(57)【要約】【課題】直接露光のための光源からの光が効率良く露光対象基板の露光面上に照射される直接露光装置を実現する。【解決手段】２次元配列され、光源１０から光が照射される各マイクロミラー２１が傾動するＤＭＤ１１と、マイクロレンズ２２が２次元配列されたマイクロレンズアレイ１２と、マイクロレンズアレイ１２を透過した光を、ＤＭＤ１１に対して相対移動する露光対象基板３の面上に結像させる投影レンズ１５と、を備える直接露光装置１は、各マイクロレンズ２２による光の集光位置近傍に各マイクロレンズ２２に対応する窓２３が２次元配列されるシャドーマスク１４をさらに備え、各窓２３は、当該窓２３付近で構成されるマイクロミラー２１による投影像の一辺の長さＬ１よりも大きく当該投影像の対角線の長さＬ２以下である直径を有する円形状である。【選択図】図１
2008040074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロミラーが２次元配列されて構成され、形成すべき露光パターンに対応したパターンデータに応じて、光源から光が照射される各前記マイクロミラーが傾動するディジタルマイクロミラーデバイスと、
各前記マイクロミラーに一対一に対応するマイクロレンズが２次元配列されて構成され、前記ディジタルマイクロミラーデバイスで反射した光を受光するマイクロレンズアレイと、
該マイクロレンズアレイ中の各前記マイクロレンズによる光の集光位置の近傍に各前記マイクロレンズに一対一に対応する窓が２次元配列されて構成されるシャドーマスクであって、各前記窓は、当該窓付近で形成される前記マイクロミラーによる投影像の一辺の長さよりも大きいが前記投影像の対角線の長さ以下である直径を有する円形状を有するシャドーマスクと、
前記シャドーマスクの各前記窓を通過した光による像を、前記ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に結像させる投影レンズと、
を備えて、前記露光対象物の露光面上に所望の露光パターンを形成することを特徴とする直接露光装置。
【請求項２】
複数のマイクロミラーが２次元配列されて構成され、形成すべき露光パターンに対応したパターンデータに応じて、光源から光が照射される各前記マイクロミラーが傾動するディジタルマイクロミラーデバイスと、
各前記マイクロミラーに一対一に対応するマイクロレンズが２次元配列されて構成され、前記ディジタルマイクロミラーデバイスで反射した光を受光するマイクロレンズアレイと、
該マイクロレンズアレイ中の各前記マイクロレンズによる光の集光位置の近傍に各前記マイクロレンズに一対一に対応する窓が２次元配列されて構成されるシャドーマスクであって、各前記窓は、当該窓付近で形成される前記マイクロミラーによる投影像の一辺の長さと同じ長さの一辺を有する正方形状を有するシャドーマスクと、
前記シャドーマスクの各前記窓を通過した光による像を、前記ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に結像させる投影レンズと、
を備えて、前記露光対象物の露光面上に所望の露光パターンを形成することを特徴とする直接露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルマイクロミラーデバイスで変調された光を用いて、このディジタルマイクロミラーデバイスと相対移動する露光対象物（露光対象基板）の露光面上に所望の露光パターンを形成する直接露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板の配線パターンは、配線パターンに関する設計データに基づいて基板を露光し、現像することで所望のパターンを基板上に焼き付け、そしてエッチングを施すことで形成される。この露光処理の一例として、フォトマスクを用いた方法がある。
【０００３】
これに対し、近年、フォトマスクを用いない直接露光方法が提案されている。この方法によれば、露光対象物（露光対象基板）の伸縮、歪み、ズレなどに対処するための補正を、露光データの生成の段階で予め行うことができ、あるいはリアルタイムで行うことができるので、製造精度の向上、歩留まりの向上、納期の短縮、製造コストの低減などの点において著しい改善がもたらされる。
【０００４】
直接露光方法として、例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いて露光パターンを直接露光処理により形成する方法がある（例えば、特許文献１〜４参照）。図７は、ディジタルマイクロミラーデバイスを用いた直接露光装置の一従来例を例示する図である。図８は、直接露光装置に用いられるシャドーマスクの一従来例を例示する図である。
【０００５】
ディジタルマイクロミラーデバイス１１を用いた直接露光装置１は、分解能の向上と光の照度の増加とを目的として、光源１０が発する光をディジタルマイクロミラーデバイス１１へ照射し、そしてマイクロレンズアレイ１２を用いてディジタルマイクロミラーデバイス１１から得られる像を縮小している。しかしながら、この像をそのまま露光対象基板（露光対象物）３に投影すると露光面上にいわゆるゴーストが発生してしまう。そこで、通常は、ゴーストの排除と露光面上における照射スポットの成形とを目的として、シャドーマスク１４を用いて光の一部を遮断している。
