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KR101229786B1 - Heterodyne interference lithography apparatus, method for drawing pattern using the same device, wafer, and semiconductor device - Google Patents

Heterodyne interference lithography apparatus, method for drawing pattern using the same device, wafer, and semiconductor device Download PDF

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KR101229786B1
KR101229786B1 KR1020110084000A KR20110084000A KR101229786B1 KR 101229786 B1 KR101229786 B1 KR 101229786B1 KR 1020110084000 A KR1020110084000 A KR 1020110084000A KR 20110084000 A KR20110084000 A KR 20110084000A KR 101229786 B1 KR101229786 B1 KR 101229786B1
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KR
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pattern
laser beam
interference
laser
different wavelengths
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KR1020110084000A
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양민양
강봉철
이주형
김건우
노지환
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한국과학기술원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치 및 그 장치를 이용한 미세패턴 형성방법에 대한 것이다. 두 개 또는 그 이상의 각기 다른 파장을 생성할 수 있는 레이저를 이용하여 간접 현상을 일으켜 나노패턴을 형성하고, 맥놀이 현상에 의한 마이크로 패턴을 동시에 형성할 수 있는 간섭 리소그래피 장치 및 패턴 형성방법에 관한 것이다. 이를 위해 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 멀티 레이져 광원부(100); 레이저 빔을 투과시키거나 반사시키는 편광식빔분리기(200); 투과된 서로 다른 파장의 상기 레이저 빔을 서로 공간적으로 분리하는 공간식빔분리기(300); 반전된 레이저 빔을 확장시키는 빔 확장기(400); 및 확장된 레이저 빔과 확장된 레이저 빔의 반사에 의해 서로 간섭을 일으킴으로써 제1패턴을 형성하고, 서로 다른 파장에 의한 파동의 간섭에 의해 새로운 합성파를 생성함으로써 제2패턴을 형성하는 패턴 생성부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치가 개시된다.The present invention relates to a heterodyne interference lithography apparatus and a method for forming a micropattern using the apparatus. The present invention relates to an interference lithography apparatus and a pattern forming method capable of forming an indirect phenomenon using a laser capable of generating two or more different wavelengths to form a nanopattern, and simultaneously forming a micropattern by a beat phenomenon. To this end, the multi-laser light source unit 100 for generating laser beams having different wavelengths; A polarized beam splitter 200 for transmitting or reflecting a laser beam; A spatial beam separator (300) for spatially separating the transmitted laser beams having different wavelengths; A beam expander 400 for expanding the inverted laser beam; And forming a first pattern by causing interference with each other by reflection of the extended laser beam and the extended laser beam, and generating a second composite pattern by generating a new synthesized wave by interference of waves caused by different wavelengths. Disclosed is a heterodyne interference lithographic apparatus comprising a portion 500.

Figure R1020110084000
Figure R1020110084000

Description

헤테로다인 간섭 리소그래피 장치, 그 장치를 이용한 미세패턴 형성방법, 웨이퍼 및 반도체 소자{Heterodyne interference lithography apparatus, method for drawing pattern using the same device, wafer, and semiconductor device}Heterodyne interference lithography apparatus, method for drawing pattern using the same device, wafer, and semiconductor device

본 발명은 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치 및 그 장치를 이용한 미세패턴 형성방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 두 개 또는 그 이상의 각기 다른 파장을 생성할 수 있는 레이저를 이용하여 간접 현상을 일으켜 나노패턴을 형성하고, 맥놀이 현상에 의한 마이크로 패턴을 동시에 형성할 수 있는 간섭 리소그래피 장치 및 패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heterodyne interference lithography apparatus and a method for forming a micropattern using the apparatus. More specifically, an interference lithography apparatus and a pattern forming method capable of forming an indirect phenomenon using a laser capable of generating two or more different wavelengths to form a nanopattern, and simultaneously forming a micropattern by a beat phenomenon. It is about.

최근 광산업, 디스플레이 산업, 반도체 산업, 바이오 산업에서 제품의 미세화 고성능화의 요구가 증가하고 있다. 그러한 요구에 부합하기 위해서는 미세패턴(나노 스케일이나, 마이크로 스케일의 패턴 형상)을 경제적이고 용이하게 제작할 필요가 있다.
Recently, there is an increasing demand for miniaturization and high performance of products in the mining, display, semiconductor and bio industries. In order to meet such demands, it is necessary to economically and easily manufacture a micropattern (nanoscale or microscale pattern shape).

종래에 미세패턴을 형성하는 방법으로 E-빔 리소그래피(E-beam lithogrephy)가 있다. 이러한 방법은 전자빔을 집속하여서 나노미터급의 패턴을 형성하는 것이다. 이러한 방법은 다양한 미세패턴의 형상을 제조할 수 있으나, 제조시간이 많이 걸리기 때문에 대 면적으로 제조하는데 한계가 있는 문제가 있다.
Conventionally, a method of forming a fine pattern is E-beam lithography (E-beam lithogrephy). This method focuses electron beams to form nanometer-level patterns. Such a method can produce a variety of fine patterns, but there is a problem in that the manufacturing of a large area is limited because it takes a lot of time.

또한, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 레이저 간섭 리소그래피의 원리를 이용한 포토공정을 거쳐 하나의 스탬프를 만들어 포토 리소그래피를 나노 임프린트 리소그래피로 대체하여 식각 공정 등을 거쳐 나노미터의 선 폭을 갖는 미세패턴을 대량 생산할 수 있다.
In addition, in order to solve these problems, a single stamp is made through a photo process using the principle of laser interference lithography, and photolithography is replaced with nanoimprint lithography to mass produce micropatterns having a nanometer line width through an etching process. Can be.

레이저 간섭 리소그래피는 홀로그래픽 리소그래피라고도 불리는데, 홀로그래픽 리소그래피 기술은 포토 리소그래피 기술과 달리 포토 마스크를 사용하지 않고도 균일한 형상의 미세 구조물을 대면적에 제작할 수 있다는 장점 때문에 그 응용분야는 지속적으로 확대되고 있다. 홀로그래픽 리소그래피를 이용하여 감광막 위에 제작되는 나노 구조물의 형상은 감광막을 노광시키는 빛의 세기 또는 노광 에너지와 현상시간에 따라 영향을 받으며, 이에 대한 거시적인 모델링 기술은 1975년 F. H. Dill에 의해 연구된 바 있다.
Laser interference lithography is also called holographic lithography, which, unlike photolithography, has continued to expand its field of application because of the advantage that large structures of uniform shape can be produced without the use of photo masks. . The shape of the nanostructures fabricated on the photoresist using holographic lithography is influenced by the light intensity or exposure energy and development time to expose the photoresist. Macroscopic modeling techniques have been studied by FH Dill in 1975. have.

홀로그래픽 리소그래피는 서로 다른 방향에서 감광막 위로 입사되는 두 빛의 간섭현상을 이용하여 감광막 위에 나노 구조물을 제작하는 기술이다. 이때 감광막 위의 임의의 점에서의 빛의 세기는 이하의 수학식 1과 같다.Holographic lithography is a technique for fabricating nanostructures on photoresist by using interference of two light incident on the photoresist in different directions. In this case, the intensity of light at an arbitrary point on the photoresist film is expressed by Equation 1 below.

