)은 광 변조소자(130), 투영 광학계(140)를 거쳐 기판(30)의 노광 면상에 노광 이미지로 맺히게 된다. 그러나 투영 광학계(140)의 왜곡으로 노광 이미지의 왜곡이 발생하면, 누적 조도가 불균일하게 되어 노광 품질에 직접적인 영향을 미치게 된다.As such, the exposure beam 115 emitted from the light source 110 is formed as an exposure image on the exposure surface of the substrate 30 via the light modulation device 130 and the projection optical system 140. However, when the distortion of the exposure image occurs due to the distortion of the projection optical system 140, cumulative illumination becomes uneven and directly affects the exposure quality.

마스크리스 노광 장치(10)의 경우, 투영 광학계(140)에 어느 정도 왜곡이 있더라도 각각의 스팟 빔(133)들의 위치와 조도를 측정하여 광 변조소자(130)에 일종의 마스크를 제공함으로써 누적 조도의 균일도를 확보할 수 있으나, 누적 조도의 균일도를 확보하기 위해 임의로 광 변조소자(130)의 미러를 조작하게 되면 스팟 빔(133)의 격자성이 파괴되어 노광 시 LER(Line Edge Roughness) 저하가 발생할 수 있다.In the maskless exposure apparatus 10, even if there is some distortion in the projection optical system 140, the position and the illumination intensity of each spot beam 133 are measured to provide a kind of mask to the optical modulation device 130 to achieve the cumulative illumination. Uniformity can be secured, but if the mirror of the optical modulation device 130 is arbitrarily manipulated to ensure the uniformity of the accumulated illuminance, the lattice property of the spot beam 133 is destroyed, and thus a decrease in LER (Line Edge Roughness) may occur during exposure. Can be.

이에, 본 발명의 일 실시예에서는 노광 시 LER(Line Edge Roughness) 저하가 발생되지 않으면서도 광학계 전 필드에 대해 균일한 누적 조도를 확보할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 이를 도 6을 참조하여 설명한다.Thus, one embodiment of the present invention is to propose a method that can ensure a uniform cumulative roughness for the entire field of the optical system without a decrease in LER (Line Edge Roughness) during exposure. This will be described with reference to FIG.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치의 제어 구성도이다.6 is a control block diagram of a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6에서, 마스크리스 노광 장치(10)는 빔 측정부(40), 보정 마스크 생성부(42), 노광 데이터 생성부(44) 및 제어부(46)를포함하여 구성된다.In FIG. 6, the maskless exposure apparatus 10 includes a beam measuring unit 40, a correction mask generating unit 42, an exposure data generating unit 44, and a control unit 46.

빔 측정부(40)는 노광 빔(115)이 기판(30) 위의 노광 면상에 결상되는 빔 스팟 어레이(131)에서 매트릭스 형태로 배열되는 다수의 스팟 빔(133)의 위치(X좌표, Y좌표)와 스팟 빔(133)의 세기, 스팟 빔(133)의 수평 방향 크기 및 스팟 빔(133)의 수직 방향 크기를 측정한다.The beam measuring unit 40 is a position (X coordinate, Y coordinate) of the plurality of spot beams 133 arranged in a matrix in the beam spot array 131 where the exposure beam 115 is formed on the exposure surface on the substrate 30. Coordinates), the intensity of the spot beam 133, the horizontal size of the spot beam 133, and the vertical size of the spot beam 133 are measured.

보정 마스크 생성부(42)는 빔 측정부(40)에서 측정된 빔 위치 데이터(X좌표, Y좌표), 빔 세기 데이터 및 빔 크기 데이터(수평 방향, 수직 방향)를 이용하여 누적 조도의 균일도를 확보하기 위한 보정 마스크를 소프트웨어적으로 생성한다. 이때 보정 마스크 생성에 사용하는 빔 데이터는 빔 측정부(40)에서 전수로 측정한 데이터일 수도 있고, 시간 단축을 위해 일부 샘플 빔만 측정한 후 이로부터 전수 데이터를 예측하여 이용할 수도 있다.The correction mask generator 42 calculates the uniformity of the accumulated illuminance by using the beam position data (X coordinate, Y coordinate), the beam intensity data, and the beam size data (horizontal direction and vertical direction) measured by the beam measuring unit 40. Software correction mask is created to secure. In this case, the beam data used for generating the correction mask may be data measured by the beam measuring unit 40 as a whole, or after measuring only some sample beams for shortening the time, the total data may be predicted from the beam data.

