(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの露光配置（１３）を有するウェハの構造化された露光のための露光装置（１４）であって、
光の主軸（３）に沿って相次いで、光束（２）を発する面状発光体（１）と、
前記光束（２）を構造化するために下流のマイクロミラーアレイ（５．１）上に前記光束（２）を結像するための光学エレメントと、
第１の光学結像系（９）と、
前記マイクロミラーアレイ（５．１）に対応するマイクロレンズアレイ（１０）と、
照射されるウェハの一部を覆う前記露光配置（１３）の結像領域（１２）に構造化された光束（２）を結像するための第２の光学結像系（１１）と、を有する露光装置において、
前記マイクロミラーアレイ（５．１）は、第１のマイクロミラーアレイ（５．１）であって、
第１のビームスプリッタ（４）は、前記第１のマイクロミラーアレイ（５．１）の前方に配列され、
前記第１のビームスプリッタ（４）は、前記光の主軸（３）に沿った前記光束（２）を、第１の光軸（３．１）に沿った第１の部分光束（２．１）と第２の光軸（３．２）に沿った第２の部分光束（２．２）に分割し、
第２のマイクロミラーアレイ（５．２）は、前記第２の部分光束（２．２）の方向に配置され、
第２のビームスプリッタ（８）は、前記第１の光学結像系（９）の前方に配列され、
２つの部分光束（２．１，２．２）は、前記第１の光学結像系（９）を介し、２つのビームスプリッタ（４，８）の間に同じ長さの光路を有し、前記光の主軸（３）に沿った１つの光束（２）に再結合され、
前記光の主軸（３）の、前記第１のビームスプリッタ（４）の上流と前記第２のビームスプリッタ（８）下流とは、それぞれの場合に、前記光の主軸（３）に並行な平面に配置され、
それぞれの第１と第２のフロント偏向ミラー（６．１，６．２）と、それぞれの第１と第２のリア偏向ミラー（７．１，７．２）とは、それらが相互に対して同一の配置を有するように、それぞれの前記マイクロミラーアレイ（５．１，５．２）の前方に、前記第１と第２の光軸（３．１，３．２）に沿って配置され、
偏向ミラーは、前記部分光束（２．１，２．２）を前記マイクロミラーアレイ（５．１，５．２）上に、同じ所定の入射角度で、向けて、
前記第１のビームスプリッタ（４）と前記マイクロミラーアレイ（５．１，５．２）の間の光路長は、同じであり、
それぞれの前記フロント偏向ミラー（６．１，６．２）は、前記それぞれの入射する光軸（３．１，３．２）に関して４５°以上の角度をなし、前記主軸（３）の前記平面に並行な、それぞれの前記フロント偏向ミラー（６．１，６．２）上に配置される軸の周りに傾斜させ、
前記リア偏向ミラー（７．１，７．２）は、前記光の主軸（３）の前記平面に垂直な、それぞれの前記リア偏向ミラー（７．１，７．２）上に、配置される軸の周りに、及び、前記光の主軸（３）の前記平面に並行な、それぞれの前記リア偏向ミラー（７．１，７．２）上に、配置される軸の周りに、回転されるように、それぞれ配置される、ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記マイクロミラーアレイ（５．１，５．２）は、構造化され前記マイクロミラーアレイ（５．１，５．２）によって反射される前記部分光束（２．１，２．２）が、前記部分光束（２．１，２．２）を同じ向きで再結合する前記第２のビームスプリッタ（８）上に入射するように、前記第２のビームスプリッタ（８）に対して配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置（１４）。
【請求項３】
それぞれの場合において、前記露光配置（１３）は、それらの結像領域（１２）の２倍の大きさより大きくない幅を有すること特徴とする請求項１に記載の露光装置（１４）。
【請求項４】
