(57)【要約】      （修正有）【課題】光学システムによって感光性の層を露光するための方法を提供する。【解決手段】光学システム８によって感光性の層９を露光するための装置について、少なくとも１つの光ビーム６，６’を発生させるための少なくとも１つの光源７と複数のマイクロミラーを備えた少なくとも１つのマイクロミラーデバイス１であって、各マイクロミラーが露光格子の１つのピクセルを１つのミラー強度分布で照明するために用いられるマイクロミラーデバイス１を備え、光学システムが隣接するマイクロミラーの各ミラー強度分布の重畳を露光格子の照明された各ピクセルのミラー強度分布の和として露光格子の格子強度分布が得られるように行うべく構成されている。【選択図】図１
2022000707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学システム（８）によって感光性の層（９）を露光するための方法であって、
少なくとも１つの光ビーム（６，６’）をそれぞれ少なくとも１つの光源（７）によって発生させ、露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）のピクセル（２３）を、複数のマイクロミラー（３）を備えた少なくとも１つのマイクロミラーデバイス（１）によって、それぞれ１つのミラー強度分布（２２，２２’，２２’’）で照明する、方法において、
前記露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の照明された各ピクセル（２３）のミラー強度分布（２２，２２’，２２’’）の和として前記露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の格子強度分布が得られるように、隣接するマイクロミラー（３）の各ミラー強度分布（２２，２２’，２２’’）の重畳を行う、
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記格子強度分布は、前記重畳により、各ミラー強度分布（２２，２２’，２２’’）よりも均質である、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ミラー強度分布は、特に前記マイクロミラー（３）の幾何学形状に基づいて、前記露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の個々の格子より大きいピクセル（２３）を形成する、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）を特にシーケンシャルに照明し、かつ前記感光性の層（９）の露光強度分布が得られるように、該露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の各格子強度分布を、和として重畳する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記重畳を、前記露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）における前記マイクロミラー（３）の不鮮明な結像により行う、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
相前後してシーケンシャルに照明される２つの露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）を、１ピクセル幅未満だけ、好ましくは１／２ピクセル幅未満だけ、さらに好適には１／４ピクセル幅未満だけ、前記マイクロミラーデバイス（１）と前記感光性の層（９）との間の相対移動により移動させる、
請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
前記露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の、特に相互に平行に延在する水平方向の各露光格子線および／または特に相互に平行に延在する鉛直方向の各露光格子線を、傾斜して延在するように配置する、かつ／または変形、特にアフィン変形させる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
光学システム（８）によって感光性の層（９）を露光するための装置であって、
・少なくとも１つの光ビーム（６，６’）を発生させるための少なくとも１つの光源（７）と、
・複数のマイクロミラー（３）を備えた少なくとも１つのマイクロミラーデバイス（１）であって、各マイクロミラー（３）が、露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の１つのピクセル（２３）を１つのミラー強度分布（２２，２２’，２２’’）で照明するために用いられる、マイクロミラーデバイス（１）と
を備えている、装置において、
前記露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の照明された各ピクセル（２３）のミラー強度分布（２２，２２’，２２’’）の和として前記露光格子（２４，２４’，２４’’，２４’’’）の格子強度分布が得られるように、前記光学システム（８）が、隣接するマイクロミラー（３）のミラー強度分布（２２，２２’，２２’’）の重畳を行うべく構成されている、
ことを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載の、感光性の層を露光するための方法ならびに請求項８記載の、対応する装置に関する。
【０００２】
マイクロミラーデバイス（英語：Digital Micromirror Device, DMD）は、先行技術において既に従来公知である。ここで、ＤＭＤは、個々に運動もしくはアライメントが可能な複数の小さなミラーから成る光学素子である。各ミラーは所期の通りに電気的に駆動制御し、方向設定することができる。これにより、ＤＭＤを備えた光学システムは、広幅の光ビームを選択的に空間分解して偏向させるために使用することができる。大抵、ミラーごとに、完全に変向された２つの位置しか考慮されない。ミラーは、光ビームのうちミラーに入射した部分を、光学システムを通して引き続き通過させるか、または光が光学システム内でもはや案内されないように、光ビームの一部を反射する。この場合、このようなＤＭＤの各ミラーはディジタル光スイッチと解釈することができる。
【０００３】
このようなＤＭＤは、先行技術において、とりわけ既にプロジェクタにおいて使用されている。ＤＭＤは、例えば３Ｄ印刷、３Ｄ測定およびマスクレスリソグラフィのような産業分野でもますます使用されるようになっている。
【０００４】
先行技術においては専らマスクレス露光器が公知であり、この露光器は、ＤＭＤひいては被露光表面に光を照射する単一の光源を有している。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、先行技術の欠点を排除し、特に改善された露光結果を得ることである。
【０００６】
この課題は、各独立請求項の対象と、以下に開示する本発明の思想とによって解決される。本発明の有利な発展形態が各従属請求項に記載されている。本発明の範囲には、明細書、特許請求の範囲および／または図面に記載した少なくとも２つの特徴から成る全ての組み合わせも含まれる。数値範囲では、記載した限界内にある数値も限界値として開示され、任意の組み合わせで請求可能であるものとする。
【０００７】
本発明は特に、改善された、より高速な、高解像度の露光工程をどのように実行することができるか、さらに同時に、種々の被写界深度での露光をどのように行うことができるかを示している。
【０００８】