Figure 112011065367115-pat00001
Figure 112011065367115-pat00001

여기서 I1, I2 는 각각의 방향에서 입사되는 빛의 강도, k0는 전파상수, θ는 입사각, Φ1, Φ2는 각각의 방향에서 입사되는 빛의 각도를 나타낸다. 위 식에서 알 수 있듯이 빛의 세기가 같을 경우 (I1 = I2 = I0) 면 위에서 간섭을 일으킨 빛의 세기는 이론적으로 코사인 항에 의해 최소 Imin=0 부터 최대 Imax = 4I0 의 값을 갖는다. 또한, 두 빛의 간섭에 의한 빛의 세기의 주기 P는 다음과 같이 정리된다. Where I 1 and I 2 represent the intensity of light incident from each direction, k 0 represents the propagation constant, θ represents the angle of incidence, and Φ 1 and Φ 2 represent the angle of light incident from each direction. As can be seen from the above equation, when the light intensity is the same (I 1 = I 2 = I 0 ), the intensity of the interference on the plane is theoretically determined by the cosine term from the minimum I min = 0 to the maximum I max = 4I 0 . Has In addition, the period P of the light intensity due to the interference of the two lights is arranged as follows.

Figure 112011065367115-pat00002
Figure 112011065367115-pat00002

여기서 λ는 사용되는 빛의 파장을 나타낸다. 이러한 간섭 리소그래피 방식은 수 내지 수십 초의 노광으로 빠르게 미세패턴을 형성할 수 있는 장점이 있으나, 선 또는 도트(dot)와 같이 기본적인 동일한 나노 패턴을 전면적으로 균일하게 발생시키게 되어 다양한 패턴을 형성하는데 많은 한계가 있다. 또한, 입사각과 파장에 의해서 구현할 수 있는 패턴의 크기와 간격이 정해져 버리는 단점이 존재한다. Where λ represents the wavelength of light used. Such an interference lithography method has an advantage of rapidly forming a fine pattern with exposure of several to several tens of seconds, but generates many basic patterns such as lines or dots, and uniformly produces a wide range of limitations in forming various patterns. There is. In addition, there is a disadvantage that the size and spacing of the pattern that can be realized by the incident angle and wavelength is determined.

상술한 단점을 해결하기 위해 본 발명의 선행 특허문헌(이하에서는 선행 특허문헌이라 한다)인 2010-100177(발명의 명칭 : 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치 및 그 장치를 이용한 미세패턴 형성방법)에서는 이색성 거울 기반의 광량조절 시스템을 개시하고 있다.In order to solve the above-mentioned disadvantages, a dichroic mirror is disclosed in 2010-100177 (name of the invention: a heterodyne interference lithography apparatus and a fine pattern forming method using the apparatus), which is a prior patent document (hereinafter referred to as a prior patent document) of the present invention. Disclosed is a light control system based on. 선행 특허문헌에서는 이색성 거울을 사용하기 때문에 도 1에 도시된 바와 같은 고주파필터의 원리를 사용한다. 고주파필터의 원리는 고주파는 투과시키고 저주파는 차단한다. 따라서 고주파필터의 원리를 이용하면 고주파 빔은 투과시키게 되고 저주파 빔은 차단시키게 된다. 고주파필터의 원리에 의해 서로 다른 두개의 빔을 분리시키기 때문에 파장이 긴 빔의 경우 충분한 강도가 얻어지기 힘들고 두 개의 빔을 온전히 분리하기도 쉽지 않은 문제점이 있었다.Since the prior patent document uses a dichroic mirror, it uses the principle of a high frequency filter as shown in FIG. The principle of the high frequency filter is to transmit high frequency and block low frequency. Therefore, by using the principle of the high frequency filter, the high frequency beam is transmitted and the low frequency beam is blocked. Since two different beams are separated by the principle of the high-frequency filter, sufficient strength cannot be obtained in the case of a long wavelength beam and it is not easy to completely separate the two beams.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 선행 특허문헌의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 서로 다른 파장의 빔을 분리시 빔의 강도에 손실이 전혀 없으면서도 각각의 빔에 대한 강도 조절이 가능한 나노패턴과 마이크로 패턴을 동시에 형성할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created in order to solve the problems of the prior patent document as described above, the nano-pattern which can adjust the intensity for each beam without any loss in the intensity of the beam when separating beams of different wavelengths Its object is to provide an invention that can simultaneously form a micro pattern.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 본 발명의 목적은, 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 멀티 레이져 광원부(100); 레이저 빔을 투과시키거나 반사시키는 편광식빔분리기(200); 투과된 서로 다른 파장의 상기 레이저 빔의 광경로를 분리하는 공간식빔분리기(300); 반전된 레이저 빔을 확장시키는 빔 확장기(400); 및 확장된 레이저 빔과 확장된 레이저 빔의 반사에 의해 서로 간섭을 일으킴으로써 제1패턴을 형성하고, 서로 다른 파장에 의한 파동의 간섭에 의해 새로운 합성파를 생성함으로써 제2패턴을 형성하는 패턴 생성부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.An object of the present invention described above, the multi-laser light source unit 100 for generating laser beams having different wavelengths; A polarized beam splitter 200 for transmitting or reflecting a laser beam; A spatial beam separator (300) for separating optical paths of the laser beams having different wavelengths transmitted; A beam expander 400 for expanding the inverted laser beam; And forming a first pattern by causing interference with each other by reflection of the extended laser beam and the extended laser beam, and generating a second composite pattern by generating a new synthesized wave by interference of waves caused by different wavelengths. It can be achieved by providing a heterodyne interference lithography apparatus comprising a portion (500).

또한, 제1패턴은 간섭무늬에 의한 나노 크기의 패턴인 것을 특징으로 한다.In addition, the first pattern is characterized in that the nanoscale pattern by the interference fringe.

또한, 합성파는 고주파 성분과 저주파 성분을 포함하며, 제2패턴은 저주파 성분에 의해 형성되는 마이크로 패턴인 것을 특징으로 한다.The synthesized wave may include a high frequency component and a low frequency component, and the second pattern may be a micro pattern formed by the low frequency component.

또한, 서로 다른 파장은 복간섭 주파수가 생성되도록 하는 파장인 것을 특징으로 한다.In addition, the different wavelengths are characterized in that the wavelength for generating the interference frequency.

또한, 편광식빔분리기(200)는, P편광의 빔은 투과시키고, S편광의 빔은 반사시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the polarization beam splitter 200 transmits the P-polarized beam and reflects the S-polarized beam.

또한, 편광식빔분리기(200)는, 반전된 레이저 빔을 반사시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the polarization beam splitter 200 is characterized in that for reflecting the inverted laser beam.

또한, 공간식빔분리기(300)는, 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔의 강도를 상대적으로 조절함으로써 강도에 따라 다양한 간섭무늬를 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the spatial beam splitter 300 is characterized in that to form a variety of interference patterns according to the intensity by relatively adjusting the intensity of the laser beam having a different wavelength.

