(57)【要約】【課題】画像をリアルタイムでサイズ変更することができるダイナミック・フォトリソグラフィ手法を提供する。【解決手段】本発明は、光変調素子を備える空間光変調器を含み、パターンの画像を表面上に動的にフォトリソグラフィ転写するためのダイナミック・フォトリソグラフィ・システムを提供する。このシステムは、パターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングを生成して記憶するように動作可能な画像処理システムを有する。レンダリングのそれぞれは、パターンを表す空間光変調器内の各光変調素子を識別する各ピクセルデータを含む。パターンはレンダリングの間で空間的にオフセットされている。画像処理システムは、パターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの選択された部分に対応する選択ピクセルデータを空間光変調器にロードするようにさらに動作可能である。【選択図】図１
2007528594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンをリアルタイムでサイズ変更して、該サイズ変更されたパターンの画像を表面上に動的にフォトリソグラフィ転写する方法であって、
前記パターンを表す第１のピクセルデータを含む第１のレンダリングを生成するステップと、
前記パターンを表す第２のピクセルデータを含む第２のレンダリングを生成するステップであって、前記第２のレンダリング内の前記パターンは、前記第１のレンダリング内の前記パターンから空間的にオフセットされている、ステップと、
前記第１のピクセルデータ及び前記第２のピクセルデータの部分を選択して、前記サイズ変更されたパターンを形成し、該サイズ変更されたパターンの前記画像を前記表面上に動的にフォトリソグラフィ転写するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のレンダリングを生成するステップが、空間光変調器内の光変調素子のアレイ（３５０）上に、該アレイ（３５０）を基準とする第１の位置アライメントで、前記パターンをマッピングすることを含み、
前記第２のレンダリングを生成するステップが、前記アレイ（３５０）を基準とする第２の位置アライメントで、前記パターンを前記アレイ（３５０）上にマッピングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パターンをリアルタイムでサイズ変更して、該サイズ変更されたパターンの画像を表面上に動的にフォトリソグラフィ転写する方法であって、
前記パターンを表すピクセルデータをそれぞれ含む２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングを生成するステップであって、前記パターンは前記レンダリングの間で空間的にオフセットされている、ステップと、
歪みを測定するステップと、
前記歪みに応じて前記２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの部分から前記ピクセルデータを選択して、前記サイズ変更されたパターンを形成し、該サイズ変更されたパターンの前記画像を前記表面上に動的にフォトリソグラフィ転写するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
前記歪みを測定するステップが、
前記表面に配置された少なくとも１つのアライメント・フィーチャを撮像するように動作可能なイメージセンサを基準とする少なくとも１つの位置に、前記表面を位置決めすることと、
前記表面上の前記少なくとも１つのアライメント・フィーチャの位置を算出して、前記表面の前記歪みを求めることと、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ピクセルデータを選択するステップが、
アライメント不良しきい値を確定することと、
前記表面の歪みに応じて前記表面に対して発生する前記パターンのアライメント不良が前記アライメント不良しきい値未満となる、前記２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの前記部分から、前記ピクセルデータを選択することと、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記空間的にオフセットされたレンダリングのそれぞれから前記ピクセルデータをインタリーブすることにより、前記空間的にオフセットされたレンダリングから前記ピクセルデータを記憶するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
光変調素子を備える空間光変調器を含み、パターンの画像を表面上に動的にフォトリソグラフィ転写するためのダイナミック・フォトリソグラフィ・システムであって、
前記パターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングを生成して記憶するように動作可能な画像処理システムを有し、
前記レンダリングのそれぞれは、前記パターンを表す前記空間光変調器内の各光変調素子を識別する各ピクセルデータを含み、前記パターンは前記レンダリングの間で空間的にオフセットされており、前記画像処理システムは、前記パターンの前記２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの選択された部分に対応する選択ピクセルデータを前記空間光変調器にロードするようにさらに動作可能である、
ダイナミック・フォトリソグラフィ・システム。
【請求項８】
前記空間光変調器が、アクティブ光変調素子及びリザーブ光変調素子を含み、
前記空間光変調器にロードされる前記選択ピクセルデータは、前記アクティブ光変調素子の少なくとも一部に対応する、請求項７に記載のダイナミック・フォトリソグラフィ・システム。
【請求項９】
前記画像がサブ画像を含み、
前記空間光変調器にロードされる前記ピクセルデータは、前記サブ画像のうちの１つの少なくとも一部を表す、請求項７に記載のダイナミック・フォトリソグラフィ・システム。
【請求項１０】
前記表面が歪みを備え、
前記画像処理システムは、アライメント不良しきい値を確定するよう動作可能であり、
前記画像処理システムは、前記表面の歪みに応じて前記表面に対して発生する前記パターンのアライメント不良が前記アライメント不良しきい値未満となる、前記２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの部分を選択するようにさらに動作可能である、