本発明の中心的思想は、マイクロミラーの各ミラー強度分布がそれぞれ隣接するミラー強度分布と重畳されるもしくは重畳可能であるように構成されるべく、光学システムのマイクロミラーデバイスのマイクロミラーを構成することにある。つまり、各ミラー強度分布は、当該画素もしくはピクセルに対応する領域と、当該画素もしくはピクセルを取り囲む領域とから成る。ミラー強度分布の少なくとも大部分、好ましくは全体が、光学素子およびマイクロミラーの幾何学形状によって規定される。マイクロミラーは好ましくは長方形であり、さらに好適には正方形である。円形または三角形のマイクロミラーも可能である。重畳部を含めた画素もしくはピクセルから、（ＤＭＤ）像が形成される。
【０００９】
特に、露光格子は、格子強度分布に少なくとも部分的に重畳された複数のミラー強度分布から形成される。つまり、格子強度分布は、重畳されたミラー強度分布の和である。露光格子は、好ましくは、基板上の被露光層の部分領域を露光し、ここで、露光格子の格子強度分布は、重畳により、好ましくは先行技術の重畳が行われない露光格子よりも均質である。
【００１０】
ミラー強度分布は、好ましくは、各ミラーで偏向されたエネルギの５０％が対応する画素もしくはピクセルに入射するように選択または設定または制御される。各ミラーで偏向されたエネルギの他の５０％は、各画素もしくはピクセルを取り囲む画素もしくはピクセルに分配される。より好適な本発明による実施形態では、ミラー強度分布は、各ミラーで偏向されたエネルギの５０％超、さらに好適には６０％超、さらに好適には７０％超が対応する画素もしくはピクセルに入射するように選択または設定または制御される。残りのエネルギは、各画素もしくはピクセルを取り囲む画素もしくはピクセルに分配される。
【００１１】
別の次善の本発明による実施形態では、ミラー強度分布は、各ミラーで偏向されたエネルギの５０％未満が対応する画素もしくはピクセルに入射するように選択される。
【００１２】
本発明は、特にマスクレス露光装置またはマスクレス露光法を説明している。露光器を、相互に組み合わせ可能な複数の実施形態において説明する。特には、独立しているものの相互に組み合わせ可能な最適化手段について言及する。
【００１３】
最も重要な実施形態は、個々の画素（光学システムによって形成されるピクセル）が特に重畳かつ／または干渉によってオーバラップされる方式で光学システムを設計することにある。このことは、特には、隣り合ったマイクロミラーが反射したビームの各強度分布を重畳することにより生じる。
【００１４】
特に、少なくとも２つの光源を備えたマスクレス露光装置が開示され、ここで、光源の光ビームは、特には重畳もしくは統合され、または混合される。本発明によれば、測定機構を組み込んだマスクレス露光装置も可能である。別の一実施形態は、種々の焦点平面での同時の露光が可能な、またはスペクトルの異なる種々の部分像を形成可能な、マスクレス露光器に関する。別の代替実施形態によれば、高解像度を達成するために、異方性の光学システムまたは変形を行う光学システムを備えた露光器が開示される。
【００１５】
特に固有に開示する別の一構成は、処理量および解像度の増大のための「デスキャニング」方法に関する。ここでは、運動による不鮮明性およびエッジ位置の双方を低減するために、ピクセルサイズよりも精細な位置決め精度で、露光フィールドをいわば静的に保持する、１方向もしくは２方向での第２の偏向によって、特に連続的にかつ／またはシーケンシャルに走査を行う露光プロセスが重畳される。
【００１６】
さらに、光学システムが、ＤＭＤと感光性の被露光層（被露光材料）との間に、原像が直交方向で（特に被露光層の表面に対して平行に）変形される描画を発生させる実施形態が開示される。像の光学的変形によって、特に位置決め精度もしくはオーバレイを向上させることができる。既存のパターンに対する位置決め精度とは、特殊なケースにおいては、本発明による原像の変形描画によって、書き込まれるパターンの解像度が高められることを意味している。
【００１７】
発明の利点
マスクが不要となり、これにより、所望のパターンを感光性の（光感応）層に直接に露光することができる。複数の光源の使用によって、スペクトルをより広く選択することができ、光出力ひいては達成可能な処理量を高めることができる。被露光層の表面に対してまたは個々に選択された波長に対して焦点平面を傾動させることにより、種々の深度で同時に、完全な解像度でまたは種々の平面で選択的に露光を行うことができる。
【００１８】
本発明によれば、装置は、特に以下の特徴、すなわち
・少なくとも１つの光ビームを発生させるための少なくとも１つの光源と、
・複数のマイクロミラーを備えた少なくとも１つのマイクロミラーデバイスであって、各マイクロミラーが、露光格子のピクセルを所定のミラー強度分布で照明するために用いられるマイクロミラーデバイスと
を備えた光学システムを有しており、この光学システムは、隣接するマイクロミラーの各ミラー強度分布の重畳が、露光格子の照明される各ピクセルのミラー強度分布の和として露光格子の格子強度分布が得られるように行われるべく構成されている。
【００１９】
本発明は、少なくとも１つの、好ましくはディジタルマイクロミラーデバイス（英語：Digital Micromirror Device, DMD）から成る光学システムにより案内される光ビーム束、特にレーザーによって、感光性の層に光を照射するための方法および装置を記載している。層への光の照射は、層の物理的なかつ／または化学的な変化を引き起こす。
【００２０】
本発明による実施形態は、特に、
・全面型の、
・連続走査（スキャニング）型の、
・歩進（ステッピング）型の、
マスクレス露光器として構想することができる。「マスクレス」とは、動的かつ光学的にパターン化を行うシステムによって、静的な前置体（マスク、レクチル）の結像を置換することであると理解されたい。
【００２１】
全面型のマスクレス露光器とは、被露光層と光学システムとの間の大きな相対移動なしに、書き込むべき全ての領域を露光することができるＤＭＤを有する装置を意味している。したがって、今日の先行技術によれば、全面型のマスクレス露光器は、今日のＤＭＤのサイズが制限されているので、きわめて小さな基板を露光することしかできない。
【００２２】
走査（スキャニング）型のマスクレス露光器とは、露光フィールドが被露光領域よりも小さく、このため、露光フィールド全体が露光されるよう、光学システムと被露光層との間の相対移動が行われる装置または方法を意味している。当該相対移動は、特に、パスに沿って連続的に行われる。当該パスは、好ましくは、
・メアンダ状、
・次の行へ移動し、終端へ到達した際に始端へ戻る行状、
・螺線状、
・円形、
・線形
である。
【００２３】
特に、記載したパスは相互に組み合わされてもよい。つまり、露光のために、まず螺線状のパスを使用し、続いて、特に基板の中心を通って延びる線形のパスまたは初期的には独立した複数の書込みパスを相互に補足する線形のパスを使用することができる。好適には、メアンダ状の走行が行われる。
【００２４】
ステッピング型のマスクレス露光器とは、光学システムと被露光層との間の相対移動が歩進的に行われ、個々のステップ間では露光が行われず、被露光領域よりも露光フィールドが小さい装置を意味している。光学システムと被露光層とが適正に規定された位置にある場合にはじめて、光学システムが被露光層を露光する。よって、当該実施形態は、被露光層の複数の部分領域の露光である。
【００２５】
ＤＭＤ原理
ＤＭＤによって、広幅の１次の、好ましくは平行なかつ／または散乱しないビーム束の、特に複数の部分の所期の偏向が可能となる。これにより、マスクの補助手段なしに、空間的に構造化された２次の光学的な露光ビーム束を発生させることができる。ＤＭＤには、大抵、光学系、特に投影光学系が前置かつ／または後置されており、この光学系は、ＤＭＤに入射した１次の露光ビームおよび／またはＤＭＤで反射された２次の露光ビームを操作する（特にスケーリングする）ことができ、マイクロリソグラフィの際に特にＤＭＤ像の縮小を行うことができる。これにより、ＤＭＤ像を相応に縮小することができる。