露光配置（１３）が２列から形成されることを特徴とする請求項３に記載の露光装置（１４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許文献１から一般的に知られている、例えばウェハの表面の構造化された露光のための少なくとも１つの露光配置を有する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィにおいて使用される、従来の露光装置に関して、ウェハは、構造化され、即ち、所定の構造パターン（露光構造）を用いて露光される。露光構造の中に、マスク（masks）は、ウェハ上に投影され、又はそれに接触するようになる。ここの欠点は、マスクを生産する際に製造の複雑さである。これは、単一の露光構造を有する露光のためにのみ、それぞれの場合における、限定された可能な限りの使用と必要なサイズのために、フラットパネルディスプレイの生産のときに特に著しい。
【０００３】
特許文献１は、所定の露光構造（構造パターン）の光がマイクロミラーアレイを介して空間的に光を変調することよってウェハに投影される露光配置を開示する。
【０００４】
従来技術から知られている他の露光配置のように、ここに開示された露光配置は、光軸に沿って配置され、面状発光体、マイクロミラーアレイ（以下、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）と言う）、DMDを照射するために、ＤＭＤの上流に放射方向に配置され、面状発光体によって発せられる光束を均質化するコンデンサ系、ＤＭＤのマイクロミラーに対応するマイクロレンズの数及び配置を有するマイクロミラーアレイ（以下、ＭＬＡと言う）、マイクロミラーによってそれぞれに対応するマイクロレンズ上に反射される光束の部分を結像するためのＭＬＡの上流に放射状に配置された第１の結像系、マイクロレンズによって露光される表面上に焦点を合わされた光の部分を結像する第２の結像光学系を含む。
【０００５】
この従来技術から出発して、特許文献１は、二つの異なる手段によって、結像の質を向上させることを目的とする。
【０００６】
この目的のために、まず露光配置が備えられることが意図される。その中で、拡大結像系は、結像光学系をマイクロレンズアレイに組合わせることによって製造される。歪による吸収率の低下が回避されることを意図される。
【０００７】
次に、装置は、マイクロレンズアレイがアパーチャアレイと組み合わされ、光軸の方向におけるマイクロレンズアレイとアパーチャアレイの間の相対間隔が正確に位置づけられ得るように提供されることが意図される。
【０００８】
第１の目的は、拡大結像系としての第１と第２の結像光学系を構成することによって、そして、両系の倍率の積として得られる所望の倍率によって達成される。したがって、２つの個別の結像系を、小さくなるように、構成することが可能である。その結果、歪特性の悪化は避けられ、良好な吸収率が達成される。
【０００９】
第２の目的は、マイクロレンズアレイ又はアパーチャアレイ上に、他のアレイの方向に少なくとも１つの突起を形成することによって達成される。その突起は、光軸の方向に所定の高さ有し、アレイの間隔を決定する。光軸の方向の相互に対するアレイの相対位置は、正確に設定できる。その結果、アパーチャは、マイクロレンズの焦点面に位置される。
【００１０】
少なくとも１つの突起の代わりに、スペーサが、マイクロレンズアレイとアパーチャアレイとの間に配置されるように所定の厚みを有することも可能である。
【００１１】
要約すると、特許文献１における課題を解決する手段は、より鮮鋭でより均質な強度を有する構造によって、構造化された露光の質を改良するのに役立つ。
【００１２】
スループット率の増加に関連する検討も特許文献１に見出され得る。
【００１３】
スループット率は、露光される面が完全に露光される率である。この率は、同時に各場合に露光される全面の率のように、露光が行われる最小時間間隔と部分面の大きさによって決定される。
【００１４】
この率は、１つだけの露光配置というよりむしろ、複数の露光配置が相互に隣接して、例えば一列又は相互に対してオフセットして複数列に配置され、それぞれの場合において、露光構造で露光される全体の面の一部の面を露光し、一緒に露光装置を形成する場合、改良され得る。
【００１５】