한편, 본 발명의 목적은 멀티 레이져 광원부(100)가 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 단계(S610); 편광식빔분리기(200)가 레이저 빔을 투과시키는 단계(S620); 공간식빔분리기(300)가 투과된 레이저 빔의 편광성분을 반전시키는 단계(S630); 편광식빔분리기(200)가 반전된 레이저 빔을 반사시키는 단계(S640); 및 빔 확장기(400)가 반사된 레이저 빔을 확장시키는 단계(S650);를 포함함으로써 확장된 레이저 빔과 확장된 레이저 빔의 반사에 의해 서로 간섭을 일으킴으로써 제1패턴을 형성하고, 서로 다른 파장에 의한 파동의 간섭에 의해 새로운 합성파를 생성함으로써 제2패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용한 패턴 형성방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention is the multi-laser light source unit 100 to generate a laser beam having a different wavelength (S610); Polarizing beam splitter 200 to transmit the laser beam (S620); Inverting the polarization component of the laser beam transmitted through the spatial beam splitter 300 (S630); The polarized beam splitter 200 reflects the inverted laser beam (S640); And expanding the reflected laser beam by the beam expander 400 (S650), thereby forming a first pattern by causing interference with each other by reflection of the extended laser beam and the extended laser beam, and different wavelengths. It can be achieved by providing a pattern forming method using a heterodyne interference lithography apparatus, characterized in that the second pattern is formed by generating a new synthesized wave by the interference of the wave by.

또한, 제1패턴은 간섭무늬에 의한 나노 크기의 패턴인 것을 특징으로 한다.In addition, the first pattern is characterized in that the nanoscale pattern by the interference fringe.

또한, 합성파는 고주파 성분과 저주파 성분을 포함하며, 제2패턴은 저주파 성분에 의해 형성되는 마이크로 패턴인 것을 특징으로 한다.The synthesized wave may include a high frequency component and a low frequency component, and the second pattern may be a micro pattern formed by the low frequency component.

또한, 서로 다른 파장은 복간섭 주파수가 생성되도록 하는 파장인 것을 특징으로 한다.
In addition, the different wavelengths are characterized in that the wavelength for generating the interference frequency.

한편, 본 발명의 목적은 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용하여 제조된 반도체 웨이퍼를 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, the object of the present invention can be achieved by providing a semiconductor wafer manufactured using a heterodyne interference lithography apparatus.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 서로 다른 파장의 빔을 분리시 빔의 강도에 손실이 전혀 없으면서도 각각의 빔에 대한 강도 조절이 가능한 나노패턴과 마이크로 패턴을 동시에 형성할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above there is an effect that can simultaneously form a nano-pattern and a micro-pattern capable of controlling the intensity for each beam without any loss in the beam intensity when separating beams of different wavelengths.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치에 사용된 이색성 거울의 파장대역별 투과율 데이터 시트의 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치의 구성을 나타낸 구성도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 맥놀이 현상을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 1회 노광에 의해 생긴 간섭 강도를 시뮬레이션 한 결과의 그래프 도면이고,
도 6은 도 5에 따른 1회 노광 후 회전부에 의해 시편을 90°회전시켰을 때 간섭 강도를 시뮬레이션한 결과의 그래프 도면이고,
도 7은 도 5의 그레이팅 패턴에 따라 시편에 형성된 미세패턴의 도면이고,
도 8은 도 6의 그레이팅 패턴에 따라 시편에 형성된 미세패턴의 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 패턴 형성방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
The following drawings, which are attached to this specification, illustrate one preferred embodiment of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited.
1 is a diagram of a wavelength-specific transmittance data sheet of a dichroic mirror used in a conventional heterodyne interference lithography apparatus.
2 is a block diagram showing the configuration of a heterodyne interference lithographic apparatus according to the present invention;
3 and 4 is a view showing the beat phenomenon according to the present invention,
5 is a graph of simulation results of interference intensity caused by single exposure according to the present invention;
FIG. 6 is a graph showing a result of simulating interference intensity when the specimen is rotated by 90 ° by the rotating part after one exposure according to FIG. 5,
FIG. 7 is a view of a fine pattern formed on a specimen according to the grating pattern of FIG. 5,
FIG. 8 is a view of a fine pattern formed on a specimen according to the grating pattern of FIG. 6,
9 is a flow chart sequentially showing a pattern forming method according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.

<헤테로다인 간섭 Heterodyne interference 리소그래피Lithography 장치의 구성> Configuration of the device>

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치는 대략 멀티 레이저 광원부(100), 편광식빔분리기(200), 공간식빔분리기(300), 빔 확장기(400), 및 패턴 생성부(500)로 구성되어 시편에 미세패턴을 형성한다. 이하에서는 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
As shown in FIG. 2, the heterodyne interference lithography apparatus according to the present invention has a multi-laser light source unit 100, a polarized beam splitter 200, a spatial beam splitter 300, a beam expander 400, and a pattern generator ( 500) to form a fine pattern on the specimen. Hereinafter, a configuration of a heterodyne interference lithography apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 8.

본 발명에 따른 멀티 레이저 광원부(100)는 서로 다른 파장(주파수)을 갖는 레이저 빔을 발생시킨다. 이때 발생되는 서로 다른 파장의 레이저 빔은 적어도 2개 이상의 레이저 빔으로써 맥놀이 주파수를 생성할 수 있는 파장인 것이 바람직하다.
The multi-laser light source unit 100 according to the present invention generates laser beams having different wavelengths (frequency). The laser beams of different wavelengths generated at this time are preferably wavelengths capable of generating beat frequencies with at least two laser beams.

헤테로다인 방식은 단일 파장의 광원을 사용하는 것이 아니라 서로 다른 파장의 광원을 사용함으로써 맥놀이 현상을 일으켜 다양한 간섭무늬 패턴을 형성하도록 하는 방식이다.
The heterodyne method does not use a single wavelength light source, but uses a light source of different wavelengths to cause a beat phenomenon to form various interference fringe patterns.

도 3에 도시된 바와 같이 맥놀이 현상은 주파수가 비슷한 두 개의 파동이 간섭을 일으켜서 새로운 합성파가 만들어지는 현상이다. 두 파동의 간섭은 다음의 수학식 3과 같다.As illustrated in FIG. 3, the beat phenomenon is a phenomenon in which two waves having similar frequencies interfere with each other to create a new synthesized wave. The interference of the two waves is shown in Equation 3 below.

Figure 112011065367115-pat00003
Figure 112011065367115-pat00003

(여기서, f1 및 f2는 두 파동의 진동수이다)
(Where f 1 and f 2 are the frequencies of the two waves)

두 파동의 주파수가 비슷한 경우 합성파는 두 파동의 주파수의 중간값을 갖는 항을 지배적인 파동성분으로 갖게 되며 상대적으로 느린 주기를 갖는 항은 진폭을 변조하는 항이 된다.
If the frequencies of the two waves are similar, the synthesized wave has the term having the median value of the two waves as the dominant wave component, and the term with the relatively slow period becomes the term that modulates the amplitude.

도 3의 서로 다른 진동수(주파수)(f1과 f2)에 의해 도 4와 같은 맥놀이 주파수가 생성되며 생성된 맥놀이 주파수는 저주파 성분의 주파수와 고주파 성분의 주파수로 각각 생성된다.
The beat frequency as shown in FIG. 4 is generated by different frequencies (frequency) f 1 and f 2 of FIG. 3, and the beat frequency is generated as the frequency of the low frequency component and the frequency of the high frequency component, respectively.