【００２６】
これにより達成可能なＤＭＤのパターン解像度は、特に０．１μｍから５０μｍ、好ましくは０．３μｍから２５μｍ、さらに好適には１μｍから１０μｍにある。
【００２７】
とりわけ、個別の露光フィールドが基板よりも小さい実施形態では、光学システムと被露光層との間の相対運動後に、形成すべきパターンのシームレスな続行が行われることが重要である。これは、ステッピング時には独立した２方向で、連続走査時には大抵１方向のみで行われる。
【００２８】
光学システム
本発明による実施形態は、少なくとも１つの光学システムから成っており、この光学システムは、種々の形式の複数の光学素子を含むことができる。複数のＤＭＤの使用が本発明の別の一実施形態を成しているにもかかわらず、複数の光学素子のうちの少なくとも１つの光学素子がＤＭＤであってよい。特に、光学システムには、正確に１つのＤＭＤ、好ましくは少なくとも２つのＤＭＤ、さらに好適には少なくとも４つのＤＭＤが存在している。光学システム自体は、１つもしくは複数の形態で装置内部の基板上で並行して使用することができる。また、装置内部での複数の基板の並行した露光も本発明により可能である。
【００２９】
光学システムには、さらに、以下の光学素子、すなわち
・照明光学系、
・コヒーレント光源、特に
・レーザー光源、
・レーザーダイオード、
・固体レーザー、
・エキシマレーザー、
・インコヒーレント光源、特に
・ガス放電ランプ、特に
・水銀ランプ、
・ＬＥＤ、
・部分コヒーレント光源、
・コヒーレントを変化させるコンポーネント、
・偏向光学系、
・複数のＤＭＤ、
・ミラー、特に
・コールドミラー、
・ホットミラー、
・反射素子、特に
・プリズム、
・ビームスプリッタ、
・投影光学系、
・レンズ、特に
・フレネルレンズ、
・屈折レンズ、
・凸レンズ、
・凹レンズ、
・両凹レンズ、
・両凸レンズ、
・凸凹レンズ、
・凹凸レンズ、
・シリンドリカルレンズ、
・複合レンズ、
・ミラー、特に
・シリンドリカルミラー、
・ビームを変化させる一般的な光学コンポーネント、
が存在していてよい。
【００３０】
光源は、連続的にまたはパルス式に、特に付加的に内的にもしくは外的に変調させて、使用することができる。
【００３１】
光学システムと被露光層との間の最大可能な相対速度は、特にＤＭＤの最大の駆動周波数（つまり、１つのＤＭＤの個々のミラー素子を実際に切り換え可能な周波数）によって制限される。スキャニング型のシステムにおける相対速度は、さらに、変位光学系および／または偏向光学系によって規定されており、特に５ｍｍ／ｓから５００ｍｍ／ｓ、好ましくは１０ｍｍ／ｓから２５０ｍｍ／ｓ、さらに好適には１５ｍｍ／ｓから２００ｍｍ／ｓ、最も好適には２５ｍｍ／ｓから１００ｍｍ／ｓである。
【００３２】
本発明による実施形態の別の重要な態様は、格子サイズと走査周波数とにより規定されている送り速度よりも高い送り速度を使用することにある。相応により高い送り速度の選択によって、ＤＭＤの、時間的に見て遅い露光行により補足される行が飛ばされる。
【００３３】
スキャン方向での露光の暈けを防止するために、露光が中断される、かつ／または露光位置を短時間だけ一定に保持するローカルの「デスキャン」機構が使用される。以下に、まず、第１の手段を考察する。
【００３４】
特により高い送り速度に起因する線量損失を補償するため、光出力を高めることができる。このことは、特には瞬時の、より大きな光源出力を要求し、しばしばコストの増大または物理技術的な制限と相克する。こうした問題を解決するため、デスキャニングを、経済上のバリエーションとして、複数の露光ユニットへの光源出力の動的な分割として用いることができる。
【００３５】
デスキャニングでは、基板に対する像ピクセルの相対速度が最小化され、短時間の高速な偏向（行跳躍）によって中断される。これは、僅かな跳躍距離で、機械的、電気的、磁気的もしくは音響光学的な偏向ユニットもしくは変位ユニットを用いて行うことができる。
【００３６】
光源の動的な分割では、光源出力は、動的に、抑制されて（例えばキャビティダンプレーザー、温度制限された半導体光源）時間的にフォーカシングされるか、または分配素子、例えば回転ポリゴンミラー、電気光学スイッチもしくはこれらの類似のものにより、消費側との間で時間的に分割される。目的はつねに、長時間の出力を一定に保持し、短時間の出力を、走査条件を超えて増大することである。
【００３７】
組み込まれた測定光学系
好ましくは、装置は、特に光学システムに組み込まれた測定光学系を有している。特に好適には、被露光層により反射された光を、露光用のＤＭＤが適用されている光路から出力するため、ビームスプリッタが使用される。測定光学系は複数の重要な役割を有しているが、これらの役割、すなわち
・露光フィールドを基板における既存のパターンに対してアライメントするかまたは新たに成形するためのアライメント、
・書込みヘッドの較正および検査、
・書込み工程のインサイチュコントロール、
・相対的な像‐基板位置が動的に変化する際のリアルタイム補正、
は全て同時に果たされている必要はない。
【００３８】
アライメントは、基板に既に付与されているアライメントマークまたは新たな被露光パターン用のアライメントマークまたは位置合わせマーク（英語：alignment marks）として用いられる意図的に付与されたパターンまたは既存のパターンを基準として行われる。こうして、本発明によれば、光学システムが既に露光されたパターンにつねに新たにアライメントされかつ／または較正されることにより、大面積を露光することが可能となる。
【００３９】
本発明による実施形態の別の重要な態様は、位置合わせマークの、実際に測定された位置と目標位置との比較によって、基板の、特に先行プロセスおよび／または熱的影響に起因して場合により生じる歪みが計算され、書き込むべき像がこの歪みに適応化されることにある。これは、高次の歪みであってもよい。
【００４０】
殊にソーイングアーティファクト（隣接するピクセル同士および／または隣接する露光格子同士の間の移行部におけるエラー）を回避する際には、アライメントおよび／またはリアルタイム補正が重要な役割を果たす。
【００４１】
露光時の、ならびに隣接する露光パターンの検出による補償調整時の、露光フィールドのパターン（表面に典型的な雑音であってもよい）の検出によって、相関または類似の方法を介して基板のオフセットを確認することができる。当該オフセットはエラー信号としてＤＭＤ像に供給され、これにより、サブピクセル領域までの補償が可能となる。
【００４２】
検出もしくは測定は、好ましくは、検出もしくは測定中に機械的な結合、特に位置固定を実現できるよう、露光にも使用される光路に沿って行われる。
【００４３】
検出もしくは測定のために、光信号（少なくとも１つの光源の光ビーム）が、表面から光学素子、好ましくは半透過性のミラーまたはプリズムを介して出力され、相応の検出器によって検出される。この場合、検出器（または検出器に接続された評価システム）は、構造化すべき層の表面を、その露光もしくは書込みの間、監視することができる。検出器は、好ましくはカメラ、さらに好適にはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラである。カメラ像は、照射フィールドの１つもしくは複数の部分、より大きな領域、または１つもしくは複数の小さな部分領域を検出することができる。露光は固有の光源を使用して、照射の（好適には）等しい波長領域または別の波長領域で行うことができる。
【００４４】