보정 마스크 생성부(42)에서 보정 마스크를 소프트웨어적으로 생성할 때의 핵심은 LER(Line Edge Roughness)저하가 발생하지 않도록 하는 것이다.The key when generating the correction mask in software in the correction mask generator 42 is to prevent the LER (Line Edge Roughness) degradation from occurring.

이를 위해 보정 마스크 생성부(42)는 아래의 과정을 통해 보정 마스크를 생성한다.To this end, the correction mask generator 42 generates a correction mask through the following process.

①먼저, 누적 조도의 불균일성을 보정하기 위해서는 빔 측정부(40)에서 측정된 각각의 스팟 빔(133)들의 특성(빔의 위치, 빔의 세기, 빔의 수평 방향 크기 및 빔의 수직 방향 크기)을 데이터화한다.① First, in order to correct the unevenness of the cumulative illuminance, the characteristics of the respective spot beams 133 measured by the beam measuring unit 40 (beam position, beam intensity, beam horizontal size, and beam vertical size) To data.

② 이어서, 데이터화한 스팟 빔(133)들의 형상을 고려해서 연속적인 가우시안 모델로 형상화한다.(2) Subsequently, the shape of the spot beams 133 obtained as data is taken into consideration to form a continuous Gaussian model.

③ 가우시안 모델로 형상화한 데이터를 적당한 간격으로 이산화한다. 이때 이산화를 너무 조밀하게 되면 보정 작업 수행에 너무 많은 시간이 소요되고, 이산화를 너무 띄엄띄엄 하면 보정 작업의 정밀도가 떨어지므로 설계자가 적당한 간격을 미리 설정해 둔다.③ Discretize data shaped by Gaussian model at appropriate intervals. If the discretization is too dense, it takes too much time to perform the calibration, and if the discretization is too sparse, the accuracy of the calibration is lessened, so the designer sets the appropriate interval in advance.

④ 마지막으로, 투영 광학계(140) 전 필드에 대해서 이산화된 각각의 스팟 빔(133)의 세기를 누적하고, 누적된 스팟 빔(133)의 세기에 대해 디지털 보정을 수행한다. 누적된 스팟 빔(133)의 세기에 대해 디지털 보정을 수행하는 방법은 도 7 및 도 8을 참조하여 이후에 설명하기로 한다.④ Finally, the intensity of each spot beam 133 discretized with respect to the field before the projection optical system 140 is accumulated, and digital correction is performed on the intensity of the accumulated spot beam 133. A method of performing digital correction on the intensity of the accumulated spot beam 133 will be described later with reference to FIGS. 7 and 8.

그리고, 노광 데이터 생성부(44)는 노광 패턴에 따라 광 변조소자(130)의 노광 데이터를 생성하는 곳으로, 광 변조소자(130) 중 일부 마이크로 미러(134) 행을 오프 상태로 전환하는 노광 온/오프 데이터를 생성하거나 마이크로 렌즈 어레이(146) 중 일부 행을 오프 상태로 전환하는 노광 온/오프 데이터를 생성한다.The exposure data generation unit 44 generates exposure data of the optical modulation device 130 according to the exposure pattern. The exposure data generation unit 44 switches exposure of some of the optical mirrors 134 to the off state. Generate on / off data or exposure on / off data that turns some rows of the micro lens array 146 off.

제어부(46)는 보정 마스크 생성부(42)에서 생성된 보정 마스크와 노광 데이터 생성부(44)에서 생성된 노광 온/오프 데이터를 논리곱 연산(AND operation)하여 누적 조도가 보정된 노광 패턴을 광 변조소자(130)에 전달한다.The controller 46 performs an AND operation on the correction mask generated by the correction mask generator 42 and the exposure on / off data generated by the exposure data generator 44 to generate an exposure pattern whose cumulative illuminance is corrected. Transfer to the optical modulation device 130.

다음에는, 보정 마스크 생성부(42)에서 누적된 스팟 빔(133)의 세기에 대해 디지털 보정을 수행하는 방법을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.Next, a method of performing digital correction on the intensity of the spot beam 133 accumulated in the correction mask generator 42 will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에서 누적 조도 보정을 수행하기 위한 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에서 누적 조도 보정을 위해 공간 밀도를 계산하는 방법을 설명하는 개념도이다.7 is an operation flowchart illustrating a control method for performing cumulative illuminance correction in a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cumulative illuminance correction in a maskless exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. Is a conceptual diagram illustrating how to calculate the spatial density.

도 7에서, 각각의 스팟 빔(133) 위치의 Y좌표의 PEG(Position Event Generator)에 대한 잔차(Residual)를 아래의 [수학식 1]을 이용하여 계산한다(200).In FIG. 7, the residual for the Position Event Generator (PEG) of the Y coordinate of each spot beam 133 is calculated using Equation 1 below (200).