이때, 맥놀이 현상은 시간에 따른 현상으로서 본 발명에서는 맥놀이 현상을 공간적으로 이용한다. 즉 시간에 따른 맥놀이 현상은 어느 지점에서의 주파수 진폭이 도 4에 도시된 바와 같이 시간에 따라 변화되나, 맥놀이 현상을 공간적으로 이용하는 경우에는 어느 지점에서의 주파수 진폭이 시간에 따라 변화되는 것이 아니라 일정하다. 즉 서로 다른 지점에서의 주파수 진폭은 서로 다르나 시간에 따라 어느 지점의 주파수 진폭이 변화되지는 않는다. 본 발명에서는 맥놀이 현상을 공간적으로 이용하여 생성되는 주파수를 복간섭에 의한 주파수라 하기로 한다.
At this time, the beat phenomenon is a phenomenon over time, the present invention uses the beat phenomenon spatially. In other words, the beat amplitude over time varies with time as shown in FIG. Do. That is, the frequency amplitudes at different points are different, but the frequency amplitude at any point does not change with time. In the present invention, a frequency generated by using the beat phenomenon spatially will be referred to as a frequency caused by double interference.

따라서 본 발명에 따른 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치는 시편에 직접 입사되는 레이저 빔과 반사되어 입사되는 레이저 빔 사이에 간섭을 일으킴으로써 제1미세패턴(나노 패턴)을 형성할 수 있으며, 서로 다른 파장의 레이저 빔에 의해 발생하는 복간섭 저주파 성분에 의해 제2미세패턴(마이크로 패턴)을 형성할 수 있다. 이때, 제1미세패턴은 대략 나노 크기의 패턴이고, 제2미세패턴은 대략 마이크로 크기의 패턴인 것이 바람직하다.
Therefore, the heterodyne interference lithography apparatus according to the present invention may form a first fine pattern (nano pattern) by causing interference between a laser beam that is directly incident on a specimen and a laser beam that is reflected and incident, and has a laser having different wavelengths. The second fine pattern (micro pattern) may be formed by the bi-interference low frequency component generated by the beam. At this time, it is preferable that the first fine pattern is a pattern of approximately nano size, and the second fine pattern is a pattern of approximately micro size.

상술한 멀티 레이저 광원부(100)는 서로 다른 파장의 레이저 빔을 생성하는 장치로서 멀티 아르곤 이온 레이저 주사장치를 사용하는 것이 바람직하다. 멀티 아르곤 이온 레이저 주사장치에서 생성되는 레이저 빔은 다양한 파장대를 생성한다. 일반적으로 300~500nm 사이에서 수 내지 수십개의 파장을 생성할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 P편광성분의 351.1nm 및 363.8nm의 파장을 갖는 레이저 빔을 사용하였다.
The above-described multi-laser light source unit 100 preferably uses a multi-argon ion laser scanning device as a device for generating laser beams having different wavelengths. Laser beams generated in multi-argon ion laser scanners generate various wavelength bands. In general, it can generate several to several tens of wavelengths between 300-500 nm. In one embodiment of the present invention was used a laser beam having a wavelength of 351.1nm and 363.8nm of the P polarization component.

본 발명에 따른 반사수단(10)은 제1반사수단(11)과 제2반사수단(13)으로 구성한다. 제1반사수단(11)은 멀티 레이저 광원부(100)에서 발사된 레이저 빔을 기 결정된 방향으로 반사시킴으로써 레이저 빔의 이동방향을 변화시킨다. 또한, 제2반사수단(13)은 제1반사수단(11)에서 반사된 레이저 빔을 다시 한 번 반사시켜 후술하는 편광식빔분리기(200)에 조사한다. 상술한 제1,2반사수단(11,13)은 레이저 빔을 되도록 90°의 방향으로 반사시키는 것이 바람직하다. 다만, 반사수단(10)의 개수 및 설치되는 위치는 실시예에 따라 다양하게 갖출 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
The reflecting means 10 according to the present invention comprises a first reflecting means 11 and a second reflecting means 13. The first reflecting means 11 changes the moving direction of the laser beam by reflecting the laser beam emitted from the multi-laser light source unit 100 in a predetermined direction. In addition, the second reflecting means 13 reflects the laser beam reflected by the first reflecting means 11 once again and irradiates the polarized beam splitter 200 to be described later. The first and second reflecting means 11 and 13 described above preferably reflect the laser beam in the direction of 90 °. However, it will be apparent to those skilled in the art that the number and positions of the reflecting means 10 may be variously provided according to the embodiment.

본 발명에 따른 편광식빔분리기(200)는 제2반사수단(13)에서 반사된 레이저 빔을 투과하거나 반사시킨다. 편광식빔분리기(200)는 P편광 레이저 빔은 투과시키고 S편광 레이저 빔은 반사시키는 특성을 가지고 있다. 따라서 멀티 레이저 광원부(100)에서 발사된 광원은 P편광성분으로서 제2반사수단(13)에서 반사된 레이저 빔은 편광식빔분리기(200)에서 투과된다.
The polarization beam splitter 200 according to the present invention transmits or reflects the laser beam reflected by the second reflecting means 13. The polarization beam splitter 200 transmits the P-polarized laser beam and reflects the S-polarized laser beam. Therefore, the light source emitted from the multi-laser light source unit 100 is a P-polarized component and the laser beam reflected by the second reflecting means 13 is transmitted by the polarization beam splitter 200.

편광식 빔 분리기 기반의 광량 조절 시스템 구성이 앞서 설명한 본 발명의 선행문헌에서 사용된 이색성 거울 기반의 시스템 구성에 비해 갖는 장점은 다음과 같다. Advantages of the configuration of the polarization beam splitter-based light quantity control system compared to the dichroic mirror-based system configuration used in the above-mentioned prior art of the present invention are as follows.

이색성 거울 기반의 시스템인 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 고주파필터의 원리와 유사한 원리를 사용한다. 즉 고주파의 빔은 투과시키고 저주파의 빔은 차단하는 원리를 이용해 파장이 서로 다른 두 개의 빔을 분리시키기 때문에 파장이 긴 빔의 경우 충분한 강도가 얻어지기도 힘들고 또한 두 빔을 분리하기도 쉽지않다. In the case of a dichroic mirror based system, a principle similar to that of the high frequency filter is used as shown in FIG. 1. In other words, the two beams having different wavelengths are separated using the principle of transmitting high frequency beams and blocking low frequency beams, so that it is difficult to obtain sufficient intensity and to separate the two beams.

왜냐하면, 이상적인 고주파 필터는 통과대역과 비통과대역이 경사지지 않아 서로 다른 주파수를 정확하게 분리할 수 있으나 일반적인 고주파 필터는 경사(70)를 가지고 있으므로 경사진 영역의 파장의 경우에는 서로 두 빔을 분리하기가 쉽지 않다. 따라서 두 빔의 강도에 손실이 전혀 없으면서도 두 빔을 정확하게 분리하고 각각에 대한 강도 조절이 가능한 편광식 빔 분리기 기반의 광량 조절 시스템이 본 발명에서 제안되었다.
Because the ideal high frequency filter does not incline the pass band and the non-pass band, it can separate the different frequencies accurately, but the general high frequency filter has the inclination 70, so in the case of the wavelength of the inclined region, Is not easy. Accordingly, a polarization beam splitter-based light amount control system capable of accurately separating two beams and controlling the intensity of each beam without any loss in the intensity of the two beams has been proposed in the present invention.