特に拡張された実施形態では、本発明による実施形態の下側に測定光学系も存在しており、この測定光学系により、基板ホルダまたは基板の下面に設けられたアライメントマークを検出することができる。基板ホルダの下面測定の原理は、刊行物である欧州特許出願公開第２０１６／０７０２８９号明細書（PCT/EP2016/070289）に開示された実施形態に類似している。下面に設けられたアライメントマークの測定により、相互にアライメントされた両面にパターンを作成することができる。
【００４５】
強度分布関数
特に好適な本発明の第１の実施形態では、ＤＭＤミラーの鮮明な結像が焦点平面で得られるのでなく、隣接する画素と共に露光された意図的に僅かに不鮮明な結像が焦点平面で得られるように、（ＤＭＤで反射される２次露光ビームの制御、特にスケーリングのための）結像光学系もしくは２次光学系が構成される。これにより、光学系を格段に好都合に構成でき、にもかかわらず形成されるパターンの品質を改善できる。ビーム直径にわたる強度分布関数（強度分布）は、任意のあらゆる数学的関数に対応しうる。複雑な実際の分布の近似として、閉じた方程式が使用される。特には、とりわけ、
・ガウス分布、
・ローレンツ分布、
・コーシー分布、
・種々の分布関数の畳み込み、
が可能である。
【００４６】
感光性の層の被露光材料は、特に、１次的には累積保留された光量に対応し、特に２次的には出力ひいては露光特性に対応する、規定された、好ましくは非線形の反応特性を有する。したがって、空間的な露光量勾配において、規定されたもしくは規定可能な限界内で変動しうる高い線量と低い線量との間の露光エッジが生じる。提示している方法では、こうした特性を利用して、当該露光境界の位置を、（特に個々のマイクロミラーに関する）複数の露光フィールドのオーバラップにより、ピクセルサイズとして高精度で制御することができる。
【００４７】
正確な位置に対して、照射エネルギは、特には先行計算され、複数の露光素子（特にピクセル）へかつ／または種々の露光ステップへ分解される。各露光ステップは、特には時間的に分離されており、かつ／または種々の長さを有し、和として、格子面（格子強度分布）でのかつ／または基板面（基板強度分布）での目標露光分布が得られる。この場合、好ましくは、個々の分布関数（ミラー強度分布および／または格子強度分布）のコヒーレントかつ／または非コヒーレントなオーバラップおよび／または像形成の動特性が考慮される。
【００４８】
結果として露光境界のパターニングが得られ、これは、１次的には各露光プロセスの和として規定されるが、２次的に、動的なケースでは、シミュレートされた材料応答または実験により求められた材料応答を考慮して、２次元形式および３次元形式で規定される。以下に、オーバラップおよび干渉の概念を詳細に説明する。
【００４９】
個々の部分面の多重露光は、同時にも、また時間遅延をともなっても行うことができる。露光材料における変化が露光エネルギから独立して純粋に流束量（累積面線量）に依存し、さらに（例えば振動もしくは移動による加熱またはオフセットから生じるような）機械的変化がない場合、単純な加算による露光フィールドのオーバラップは、光源のみによって露光されたフィールドと同じ結果をもたらす。
【００５０】
非線形性が生じるケースでは、相応の計算またはテストと続く部分露光の適応化とにより、補償が可能となる。確率的変動のケースでは、オーバラップが望ましくない不鮮明性または変動をもたらし、これらが（例えば不鮮明性としての）像エラーを生じさせる。
【００５１】
オーバラップが再現可能または先行計算可能である場合、エッジ粗さ、跳躍および他の望ましくない効果を最小化して、露光フィールドの整ったシームを保証することができる。短期的に生じる露光位置の変動は、本発明の方法により補償可能である。
【００５２】
干渉効果は、各部分放射源がコヒーレンスに基づいて正確に同一のまたは時間的および空間的にほぼ同様の挙動を有する場合、複数の光路にわたって同時に露光を行う際に光学系に生じる。ここでは、部分電磁波のフィールドの重畳は、単純には平均されず、（テラヘルツ領域において緩慢な感光性を有する面積および体積に比べて）強め合う重畳および弱め合う重畳として行われる。最も頻繁には、当該効果は、コヒーレンス時間内で実行時間が近く、つまり高周波振動特性が相互に依存している同じ源からの放出が重畳される際に生じる。多重露光では、相次ぐ露光ステップが相互に反応し合う光化学干渉効果も発生することがある。当該効果は相応に駆動制御において考慮される。
【００５３】
高速時のエラー露光の回避
第２の改善された実施形態では、データパスの最適化が行われる。マスクレス露光プロセスにおける根本的な問題は、きわめてコストのかかる複雑な計算（例えばラスタ化）が行われ、その際に膨大なデータ量が記憶および伝送されることにある。コンピュータに記憶されるデータは、光学システムと被露光層またはＤＭＤとの間の相対運動により、基板と同期される。被露光層内もしくは被露光層上に結像すべきパターンデータは、コンピュータ内に記憶される。当該パターンデータは、所望のサンプルパターンを被露光層へ入射させるべく露光ビームを変化させるためにＤＭＤのミラーを位置の関数としてどのように切り替えるかを規定している。全面型またはステッピング型の実施形態の場合、光学システムひいてはＤＭＤは、つねに規定された位置、特には固定された位置にある。したがって、この場合、位置とパターンデータと間の動的な相関の形成は不要である。
【００５４】
ただし、（好適な）スキャニング型の実施形態が使用される場合、連続した露光が位置の関数として行われ、ここでは、位置の関数としてマイクロミラーを制御するために、相対運動中、ＤＭＤに連続して新たなデータが供給される。したがって、ミラー切り替えのためのデータは、ＤＭＤに充分に高速で送信されなければならない。ミラーマトリクスの計算にコストがかかるので、有利な実施形態では、種々の計算が分割される。特に時間臨界性の計算と時間非臨界性の計算とが区別される。
【００５５】
時間臨界性の計算とは、本発明では、ＤＭＤが被露光層に対するその相対位置を変化させる前にデータを得られるよう、迅速に行われなければならない全ての計算であると理解されたい。
【００５６】
時間臨界性の計算は、特に
・シミュレーション計算、特に
・ＤＭＤ駆動制御、
・センサ測定およびフィードバック計算、特に
・走査およびその時点の書込み位置への適応化、
・圧縮解凍、
・特にＤＭＤデータの圧縮解凍および／またはＤＭＤへのデータの圧縮解凍、
である。
【００５７】
これらの計算は、比較的高い計算速度を要するので、ソフトウェア計算よりもハードウェア計算のほうが好適である。計算のための可能なハードウェアコンポーネントは、
・ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、
・ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、
・ＧＰＵ（グラフィックスプロセシングユニット）、
・信号プロセッサ（ＤＳＰ‐ディジタルシグナルプロセッサ）、
である。
【００５８】
時間非臨界性の計算は、露光プロセス中に僅かしか変化しないかまたはフローにつき臨界的でない計算であり、特に、
・ベクトルデータからピクセルデータへの変換（ラスタ化）、
・パターンサイズの適応化、
・大面積の歪み補償、
・ウェハ特有またはダイ特有のデータ（例えば連続番号）の挿入、
・個々の書込みヘッドごとにデータをストリップへ切断すること、
・ベクトルデータのラスタ化、
である。
【００５９】
これらの計算は、通常きわめて複雑で、１つの計算ステップにきわめて大きなデータ領域（特にグローバルな適応化）を含み、かつ／またはハードウェアによる実行が特に効率的でないことがある。有意には、これらの計算は、並列化されて、
・同じコンピュータの少なくとも１つのスレッドで、または
・少なくとも１つの別のコンピュータの少なくとも１つのスレッドで、
行われる。この場合、各スレッドは、ＣＰＵおよび／またはグラフィックスカードのＧＰＵのリソースを使用することができる。