【０００６】
より詳細に説明すると次の通りである。図７に示すように、従来の直接露光装置１は、複数のマイクロミラー２１が２次元配列されたディジタルマイクロミラーデバイス１１と、各マイクロミラー２１に一対一に対応するマイクロレンズ２２が２次元配列されて構成されるマイクロレンズアレイ１２と、ディジタルマイクロミラーデバイス１１からの光をマイクロレンズアレイ１２に投影する第１の投影レンズ１３と、マイクロレンズ２２による光の集光位置の近傍に各マイクロレンズ２２に一対一に対応する窓２３が２次元配列されて構成されるシャドーマスク１４と、各窓２３を通過した光を露光対象基板（露光対象物）３の露光面上に投影する第２の投影レンズ１５と、を備える。
【０００７】
露光面上にレジストが形成された露光対象基板３は、ディジタルマイクロミラーデバイス１１に対して相対移動する。ディジタルマイクロミラーデバイス１１には、形成すべき露光パターンに対応したパターンデータが入力される。このパターンデータは、マイクロミラーデバイス１１に対して相対移動する露光対象基板３の位置に同期して生成されるものである。ディジタルマイクロミラーデバイス１１には光源１０から光が照射される。ディジタルマイクロミラーデバイス１１の各マイクロミラー２１は可動であり、各マイクロミラー２１をパターンデータに応じて傾動させることにより、ディジタルマイクロミラーデバイス１１中の各マイクロミラー２１に入射した光の反射方向を適宜変える。ディジタルマイクロミラーデバイス１１によって露光対象基板３の方向に向けられた光は、第１の投影レンズ１３を透過し、第１の投影画像３１として結像する。
【０００８】
第１の投影画像３１は、マイクロレンズアレイ１２に投影される。ディジタルマイクロミラーデバイス１１において２次元配列された各マイクロミラー２１とマイクロレンズアレイ１２において２次元配列された各マイクロレンズ２２とは一対一に対応している。第１の投影画像３１は、マイクロレンズアレイ１２における各マイクロレンズ２２を透過し、シャドーマスク２３上に縮小投影画像３２として結像する。
【０００９】
シャドーマスク１４の各窓２３に投影される縮小投影画像３３には、当該窓２３に一対一に対応するマイクロミラー２１で反射した光による像以外に、当該マイクロミラー２１とは異なる隣接する他のマイクロミラー２１で反射した光による像も含まれている。シャドーマスク１３は、当該窓２３に一対一に対応するマイクロミラー２１で反射した光以外の光を遮断するので、これにより、露光対象基板３の露光面上におけるゴーストを排除できる。シャドーマスク１３の各窓２３により、縮小投影画像３３はスポット形状に成形される。スポット形状に成形された縮小投影画像３３は、第２の投影レンズによって露光対象基板３の露光面上に投影されるが、本明細書では露光対象基板３の露光面上における縮小投影画像３３のスポット形状１つ１つを「照射スポット」と称する。すなわち照射スポットは、露光対象基板３の露光面上に照射された光のスポットを意味するものである。各照射スポットにより露光対象基板３の露光面上のレジストは感光される。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１１２５７９号公報
【特許文献２】特開２００５−５３０７号公報
【特許文献３】特開２００５−１５６７８８号公報
【特許文献４】特開２００５−１５９２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
通常、シャドーマスクの窓に一対一に対応するマイクロミラーで反射した光以外の光を遮断するために、シャドーマスクの各窓は、当該窓付近で形成される、ディジタルマイクロミラーデバイス中のマイクロミラーによる投影像の一辺の長さと同じ長さの直径を有する円形状を有する。上述のように、シャドーマスクは、露光対象基板の露光面上におけるいわゆるゴーストの発生を回避するために設けられるものであるが、シャドーマスクに投影された光の一部を遮断するものでもあるので、光源からの光の利用効率は低いといえる。
【００１２】
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、直接露光のための光源からの光が効率良く露光対象基板の露光面上に照射される直接露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を実現するために、本発明の第１の態様においては、直接露光装置は、複数のマイクロミラーが２次元配列されて構成され、形成すべき露光パターンに対応したパターンデータに応じて、光源から光が照射される各マイクロミラーが傾動するディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）と、各マイクロミラーに一対一に対応するマイクロレンズが２次元配列されて構成され、ディジタルマイクロミラーデバイスで反射した光を受光するマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイ中の各マイクロレンズによる光の集光位置の近傍に各マイクロレンズに一対一に対応する窓が２次元配列されて構成されるシャドーマスクであって、このシャドーマスクの各窓は、当該窓付近で形成される上記マイクロミラーによる投影像の一辺の長さよりも大きいが該投影像の対角線の長さ以下である直径を有する円形状を有するシャドーマスクと、シャドーマスクの各窓を通過した光による像を、ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物（露光対象基板）の露光面上に結像させる投影レンズと、を備えて、露光対象物の露光面上に所望の露光パターンを形成する。