請求項７に記載のダイナミック・フォトリソグラフィ・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的にはフォトリソグラフィに関し、特にダイナミック・フォトリソグラフィ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、それぞれ本願と同日に出願された「SPATIAL LIGHT MODULATOR AND METHOD FOR PERFORMING PHOTOLITHOGRAPHY」と題する特許代理人整理番号10030571の米国特許出願、「DEFECT MITIGATION IN SPATIAL LIGHT MODULATOR USED FOR DYNAMIC PHOTOLITHOGRAPHY」と題する特許代理人整理番号10031375の米国特許出願、及び「LIQUID CRYSTAL CELL THAT RESISTS DEGRADATION FROM CXPOSURE TO RADIATION」と題する特許代理人整理番号10040070の米国特許出願に主題により関連付けられる。
【０００３】
［関連技術の説明］
フォトリソグラフィ（photolithography）とは、基板上にパターン又は画像を転写する方法である。フォトリソグラフィのいくつかの工業用途としては、フラットパネルディスプレイ、集積回路（ＩＣ）、ＩＣパッケージ、平面光波回路（フォトニクス）、プリント回路基板、フレキシブル回路／ディスプレイ、及びウェハ・バンピング（wafer bumping）等の製品の製造が挙げられる。その最も単純な形態では、フォトリソグラフィ・システムは、フォトレジスト層等の感光表面を有する基板の上に配置されたマスク又は器具に光を透過させることによって動作する。通常、マスクは、固定で不透明のパターンが表面上に刻まれた透明材料で形成される。基板表面の感光性により、マスクに接触して露光されると、マスクに刻まれたパターンが基板表面上に転写される。
【０００４】
大半のフォトリソグラフィ・システムは、温度及び湿度の変動により各種表面の形状またはサイズが変わってしまう恐れがあるため、処理条件を厳密に制御しようとする。基板表面上にフォトリソグラフィ転写すべきフィーチャ（feature）のサイズが大きい場合、基板表面又はマスクの小さな歪みは各種アライメント技法を用いて吸収することができる。しかし、技術が進歩し、フィーチャのサイズが０．５μｍ以下に微細化したため、従来のアライメント技法では表面又はマスク自体の寸法の変化を適宜補償することができなくなった。これに加えて、従来の直接接触フォトリソグラフィ・システムは、新しいマスクの作成を要せずには画像サイズを補正することができず、これはコストがかかるとともに時間を浪費する工程である。さらに、投射光学系を使用してマスクを基板から切り離したさらに高度な非接触フォトリソグラフィ・システムでさえも、いずれの種類の歪みも補正することができない。例えば、追加のレンズを使用して単純な全体調整を光学的に行うことができるが、従来の非接触フォトリソグラフィ・システムは、表面の局所的な歪み又は光学システム自体の歪みを補償することができない。
【０００５】
近年、物理的なマスクを使用することなくパターンを基板表面上に転写できるようにするダイナミック・フォトリソグラフィ・システム（Dynamic Photolithography System）が開発された。ダイナミック・フォトリソグラフィ・システムは一般に、空間光変調器（Spatial Light Modulator：ＳＬＭ）を採用して、基板表面上にイメージングするパターンを画定する。ＳＬＭは、電気信号に応答して、画像のピクセルを画定する個々に制御可能な光変調素子を備えた電気的に制御される装置である。通常、０．５μｍ以下の特徴サイズでは、ＳＬＭ内に数千万もの光変調素子があり、各光変調素子は４μｍ角よりも小さい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、各光変調素子はＳＬＭ上の固定位置にあり、２つのピクセル状態、すなわち完全オン又は完全オフのうちの一方しかとることができない。したがって、光学的歪み及び表面の歪みを補償するために表面上に転写する画像をサイズ変更するには、ＳＬＭにロードされるピクセルデータを変更しなければならない。例えば、画像を伸張する、又は縮小するには、画像内のピクセルの行全体又は列全体を複製又は削除して、光変調素子アレイ上にレンダリングすることができる。不都合なことに、ピクセルの複製又は削除によって発生する平均誤差はピクセル１／４個分であり、ピーク誤差はピクセル１／２個分である。これに加えて、線幅が最大で±５０％変化する恐れがあり、対角線は各複製／削除ポイントで「ギザギザになる（jaggy）」恐れがある。複製／削除に対する代替は、パターンを再計算し、再計算されたパターンを光変調素子アレイ上にリアルタイムでレンダリングしてサイズ変更された画像を形成するというものである。しかし、光学システムの帯域幅、フォトレジストの非線形性、及び隣接特徴を含め、画像の計算に関わる多くの要因が、リアルタイムでの計算を難しく高価にしている。これに加えて、各画像転写毎にパターン／画像を再計算することは、ダイナミック・フォトリソグラフィ・システムで要求される高データ速度（２，０００ラップトップスクリーンデータ／秒に相当）により非現実的である。したがって、画像をリアルタイムでサイズ変更することができるダイナミック・フォトリソグラフィ・システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態は、ダイナミック・フォトリソグラフィ・システム、及びパターンをリアルタイムでサイズ変更して、サイズ変更済みパターンの画像を表面上に動的にフォトリソグラフィ転写する方法を提供する。パターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリング（spatially offset rendering）が生成される。各レンダリングは、パターンを表すピクセルデータを含む。パターンはレンダリング間で空間的にオフセットされている。２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの部分を選択してパターンをサイズ変更し、サイズ変更済みパターンの画像を表面上にフォトリソグラフィ転写する。
【０００８】