예를 들어, 스팟 빔(133)의 Y좌표 위치가 76.1㎛이고, PEG가 1.0㎛인 경우 잔차(Residual)는 0.1이 된다.For example, when the Y coordinate position of the spot beam 133 is 76.1 μm and the PEG is 1.0 μm, the residual becomes 0.1.

[수학식 1][Equation 1]

Residual = mod(76.1, 1.0) = 0.1Residual = mod (76.1, 1.0) = 0.1

이어서, 스팟 빔(133)들의 각 점에서의 가우시안 범위(도 8 참조) 내에서 공간 밀도를 아래의 [수학식 2]를 이용하여 계산한다(202).Subsequently, the spatial density within the Gaussian range (see FIG. 8) at each point of the spot beams 133 is calculated using Equation 2 below (202).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00001
Figure pat00001

도 8에서, 검은 색으로 표시된 스팟 빔(133)을 기준으로 원으로 표시된 영역이 가우시안 범위 내의 유효 영향권이다.In FIG. 8, the area indicated by the circle based on the spot beam 133 displayed in black is an effective area of influence within the Gaussian range.

검은 색으로 표시된 스팟 빔(133)을 기준으로 가우시안 범위 내에 있는 다른 스팟 빔(133)들과의 거리(d1, d2, d3, d4)를 이용하여 위의 [수학식 2]와 같이, 공간 밀도를 계산한다. 이때 각각의 모든 스팟 빔(133)들에 대하여 가우시안 범위 내에서 공간 밀도를 계산하는 것이다.Using the distances d1, d2, d3, and d4 from the other spot beams 133 within the Gaussian range with respect to the spot beam 133 shown in black, as shown in [Equation 2], Calculate At this time, the spatial density is calculated within the Gaussian range for each spot beam 133.

그리고, [수학식 2]를 이용하여 계산된 각각의 스팟 빔(133)들의 공간 밀도를 비교하여 공간 밀도가 가장 높은 점의 스팟 빔(133) 즉, 공간 밀도가 가장 빽빽한 점의 스팟 빔(133)을 오프하여 LER(Line Edge Roughness)의 저하를 방지한다(204).In addition, the spot beams 133 having the highest spatial density, that is, the spot beams 133 having the most dense spatial density, are compared by comparing the spatial densities of the respective spot beams 133 calculated using Equation 2 below. ) To prevent the deterioration of LER (Line Edge Roughness) (204).

이와 같이, 본 발명의 일 실시에에 의한 마스크리스 노광 장치(10)는 누적 조도를 소프트웨어적으로 보정함으로써 노광 시 LER(Line Edge Roughness) 저하가 발생되지 않으면서도 광학계 전 필드에 대해 균일한 누적 조도를 확보할 수 있게 된다. 이를 도 9 및 도 10에 나타내었다.As described above, the maskless exposure apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present invention corrects the cumulative illuminance by software to uniform cumulative illuminance for the entire field of the optical system without causing a decrease in LER (Line Edge Roughness) during exposure. Can be secured. This is shown in FIGS. 9 and 10.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 마스크리스 노광 장치에서 보정 후의 누적 조도를 보정 전의 누적 조도와 비교한 그래프이다.9 and 10 are graphs comparing the cumulative illuminance after correction with the cumulative illuminance before correction in the maskless exposure apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.

도 9에서 보듯이, 보정 전의 누적 조도는 광학계 전 필드에 대해 불균일함을 알 수 있다. As shown in FIG. 9, it can be seen that the cumulative illuminance before correction is uneven with respect to the field before the optical system.

반면, 도 10에서 보듯이, 보정 후의 누적 조도는 광학계 전 필드에 대해 균일함을 알 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 10, it can be seen that the cumulative roughness after the correction is uniform for the entire field of the optical system.

10: 마스크리스 노광 장치 20 : 스테이지
30 : 기판 40 : 빔 측정부
42 : 보정 마스크 생성부 44 : 노광 데이터 생성부
46 : 제어부 100 : 노광 헤드
110 : 광원 115 : 노광 빔
130 : 광 변조소자 131 : 빔 스팟 어레이
133 : 스팟 빔 140 : 투영 광학계
10: maskless exposure apparatus 20: stage
30 substrate 40 beam measuring unit
42: correction mask generator 44: exposure data generator
46: control unit 100: exposure head
110: light source 115: exposure beam
130: optical modulator 131: beam spot array
133 spot beam 140 projection optical system

Claims (12)