【００６０】
コンピュータとＤＭＤとの間の通信は、任意のインタフェース、特に
・有線通信、
・ＵＳＢ、
・イーサネット、
・ディスプレイポート、
を介して行われる。
【００６１】
第１の改善された実施形態は、時間臨界性の計算のためのハードウェアにおいて、被露光層の少なくとも２つの被露光セクション（特に露光パスの部分セクション、好ましくはストリップ、さらに好適には平行な各ストリップ）を格納および記憶できる大きさのメモリを用意することを基礎としている。バッファもしくはメモリから１つの被露光セクションが書き込まれる間、第２の被露光セクションがコンピュータから時間臨界性のタスクを計算するユニットへ伝送される。被露光セクションの露光工程は、当該露光セクションがメモリ内に完全に存在してはじめて開始される。通常、第２のストリップは、第１のストリップについてその露光工程が終了する前に完全にメモリ内にロードされている。こうした方式が、次のストリップについても反復される。これにより、露光ストリップ内でデータがもはや時間臨界性の計算に供給され、エラー露光が発生することが効果的に防止される。
【００６２】
書込みデータのリアルタイム補正
第３の改善された実施形態では、少なくとも部分的に、光学素子による機械的エラーの補償が行われる。本発明の装置がスキャニングプロセスにおいて連続したパターンを被露光層へ露光する場合、有利には、基板ホルダの位置決め精度を良好に設定し、またはオーバレイとして設けなければならない。場合により生じる位置誤差は、不完全に製造された機械的部材、遊びおよび許容差、不完全な機関制御などにその起源を有する。当該位置誤差を機械的手段によって低減するには比較的コストがかかる。本発明による実施では、より大きな位置誤差をオーバレイとして許容することができる。この場合、位置誤差が測定技術により検出され、ＤＭＤ像が相応に、特にはリアルタイムでオフセットされる。本発明では、当該位置誤差が、露光工程のいずれの時点でもオーバレイの仕様よりも小さくなるように補償される。オーバレイと未補正の位置誤差との比は、特には１未満、好ましくは１０未満、さらに好適には１００未満である。
【００６３】
本発明では、相対運動の方向に対して垂直なエラーおよび相対運動の方向のエラーを補償することができる。
【００６４】
相対運動の方向に対して垂直なエラーの場合、ＤＭＤがより広い露光ストリップの露光に対して構成されていても、幾分か狭い露光ストリップが使用される。つまり、左右の付加的な露光領域がバッファとして用いられる。基板ホルダの位置偏差がある場合には、露光ストリップはリアルタイムで左方または右方へ移動され、これにより、位置誤差があっても、データは被露光層の正しい位置で露光される。
【００６５】
相対運動の方向のエラーも同様に補償される。基板ホルダが過度に緩慢に運動される場合、特にスクロール速度（行クロック）が適応化され、露光制御により強度が補償される。基板ホルダが過度に高速に運動される場合、露光像の位置をスクロール速度（行クロック）によって適応化することもできるが、最大強度で露光されていなければ、露光時間の適応化による線量の補正しか可能でない。
【００６６】
本発明によれば低コストの機構の使用が可能となり、にもかかわらず高い位置決め精度が達成される。
【００６７】
ストリップの移行（スティッチング）
第４の改善された実施形態では、計算された各露光セクション（特にストリップ）が重畳するように、被露光層が露光される。好ましくは、ストリップの縁の領域が２重に露光される。過剰露光または露光不足を回避するため、光学システム、特にＤＭＤの位置の関数として強度が変更されるようにもしくは変更可能となるように、構成される。好ましくは、この場合、強度分布が、一定のまたは少なくとも均等な強度分布に加算される。ストリップの重畳部は、理想的には全面型の露光との差が認識されないように露光すべきシーム位置と見なすことができる。詳細な説明は、図６ａから図６ｃの説明において行う。本発明によるストリップの重畳は、露光ストリップの縁での強度低下を利用することによって行われるだけでなく、露光ストリップの縁領域での強度を連続的に低下させる動的露光制御を所期の通りに使用することによっても行うことができる。こうして、本発明によれば、特に好適に、所期の強度制御によりシーム位置をコントロールすることができる。
【００６８】
デスキャニング
第５の改善された実施形態では、第１のステップで光学システムまたはＤＭＤおよび基板が同じ方向へ、特には同期して、さらに好適には同時に走行し、任意に当該プロセスで光源がスイッチオンされるように、露光工程が行われる。続く第２のプロセスステップでは、光学システム（またはＤＭＤ）が、基板ホルダの運動方向とは反対の方向へ、好適には著しく高速に移動される。特に、当該プロセスステップでは、露光は行われない。その後、同時の運動と続く光学システムの部分的な戻り運動とが、行全体に沿って、特に別の各ＤＭＤ行に対して行われる。光学システムと基板とを同期させた、特に同一線上の相対運動により、いわば静的な露光が行われる。これにより、スキャン時の相対運動による露光の暈けが低減され、好ましくは完全に抑圧されて、良好な結像を得ることができる。
【００６９】
別の改善された実施形態では、第１のステップでは光学システムと被露光層との間の相対運動が第１の方向で行われるように、露光工程が行われる。特に同時に進行する第２のプロセスステップでは、光学システム（またはＤＭＤ）は、第１の方向とは異なる、特には第１の方向に対して垂直に配置された第２の方向へ移動される。好ましくは、当該移動は個々の画素（ピクセル）の結像幅より小さい幅で行われ、これにより、結像点の著しく精細な位置決め格子が得られる。同時の運動および続く光学システムの側方の運動により、同様に、位置決め精度またはオーバレイの向上が達成される。光学システムと基板とを同期させた、特には同一線上にない相対運動により、スキャン時の相対運動による露光の暈けが低減され、好ましくは完全に抑圧されて、良好な結像を得ることができる。
【００７０】
本発明による当該実施形態では、像形成に用いられる全ての素子、特に光学素子をピエゾ素子によって操作することができる。特に、電気光学素子もしくは音響光学素子もしくは機械光学素子を使用可能である。駆動制御により、像は、ｘ方向かつ／またはｙ方向かつ／またはｚ方向へ移動される。また、特に像の並進運動および／または回転運動を行うことのできる複数の素子が使用可能である。像は、スキャン速度に対応する速度で追従制御可能である。
【００７１】
種々の焦点平面への種々のパターンの同時露光
第６の改善された好適な実施形態では、焦点平面が被露光層に対して傾動される。露光においては、焦点平面の位置と被写界深度とが結像パターンの品質にとって根本的に重要である。焦点平面は複数の方式で傾動させることができる。
【００７２】
第６の実施形態の第１の発展形態では、焦点平面が、全てのＤＭＤの機械的傾動により変更される。当該実施形態は、さほど好適とは言えない。
【００７３】
第６の実施形態の第２の好適な発展形態では、焦点平面が、ＤＭＤに前置されたかつ／または後置された光学素子の所期の変更により調整される。焦点平面の傾動は、光学素子により行われる。好ましくは、焦点平面がいったん静的に設定され、ＤＭＤの種々の領域が、被露光層内の種々の深度を露光するために使用される。
【００７４】
第６の実施形態の第３の本発明の発展形態では、種々の波長の複数の光源および／または広い波長スペクトルを有する光源が、特に連続的な複数の焦点平面を被露光層内に（または被露光層を通して）形成するために使用される。
【００７５】
被露光層は、当該実施形態では、好ましくは、波長領域全体にわたって対応する放射に感応性を有する材料、特にポリマーから形成される。
【００７６】
グレースケールリソグラフィのための動的露光制御