ダイナミック・フォトリソグラフィ・システムは、画像を表面上にフォトリソグラフィ転写する光変調素子を備える空間光変調器と、パターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングを生成して記憶するように動作可能な画像処理システムと、を含む。画像処理システムは、パターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの選択された部分に対応するピクセルデータを空間光変調器にロードするようにさらに動作可能である。一実施形態では、２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの部分は、表面の歪みに応じて選択される。別の実施形態では、２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングの部分は、ダイナミック・フォトリソグラフィ・システムの光学系の歪みに応じて選択される。
【０００９】
パターンの空間的にオフセットされたレンダリングを生成して記憶することにより、画像のサイズ変更は、単に空間的にオフセットされたレンダリングの部分を選択してロードするだけでリアルタイムで実施され、表面及び／又は光学系の歪みを補償することができる。リアルタイムでの画像の計算は必要なく、それによってコストが低減するとともにスループット速度が上がる。さらに、本発明は、上述したものに加えて、又はこれに代えて他の特徴及び利点を有する実施の形態を提供する。これら特徴及び利点の多くは、以下の図面を参照して以下の説明から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
開示する発明について、本発明の単純な実施の形態を示し、参照により本明細書に援用される添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態による、画像を基板１５０上にフォトリソグラフィ転写するダイナミック・フォトリソグラフィ・システム１００を示す。フォトリソグラフィ・システム１００は、光１０４を出力するように動作可能な光源１０２を備える。光源１０２は、エキシマレーザ等のレーザ、又は当分野において理解される他の非レーザ源であることができる。光源１０２は、ビーム整形光学系（beam shaping optics）１０６に光学的に結合される。ビーム整形光学系１０６の出力は、空間光変調器１１０に向けられる光１０８である。空間光変調器（spatial light modulator：ＳＬＭ）１１０は、光１０８を選択的に伝達するように動作可能な光変調素子（light modulation elements）（図示せず）を備える。光変調素子については図２Ａ及び図２Ｂと併せて以下さらに詳述する。一実施形態では、光変調素子は液晶素子である。しかし、他の実施形態では、光変調素子はマイクロミラー又は反射、透過、又は別の方法で光を選択的に伝達することができる別の種類の光学素子であることを理解されたい。
【００１２】
空間光変調器１１０の出力は、光のない暗領域及び複数の光ビーム１１２ａ〜１１２ｎ（まとめて１１２）で構成される明領域を含む。これらの光ビーム１１２は、選択された光変調素子により伝達されて、パターンを含む画像の少なくとも一部を成す。光ビーム１１２は投射光学系（projection optics）１１４に向けられ、投射光学系１１４は光学的に位置合わせされて光ビーム１１２を基板１５０上に向ける。フォトレジスト層等の感光層（図示せず）が、基板１５０の表面上にある。感光層は、光ビーム１１２に応答して反応し、基板１５０の表面上にパターンを生成する。実質的に、空間光変調器１１０は、基板の感光層上にイメージングされるパターンを形成するダイナミックマスクとして動作する。
【００１３】
一実施形態では、基板１５０は走査台１２０に取り付けられて、基板１５０を空間光変調器１１０に対して任意の方向に移動させる。走査台１２０は、例えば、高精度走査台であることができる。別の実施形態では、基板１５０は静止したままであり、光学系及び／又は光ビーム１１２が基板１５０に対して移動する。いずれの構成でも、基板１５０及び空間光変調器１１０のうちのいずれか一方が他方に対して移動して、画像を基板１５０上に転写する。
【００１４】
図２Ａ及び図２Ｂは、画像のピクセルを画定する液晶（liquid crystal：ＬＣ）光変調素子２１０を有するＳＬＭ１１０の例を示す。図２Ａ及び図２ＢでのＳＬＭは、特定の偏光の光を選択的に反射してパターン画像を基板上に転写する個々のＬＣ光変調素子２１０を備えた反射型液晶（ＬＣＯＳ：liquid crystal on silicon）ＳＬＭ１００である。図２ＡはＬＣＯＳ  ＳＬＭの部分の分解組立図であり、図２ＢはＬＣＯＳ  ＳＬＭ１１０のＬＣ光変調素子２１０の断面図である。図２Ａに見ることができるように、ＬＣＯＳ  ＳＬＭ１１０は、上にピクセル電極２１５が配置された基板２００を備える。ピクセル電極２１５は、行列配列に、又は非直交パターンに配置することができる。各ピクセル電極２１５の下の基板２００内には、上にあるピクセル電極２１５を駆動するために接続されたピクセル駆動回路２５０が配置される。基板２００の上には、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）等の透明導電材料の層２３５が被覆された透明ガラス２３０が配置される。ＩＴＯ層２３５は、ＬＣＯＳ  ＳＬＭ１１０の共通電極である。基板２００とガラス２３０の間には、共通電極２３５とピクセル電極２１５の間に電界が確立されることに応答して反応する液晶材料の層２２０が封入される。
【００１５】
したがって、図２Ｂに示すように、ピクセル電極２１５は液晶材料２２０、共通電極２３５、ピクセル駆動回路２５０、及び偏光子２６０と併せて、画像のピクセルを画定する個々の光変調素子２１０のそれぞれを形成する。ピクセル電極２１５と共通電極２３５の間に印加される電圧に応じて、液晶材料２２０は各光変調素子２１０において、入射光の偏光状態を変化させるか、又は変化させないように反応する。光変調素子２１０はＳＬＭ１１０の偏光子２６０と併せて、特定の偏光の光を図１の基板１５０上に向けて反射させるか、又は反射させないことを可能とする。偏光子２６０は当分野において既知のように１つ又は複数の偏光子を含むことを理解されたい。
【００１６】