【００１４】
また、本発明の第２の態様においては、直接露光装置は、複数のマイクロミラーが２次元配列されて構成され、形成すべき露光パターンに対応したパターンデータに応じて、光源から光が照射される各マイクロミラーが傾動するディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）と、各マイクロミラーに一対一に対応するマイクロレンズが２次元配列されて構成され、ディジタルマイクロミラーデバイスで反射した光を受光するマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイ中の各マイクロレンズによる光の集光位置の近傍に各マイクロレンズに一対一に対応する窓が２次元配列されて構成されるシャドーマスクであって、このシャドーマスクの各窓は、当該窓付近で形成される上記マイクロミラーによる投影像の一辺の長さと同じ長さの一辺を有する正方形状を有するシャドーマスクと、シャドーマスクの各窓を通過した光による像を、ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物（露光対象基板）の露光面上に結像させる投影レンズと、を備えて、露光対象物の露光面上に所望の露光パターンを形成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた直接露光装置において、直接露光のために光源が露光対象物（露光対象基板）の露光面に照射する光の利用効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクを説明する上面図である。この図では、シャドーマスク１４の全面ではなく一部分のみを示している。また、図２は、本発明の第１の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクの窓と照射スポットの光量との関係を示す図である。
【００１７】
本発明の第１の実施例による直接露光装置は、図７に示された構成要素を備えた上で、図１に示すようなシャドーマスク１４を備える。すなわち、図７に示す直接露光装置１は、複数のマイクロミラー２１が２次元配列されて構成され、形成すべき露光パターンに対応したパターンデータに応じて各マイクロミラー２１が傾動するディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１１と、ディジタルマイクロミラーデバイス１１に光を照射する光源１０と、各マイクロミラー２１に一対一に対応するマイクロレンズ２２が２次元配列されて構成されたマイクロレンズアレイ１２と、ディジタルマイクロミラーデバイス１１で変調された光をマイクロレンズアレイ１２に投影する第１の投影レンズ１３と、マイクロレンズアレイ１２を透過した光による像を、ディジタルマイクロミラーデバイス１１に対して相対移動する露光対象基板３の露光面上に結像させる第２の投影レンズ１５と、を備えて、露光対象基板３の露光面上に所望の露光パターンを形成する。
【００１８】
シャドーマスク１４の窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２（図７の縮小投影画像３２に相当）の一辺の長さをＬ１としたとき、本発明の第１の実施例では、各マイクロレンズ２２による光の集光位置の近傍に各マイクロレンズ２２に一対一に対応する窓２３が２次元配列されて構成されるシャドーマスク１４は、その各窓２３が、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の一辺の長さＬ１よりも大きいが当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の対角線の長さＬ２以下である直径を有する円形状を有する。各マイクロレンズアレイ１２を透過した各光は、シャドーマスク１４の各窓２３を通過した後、第２の投影レンズ１５へ投影される。図１では一例として、円形状である窓２３の直径が、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の対角線の長さに等しい場合を示している。
【００１９】
図２のグラフでは、横軸はシャドーマスクの窓の直径を示し、縦軸は照射スポットの光量を示す。ここで照射スポットとは、上述したように、露光対象基板３の露光面上に照射された光のスポットのことを意味する。照射スポットにおける光量は、照射スポットの面積に比例する。