第７の改善された実施形態では、各位置での強度が、以下の方法のいずれかにより所期の通りに制御される。これにより、過剰露光および／または露光不足を補償することができる。さらに、低品質のパターンを事後的に改善し、または露光勾配を形成することができる。各位置での強度の所期の制御により、特に
・３Ｄパターン、
・グレースケールリソグラフィ、および／または
・光学近接補正、
を形成することができる。
【００７７】
複数のＤＭＤを使用する際の根本的に重要な態様は、被露光層に入射する光子の強度を空間的に正確に分布させることにある。光源は、理想的な点光源ではないので、均質な強度分布も有さない。したがって、ＤＭＤへ入射する光ビームは不均質である。好ましくは、当該光ビームは、ＤＭＤへの入射の前に、光学システムの光学素子を通すことで均質化される。
【００７８】
本発明によれば、好適には、光源の均質性が修正されるのみならず、ＤＭＤ（特にそのマイクロミラー）が、被露光層への適正な強度分布を有する反射ビームに合わせて設定される。こうした複雑な空間強度分布を適正に制御するために、複数の有利な技術措置が存在する。
【００７９】
光源の出力は、特に０．０１Ｗから１０００Ｗ、好ましくは０．１Ｗから５００Ｗ、さらに好適には１Ｗから２５０Ｗ、さらにいっそう好適には５Ｗから１００Ｗ、最も好適には９Ｗから１３Ｗである。
【００８０】
強度は、Ｗ／ｍ２で記載する。単位面積への光学素子による放射の集束によって、相応に簡単に強度を計算することができる。光源の強度は、好ましくはきわめて正確に制御することができる。強度は、光源出力の変化、露光の期間および／または光学システム内の光学素子によって変更される。こうして、本発明によれば、それぞれ異なる強度の光ビームを、適正に規定された期間内でＤＭＤに入射させることができる。ここで、相応のミラー制御によって、被露光層の個々の点に、規定された強度で光を照射することができる。被露光層の周辺の点は、被露光層とは異なる強度で照明することができる。
【００８１】
本発明によれば、特に、被露光層の（特にピクセルに関連して）点状に分解された所期の露光の手段が提供される。光学システムと被露光層との間の相対運動により、各位置を複数回走行でき、これにより露光すべき各画素を多重に露光することができる。測定システムによる測定および表面品質の目的に合わせた分析により、任意に均質な露光がピクセル平面の下方まで到達しうるように、多重露光を制御することができる。
【００８２】
このように、一方では、均質な画素露光が所望される場合に、１次ビームからの強度の不均質性を補償でき、他方では、位置に関して種々異なる露光線量を被露光層に導入できる。
【００８３】
記載した本発明による実施形態により、さらに、露光すべき露光セクション（特にストリップ）をオーバラップすることができる。オーバラップにより、個々の画素が複数回露光される。画素当たりの露光回数に基づき、個々の各露光工程に対して、画素の露光に所望される強度割合が計算可能となる。
【００８４】
複数のパターンが強度勾配を有するように結像される場合、本発明では特に、定められた露光プロセスの終了時のｎ回目の反復において、各画素に定められた絶対強度を適用するために、どの程度の頻度でかつどの程度の強度で各画素を露光すべきかが定められる。
【００８５】
オーバレイエラーおよび／またはモーションブラーを改善するための異方性のかつ／または変形される結像光学系
第８の別の本発明による実施形態では、露光格子の水平方向のかつ／または鉛直方向の各露光格子線が、光学結像によって相互に異なるように（つまり、特には正方形ではなく）結像され、これにより、鉛直方向および水平方向で異なる露光格子解像度が調整される。露光の計算もしくは制御は偏差分だけ補償される。
【００８６】
別の実施形態では、結像の各軸線もしくは各露光格子線が直交せず、傾斜して延在するように配置される。このような、特にアフィン変形（特にせん断）される投影の使用により、照射位置の簡単な計算と線形案内とが、露光エッジの高精度の成形のための格子解像度（サブピクセル精度）を下回る照明点の精密な配置で可能となる。
【００８７】
別の本発明による実施形態では、鉛直方向かつ／または水平方向に沿った、露光格子の水平方向かつ／または鉛直方向の各露光格子線が、不等間隔で形成される。
【００８８】
種々の露光格子は、ＤＭＤに前置されたかつ／または後置された光学素子によってＤＭＤの均質かつ等方性の像から形成することができ、かつ／または異方性を有するようにかつ／または不均質に構造化されたＤＭＤの直接的な結果である。
【００８９】
以下に、相応の本発明の投影、特に露光格子のせん断を発生させるための幾つかの手段を挙げておく。
【００９０】
第１の本発明の可能な実施形態では、円筒軸線を有する少なくとも１つのシリンドリカルレンズが、露光格子の変化を生じさせる結像光学系として使用される。特には、正確に２つのシリンドリカルレンズが使用される。各シリンドリカルレンズの円筒軸線は、被露光表面に対して、好ましくは平行に位置している。本発明によるせん断を達成するためには、２つの円筒軸線間に９０°未満、好ましくは７０°未満、さらに好適には５０°未満、さらにいっそう好適には２０°未満の角度が設定される。ただし、最も好適な角度は、形成すべきせん断角から明らかとなる。
【００９１】
本発明による別の一実施形態では、光学システムが、唯一のいわゆる複合レンズから成っている。複合レンズとは、光学特性が、２つのレンズの組み合わせによって得られる光学特性と同一であるように研削された表面を有するレンズを意味している。
【００９２】
上述した実施形態は、基板への規則的な照射によっても、不規則な照射によっても達成することができる。露光の繰返し率が、規則的ではあるものの、走行速度に正確に整数で適合しない特殊なケースでは、露光パターンが、現在の書込み位置に対していっそう正確に活性化される。相応に、走行方向でのサブピクセル配置に対する非整数のオフセットが生じ、これにより、改善された配置精度ひいてはエッジ粗さが得られる。
【００９３】
上述した幾何学的かつ／または時間的な変位の組み合わせは、全ての方向でのサブピクセル解像度を形成し、個々の露光コンポーネントの故障に対するエラー感度を減少させる。適正な露光線量分布を特徴づけるために、結像エラーによって生じるかつ／または人工的に形成される歪みの知識が必要となる。線形の歪みもしくはねじれを有する結像は、より簡単な計算ならびにより簡単な光源制御の利点を有している。
【００９４】
運動による不鮮明性の低減
第９の別の本発明による実施形態では、複数のピクセルが１ピクセルサイズ内で重畳されるように、光学システムと被露光層との間の相対速度および／または相対運動が変更される。当該重畳は、運動する対象物の長時間露光であると解釈することができる。これにより、相対運動方向で形成されるピクセルの暈けが生じる。１つのピクセルをいつ書き込むかまたは書き込まないかを定めることにより、相対運動方向でのピクセルサイズを所期の通りに設定することができる。このことの説明には、図８ａ，図８ｂまたは対応する図の説明を参照されたい。
【００９５】
言い換えれば、相前後してシーケンシャルに照明される２つの露光格子が、マイクロミラーデバイスと感光性の層との間の相対移動により、１ピクセル幅未満もしくは１画素幅未満だけ、好ましくは１／２ピクセル幅未満もしくは１／２画素幅未満だけ、さらに好適には１／４ピクセル幅未満もしくは１／４画素幅未満だけ、ピクセルもしくは画素が移動もしくは運動される。
【００９６】
スキャン運動方向での光学系の縮小または拡大がスキャン運動方向に直交する方向での縮小または拡大に比べて格段に小さく選定される場合、最終的な露光時間に基づいて発生する、運動による不鮮明性の効果を、部分的に補償することができる。これにより、異方性の結像を得ることができる。運動方向での圧縮は、運動による不鮮明性そのものを低減せず、走行方向での露光点の全体拡大のみを低減する。