数個の光変調素子２１０しか図２Ａ及び図２Ｂに示さないが、各ＬＣＯＳ  ＳＬＭ１１０は通常、数千万もの光変調素子２１０を、数ｃｍ角を超えないＳＬＭ１１０面積上に備える。例えば、一実施形態では、ＬＣＯＳ  ＳＬＭ１１０は、４μｍ角未満の光変調素子２１０の１６，３８４列×６０６行の行列を備える。しかし、各光変調素子２１０はＳＬＭ１１０上の固定位置にあり、２つのピクセル状態のうちの一方、すなわち完全オン又は完全オフのみをとることができる。したがって、画像をサイズ変更する場合、ＳＬＭ１１０のピクセル化された構造を考慮しなければならない。
【００１７】
例えば、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、２つの異なるサイズのパターン３１０ａ及び３１０ｂが、ＳＬＭ１１０内の光変調素子２１０のアレイ３５０上にマッピングされてレンダリング（rendering、描画）３００ａ及び３００ｂを形成することを示す。パターン３１０ｂはパターン３１０ａよりもおよそ５％広く示される。レンダリング３００ａと３００ｂの間で５％の伸張を実現するために、パターン３１０ａ自体を５％伸張してパターン３１０ｂを形成し、パターン３１０ｂをアレイ３５０上に空間的にマッピングする。パターン３１０ｂをアレイ３５０上にマッピングするために、アレイ３５０内の個々の光変調素子２１０のそれぞれのピクセル状態（オン又はオフ）が、マッピング（mapping、写像）に応じて選択される。例えば、図３Ｂでは、光変調素子面積の１／２超がパターン３１０ｂで覆われる光変調素子２１０に対して、オンピクセル状態が選択される。その他の場合、オフピクセル状態が光変調素子２１０に対して選択される。各光変調素子２１０に対して選択されたピクセル状態を表すピクセルデータが、空間光変調器に記憶されてロードされ、パターン３１０ｂの画像を転写する。光変調素子２１０のサイズはＳＬＭ内で固定であるため、各レンダリング３００ａ及び３００ｂは、画像を転送する都度前もって、パターンをサイズ変更し、サイズ変更済みパターンをアレイ上にマッピングことによって別個に計算する必要があろう。
【００１８】
ＳＬＭで光変調素子のサイズが固定であることによるパターンサイズ変更の際の制約を解消するために、本発明の実施形態によれば、パターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングが生成されて記憶される。空間的にオフセットされたレンダリング（spatially offset rendering）とは、アレイに対して互いに空間的にオフセットされた位置にパターンがある状態で、空間光変調器のアレイ上にマッピングされたパターンのレンダリングである。空間的にオフセットされたレンダリングから、サイズ変更済みパターンに最良のアライメントを提供する部分を選択することによって、パターンをサイズ変更することができる。例えば、図４Ａ〜図４Ｄに、本発明の実施形態によるパターン４１０の４つの例示的な空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄを空間光変調器１１０内のアレイ３５０上にマッピングして示す。パターン４１０は、空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄのそれぞれの中で、光変調素子の一次元の１／２個分、つまり（X，Y）、（X+1/2，Y）、（X，Y+1/2）、（X+1/2，Y+1/2）の位置アライメント（positional alignment）にオフセットされる。図４Ａ〜図４Ｄでは、位置アライメントは（0，0）、（+1/2，0）、（0，+1/2）、及び（+1/2，+1/2）である。空間的にオフセットされた各レンダリング４００ａ〜４００ｄは、パターン４１０をアレイ３５０上に各位置アライメントでマッピングし、パターン４１０を最良に表す光変調素子２１０を識別することによって生成される。空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄに対応するピクセルデータが記憶され、基板上にイメージングするパターンのサイズ変更に使用される。空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄの数及びレンダリング４００ａ〜４００ｄの間のパターンのずれは用途に応じて変化することを理解されたい。
【００１９】
図５は、本発明の実施形態による、ＳＬＭのアレイ３５０上にマッピングされたサイズ変更済みパターン５１０のレンダリング５００の例を示す。サイズ変更済みパターン５１０は、図４Ａ〜図４Ｄの空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ及び４００ｂの２つの部分を使用して形成される。レンダリング５００は、空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ又は４００ｂのうちの一方の異なる部分にそれぞれ対応する３つのセクション５５０ａ〜５５０ｃに分けて示される。セクション５５０ａは図４Ａの対応するセクションからのレンダリング４００ａの部分を含み、セクション５５０ｂは図４Ｂの対応するセクションからのレンダリング４００ｂの部分を含み、セクション５５０ｃは図４Ａの対応するセクションからのレンダリング４００ａの部分を含む。セクション５５０ａ〜５５０ｃは、各セクション５５０ａ〜５５０ｃが、レンダリング４００ａ及び４００ｂの光変調素子２１０に対応するアレイ３５０の光変調素子２１０にロードされたピクセルデータを含むようにアレイ３５０上にマッピングされる。
【００２０】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、レンダリング４００ｂのパターン４１０は、レンダリング４００ａのパターン４１０から光変調素子１／２個分だけｘ方向にずらされて（offset）いる。したがって、レンダリング４００ａ及び４００ｂの組み合わせを使用することにより、パターン４１０をｘ方向に伸張又は縮小することができる。例えば、レンダリング４００ｂのパターン４１０はｘ方向において左にシフトして示される。したがって、ｘ軸に沿って、レンダリング４００ａの部分が、レンダリング４００ｂの部分に先立って、空間的に選択される場合、これら選択された部分に関するサイズ変更済みパターン５１０は、ｘ方向に縮小する。同様に、レンダリング４００ａの部分が、レンダリング４００ｂの部分の後に空間的に選択される場合、これら選択された部分に関するサイズ変更済みパターン５１０は、ｘ方向に伸張する。
【００２１】