후술하는 공간식빔분리기(300)에서 레이저 빔은 P편광에서 S편광 빔으로 반전되고, 반전된 레이저 빔(S편광 빔)은 다시 편광식빔분리기(200)에서 반사되어 후술하는 제4반사수단(20)으로 입사된다. 다만, 제4반사수단(20)의 개수 및 설치되는 위치는 실시예에 따라 다양하게 갖출 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
In the spatial beam splitter 300 to be described later, the laser beam is inverted from the P polarized light to the S polarized beam, and the inverted laser beam (S polarized beam) is reflected by the polarized beam splitter 200 again to reflect the fourth reflecting means 20 described later. Incident). However, it will be apparent to those skilled in the art that the number and location of the fourth reflecting means 20 may be variously provided according to the embodiment.

본 발명에 따른 공간식빔분리기(300)는 제1,2프리즘(310,320), 반파장판(half-wavelength plate)(330a,330b), 4반파장판(quarter-wavelength plate)(340), 및 제3반사수단(350)으로 구성되어 편광식빔분리기(200)를 통과한 P편광 레이저 빔의 편광성분을 S편광 레이저 빔으로 반전시킨다.
The spatial beam splitter 300 according to the present invention includes first and second prisms 310 and 320, half-wavelength plates 330a and 330b, quarter-wavelength plate 340, and a third one. The polarizing component of the P-polarized laser beam which has been configured by the reflecting means 350 and passed through the polarization beam splitter 200 is inverted into the S-polarized laser beam.

구체적으로 제1프리즘(310)은 편광식빔분리기(200)에서 투과된 P편광 레이저 빔을 각 파장에 따라 광경로(optical path)를 분리한다. 이는 파장에 따른 굴절률의 차이에서 기인한다. 본 발명의 일실시예에서는 351.1nm 및 363.8nm의 레이저 빔이 두 개의 경로로 분리된다. In detail, the first prism 310 separates the optical path of the P-polarized laser beam transmitted from the polarization beam splitter 200 according to each wavelength. This is due to the difference in refractive index with wavelength. In one embodiment of the invention the laser beams of 351.1 nm and 363.8 nm are separated into two paths.

두개의 경로로 분리된 P편광 레이저 빔은 역상 프리즘인 제2프리즘(320)을 통과함으로써 평행광이 된다. The P-polarized laser beam split into two paths becomes parallel light by passing through the second prism 320 which is an inverted prism.

본 발명의 일실시예에 따른 363.8nm의 레이저 빔은 반파장판(330b)→4반파장판(340)→제3반사수단(350)→4반파장판(340)→반파장판(330a)의 순으로 진행한다. 또한 351.1nm의 레이저 빔은 반파장판(330a)→4반파장판(340)→제3반사수단(350)→4반파장판(340)→반파장판(330b)의 순으로 진행한다. 이와 같은 순으로 공간식빔분리기(300)를 구성한 이유는 P편광으로 입사된 빔을 S편광상태로 반사시켜 편광식빔분리기(200)에서 초기 들어왔던 방향으로 투과되지 않고 새로운 경로로 반사되기 위함이다.
The laser beam of 363.8 nm according to an embodiment of the present invention has a half wavelength plate 330b → four half wave plate 340 → third reflecting means 350 → four half wave plate 340 → half wave plate 330a. Proceed. In addition, the 351.1 nm laser beam proceeds in the order of the half-wave plate 330a → 4 half-wave plate 340 → third reflecting means 350 → 4 half-wave plate 340 → half-wave plate 330b. The reason why the spatial beam splitter 300 is configured in this order is to reflect the beam incident to the P polarized light into the S polarized state so that the beam is not transmitted in the initial direction from the polarized beam splitter 200 and reflected in a new path.

다만 도 2에서는 편의를 위해 363.8nm의 빔이 제3반사수단(350)쪽으로 입사되는 방향으로, 351.1nm의 빔은 제3반사수단(350)쪽에서 반사되는 방향으로 도시되어 있지만 363.8nm 빔과 351.1nm의 빔은 각각 입사와 반사가 동시에 이루어짐은 물론이다.
In FIG. 2, for convenience, a beam of 363.8 nm is incident toward the third reflecting means 350, and a beam of 351.1 nm is reflected in a direction reflecting from the third reflecting means 350. Of course, nm beams are incident and reflected at the same time, respectively.

여기서, 반파장판(330a,330b)은 편광된 빔을 선글래스와 같은 원리로 차단할 수가 있다. 즉 빔의 편광방향과 판의 편광방향을 나란하게 놓을 경우 레이저 빔의 최대출력이 얻어지게 되고, 수직하게 놓을 경우 레이저 빔은 투과하지 못하게 되므로 빔의 강도(intensity)는 0이 된다. 이러한 원리를 이용해서 두 빔의 강도를 상대적으로 조절함으로써 다양한 간섭무늬를 얻을 수 있게 된다.Here, the half-wave plate 330a, 330b can block the polarized beam in the same principle as the sunglass. That is, when the polarization direction of the beam and the polarization direction of the plate are placed side by side, the maximum output of the laser beam is obtained, and when placed vertically, the laser beam is not transmitted, so the intensity of the beam becomes zero. Using this principle, various interference fringes can be obtained by adjusting the intensity of the two beams relatively.

반파장판(330b)을 통과한 363.8nm의 레이저 빔은 P편광 빔에서 S편광 빔으로 정렬되고, 4반파장판(340)을 통과한 레이저 빔은 다시 S편광 빔에서 회전편광으로 정렬된다. 회전편광은 제3반사수단(350)에서 반사되고 4반파장판(340)에 의해 다시 P편광 빔으로 정렬되고, 반파장판(330a)에 의해 최종적으로 S편광 빔으로 정렬된다. The 363.8 nm laser beam that has passed through the half-wave plate 330b is aligned from the P-polarized beam to the S-polarized beam, and the laser beam that has passed through the half-wave plate 340 is again aligned from the S-polarized beam to rotationally polarized light. The rotation polarized light is reflected by the third reflecting means 350 and aligned by the fourth half wave plate 340 again to the P polarization beam, and finally by the half wave plate 330a to the S polarization beam.

결론적으로 편광식빔분리기(200)에서 나온 P편광 빔은 공간식빔분리기(300)에 의해 S편광 빔으로 정렬되어 다시 편광식빔분리기(200)에 입사된다. 입사된 S편광 빔은 편광식빔분리기(200)에 의해 90°방향으로 반사된다. 반사된 S편광 빔은 제4반사수단(20)에 의해 90°방향으로 반사되어 반파장판(30)에 입사된다. 입사된 S편광 빔은 반파장판(30)에 의해 다시 P편광 빔으로 정렬된다.
In conclusion, the P-polarized beam emitted from the polarized beam splitter 200 is aligned with the S-polarized beam by the spatial beam splitter 300 and is incident to the polarized beam splitter 200 again. The incident S-polarized beam is reflected in the 90 ° direction by the polarization beam splitter 200. The reflected S-polarized beam is reflected by the fourth reflecting means 20 in the 90 ° direction and is incident on the half-wave plate 30. The incident S-polarized beam is aligned with the P-polarized beam again by the half-wave plate 30.

본 발명에 따른 빔 확장기(400)는 초점렌즈(focusing lens)(410)와 핀홀(pinhole)(420)로 구성된 공간적 필터(spatial filter)에 의해 레이저 빔의 영역이 크게 확장된다. 이는 시편 노광시 넓은 영역에 균일하게 조사하기 위함이다.In the beam expander 400 according to the present invention, an area of a laser beam is greatly extended by a spatial filter composed of a focusing lens 410 and a pinhole 420. This is to uniformly irradiate a large area during specimen exposure.