【００２０】
図２のグラフＳに示すように、シャドーマスク１４の窓２３の直径が、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の一辺の長さＬ１に達する範囲では、照射スポットの光量は、シャドーマスク１４の窓２３の直径の２乗に比例して増加する。シャドーマスク１４の窓２３の直径が、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の一辺の長さＬ１より大きく、窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の対角線の長さＬ２以下である範囲は、シャドーマスク１４の窓２３の直径が増加すると照射スポットの光量も増加する。シャドーマスク１４の窓２３の直径が、窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の対角線の長さＬ２より大きい範囲は、シャドーマスク１４の窓２３の直径が増加しても照射スポットの光量は変わらない。
【００２１】
一方、図２のグラフＧは、露光対象基板３の露光面上におけるゴーストの原因となる、ある窓２３における光の回り込み量を示す。窓２３に一対一に対応するマイクロミラー２１からの光以外に、当該マイクロミラー２１とは異なる隣接する他のマイクロミラー２１で反射した光が、照射スポットに含まれることになると、ゴーストが発生することは上述した通りであるが、ここでは、当該マイクロミラー２１とは異なる隣接する他のマイクロミラー２１で反射した光の量を、「光の回り込み量」と称する。シャドーマスク１４の窓２３の直径が、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の一辺の長さＬ１以下である範囲は、ゴーストは発生しない。しかし、シャドーマスク１４の窓２３の直径が、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の一辺の長さＬ１より大きい範囲では光の回り込み量が発生し、この結果、ゴーストが発生する。シャドーマスク１４の窓２３の直径が、窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の対角線の長さＬ２より大きい範囲では、シャドーマスク１４の窓２３の直径が増加すると、それに比例して光の回り込み量も増加する。
【００２２】
一般に、ディジタルマイクロミラーデバイスを用いた直接露光装置においては、露光対象基板の露光面は、露光対象基板３に対してディジタルマイクロミラーデバイス１１が相対移動する間に、当該露光面上のスポットに対して、複数の照射スポットが順次通過することで、多重露光される。図３は、図１に示す本発明の第１の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクによる照射スポットの多重化を例示する図であり、図４は、図３に示す照射スポットの多重化で得られる露光対象基板の露光面上の光量を示す図である。また、図５は、従来例による直接露光装置での照射スポットの多重化で得られる露光対象基板の露光面上の光量を示す図である。
【００２３】
図３において円で示す照射スポットの大きさを５μｍとし、０．５μｍずつ照射スポットをずらして多重化している。また、参照番号１００はマイクロミラーによる投影像（図３において「主スポット」と称する。）を示し、参照番号１０１はゴーストを示す。図３（ａ）に示すように、主スポット１００の周りにゴースト１０１が発生する。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ’断面上での光エネルギー分布を示す。主スポット１００のうちの光エネルギー量が露光感度（すなわちフォトレジストの感度）を越える領域が露光される。
【００２４】
本発明の第１の実施例によれば、従来例に比べて、露光対象基板の露光面上のある位置における照射スポットの多重数は大きい。これは、本発明の第１の実施例おけるシャドーマスクの窓が、従来例に比べて面積が大きいことに起因するが、露光対象基板の露光面におけるあるスポットに照射される光量は、照射スポットの面積の２乗に比例して増加する。
【００２５】
本発明の第１の実施例では、シャドーマスク１４の窓２３の直径は、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の一辺の長さＬ１より大きく、窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の対角線の長さＬ２以下であるので、この範囲では、シャドーマスク１４の窓２３の直径が増加するにつれ、ゴーストに起因する光量（グラフＧ）の増加の割合に比べて照射スポット（グラフＳ）の光量の増加の割合の方が大きくなる。すなわち、ゴースト自体は若干発生するものの、照射スポットの光量を大きくできるという効果を得ることができる。
【００２６】
図６は、本発明の第２の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクを説明する上面図である。