図５において、ｘ軸に沿って、レンダリング４００ａの部分の後にレンダリング４００ｂの部分を空間的に選択して、サイズ変更済みパターン５１０の開始点４１５を、レンダリング４００ａのパターン４１０の開始からピクセル１／２個分左にシフトして示す。これに加えて、ｘ軸に沿って、レンダリング４００ｂの後にレンダリング４００ａの部分を空間的に選択して、サイズ変更済みパターン５１０の終了点４２０をレンダリング４００ｂのパターン４１０の終わりからピクセル１／２個分右にシフトして示す。図５のレンダリング４００ａと４００ｂの組み合わせ結果は、ｘ方向におよそ５％伸張したサイズ変更済みパターン５１０のレンダリング５００である。利用可能なレンダリングのそれぞれの選択部分の数及びサイズは、任意のアライメント、サイズ、又は他の種類の歪みを吸収するようにｘ軸及びｙ軸の両方に沿って変化することを理解されたい。空間的にオフセットされたレンダリングの部分を選択してパターンをサイズ変更することにより、光変調素子の１／２個分のずれの場合の平均誤差は光変調素子の１／８個分のみであり、ピーク誤差は光変調素子の１／４個分のみである。これに加えて、パターン及び画像のサイズ変更は、高スループットレートを維持しながら、リアルタイムで行って基板表面又は光化学系の歪みを補償することができる。
【００２２】
図６は、本発明の実施形態による、基板表面の歪み（distortion）を測定するカメラ６００を備えたダイナミック・フォトリソグラフィ・システム１００の一部の図である。歪みとしては、例えば、基板１５０の伸張、縮小、傾斜、又は反りが含まれ得る。空間光変調器１１０は投射光学系１１４に光学的に結合されて示され、投射光学系１１４は、選択された光変調素子によって反射された光ビーム１１２を、基板１５０上にパターンの画像の少なくとも一部を形成するように向ける。投射光学系１１４は、基板１５０から反射された光６２５をカメラ６００に向けて基板表面の歪みを測定するようにさらに構成される。一実施形態では、投射光学系１１４は、カメラ６００に光学的に位置合わせされて、基板１５０から反射した光６２５をカメラ６００に向けるビームスプリッタ（図示せず）を備える。別の実施形態では、投射光学系１１４は、２つの位置の離れた光学素子を含み、この光学素子の一方は光ビーム１１２を基板１５０上に向けるように構成され、他方の光学素子は基板１５０から反射した光６２５をカメラ６００に向けるように構成される。
【００２３】
基板１５０には、基板１５０の表面の歪みを測るために使用される、基準点（fuducial）等の１つ又は複数のアライメント・フィーチャ（alignment feature）６５０が付される。基板１５０から反射した光６２５は、カメラ６００内のイメージセンサ６１０で受け取られ、基板１５０上のアライメント・フィーチャ６５０の画像が取り込まれる。一実施形態では、投射光学系１１４に対する基板１５０の相対位置は、投射光学系１１４を基板１５０上の各アライメント・フィーチャ６５０と光学的に位置合わせされて、イメージセンサ６１０がアライメント・フィーチャ６５０の一連の画像を取り込むことができるように変更される。別の実施形態では、カメラ６００は、基板１５０に対して１つ又は複数の位置に位置決めされた複数のカメラを含み、基板１５０上の異なるアライメント・フィーチャ６５０の各画像を同時に取り込む。
【００２４】
図７Ａは、空間的にオフセットされたレンダリングを生成して記憶し、ダイナミック・フォトリソグラフィ・システム１００を制御する画像処理システム７００のブロック図である。画像処理システム７００は、ソフトウェア７１５を実行して、図１の基板１５０上にフォトリソグラフィ転写されるパターンの２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ、…、４００Ｎを生成するように動作可能な処理ユニット７１０を備える。処理ユニット７１０は、任意の種類のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス、デジタル信号プロセッサ、又は他の処理デバイスであることができる。処理ユニット７１０は空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ、…、４００Ｎを記憶する記憶ユニット７４０、ならびにタイミング信号７５５を生成して、ダイナミック・フォトリソグラフィ・システム１００の台１２０、空間光変調器１１０、レーザ１０２、及びカメラ６００の動作を制御するタイミング回路７５０に結合される。
【００２５】
処理ユニット７１０はメモリユニット７２０及び入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット７３０にさらに結合され、この結合は有線であっても無線であってもよい。Ｉ／Ｏユニット７３０は、カメラ６００からの基板表面上のアライメント・フィーチャの１つ又は複数の画像を表す位置合わせデータ７２５を受け取り、位置合わせデータ７２５を、処理ユニット７１０に提供し、メモリユニット７２０に記憶するために接続される。処理ユニット７１０は、ソフトウェア７１５を実行して、位置合わせデータ７２５に応じて基板の歪み又はシステムの光学系の歪みを算出し、算出された歪みに対応する歪みデータ７３５をメモリユニット７２０に記憶するように構成される。処理ユニットは、ソフトウェア７１５を実行して、記憶されているレンダリング４００ａ、…、４００Ｎの部分を選択して、歪みデータ７３５に応じてサイズ変更されたパターンのレンダリング５００を生成し、サイズ変更済みレンダリング５００を表すピクセルデータ７７０を、Ｉ／Ｏユニット７３０を介して空間光変調器１１０に通信するようにさらに構成される。ディスプレイ７６０が取捨選択的に画像処理システム７００に結合され、基板の表面上に転写するために空間光変調器１１０に通信すべきサイズ変更済みレンダリング５００を表示するように動作可能である。
【００２６】
記憶されている空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄの部分を選択してサイズ変更済みレンダリング５００を生成する処理ユニット７１０の構成の例を図７Ｂに示す。空間的にずれた各レンダリング４００ａ〜４００ｄは、対応するセクション４２５ａ〜４２５ｄに分けて示される。一実施形態では、セクション４２５ａ〜４２５ｄはそれぞれ、光変調素子の１つ又は複数の行及び／又は１つ又は複数の列を示すピクセルデータを含む。他の実施形態では、セクション４２５ａ〜４２５ｄはそれぞれ、光変調素子ブロック等、任意の隣接する構成での１つ又は複数の光変調素子を示すピクセルデータを含む。処理ユニット７１０は、空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄにアクセスして、空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄのうちの１つ又は複数からセクション４２５ａ〜４２５ｄを選択し、選択されたセクション４２５ａ〜４２５ｄからのピクセルデータを、サイズ変更済みレンダリング５００の対応するセクション５５０ａ〜５５０ｄに入力する。セクション４２５ａ〜４２５ｄは、処理ユニット７１０により算出された歪み情報７３５に応じて処理ユニット７１０により選択される。歪み情報７３５は、基板表面の歪み及び／又はダイナミック・フォトリソグラフィ・システムの光学系の歪みを識別する。