또한, 조리개(40)는 아이리스, 광학 조리개 등으로 구성되어 빔 확장기(400)에 의해 확장된 레이저 빔의 광량을 조절한다. In addition, the diaphragm 40 is composed of an iris, an optical diaphragm, and the like to adjust the amount of light of the laser beam extended by the beam expander 400.

줄맞춤 렌즈(50)는 콜리메이션 렌즈(collimation lens)로서 조리개(40)에 의해 광량이 조절된 레이저 빔이 평행하게 진행하도록 한다.
Alignment lens 50 is a collimation lens (collimation lens) so that the laser beam, the amount of light controlled by the aperture 40, proceeds in parallel.

본 발명에 따른 로이드 간섭계(60)는 제1패턴과 제2패턴이 형성되는 패턴 생성부(500)로서, 베이스부(61a,61b), 시편(63), 및 반사부(65)로 구성되어 시편(63)에 미세패턴을 형성한다. 로이드 간섭계(60)는 회전이 가능하며 두 개의 판이 수직하게 마주보고 있는 구조물로 한쪽에는 시편을 놓아 입사광이 직접 주사되도록 하고, 다른쪽에는 거울을 놓아 빛을 반사시켜 시편에 간접적으로 주사되도록 함으로써 두 광이 서로 간섭을 일으키도록 한다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 시편(63)은 베이스부(61a) 위에 위치하며 반사부(65)는 베이스부(61b) 위에 위치한다.The Lloyd interferometer 60 according to the present invention is a pattern generator 500 in which a first pattern and a second pattern are formed, and includes a base part 61a and 61b, a specimen 63, and a reflector 65. A fine pattern is formed on the specimen 63. The Lloyd interferometer 60 is a structure in which two plates face each other in a vertical direction. The specimen is placed on one side so that incident light is directly scanned, and the mirror is placed on the other side to reflect light and indirectly scans the specimen. Let the lights interfere with each other. Therefore, the specimen 63 according to the embodiment of the present invention is positioned on the base portion 61a and the reflecting portion 65 is positioned on the base portion 61b.

시편(63)은 줄맞춤 렌즈(50)에 의해 평행하게 입사된 레이저 빔과 반사부(65)에 의해 반사된 레이저 빔에 의한 간섭에 의하여 제1패턴이 형성된다. 또한, 멀티 레이저 광원부(100)에서 생성되는 서로 다른 파장을 가지는 레이저 빔에 의한 맥놀이 현상에 의해 생성된 저주파의 맥놀이 주파수에 의해 제2패턴이 형성된다. 이때 생성되는 제1패턴은 나노 패턴이고 제2패턴은 마이크로 패턴이다.
The specimen 63 has a first pattern formed by interference by a laser beam incident in parallel by the alignment lens 50 and a laser beam reflected by the reflector 65. In addition, a second pattern is formed by the low frequency beat frequency generated by the beat phenomenon by the laser beam having different wavelengths generated by the multi-laser light source unit 100. In this case, the generated first pattern is a nano pattern and the second pattern is a micro pattern.

따라서, 단일 파장의 공정으로는 한번에 두 스케일의 패턴 형성이 어려워 두번 혹은 세번에 걸쳐서 수행해야 했던 나노-마이크로 복합 패턴 어레이의 형성을 단일 공정만으로 구현할 수 있다.Therefore, it is difficult to form a pattern of two scales at a time with a single wavelength process, so that the formation of a nano-micro composite pattern array, which has to be performed twice or three times, can be realized by a single process.

또한, 맥놀이를 일으키는 이종 신호의 주파수를 달리하거나 간섭을 일으키는 주파수의 수를 바꾸어 줌으로써 맥놀이 주파수의 값을 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 각 주파수의 진폭(레이저 빔의 강도)을 바꾸어줌에 따라 형성되는 나노 및 마이크로 스케일의 패턴 형태를 다양하게 변화시킬 수 있다.
In addition, it is possible to vary the value of the beat frequency by changing the frequency of the heterogeneous signal causing the beat or by changing the number of frequencies causing the interference. In addition, by changing the amplitude (intensity of the laser beam) of each frequency it is possible to vary the pattern shape of the nano and micro scale formed.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 1회 노광에 의해 생긴 간섭 강도를 시뮬레이션한 결과의 그래프를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이 간섭 강도는 라인 형태로 나타난다. 그리고 도 6은 도 5에 따른 1회 노광 후에 로이드 간섭계(60)를 90°회전시켰을 때 간섭 강도를 시뮬레이션한 결과의 그래프를 도시한 것이다. 이러한 강도 분포로 그레이팅 패턴이 형성되고 그레이팅 패턴에 의해 시편(63)의 포토 레지스트가 선택적으로 현상되어 미세패턴을 형성하게 된다.
5 illustrates a graph of simulation results of interference intensity caused by one-time exposure according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the interference intensity is in the form of a line. 6 shows a graph of simulation results of the interference intensity when the Lloyd interferometer 60 is rotated by 90 ° after one exposure according to FIG. 5. A grating pattern is formed by the intensity distribution, and the photoresist of the specimen 63 is selectively developed by the grating pattern to form a fine pattern.

도 7은 도 5의 그레이팅 패턴에 따라 시편에 형성된 미세패턴을 도시한 것이고, 도 8은 도 6의 그레이팅 패턴에 따라 시편에 형성된 미세패턴을 도시한 것이다. 도 7 및 도 8에 형성된 미세패턴의 형상은 간섭 강도 분포(도 5 및 도 6)인 그레이팅 패턴과 동일한 무늬로 형성됨을 알 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8에는 간섭 무늬를 이용한 나노 패턴 어레이와 맥놀이 발생에 의한 마이크로 패턴 어레이가 동시에 형성됨을 알 수 있다.
FIG. 7 illustrates a micro pattern formed on the specimen according to the grating pattern of FIG. 5, and FIG. 8 illustrates a micro pattern formed on the specimen according to the grating pattern of FIG. 6. It can be seen that the shape of the micropatterns formed in FIGS. 7 and 8 is formed in the same pattern as the grating pattern, which is the interference intensity distribution (FIGS. 5 and 6). In addition, it can be seen from FIG. 7 and FIG. 8 that a nano pattern array using an interference fringe and a micro pattern array due to beat generation are formed at the same time.

결국, 이러한 미세패턴의 형상은 간섭강도 분포인 그레이팅 패턴의 형상에 따라 결정된다. 그리고 더 많은 파장이 중첩되면(더 많은 파장을 발진하는 멀티 레이저 광원부(100)를 사용하게 되면) 더욱 복잡한 형상과 더욱 다양한 형상을 얻을 수 있다.
As a result, the shape of the fine pattern is determined according to the shape of the grating pattern which is the interference intensity distribution. When more wavelengths overlap (using the multi-laser light source unit 100 that oscillates more wavelengths), more complicated shapes and more various shapes can be obtained.