노광 빔을 출사하는 광원;
노광 패턴에 따라 상기 노광 빔을 변조하는 광 변조소자;
변조된 상기 노광 빔을 빔 스팟 어레이 형태로 기판 상에 전달하는 투영 광학계;
상기 빔 스팟 어레이의 빔 데이터를 측정하는 빔 측정부;
측정된 상기 빔 데이터를 이용하여 누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 보정 마스크 생성부;
생성된 상기 보정 마스크를 이용하여 상기 누적 조도가 보정된 노광 패턴을 상기 광 변조소자에 전달하는 제어부를 포함하는 마스크리스 노광 장치.
A light source emitting an exposure beam;
An optical modulator for modulating the exposure beam according to an exposure pattern;
Projection optics for transmitting the modulated exposure beam onto a substrate in the form of a beam spot array;
A beam measuring unit measuring beam data of the beam spot array;
A correction mask generator which generates a correction mask for correcting cumulative illuminance using the measured beam data;
And a control unit which transmits an exposure pattern whose cumulative illuminance is corrected to the light modulation device by using the generated correction mask.
제1항에 있어서,
상기 노광 패턴에 따라 상기 광 변조소자의 노광 데이터를 생성하는 노광 데이터 생성부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 보정 마스크와 상기 생성된 노광 데이터를 논리곱 연산하여 상기 누적 조도가 보정된 상기 노광 패턴을 생성하는 마스크리스 노광 장치.
The method of claim 1,
And an exposure data generation unit configured to generate exposure data of the light modulation device according to the exposure pattern.
And the control unit performs an AND operation on the correction mask and the generated exposure data to generate the exposure pattern in which the cumulative illuminance is corrected.
제1항에 있어서,
상기 빔 데이터는 상기 빔 스팟 어레이를 구성하는 스팟 빔들의 위치 데이터, 세기 데이터, 수평 방향 크기 데이터, 수직 방향 크기 데이터를 포함하는 마스크리스 노광 장치.
The method of claim 1,
And the beam data includes position data, intensity data, horizontal size data, and vertical size data of spot beams constituting the beam spot array.
제3항에 있어서,
상기 보정 마스크 생성부는 상기 투영 광학계 전 필드에 대해서 이산화된 상기 스팟 빔들의 세기를 누적하고, 누적된 상기 스팟 빔들의 세기에 대해 디지털 보정을 수행하는 마스크리스 노광 장치.
The method of claim 3,
And the correction mask generator accumulates the intensity of the discretized spot beams for the entire field of the projection optical system, and performs digital correction on the accumulated intensity of the spot beams.
제4항에 있어서,
상기 보정 마스크 생성부는 상기 스팟 빔들의 각 점에서의 공간 밀도를 계산하고, 상기 투영 광학계 전 필드에 대해서 균일한 누적 조도를 확보하기 위하여 계산된 상기 공간 밀도가 가장 높은 점의 스팟 빔을 오프하는 마스크리스 노광 장치.
The method of claim 4, wherein
The correction mask generator calculates a spatial density at each point of the spot beams, and masks off the spot beam of the point having the highest spatial density calculated to ensure uniform cumulative illuminance for the entire field of the projection optical system. Lease exposure apparatus.
제5항에 있어서,
상기 보정 마스크 생성부는 상기 스팟 빔들의 Y좌표 위치의 PEG에 대한 잔차(Residual)를 계산하여 상기 보정 마스크를 생성하는 마스크리스 노광 장치.
The method of claim 5,
And the correction mask generation unit generates the correction mask by calculating a residual for the PEG at the Y coordinate position of the spot beams.
광원에서 출사된 노광 빔을 광 변조소자, 투영 광학계를 거쳐 빔 스팟 어레이 형태로 기판 상에 전달하고;
상기 빔 스팟 어레이의 빔 데이터를 측정하고;
측정된 상기 빔 데이터를 이용하여 누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하고;
생성된 상기 보정 마스크를 이용하여 상기 누적 조도가 보정된 노광 패턴을 상기 광 변조소자에 전달하는 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법.
Transmitting the exposure beam emitted from the light source to the substrate in the form of a beam spot array via an optical modulation device and a projection optical system;
Measure beam data of the beam spot array;
Generating a correction mask for cumulative illuminance correction using the measured beam data;
And a cumulative illuminance correcting method of the maskless exposure apparatus that transmits the exposure pattern whose cumulative illuminance is corrected to the light modulation device by using the generated correction mask.
제7항에 있어서,
노광 패턴에 따라 상기 광 변조소자의 노광 데이터를 생성하고;
상기 보정 마스크와 상기 생성된 노광 데이터를 논리곱 연산하여 상기 누적 조도가 보정된 상기 노광 패턴을 생성하는 것을 더 포함하는 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법.
The method of claim 7, wherein
Generating exposure data of the light modulator according to an exposure pattern;