【００２７】
一実施形態では、処理ユニット７１０は、アライメント不良（misalignment）しきい値７８０をさらに使用して、サイズ変更済みレンダリング５００のセクション５５０ａ〜５５０ｄを選択する。アライメント不良しきい値７８０は、歪み情報７３５に応じて、基板表面に対しての空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄの各種セクション４２５ａ〜４２５ｄのアライメントが測定されるときに、比較されるしきい値である。空間的にオフセットされたレンダリング４００ａ〜４００ｄの特定のセクション４２５ａ〜４２５ｄが、歪み情報を考慮する際に、アライメント不良しきい値よりも大きなアライメント不良を基板表面に対して発生させる場合、その特定のセクション４２５ａ〜４２５ｄは、サイズ変更済みレンダリング５００に含めるものとして選択されない。例えば、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、特徴４１０が各レンダリング４００ａ〜４００ｄ内でｘ方向及びｙ方向のいずれか一方又は両方において光変調素子１／２個分だけずれる。図５のサイズ変更済みレンダリング５００を生成するために、ピクセル１／４個分というアライメント不良しきい値７８０を用いてセクション５５０ａ〜５５０ｃを選択することができる。したがって、図５のセクション５５０ａに含めるものとして選択される図４Ａのレンダリング４００ａの部分は、歪みに応じてアライメント不良しきい値未満のアライメント不良を表面に対して発生させ、セクション５５０ｂ及び５５０ｃについても同様である。
【００２８】
アライメント不良しきい値７８０は、任意の種類のアルゴリズム又はメカニズムを使用して実施することができる。一実施形態では、アライメント不良しきい値７８０は、小数部及び整数部を含むアドレス加算器を使用して実施される。例として、アライメント不良しきい値７８０は加数２に対応することができる。加数が厳密に２である場合、異なるレンダリングに切り替える必要はない。加数が２よりも大きい場合、パターンを縮小するレンダリングが選択され、加数が２未満の場合、パターンを伸張させるレンダリングが選択される。記憶されているデジタル画像の拡大又は縮小に使用されるアドレス加算器の一例が米国特許第６，００５，９８８号に記載されており、これを参照により本明細書に援用する。しかし、他の方法を使用してレンダリングの部分を選択し、パターン及び表面上のパターンの対応する画像をサイズ変更することができることを理解されたい。
【００２９】
図８は、基板１５０の表面上に画像を転写するタイミングシーケンスを示す。面積が数平方ｃｍを超えないＳＬＭ１１０を使用する場合、基板１５０の全体面積をイメージングするためには複数回の露光が一般に必要である。各露光において、画像の異なるサブ画像８００ａ〜８００ｃ（まとめて８００）が基板１５０の対応する領域１５５ａ〜１５５ｃ上に転写される。大きな基板１５０の場合、基板１５０の全体面積（まとめて１５５）をイメージングするには、基板１５０上を複数回通過する必要があり得る。精密ステージを使用する場合、各露光の位置合わせを入念に制御して、サブ画像８００ａ〜８００ｃを共にシームレスにつなぎ合わせることができる。例えば、図８に示すように、時間ｔ１において、サブ画像８００ａが基板１５０の領域１５５ａ上に転写される。時間ｔ２において、サブ画像８００ｂが基板１５０の領域１５５ｂに転写され、時間ｔ３において、サブ画像８００ｃが基板１５０の領域１５５ｃ上に転写される。
【００３０】
基板及び／又は光学系の歪みが、基板上にイメージングするパターンのサイズ変更を必要とするものである場合、サイズ変更済みパターンを反映するように、画像のサブ画像８００ａ〜８００ｃのうちの１つ又は複数のパターンの量が変更されるか、又は１つ又は複数のサブ画像８００ａ〜８００ｃのサイズが変更される。いずれの場合でも、ＳＬＭ１１０にロードされるピクセルデータはサイズ変更済みパターンを表す。サブ画像８００ａ〜８００ｃ内のサイズ変更済み特徴を基板表面上に転写する種々の技法がある。図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施形態による画像サイズ変更技法の一例を示す。図９Ａでは、サブ画像８００ａ内のパターンは、基板１５０の表面上のより小さい領域１５５ｄをカバーするようにサイズ変更され、サブ画像８００ｃ内のパターンは、基板１５０の表面上のより大きな領域１５５ｆをカバーするようにサイズ変更されて、基板１５０及び／又は光学系の歪みを吸収する。時間ｔ１での露光中、ＳＬＭ１１０には、サイズ変更済みサブ画像８００ａ及びサイズ変更済みサブ画像８００ｃの一部を表すピクセルデータがロードされ、ＳＬＭ１１０はサイズ変更済みサブ画像８００ａ及びサイズ変更済みサブ画像８００ｃの一部を１回の露光で領域１５５ａ上に転写する。サイズ変更済みサブ画像８００ａは基板１５０の領域１５５ｄ上に転写され、サイズ変更済みサブ画像８００ｃの一部は基板１５０の領域１５５ｅ上に転写される。領域１５５ｄ及び１５５ｅを組み合わせたものは、図８の領域１５５ａに等しい。時間ｔ２での露光中、ＳＬＭ１１０には、サイズ変更済みサブ画像８００ｃの残りの部分を表すピクセルデータがロードされ、ＳＬＭ１１０はサイズ変更済みサブ画像８００ｃの残りの部分を基板１５０の領域１５５ｃ上に転写する。
【００３１】
図９Ｂは別の例を示し、この例では、サブ画像８００ａ内のパターンが基板１５０の表面上のより大きな領域１５５ｈをカバーするようにサイズ変更され、サブ画像８００ｂ内のパターンが基板１５０の表面上のより小さな領域１５５ｉをカバーするようにサイズ変更されて、基板１５０及び／又は光学系の歪みを吸収する。より大きなサブ画像８００ａを生成するために、サイズ変更済みサブ画像８００ａを表すピクセルデータは２回の露光に分けられる。時間ｔ１での第１の露光中、ＳＬＭ１１０には、サイズ変更済みサブ画像８００ａの一部を表すピクセルデータがロードされ、ＳＬＭ１１０はサイズ変更済みサブ画像８００ａの部分を基板１５０の領域１５５ａ上に転写する。時間ｔ２での第２の露光中、ＳＬＭ１１０には、サイズ変更済みサブ画像８００ａの残りの部分を表すピクセルデータ及びサイズ変更済みサブ画像８００ｂを表すピクセルデータがロードされ、ＳＬＭ１１０は、サイズ変更済みサブ画像８００ａの残りの部分及びサイズ変更済みサブ画像８００ｂを１回の露光で基板１５０の領域１５５ｂ上に転写する。サイズ変更済みサブ画像８００ａの残りの部分は基板１５０の領域１５５ｇに転写され、サイズ変更済みサブ画像８００ｂは基板１５０の領域１５５ｉ上に転写される。