最大の露光回数を決定する露光間の最小時間間隔は、構造パターンのためのローディング時間によって、ＤＭＤのメモリセルに制限される。各マイクロミラーは、関連するメモリセルを有する。このローディング時間は、コマンドを処理するためのデューティサイクル（duty cycles）の数、現在４００ＭＨｚであるクロック周波数、同時にロードされるメモリセルの数（ブロックと言う）に起因する。
【００１６】
変調速度は、単位時間あたりの、ＤＭＤの可能な変調の数、露光のための構造パターンの形成に役割を果すＤＭＤのミラー要素の数である。
【００１７】
テキサスインスツルメンツ社（名称：DLP Discovery.7 XGA 2xLVDS 12°Type A）から利用できるように、例えば切り替えられる１０２４×７６８のミラー素子を有するＤＭＤのスイッチング操作や４００ＭＨｚのＤＭＤクロック周波数のため、結果は、２０ｋｆｐｓ（毎秒キロフレーム）の典型的な変調周波数である。
【００１８】
特許文献１は、ＤＭＤのミラー素子の一部分だけを使用することによって、変調速度と従って、最大周波数を増大することを提案する。この場合、露光される面の移動方向に垂直に配置されるＤＭＤの幅に亘る全てのミラー素子は、使用されるべきであるが、移動方向に配置されるミラー素子の一部だけ使用される。
【００１９】
この解決策は、いくつかの副作用を有する。
既存の露光配置の場合、ＤＭＤは、所定の表面積に亘って照射される。しかしながら、ＤＭＤ面のＸ番目の部分だけが使用される場合、被照射面の（１−Ｘ）番目の部分は、未使用のまま（効率の損失）である。
【００２０】
露出配置が可変的、又はより小さな面のために既に設計されている場合、次の副作用を有する。
解像度（図８ＢのＰ２）を高めることを意図しているＤＭＤ（特許文献１の図８Ａ、図８ＢのＰ２を参照）の定義された回転は、所定のポイントの露光の反復の特定の数という結果になる。ポイントの反復された露光は、露光の均一性を向上させる。しかしながら、少ない素子が使用されている場合、反復の数は、低下し、反復ごとの照射は、増加させる必要がある。平均に起因する均一性は減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】ＵＳ  ６８７６４９４  Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、比較的高いスループット率が達成され得るように、少なくとも１つの露光配置を有する露光装置の提供の目的に基づく。
【００２３】
更には、露光装置は、コンパクトであるべきであり、各単一の露光配置はアクセス可能であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この目的は、少なくとも１つの露光配置を有するウェハの構造化された露光のための露光装置であって、
光軸に沿って相次いで、
光束を発する面状発光体と、
前記光束を構造化するために下流のマイクロミラーアレイ上に前記光束を結像するための光学エレメントと、
第１の光学結像系と
前記マイクロミラーアレイに対応するマイクロレンズアレイと、
照射されるウェハの一部を覆う前記露光配置の結像領域に構造化された光束を結像するための第２の光学結像系と、を有する露光装置において、
前記マイクロミラーアレイは、第１のマイクロミラーアレイであって、
第１のビームスプリッタは、前記第１のマイクロミラーアレイの前方に配列され、
前記第１のビームスプリッタは、前記光束を、第１の光軸に沿った第１の部分光束と第２の光軸に沿った第２の部分光束に分割し、
第２のマイクロミラーアレイは、第２の部分光束の方向に配置され、
第２のビームスプリッタは、前記第１の光学結像系の前方に配列され、
２つの部分光束は、前記第１の光学結像系を介し、２つのビームスプリッタの間に同じ長さの光路を有し、１つの光束に再結合される露光装置のために達成される。
【００２５】
有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００２６】