<미세패턴 형성방법><Fine Pattern Formation Method>

도 9는 본 발명에 따른 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용한 패턴 형성방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 상술한 구성을 가지는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치에 의하여 수행될 수 있는 패턴 형성방법의 일실시예가 도 9에 도시되어 있다. 이하에서는 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용한 패턴 형성방법을 자세하게 설명하기로 한다.
9 is a flowchart sequentially illustrating a pattern forming method using a heterodyne interference lithography apparatus according to the present invention. An embodiment of a pattern forming method that can be performed by a heterodyne interference lithography apparatus having the above-described configuration is shown in FIG. 9. Hereinafter, a pattern forming method using a heterodyne interference lithography apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 9.

먼저, 멀티 레이저 광원부(100)가 서로 다른 파장을 갖는 P편광 레이저 빔을 발생시키는 단계(S610)를 수행한다. 이때 멀티 레이저 광원부(100)는 적어도 2개 이상의 서로 다른 파장을 가지는 레이저 빔을 생성하여 발사한다.
First, the multi-laser light source unit 100 performs a step (S610) of generating a P-polarized laser beam having different wavelengths. In this case, the multi-laser light source unit 100 generates and emits a laser beam having at least two different wavelengths.

다음으로, 편광식빔분리기(200)가 상기 레이저 빔을 투과시키는 단계(S620)를 수행한다. 편광식빔분리기(200)는 P편광 레이저 빔은 투과시키고 S편광 레이저 빔은 반사시킨다. 본 발명에서는 멀티 레이저 광원부(100)가 P편광 레이저 빔을 생성하여 편광식빔분리기(200)에 입사되므로 편광식빔분리기(200)는 P편광 레이저 빔을 투과시키게 된다.
Next, the polarized beam splitter 200 transmits the laser beam (S620). The polarization beam splitter 200 transmits the P-polarized laser beam and reflects the S-polarized laser beam. In the present invention, since the multi-laser light source unit 100 generates the P-polarized laser beam and is incident on the polarized beam splitter 200, the polarized beam splitter 200 transmits the P-polarized laser beam.

다음으로, 공간식빔분리기(300)가 투과된 P편광 레이저 빔의 편광성분을 반전시키는 단계(S630)를 수행한다. 반전시키는 단계를 자세하게 설명하면 편광식빔분리기(200)에서 투과된 P편광 레이저 빔은 제1프리즘(310)을 통과함으로써 2개의 광원으로 분리된다. 분리된 2개의 광원은 제2프리즘(320)에 의해 나란하게 진행한다. Next, the spatial beam splitter 300 inverts the polarization component of the transmitted P-polarized laser beam (S630). In detail, the inverting step is separated into two light sources by passing the P-polarized laser beam transmitted from the polarization beam splitter 200 through the first prism 310. The two separated light sources travel side by side by the second prism 320.

나란하게 진행하는 2개의 광원 중 363.8nm의 P편광 레이저 빔은 반파장판(330b)→4반파장판(340)→제3반사수단(350)→4반파장판(340)→반파장판(330a)의 순으로 진행한다. Of the two light sources traveling side by side, the P-polarized laser beam of 363.8 nm is the half wavelength plate 330b → four half wave plate 340 → the third reflecting means 350 → four half wave plate 340 → half wave plate 330a. Proceed in order.

반파장판(330b)을 통과함으로써 S편광으로 정렬되고, 4반파장판(340)을 통과함으로써 회전편광으로 정렬되며, 제3반사수단(350)에 의해 반사되고, 다시 4반파장판(340)에 의해 P편광으로 정렬되며, 다시 반파장판(330a)에 의해 S편광으로 정렬된다.By passing through the half-wave plate 330b, it is aligned with S polarization, and by passing through the half-wave plate 340, is aligned with rotation polarization, and is reflected by the third reflecting means 350, and again by the fourth half-wave plate 340. It is aligned with P polarization and is again aligned with S polarization by the half-wave plate 330a.

반파장판(330a)에 의해 S편광으로 정렬된 레이저 빔은 다시 제2프리즘(320) 및 제1프리즘(310)을 거쳐 편광식빔분리기(200)에 재입사된다. 다만, 351.1nm의 레이저 빔은 반파장판(330a)→4반파장판(340)→제3반사수단(350)→4반파장판(340)→반파장판(330b)의 순으로 진행한다.
The laser beam aligned by the S-polarized light by the half-wave plate 330a is again incident on the polarization beam splitter 200 via the second prism 320 and the first prism 310. However, the 351.1 nm laser beam proceeds in the order of the half-wave plate 330a → 4 half-wave plate 340 → third reflecting means 350 → 4 half-wave plate 340 → half-wave plate 330b.

다음으로, 편광식빔분리기(200)가 P편광에서 S편광으로 반전된 레이저 빔을 반사시키는 단계(S640)를 수행한다. 편광식빔분리기(200)는 P편광은 통과시키고 S편광은 반전시키기 때문임은 앞서 설명한 바와 같다.
Next, the polarization beam splitter 200 reflects the laser beam inverted from P polarized light to S polarized light (S640). Since the polarization beam splitter 200 passes P-polarized light and inverts S-polarized light, it has been described above.

다음으로, 제4반사수단(20)에 의해 90°방향으로 반사되고 반파장판(30)에 의해 다시 S편광에서 P편광으로 정렬되는 단계를 수행한다.,
Next, a step of reflecting in the 90 ° direction by the fourth reflecting means 20 and sorting from S polarization to P polarization again by the half wave plate 30 is performed.

다음으로, 빔 확장기(400)가 반사된 레이저 빔을 확장시키는 단계(S650);를 수행한다.
Next, the beam expander 400 extends the reflected laser beam (S650).

다음으로, 빔 확장기(400)에 의해 확장된 레이저 빔은 조리개(40)에 의해 광량이 조절되고, 줄맞춤 렌즈(50)에 의해 레이저 빔을 평행하게 진행하도록 하는 단계를 수행한다.
Next, the laser beam extended by the beam expander 400 performs a step of adjusting the amount of light by the aperture 40 and causing the laser beam to run in parallel by the alignment lens 50.

마지막으로, 시편(63)에는 평행하게 진행된 레이저 빔과 반사부(65)에 의해 반사된 레이저 빔의 간섭에 의한 제1패턴이 형성되고, 맥놀이에 의한 제2패턴이 형성되는 단계가 수행된다(S660).
Finally, the first pattern is formed on the specimen 63 by the interference of the laser beam traveled in parallel with the laser beam reflected by the reflector 65, and the second pattern by the beat is formed ( S660).

<반도체 웨이퍼 및 반도체 소자><Semiconductor Wafer and Semiconductor Device>

본 발명에 따른 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용함으로써 시편에 나노 및 마이크로 크기의 미세패턴을 형성할 수 있다. 이러한 패턴에 의해 만들어진 웨이퍼는 더 효율 좋은 웨이퍼를 양산할 수 있다.By using the heterodyne interference lithography apparatus according to the present invention, nano- and micro-sized micropatterns can be formed on the specimen. Wafers made by this pattern can produce more efficient wafers.

왜냐하면, 단일 파장의 미세패턴 공정은 한번에 두 스케일의 패턴 형성이 가능하지 않기 때문이다. 본 발명에 따른 웨이퍼는 한번에 두 스케일의 패턴을 형성할 수 있어 웨이퍼 양산 효율을 높일 수 있다.This is because a single wavelength micropattern process cannot form patterns of two scales at a time. The wafer according to the present invention can form a pattern of two scales at a time to increase the wafer mass production efficiency.