【００３２】
図１０は、本発明の実施形態による画像サイズ変更技法の別の例を示す。図１０では、ＳＬＭ１００は、光変調素子２１０のアクティブ領域１０００及び光変調素子２１０のリザーブ領域１０１０を含むように構成される。アクティブ領域１０００は、画像を基板上に転写するために使用される光変調素子２１０を含み、リザーブ領域１０１０は、画像を基板上に転写するために使用されない光変調素子２１０を含む。特定の露光でのアクティブ領域１０００及びリザーブ領域１０１０内の光変調素子２１０の数は、サイズ変更の種類に応じて変化する。したがって、パターン及び表面上のパターンの対応する画像は、アクティブ領域１０００及びリザーブ領域１０１０内の光変調素子の数を変更することによってサイズ変更することができる。
【００３３】
例えば、図１１は、本発明の実施形態により、図１０の画像サイズ変更技法を用いて、サイズ変更済みパターンのサイズ変更済みサブ画像を基板表面上に転写するタイミングシーケンスを示す。図１１では、サブ画像８００ａ内のパターンは、基板１５０の表面上のより小さな領域１５５ｋをカバーするようにサイズ変更され、サブ画像８００ｃ内のパターンは、基板１５０の表面上のより大きな領域１５５ｌをカバーするようにサイズ変更されて、基板１５０及び／又は光学系の歪みを吸収する。時間ｔ１での露光中、ＳＬＭ１１０には、サイズ変更済みサブ画像８００ａを表すピクセルデータがロードされ、ＳＬＭ１１０はサイズ変更済みサブ画像８００ａを基板１５０の領域１５５ｋ上に転写する。サイズ変更済みサブ画像８００ａは、ＳＬＭ１１０内の光変調素子のアクティブ領域１０００にロードされ、より小さなサブ画像８００ａを生成するために、光変調素子のリザーブ領域１０１０にはいずれのデータもロードされない。時間ｔ２での露光中、ＳＬＭ１１０には、サイズ変更済みサブ画像８００ｃを表すピクセルデータがロードされ、ＳＬＭ１１０はサイズ変更済みサブ画像８００ｃを基板１５０の領域１５５ｌ上に転写する。より大きなサブ画像８００ｃを生成するために、より大きなサブ画像８００ｃを表すピクセルデータが、ＳＬＭ１１０内の光変調素子のアクティブ領域１０００にロードされ、これはアレイ全体を含む。より大きなサブ画像８００ｃを転写するため、ＳＬＭ１１０内に光変調素子のリザーブ領域１０１０はない。
【００３４】
図１２は、本発明の実施形態による、パターンをサイズ変更して、サイズ変更済みパターンの画像を表面上に動的にフォトリソグラフィ転写する例示的なプロセス１２００を示すフローチャートである。サイズ変更プロセス１２００はブロック１２１０において開始する。ブロック１２２０において、パターンの第１のレンダリングが生成される。第１のレンダリングは、パターンを表す光変調素子の第１のセットを識別するピクセルデータを含む。ブロック１２３０において、パターンの第２のレンダリングが生成される。第２のレンダリングは、パターンを表す光変調素子の第２のセットを識別するピクセルデータを含む。第１のレンダリング内のパターンは、空間光変調器内の光変調素子アレイ上にマッピングされる際に第２のレンダリングのパターンから空間的にオフセットされている。ブロック１２４０において、第１及び第２のレンダリングのうちの選択された部分が使用されてパターンがサイズ変更され、サイズ変更済みパターンの画像が表面上に動的にフォトリソグラフィ転写される。サイズ変更プロセスはブロック１２５０において終了する。
【００３５】
図１３は、本発明の実施形態による歪みに応じてパターンをサイズ変更する例示的なプロセス１３００を示すフローチャートである。サイズ変更プロセス１３００はブロック１３１０において開始する。ブロック１３２０において、パターンの空間的にずれた複数のレンダリングが生成される。空間的にずれた各レンダリングは、パターンを表す空間光変調器内の各光変調素子を識別するピクセルデータを含む。パターンは、空間光変調器内の光変調素子アレイ上にマッピングされる際に空間的にオフセットされたレンダリングにおいて空間的にオフセットされている。ブロック１３３０において、表面又は光学系の歪みが測定される。ブロック１３４０において、空間的にオフセットされたレンダリングの部分が歪みに応じて選択され、パターンがサイズ変更され、サイズ変更済みパターンの画像が表面上に動的にフォトリソグラフィ転写される。サイズ変更プロセスはブロック１３５０において終了する。
【００３６】
図１４は、本発明の実施形態による、アライメント不良しきい値を使用して画像の２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングからのデータを光変調器にロードする例示的なプロセス１４００を示すフローチャートである。データロードプロセス１４００はブロック１４０５において開始する。ブロック１４１０において、アライメント不良しきい値が確定され、ブロック１４１５において、パターンの空間的にずれた複数のレンダリングが生成される。空間的にずれた各レンダリングは、パターンを表す空間光変調器内の各光変調素子を識別するピクセルデータを含む。パターンは、空間光変調器内の光変調素子アレイ上にマッピングされる際に、空間的にオフセットされたレンダリングにおいて空間的にオフセットされている。
【００３７】
ブロック１４２０において、表面又は光学系の歪みが測定される。ブロック１４２５において、パターンの空間的にオフセットされたレンダリングのうち、歪みに応じて発生する表面とのアライメント不良をアライメント不良しきい値未満とするものが、最も近く位置合わせされたレンダリングであると判断され、ブロック１４３０において、最も近く位置合わせされたレンダリングに対応するピクセルデータが、空間光変調器にロードされる。最も近く位置合わせされたレンダリングからのピクセルデータはその後、ブロック１４３５において転写すべきパターンが完全にロードされるまで空間光変調器にロードされるか、又はブロック１４４０において、最も近く位置合わせされたレンダリングは、アライメント不良しきい値を超える表面とのアライメント不良を発生させる。或るアライメント不良がアライメント不良しきい値を超えると判断される場合、アライメント不良しきい値未満のアライメント不良を有する別の最も近くの位置合わせされたレンダリングが選択され、その後、ピクセルデータをロードするプロセスがブロック１４３０において続けられる。データロードプロセスはブロック１３５０において終了する。