【００９７】
記載した本発明による全ての実施形態およびプロセスは、相互に任意に組み合わせることができるが、個々に説明する。方法特徴が記載されている場合、この方法特徴は装置特徴としても開示されていると見なされ、また、その逆も然りである。
【００９８】
本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、以下の好適な実施例の説明からならびに図面に即して明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明による装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による装置の第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明による装置の第３の実施形態を示す図である。
【図４ａ】拡大された、第１の位置におけるマイクロミラーの部分セクションを有するＤＭＤ（マイクロミラーデバイス）の、正確な縮尺ではない概略図である。
【図４ｂ】拡大された、第２の位置におけるマイクロミラーの部分セクションを有するＤＭＤ（マイクロミラーデバイス）の、正確な縮尺ではない概略図である。
【図５ａ】被露光層の第１の露光セクションの、正確な縮尺ではない概略的な平面図である。
【図５ｂ】被露光層の、第１のセクションに対して僅かにオフセットされた第２の露光セクションの、正確な縮尺ではない概略的な平面図である。
【図６】図６ａは第１の露光セクションを有する基板の、正確な縮尺ではない概略的な平面図である。図６ｂは第２の露光セクションを有する基板の、正確な縮尺ではない概略的な平面図である。図６ｃは重畳された第１および第２の露光セクションを有する基板の、正確な縮尺ではない概略的な平面図である。
【図７ａ】本発明による装置の別の一実施形態の、正確な縮尺ではない概略図である。
【図７ｂ】本発明による装置の別の一実施形態の、正確な縮尺ではない概略図である。
【図７ｃ】本発明による装置の別の一実施形態の、正確な縮尺ではない概略図である。
【図８ａ】本発明による方法の第１の実施形態による、被露光層の別の露光セクションの、正確な縮尺ではない概略的な平面図である。
【図８ｂ】本発明による方法の第２の実施形態による、被露光層の別の露光セクションの、正確な縮尺ではない概略的な平面図である。
【図９ａ】本発明による露光格子の第１の実施形態の、正確な縮尺ではない概略的な拡大図である。
【図９ｂ】本発明による露光格子の第１の実施形態の、正確な縮尺ではない概略的な拡大図である。
【図１０】３つの異なる強さの強度を有する隣り合った２つのピクセルの強度分布の概略図である。
【図１１】露光された複数のピクセルを有する露光格子の概略図である。
【図１２】光学素子により変形された露光格子の概略図である。
【０１００】
図中、同一の部材または同一の機能を備えた部材には、同じ参照番号を付してある。
【０１０１】
図１には、少なくとも１つの光源７および少なくとも１つのＤＭＤ１（マイクロミラーデバイス）を備えた光学システム８と、基板ホルダ１１とから成る第１の実施形態が示されている。基板ホルダ１１は、座標系Ｋ３を基準として運動させることができる。
【０１０２】
基板ホルダ１１には位置固定手段１３によって基板１０が位置固定され、この基板１０上に、露光可能な材料から成り、装置により露光される感光性の層９が存在している。
【０１０３】
試料固定の（つまり、基板１０上または被露光層９上に位置固定された）座標系Ｋ２の座標原点は、好ましくは層９の表面９ｏの中心に置かれている。
【０１０４】
光源７から放出され、ＤＭＤ１への途中に複数の光学素子（図示せず）を通過しうる光ビーム６（１次光ビーム）は、ＤＭＤ１によって、構造化された光ビーム６’（２次光ビーム）に変換される。当該構造化された光ビーム６’は、層９への途中に複数の光学素子（図示せず）を通過しうる。
【０１０５】
半透過性のミラー１４’’によって、検出器１９、特にカメラ、さらに好適にはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラが、被露光層９の表面９ｏを直接に検出し、かつ／または測定することができる。測定結果は、好ましくは、方法を直接に制御し、かつ／または装置を較正するために利用される。このような測定手段の説明は、便宜上、後続の図の説明および図面では省略する。ただし、本発明による測定手段は、記載した本発明によるあらゆる実施形態に使用することができる。
【０１０６】
図２には、第２の実施形態が示されており、ここでは、光学システム８が２つの光源７，７’を備えている。光ビーム６は２つの光源７，７’から放出される。２つの光ビームのうち一方の光ビーム６は、ミラー１４によって変向されてビームスプリッタ１４’へと案内され、このビームスプリッタ１４’によって第２の光源７’の光ビーム６と１つにまとめられる。
【０１０７】
１つにまとめられた光ビーム６はＤＭＤ１へと案内され、このＤＭＤ１によって構造化された光ビーム６’に変換されるが、この構造化された光ビーム６’は、上述の場合と同様に、層９への途中、複数の光学素子（図示せず）を通過しうる。
【０１０８】
ここで、特に固有の本発明による態様は、とりわけ２つの光源７を放射強度、波長、コヒーレント長さおよび場合により別の特性またはパラメータの点で相互に区別でき、これにより、それぞれ異なる複数の光学パラメータを有する光ビーム６を発生できることにある。
【０１０９】
本発明によれば、特に２個より多くの、特に５個より多くの、さらに好適には１０個より多くの、最も好適には２０個より多くの光源７，７’を使用することができる。各光源は、好ましくはＬＥＤフィールドまたはＬＤ（英語：laser diode）フィールドであってよい。
【０１１０】
図３には、少なくとも１つの光源７と２つのＤＭＤ１とを備えた光学システム８から成る第３の実施形態が示されている。
【０１１１】
光ビーム６が光源７から放出され、ビームスプリッタ１４’によって分割される。分割された第１の光ビーム６．１は、第１のＤＭＤ１により変更されて、変更された第１のビーム６．１’を形成する。当該変更された第１のビーム６．１’により、層９が露光される。分割された第２のビーム６．２は、ミラー１４により変向されて第２のＤＭＤ１へと案内され、変更された第２のビーム６．２’として層９へとさらに案内される。好ましくは、変更された第２の光ビーム６．２’により、被露光層９の、変更された第１の光ビーム６．１’と異なる位置が露光される。この場合、記載した全ての光ビームが複数の光学素子（図示せず）を通過することができる。
【０１１２】
特に固有の本発明による態様は、層９の２つの異なる位置を同時に露光することができる少なくとも２つのＤＭＤ１が使用されることにあり、好ましくは、特に１つにまとめられた単一の光ビームがＤＭＤへの供給のために使用される。これにより、露光セクション、特に露光ストリップが拡幅され、ひいては処理量が高められる。
【０１１３】
図４ａには、ミラー面２を備えたＤＭＤ１が示されている。ミラー面２の一部の拡大図には、複数のミラー３のうち幾つか（１６個）のミラー３が示されている。当該各ミラーは、出発位置と称される傾動されていない向きで配置されている。ＤＭＤ１には、座標系Ｋ１が割り当てられている。Ｋ１のｚ軸（すなわちＫ１ｚ）はミラー面２に対して法線方向に延在しており、ｘ座標とｙ座標とはミラー面２のミラー面エッジ２ｋｘ，２ｋｙに対して平行に位置しており、ミラー平面を規定している。
【０１１４】
図４ｂには、同一のＤＭＤ１であるが、複数のミラー３のうち１つのミラー３がｘ軸を中心として傾動または回動された位置に配置されていることが示されている。したがって、光ビーム６の、傾動されたミラー３に入射する部分は、光ビーム６の、傾動されていないミラー３により反射される部分の反射方向と同一でない方向へ反射される。