より高いスループット率を達成するために、典型的には２０ｋｆｐｓから４０ｋｆｐｓの変調周波数を効果的に倍増するためにピクセルアキュレート（pixel-accurate）で重なった状態で結像され、交互に作用される露光配置に、２つのＤＭＤが結合されることは、本発明の本質的な特徴である。変調周波数は、必要最小時間間隔によって原理的に制限され、ＤＭＤのメモリセルの中の構造パターンのための技術的に必要なローディング時間によって与えられる。使用されるＤＭＤの交互の駆動のために、変調速度は、効果的に倍増される。
【００２７】
更に高いスループットの増加を達成するためには、露光装置を形成する複数の露光配置は、一列に配置される。露光配置は、所定の幅と所定の長さで露光される全面が面の長手方向（走査方向）に単一の走査動作で行われるような露光装置を形成するための数や配置に関して有利には結合される。従って、露光配置の結像領域の幅より広いという事実のために、上記面を形成する面の幅方向に複数列に、露光装置は、配置されなければならない。
【００２８】
できるだけコンパクトである露光装置は、全ての露光配置が維持（maintenance）目的のためにアクセス可能であるように、形成されることができ、露光配置は、走査方向に垂直なそれらの結像領域の広がり方向の結像領域の２倍の幅よりそれらが大きくないように設計されなければならない。露光配置の２列だけは、このように形成されることを必要とする。
【００２９】
これらの境界条件が認められた場合、複数の露光配置は、配置され、走査方向に垂直な２列に相互に対してオフセットされ、その結果、隣接する露光配置がそれらの結像領域の幅と等しい、上記広がりの方向に相互間隔を有する。走査方向に露光される全面に対する露光装置の単一の相対移動によって、露光される全面は露光され得る。
【００３０】
露光配置のこのような配置（構成）は、比較的コンパクトで、本質的に丈夫な露光装置を形成し得るものである。
【００３１】
結像領域の幅の２倍より大きくないように、その幅方向に関して露光配置を制限するために、関連のある当業者に組み合わせで明らかではない相互に補足的な基準（手段）がとられる。露光配置の高さと深さ（走査方向における）は、どんな制限も受けない。
【００３２】
第１に、そのような寸法に露光配置の幅を制限することに関する難しさは、光束をＤＭＤ上に照射する要望された入射の傾斜角度に帰する。その結果、露光配置の光軸は、一平面に存在できない。第２に、特別な技術的手段は、両方のＤＭＤを、互いに対して光学的に結合する正確な位置にもたらすのためにとられなければならない。その結果、それらは、実質的に正確に相互に積層される。
【００３３】
本発明の本質的な特徴は、可能ならこの目的のために使用されるコンポーネントの幅が、ビームスプリッタの大きさとＤＭＤの大きさによって必然的に決定される幅を越えない、２つのビームスプリッターの間に走る２つの部分ビームの相互に積層されるインタリーブドビーム誘導（interleaved beam guidance）である。
【００３４】
ＤＭＤの上流に配置されるそれぞれの場合における２つの偏光ミラーの空間的に傾いた（スキューした）ミラー配置は、ＤＭＤを照射するために有利である。
反射面に対応するプリズムもまた、代わりに使用され得る。
【００３５】
本発明に係る露光配置の本質的な利点は、コンパクトな露光装置を形成することができる可能性である。
【００３６】
露光装置と露光配置は、図面を参照して例として以下に更に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】露光配置の光学図を示す図である。
【図２】複数の露光配置を有する露光装置の概略構成を示す構成図である。
【図３】第１の典型的な実施形態の一部を平面図に示す概略図（図３（ａ））と、正面図に示す概略図（図３（ｂ））である。
【図４】第２の典型的な実施形態の一部を平面図に示す概略図（図４（ａ））と、正面図に示す概略図（図４（ｂ））である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明に係る露光装置１４の露光配置１３の光学図を示す。