【００２７】
本発明の第２の実施例による直接露光装置は、図７に示された構成要素を備えた上で、図６に示すようなシャドーマスク１４を備える。すなわち、図７に示す直接露光装置１は、複数のマイクロミラー２１が２次元配列されて構成され、形成すべき露光パターンに対応したパターンデータに応じて各マイクロミラー２１が傾動するディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１１と、ディジタルマイクロミラーデバイス１１に光を照射する光源１０と、各マイクロミラー２１に一対一に対応するマイクロレンズ２２が２次元配列されて構成されたマイクロレンズアレイ１２と、ディジタルマイクロミラーデバイス１１で変調された光をマイクロレンズアレイ１２に投影する第１の投影レンズ１３と、マイクロレンズアレイ１２を透過した光による像を、ディジタルマイクロミラーデバイス１１に対して相対移動する露光対象基板３の露光面上に結像させる第２の投影レンズ１５と、を備えて、露光対象基板３の露光面上に所望の露光パターンを形成する。
【００２８】
シャドーマスク１４の窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２（図７の縮小投影画像３２に相当）の一辺の長さをＬ１としたとき、本発明の第２の実施例では、各マイクロレンズ２２による光の集光位置の近傍に各マイクロレンズ２２に一対一に対応する窓２３が２次元配列されて構成されるシャドーマスク１４は、その各窓２３が、当該窓２３付近で形成されるマイクロミラー２１による投影像３２の一辺の長さと同じ長さの一辺を有する正方形状を有する。各マイクロレンズアレイ１２を透過した各光は、シャドーマスク１４の各窓２３を通過した後、第２の投影レンズ１５へ投影される。本発明の第２の実施例についても、第１の実施例と同様に、照射スポットの光量を大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、露光対象物の露光面上に所望の露光パターンを形成する直接露光装置、特に、光源からの光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、このディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に照射する直接露光装置に適用することができる。
【００３０】
本発明によれば、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた直接露光装置において、直接露光のために光源が露光対象物（露光対象基板）の露光面に照射する光の利用効率を高めることができる。直接露光処理によれば、高精度な配線形成を容易かつ高速に行うことができ、配線基板上の実装密度も上がる。このように本発明は、特に高精度が要求される複雑な配線パターンを直接露光により形成する際にも適しており、また、将来の超微細配線およびそれに伴う露光データの大容量化にも十分に対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクを説明する上面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクの窓と照射スポットの光量との関係を示す図である。
【図３】図１に示す本発明の第１の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクによる照射スポットの多重化を例示する図である。
【図４】図３に示す照射スポットの多重化で得られる露光対象基板の露光面上の光量を示す図である。
【図５】従来例による直接露光装置での照射スポットの多重化で得られる露光対象基板の露光面上の光量を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例による直接露光装置におけるシャドーマスクを説明する上面図である。
【図７】ディジタルマイクロミラーデバイスを用いた直接露光装置の一従来例を例示する図である。
【図８】直接露光装置に用いられるシャドーマスクの一従来例を例示する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    直接露光装置
１０    光源
１１    ディジタルマイクロミラーデバイス
１２    マイクロレンズアレイ
１３    第１の投影レンズ
１４    シャドーマスク
１５    第２の投影レンズ
２１    マイクロミラー
２２    マイクロレンズ
２３    窓
【図１】
2008040074.tif 000003
【図２】
2008040074.tif 000004
【図３】
2008040074.tif 000005
【図４】
2008040074.tif 000006
【図５】
2008040074.tif 000007
【図６】
2008040074.tif 000008
【図７】
2008040074.tif 000009
【図８】
2008040074.tif 000010