한편, 이러한 웨이퍼에 의해 다양한 응용분야에서 사용되는 반도체 소자를 제조하여 양산할 수 있다.
On the other hand, such a wafer can be produced and mass produced semiconductor devices used in various applications.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.As mentioned above, although demonstrated with reference to one Embodiment of this invention, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation and an application are possible. In other words, those skilled in the art can easily understand that many variations are possible without departing from the gist of the present invention.

10 : 반사수단
11 : 제1반사수단
13 : 제2반사수단
20 : 제4반사수단
30 : 반파장판
40 : 조리개
50 : 줄맞춤 렌즈
60 : 로이드 간섭계
61a,61b : 베이스부
63 : 시편
65 : 반사부
70 : 경사
100 : 멀티 레이저 광원부
200 : 편광식빔분리기
300 : 공간식빔분리기
310 : 제1프리즘
320 : 제2프리즘
330a,330b : 반파장판
340 : 4반파장판
350 : 제3반사수단
400 : 빔 확장기
410 : 초점렌즈
420 : 핀홀
500 : 패턴 생성부
10: reflecting means
11: first reflecting means
13: second reflecting means
20: fourth reflecting means
30: half-wave plate
40: aperture
50: alignment lens
60: Lloyd Interferometer
61a, 61b: base portion
63: Psalms
65 reflector
70: slope
100: multi laser light source
200: polarized beam separator
300: space type beam separator
310: first prism
320: second prism
330a, 330b: half-wave plate
340: 4-wavelength plate
350: third reflecting means
400: beam expander
410: Focus Lens
420: pinhole
500: pattern generator

Claims (13)

서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 멀티 레이저 광원부(100);
상기 레이저 빔을 투과시키거나 반사시키는 편광식빔분리기(200);
투과된 서로 다른 파장의 상기 레이저 빔의 광경로를 분리하는 공간식빔분리기(300);
반전된 레이저 빔을 확장시키는 빔 확장기(400); 및
확장된 레이저 빔과 상기 확장된 레이저 빔의 반사에 의해 서로 간섭을 일으킴으로써 제1패턴을 형성하고, 상기 서로 다른 파장에 의한 파동의 간섭에 의해 새로운 합성파를 생성함으로써 제2패턴을 형성하는 패턴 생성부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치.
A multi-laser light source unit 100 for generating laser beams having different wavelengths;
A polarized beam splitter (200) for transmitting or reflecting the laser beam;
A spatial beam separator (300) for separating optical paths of the laser beams having different wavelengths transmitted;
A beam expander 400 for expanding the inverted laser beam; And
The first pattern is formed by causing interference with each other by the reflection of the extended laser beam and the extended laser beam, and the second pattern is formed by generating a new composite wave by the interference of the waves caused by the different wavelengths. Heterodyne interference lithography apparatus comprising a; generator 500.
제 1 항에 있어서,
상기 제1패턴은 간섭무늬에 의한 나노 크기의 패턴인 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치.
The method of claim 1,
And wherein the first pattern is a nano-sized pattern by an interference fringe.
제 1 항에 있어서,
상기 합성파는 고주파 성분과 저주파 성분을 포함하며,
상기 제2패턴은 상기 저주파 성분에 의해 형성되는 마이크로 패턴인 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치.
The method of claim 1,
The synthesized wave includes a high frequency component and a low frequency component,
And the second pattern is a micro pattern formed by the low frequency component.
제 1 항에 있어서,
상기 서로 다른 파장은 복간섭 주파수가 생성되도록 하는 파장인 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치.
The method of claim 1,
Wherein said different wavelengths are wavelengths that allow for the generation of a double interference frequency.
제 1 항에 있어서,
상기 편광식빔분리기(200)는,
P편광의 빔은 투과시키고, S편광의 빔은 반사시키는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치.
The method of claim 1,
The polarization beam splitter 200,
A heterodyne interference lithographic apparatus characterized by transmitting a beam of P-polarized light and reflecting a beam of S-polarized light.
제 1 항에 있어서,
상기 편광식빔분리기(200)는,
상기 반전된 레이저 빔을 반사시키는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치.
The method of claim 1,
The polarization beam splitter 200,
And reflect the inverted laser beam.
제 1 항에 있어서,
상기 공간식빔분리기(300)는,
상기 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔의 강도를 조절함으로써, 상기 조절된 강도에 따라 다양한 간섭무늬가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치.
The method of claim 1,
The spatial beam separator 300,
And adjusting the intensities of the laser beams having different wavelengths to form various interference fringes according to the adjusted intensities.
제 1 항에 있어서,
상기 공간식빔분리기(300)는,
투과된 상기 레이저 빔의 편광성분을 반전시키는 것을 특징으로 하는 헤테로 다인 간섭 리소그래피 장치.
The method of claim 1,
The spatial beam separator 300,
Heterodyne interference lithography apparatus, characterized in that for inverting the polarization component of the transmitted laser beam.
멀티 레이저 광원부(100)가 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 단계(S610);
편광식빔분리기(200)가 상기 레이저 빔을 투과시키는 단계(S620);
공간식빔분리기(300)가 투과된 레이저 빔의 편광성분을 반전시키는 단계(S630);
상기 편광식빔분리기(200)가 반전된 레이저 빔을 반사시키는 단계(S640); 및
빔 확장기(400)가 반사된 레이저 빔을 확장시키는 단계(S650);를 포함함으로써
확장된 레이저 빔과 상기 확장된 레이저 빔의 반사에 의해 서로 간섭을 일으킴으로써 제1패턴을 형성하고, 상기 서로 다른 파장에 의한 파동의 간섭에 의해 새로운 합성파를 생성함으로써 제2패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용한 패턴 형성방법.
Generating laser beams having different wavelengths by the multi-laser light source unit 100 (S610);
Polarizing beam splitter (200) transmitting the laser beam (S620);
Inverting the polarization component of the laser beam transmitted through the spatial beam splitter 300 (S630);
Reflecting the inverted laser beam by the polarization beam splitter (200) (S640); And
The beam expander 400 extends the reflected laser beam (S650);
Forming a first pattern by causing interference with each other by the reflection of the extended laser beam and the extended laser beam, and forming a second pattern by generating a new composite wave by the interference of the waves by the different wavelengths. A pattern forming method using a heterodyne interference lithography apparatus.
제 9 항에 있어서,
상기 제1패턴은 간섭무늬에 의한 나노 크기의 패턴인 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용한 패턴 형성방법.
The method of claim 9,
The first pattern is a pattern forming method using a heterodyne interference lithography apparatus, characterized in that the nanoscale pattern by the interference fringe.
제 9 항에 있어서,
상기 합성파는 고주파 성분과 저주파 성분을 포함하며,
상기 제2패턴은 상기 저주파 성분에 의해 형성되는 마이크로 패턴인 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용한 패턴 형성방법.
The method of claim 9,
The synthesized wave includes a high frequency component and a low frequency component,
And the second pattern is a micro pattern formed by the low frequency component.
제 9 항에 있어서,
상기 서로 다른 파장은 복간섭 주파수가 생성되도록 하는 파장인 것을 특징으로 하는 헤테로다인 간섭 리소그래피 장치를 이용한 패턴 형성방법.
The method of claim 9,
Wherein the different wavelengths are wavelengths for generating a double interference frequency.
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