露光配置（exposure arrangements）１３は、面状発光体（planar emitter）１、又は代替として、光源によって供給された光ファイバーの端部から成る（構成される）。面状発光体は、光の主軸（optical main axis）３に沿って光束（ray bundle）２を放出する。第１のビームスプリッタ４は、光束２を第１の部分光束２．１と第２の部分光束２．２に分割する。第１の部分光束２．１と第２の部分光束２．２は、それぞれ第１の光軸３．１と第２の光軸３．２に沿って、走る。
【００３９】
第１のマイクロミラーアレイ５．１は、第１の光軸３．１上に配置される。第２のマイクロミラーアレイ５．２は、同一であり、第２の光軸３．２上に配置される。面状発光体１から出てくる光束２は、光の主軸３上の第１のビームスプリッタ４の上流側に配置される光学エレメントを介して、その光度（輝度）の分布（intensity distribution）に関して、均質化され、その断面に関して、マイクロミラーアレイ５．１，５．２の大きさに適合され、最後に結像される。第１のマイクロミラーアレイ５．１の上流には、第１のフロント偏向ミラー６．１と第１のリア偏向ミラー７．１が、第１の光軸３．１に沿って配置される。同一の配置において、第２のマイクロミラーアレイ５．２の上流には、第２のフロント偏向ミラー６．２と第２のリア偏向ミラー７．２が、第２の光軸３．２に沿って配置される。そのような方法で、部分光束２．１，２．２は、マイクロミラーアレイ５．１，５．２に所定の同じ入射の角度で向けられる。マイクロミラーアレイ５．１，５．２は、マイクロミラーアレイ５．１，５．２によって構造化（構成）され反射された部分光束２．１，２．２が部分光束２．１，２．２を同じ向きで再結合させる第２のビームスプリッター８上に入射する（衝突する）ように、直ちに又は更なる偏向ミラー７．３によって偏向後に、第２のビームスプリッタ８に対して配置される。第１の光学結像系９、マイクロミラーアレイ５．１，５．２に対応するマイクロレンズアレイ１０、第２の光学結像系１１は、第２のビームスプリッタ８の下流に配置される。
【００４０】
本発明に係る露光配置１３の設計は、第１のビームスプリッタ４の上流と第２のビームスプリッタ８の下流の部分に関して、従来技術から公知の露光配置に対応する。
【００４１】
２つのビームスプリッタ４，８間の部分光束２．１，２．２の経路のため、光の主軸３は、ビームスプリッタ４の上流とビームスプリッタ８の下流に、２つの平面に配置されている。この２つの平面は、お互いに関して並行であり、図１の記載の平面に関して並行である。露光配置の幅も決定するこれらの面の間の間隔は、できるだけ小さく保たれる。
【００４２】
本発明の本質的な特徴は、ビームスプリッタ４，８によって囲まれた光学配置の部分である。ビームスプリッタ４，８の間の、第1の光軸３．１および第２の光軸３．２に沿った光の路長は、同じである。
【００４３】
有利には偏向ビームスプリッタキューブであるビームスプリッタ４，８は、光束２を、相互にインターリーブ方式で走る第１の光軸３．１と第２の光軸３．２を有する２つの部分光束２．１，２．２に分割し、それらを再結合し光の主軸３になる。
【００４４】
マイクロミラーアレイ５．１，５．２は、同じ空間方向に向けられる。即ち、構造化（構成）された部分光束２．１，２．２は、それ故に同じ方向に反射される。
【００４５】
第１のビームスプリッタ４からの出口とマイクロミラーアレイ５．１，５．２との間に、部分ビーム２．１，２．２は、それらが所定の角度、例えばマイクロミラーアレイ５．１，５．２の傾斜軸に対して２４°で、マイクロミラーアレイ５．１，５．２に入射するように、必ず偏向されなければならない。
【００４６】
この傾斜軸は、描画面に垂直ではなく、４５°の角度をなし、光軸３．１，３．２は、描画面から反射されなければならない。その結果、露光配置は、比較的広くなる。
【００４７】