And generating the exposure pattern of which the cumulative illuminance is corrected by performing an AND operation on the correction mask and the generated exposure data.
제7항에 있어서,
상기 빔 데이터는 상기 빔 스팟 어레이를 구성하는 스팟 빔들의 위치 데이터, 세기 데이터, 수평 방향 크기 데이터, 수직 방향 크기 데이터를 포함하는 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법.
The method of claim 7, wherein
And the beam data includes position data, intensity data, horizontal size data, and vertical size data of spot beams constituting the beam spot array.
제9항에 있어서,
상기 누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 것은,
상기 투영 광학계 전 필드에 대해서 이산화된 상기 스팟 빔들의 세기를 누적하고, 누적된 상기 스팟 빔들의 세기에 대해 디지털 보정을 수행하는 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법.
10. The method of claim 9,
Generating a correction mask for the cumulative illumination correction,
And accumulating the intensity of the discretized spot beams over the entire field of the projection optical system, and performing digital correction on the accumulated intensity of the spot beams.
제10항에 있어서,
상기 누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 것은,
상기 스팟 빔들의 각 점에서의 공간 밀도를 계산하고, 상기 투영 광학계 전 필드에 대해서 균일한 누적 조도를 확보하기 위하여 계산된 상기 공간 밀도가 가장 높은 점의 스팟 빔을 오프하는 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법.
The method of claim 10,
Generating a correction mask for the cumulative illumination correction,
Accumulation of the maskless exposure apparatus that calculates the spatial density at each point of the spot beams, and turns off the spot beam of the point with the highest spatial density calculated to ensure uniform cumulative illuminance for the entire field of the projection optical system. Illumination correction method.
제11항에 있어서,
상기 누적 조도 보정을 위한 보정 마스크를 생성하는 것은,
상기 스팟 빔들의 Y좌표 위치의 PEG에 대한 잔차(Residual)를 계산하여 상기 보정 마스크를 생성하는 마스크리스 노광 장치의 누적 조도 보정 방법.
The method of claim 11,
Generating a correction mask for the cumulative illumination correction,
And calculating a residual for the PEG at the Y coordinate of the spot beams to generate the correction mask.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140035198A (en) * 2012-09-13 2014-03-21 엘지디스플레이 주식회사 Maskless exposure apparatus and method
US9310697B2 (en) 2013-07-09 2016-04-12 Samsung Display Co., Ltd. Digital exposure device using digital micro-mirror device and a method for controlling the same
US9594307B2 (en) 2013-08-19 2017-03-14 Samsung Display Co., Ltd. Exposure apparatus and method thereof
US9671700B2 (en) 2013-04-04 2017-06-06 Samsung Display Co., Ltd. Digital exposure device using GLV and digital exposure device using DMD
US9726982B2 (en) 2014-10-17 2017-08-08 Samsung Display Co., Ltd. Maskless exposure device and method for compensating cumulative illumination using the same
US9891537B2 (en) 2016-03-09 2018-02-13 Samsung Electronics, Co., Ltd. Maskless lithographic apparatus measuring accumulated amount of light
CN109581824A (en) * 2018-11-26 2019-04-05 合肥芯碁微电子装备有限公司 A kind of direct-write type lithography machine optical uniformity scaling method and system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140035198A (en) * 2012-09-13 2014-03-21 엘지디스플레이 주식회사 Maskless exposure apparatus and method
US9671700B2 (en) 2013-04-04 2017-06-06 Samsung Display Co., Ltd. Digital exposure device using GLV and digital exposure device using DMD
US9310697B2 (en) 2013-07-09 2016-04-12 Samsung Display Co., Ltd. Digital exposure device using digital micro-mirror device and a method for controlling the same
US9594307B2 (en) 2013-08-19 2017-03-14 Samsung Display Co., Ltd. Exposure apparatus and method thereof
US9726982B2 (en) 2014-10-17 2017-08-08 Samsung Display Co., Ltd. Maskless exposure device and method for compensating cumulative illumination using the same
US9891537B2 (en) 2016-03-09 2018-02-13 Samsung Electronics, Co., Ltd. Maskless lithographic apparatus measuring accumulated amount of light
CN109581824A (en) * 2018-11-26 2019-04-05 合肥芯碁微电子装备有限公司 A kind of direct-write type lithography machine optical uniformity scaling method and system

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