【００３８】
図１５は、空間的にずれた各レンダリング４００ａ〜４００ｄのピクセルデータ１５００ａ〜１５００ｄを記憶するデータインタリーブ技法の図である。複数のダイナミック・フォトリソグラフィ・システムが同じパターンを異なる基板上に転写している用途では、レンダリング４００ａ〜４００ｄをオフラインで生成し、圧縮して複数のダイナミック・フォトリソグラフィ・システムに転送することができる。レンダリングの符号化効率を高めるために、すべてのレンダリング４００ａ〜４００ｄからのピクセルデータ１５００ａ〜１５００ｄを共にインタリーブしてから圧縮することができる。
【００３９】
図１５では、４つのレンダリング４００ａ〜４００ｄが記憶ユニット７４０に記憶されて示される。各画像レンダリング４００ａ〜４００ｄのすべてからのピクセルデータ１５００ａ〜１５００ｄは、記憶ユニット７４０のメモリアレイ１５１０内で共にインタリーブされる。例えば、レンダリング４００ａ及び４００ｂに対応するピクセルデータ１５００ａ及び１５００ｂは、メモリアレイ１５１０の同じ行１５２０の交互の列１５２５に記憶される。同様に、レンダリング４００ｃ及び４００ｄに対応するピクセルデータ１５００ｃ及び１５００ｄは、メモリアレイ１５１０の同じ行１５２０の交互の列１５２５に記憶される。図１５では、列をワードと呼び、行をビットと呼ぶ。レンダリングのうちの１つ（例えば、レンダリング４００ｃ）からピクセルデータ（例えば、ピクセルデータ１５００ｃ）を選択するには、ピクセルデータ１５００ａ〜１５００ｄがワードセレクタ１５４０に入力されて、レンダリング４００ｃに対応するピクセルデータ１５００ｃを含む列１５２５のみからピクセルデータ１５００ａ及び１５００ｃを選択する。残りのピクセルデータ１５００ａ及び１５００ｃはビットセレクタ１５５０に入力されて、レンダリング４００ｃに対応するピクセルデータ１５００ｃを含む行１５２０のみからピクセルデータ１５００ｃを選択する。各レンダリング４００ａ〜４００ｄ毎に別個のピクセルデータ１５００ａ〜１５００ｄのプレーンを記憶する代わりに、ピクセルデータ１５００ａ〜１５００ｄをインタリーブすることにより、レンダリングの空間周波数が低減し、これによってピクセルデータ１５００ａ〜１５００ｄの符号化効率が高まる。
【００４０】
当業者に認識されるように、本願に記載した革新的な概念は、広範な用途にわたって変更及び変形を行うことが可能である。したがって、特許主題の範囲は考察した特定の例示的な技法のいずれにも限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲によって規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による、空間光変調器を利用して画像を基板上にフォトリソグラフィ転写するダイナミック・フォトリソグラフィ・システムを示す。
【図２Ａ】液晶光変調素子を利用した空間光変調器の分解組立図である。
【図２Ｂ】図２Ａの液晶光変調素子の断面図である。
【図３Ａ】光変調素子アレイ上への可変サイズを有するパターンの２つのレンダリングをのうちの１つを示す。
【図３Ｂ】光変調素子アレイ上への可変サイズを有するパターンの２つのレンダリングのうちの１つを示す。
【図４Ａ】本発明の実施形態による、光変調素子アレイ上へのパターンの空間的にオフセットされたレンダリングを示す。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による、光変調素子アレイ上へのパターンの空間的にオフセットされたレンダリングを示す。
【図４Ｃ】本発明の実施形態による、光変調素子アレイ上へのパターンの空間的にオフセットされたレンダリングを示す。
【図４Ｄ】本発明の実施形態による、光変調素子アレイ上へのパターンの空間的にオフセットされたレンダリングを示す。
【図５】本発明の実施形態による、図４Ａ〜図４Ｄの空間的にオフセットされたレンダリングのうちの２つの部分を使用してサイズ変更されたパターンのレンダリングの図である。
【図６】本発明の実施形態による、基板表面の歪みを測定するカメラを備えた、図１のダイナミック・フォトリソグラフィ・システムの部分の図である。
【図７Ａ】空間的にオフセットされたレンダリングを生成して記憶し、図１のダイナミック・フォトリソグラフィ・システムを制御する例示的な画像処理システムのブロック図である。
【図７Ｂ】サイズ変更パターンのレンダリングを生成するために画像の空間的にオフセットされたレンダリングの部分を選択する例示的な処理ユニットの図である。
【図８】画像のうちのサブ画像を基板表面上に転写するタイミングシーケンスを示す。
【図９Ａ】本発明の実施形態による画像サイズ変更技法の一例を示す。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による画像サイズ変更技法の一例を示す。
【図１０】本発明の実施形態による画像サイズ変更技法の別の例を示す。
【図１１】本発明の実施形態による、図１０の画像サイズ変更技法を使用して画像のうちのサイズ変更されたサブ画像を基板表面上に転写するタイミングシーケンスを示す。
【図１２】本発明の実施形態による、パターンをリアルタイムでサイズ変更し、サイズ変更済みパターンの画像を表面上に動的にフォトリソグラフィ転写する例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態による、歪みに応じてパターンをリアルタイムでサイズ変更する例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態による、アライメント不良しきい値を使用して、画像の２つ以上の空間的にオフセットされたレンダリングからのデータを空間光変調器にロードする例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図１５】画像の空間的にずれた各レンダリングのピクセルデータを記憶するインタリーブ技法の図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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