本発明によれば、それぞれの場合において、フロント偏向ミラー６．１，６．２とリア偏向ミラー７．１，７．２は、図３ａ，ｂと図４ａ，ｂにより詳細に示されているように、ビームをマイクロミラーアレイ５．１，５．２上に偏向させるように、マイクロミラーアレイ５．１，５．２のビーム経路の上流に配置される。偏向ミラー６．１，６．２と７．１，７．２は、入射する光束の直径に依存し、それらがなす角度に依存し、第１の偏向ミラー６．１，７．１が第２の偏向ミラー６．２，７．２によって、反射された光束を遮光しないように、相互に対して最小の間隔を有さなければならない。第２の偏向ミラー６．２，７．２は、マイクロミラーアレイ５．１，５．２によって反射され、構成されるビーム経路を遮光しないように、マイクロミラーアレイ５．１，５．２から十分に大きな距離を有するということも留意すべきである。
【００４８】
更なる説明の目的のため、光軸３．１，３．２の空間位置だけは、単純に考えられる。第１の偏向ミラー６．１、７．１の配置は、第２の偏向ミラー６．２、７．２の配置と同一であるので、以下の記載では、簡略化する目的のために、第一の部分光束２．１のパスだけを説明する。
【００４９】
図３ａ，図３ｂは、問題となっている幅に関係する第１の偏向ミラー６．１，７．１の配置を有する露光配置１３の第１実施形態の当該部分断面の平面図と正面図である。
【００５０】
第１のフロント偏向ミラー６．１（その正規の表面）は、描画面における入射する第１の光軸３．１に関して４５°の角度をなす。更に、それは、描画面に並行な第１のフロント偏向ミラー６．１上に配置される軸の周りに傾斜させることができる。第１のリア偏向ミラー７．１の傾斜は、この場合、描画面に垂直に延びる軸周りと、描画図に並行な第１のリア偏向ミラー７．１上に配置される軸周りに多少強い回転周りと、の回転で構成される。前記部分光束を遮光することなく、マイクロミラーアレイ５．１によって反射される構造化（構成）される部分光束２．１にできるだけ近くに位置する第１のリア偏向ミラー７．１の傾斜は、幅とはほとんど関連性がない。
【００５１】
図４ａと図４ｂは、第２の実施形態を示す。これに関して、第１の実施形態とは対照的に、第１のフロント偏向ミラー６．１は、入射する（衝突する）光軸３．１に関して、４５°より大きい角度をなす。
【００５２】
角度が大きければ大きいほど、配置され得る第１のフロント偏向ミラー６．１の幅に亘って第１のリア偏向ミラー７．１に近づく。その結果として、幅の全面に亘って設置スペースを減らすことができる。第１のリア偏向ミラー７．１の傾斜を適用すると、第１のフロント偏向ミラー６．１は、幅に関してほとんど影響を与えない。したがって、第２実施形態は、第１実施形態と比較してより有利な実施形態である。
【００５３】
できるだけ近くに、したがってコンパクトに、相互に隣接する複数のこのような露光配置１３の配置を可能にするコンパクトな露光配置を提供するのために、その幅は、露光配置１３が結像領域の幅に等間隔の幅の方向に一列に配列され得るように、その結像領域１２の大きさの２倍より大きくない。必要な光路長は、結像領域１２が、有利には露光配置１３の側に隣接するように、幅に垂直方向に露光配置１３の深さに亘って実現され（表され）る。
【符号の説明】
【００５４】
１      面状発光体
２      光束
２．１      第１の部分光束
２．２      第２の部分光束
３      光の主軸
３．１      第１の光軸
３．２      第２の光軸
４      第１のビームスプリッタ
５．１      第１のマイクロミラーアレイ（第１のＤＭＤ）
５．２      第２のマイクロミラーアレイ（第２のＤＭＤ）
６．１      第１のフロント偏向ミラー
６．２      第２のフロント偏向ミラー
７．１      第１のリア偏向ミラー
７．２      第２のリア偏向ミラー
７．３      更なる偏向ミラー
８      第２のビームスプリッター
９      第１の光学結像系
１０      マイクロレンズアレイ
１１      第２の光学結像系
１２      結像領域
１３      露光配置
１４      露光装置
Ｒ      走査方向
【図１】
0005965986.tif 000002
【図２】
0005965986.tif 000003
【図３ａ】
0005965986.tif 000004
【図３ｂ】
0005965986.tif 000005
【図４ａ】
0005965986.tif 000006
【図４ｂ】
0005965986.tif 000007