【０１１５】
図５ａには、中央の、特にはストリップ状の書込み領域４とそれぞれ書込み領域４の側縁に好ましくは平行に接する２つのバッファ領域５とを有するミラー面２の概略図が示されている。
【０１１６】
ミラー３に代えて、露光格子２４の、ミラー面２で反射されたピクセル２３が示されており、当該ピクセル２３は、被露光層９上の位置Ｋ２ｙ＝１２で、形成すべきパターン１２に相当する（場合により、ＤＭＤ１と被露光層９との間の光学素子によって変更されたものに相当する）。
【０１１７】
本発明による有利な一実施形態によれば、専ら、書込み領域４内に配置されたミラー３が露光に使用され、これにより書込みバッファはバッファ領域５によって形成される。このことを以下に説明する。中心線Ｄは、サンプル座標系Ｋ２のＫ２ｘ軸の固定の中心０を通って延在する。
【０１１８】
図５ｂには、同一のＤＭＤ１であるが、Ｋ２ｙ方向へ０．５任意単位だけ相対運動した後のＤＭＤ１が示されている。したがって、ＤＭＤ１は、位置Ｋ２ｙ＝１２．５任意単位にある。同時に、Ｋ２ｘ方向での相対運動も約２任意単位だけ行われたことが見て取れる。当該相対運動は所望されたものではなく、例えば保管時のエラーによって起こったものである。座標系Ｋ２ｙに関して正確に露光するためには、パターン１２をＤＭＤ座標系Ｋ１に関して左方へ移動すべきことが明瞭に見て取れる。ここで、書込みバッファへのアクセスが行われる。
【０１１９】
したがって、ＤＭＤの所期のプログラミングにより、機械的エラーの補正が可能となる。つまり、基板ホルダ１１は、基板１０ひいては層９を、方向Ｋ２ｙへ完全に直線状に運動させるのではなく、方向Ｋ２ｙへの運動中、Ｋ２ｘにしたがって僅かに移動させるのである。
【０１２０】
本発明（固有の発明態様）によれば、好適には、基板ホルダ９の機構部をエラー補正に使用するのでなく、被露光パターン１２が相応に（ここではＫ１ｘの負の方向へ）移動されるよう、書込み領域４およびバッファ領域５が電子的にプログラミングもしくは制御される。このようにして、ＤＭＤ１の電子回路および／または機構部により、書込みエラー、ここでは基板ホルダ１１の機械的エラーが補償される。
【０１２１】
図６ａには、第１のストリップ１５に沿って露光された層９の平面図が示されている。ストリップ１５は、ＤＭＤ１を被露光層９に対して相対的にＫ２ｙ方向へ運動させた後、ＤＭＤ１の書込み領域４によって露光される層９の領域に相当する。
【０１２２】
強度変更領域１６ｌ，１６ｒ間のストリップ１５の領域では、照明されるピクセル２３は、できるだけ均質な強度で照明される。
【０１２３】
これに対して、強度変更領域１６ｌ，１６ｒ内で照明されるピクセル２３は、書込み領域４からＤＭＤ１の縁の方向へ反射される光ビーム６’の強度が、特には連続的に、好ましくは書込み領域４からの距離に比例して低下するように、駆動制御される。位置の関数として強度特性を読み取ることのできる相応の格子強度分布が示されている（位置対強度）。つまり、層９を露光する強度は、特にストリップ１５の領域に最大値を有し、その側方では、通常、好ましくは一定にかつ／または線形にゼロまで低下する。
【０１２４】
図６ｂには、特に第１のストリップ１５の露光に直接に続く第２のストリップ１５’に関連した、図６ａと同様の説明が示されている。当該ストリップ１５’は、図６ａの右方の強度変更領域１６ｒが図６ｂの左方の強度変更領域１６ｌ’にオーバラップし、好ましくは合同となるまで、第１のストリップ１５に対して右方へ移動されている。右方の強度変更領域１６ｒ内のピクセル２３は、左方の強度変更領域１６ｌ’において全く同様の分布で切り替えられ、その際に、対応するピクセル２３の強度が、それぞれ、ストリップ１５の強度に相当するピクセル強度に加算される。
【０１２５】
図６ｃには、第１のストリップ１５の強度変更領域１６ｒが、第２のストリップ１５’の強度変更領域１６ｌ’と合同にされた平面図が示されており、これにより一定の強度分布が生じている。ここでは、露光は、第１のストリップ１５の強度が第２のストリップ１５’の強度に加算されるため、均質に行われる。
【０１２６】
図７ａには、ＤＭＤ１と、１次光ビーム６および２次光ビーム６’の光路と、被露光層９とを有する本発明による一実施形態の拡大図が示されている。１次光ビーム６および２次光ビーム６’は、ここでは光路６，６’により表されており、好ましくはＤＭＤ１の全体を照明する大きさである。２次光ビーム６’は、被露光層９へ垂直に入射している。焦点平面１７は、特に、表面９оに対して平行に、好ましくは表面９о上に存在する。被写界深度領域１８は、ピクセル２３の鮮鋭な結像を行うことのできる深度を示している。
【０１２７】
図７ｂには、図７ａの実施形態に対して変更された、好適な本発明による実施形態の拡大図が示されている。２次光ビーム６’は、被露光層９に対する角度αで反射されている。このため、焦点平面１７は、被露光層９と角度αで交差している。焦点平面１７は、左側では被露光層９の外に、右側では被露光層９内に位置している。被写界深度領域１８は、右側で層９内へ深く侵入しており、このため、ＤＭＤ１のＫ２ｚ方向への運動により焦点平面１７を運動させることなく、深部の３次元構造における鮮鋭なパターンを形成するために利用可能である。
【０１２８】
深部に位置するパターンをより鮮鋭に結像できるようにするためのＫ２ｚ方向へのＤＭＤ１の移動は、特にＤＭＤ１の傾動により処理することができる。こうして、ＤＭＤ１での露光領域の動的移動により、対応する深度での所期のかつ鮮鋭な露光が可能となる。多重露光に対する重要な利点は、全ての空間方向において機械的エラーなく高度に正確にパターンを形成できることである。
【０１２９】
図７ｃには、図７ａおよび／または図７ｂの実施形態に対して変更された、より好適な本発明による実施形態の拡大図が示されている。２次光ビーム６’は、ＤＭＤ１と被露光層９との間に位置する光学素子（図示せず）により、焦点平面１７が基板表面９оに対して角度αだけ傾斜するように偏向される。
【０１３０】
図８ａには、被露光層９の部分セクションの平面図が示されている。ピクセル２３（露光格子２４の最小単位）は、ＤＭＤ１により長さｌに沿って照明されるが、これは、ＤＭＤ１（図示せず）と被露光層９との間の相対運動が行われ、長さｌに沿った走行路の全体において、ピクセル２３の照明によって幅ｂの領域での層９の露光が行われることで達成される。露光領域はピクセル２３に相当し、ここで、露光の強度は照明強度により制御される。オーバラップがある場合、オーバラップする各領域の強度が加算される。
【０１３１】
露光は、Ｋ２ｙ位置０からＫ２ｙ位置３まで行われる。相対運動方向での暈けは、相対運動中に複数の露光が約−２から５までの領域内で行われることにより発生する。ピクセル２３の強度分布は重畳され、区間ｌに沿った強い強度増大を発生する。
【０１３２】
図８ｂには、図８ａに対する代替実施形態が示されており、ここで、図８ａに対する相違点は、ＤＭＤ１の対応するミラー３（双方とも図示せず）がＫ２ｙ位置１から露光を開始し、Ｋ２ｙ位置２で既に露光を終了していることにより、より短い長さｌ’が生じている。ゆえに、ミラー３の所期の駆動制御、特にオン切り替えを遅らせまたはオフ切り替えを早めることにより、Ｋ２ｙ方向の解像度の増大が可能である。したがって、具体的なケースでは、ピクセル２３の露光は３３．３３％だけ遅延して開始され、３３．３３％だけ早期に終了される。ピクセル２３を正方形状に露光することは不可能であるため、各ビームは段階形状とは異なる強度分布を有する。以下に説明する露光格子２４，２４’，２４’’，２４’’’は、被露光層９の上方に存在すると見なしうる補助線として表される。好ましくは、格子はピクセル２３の寸法に対応する。
【０１３３】
図９ａには、本発明による次善の第１の露光格子２４が示されており、この第１の露光格子２４は、相互に直交する２つの方向Ｋ２ｘ，Ｋ２ｙにおいて等間隔の露光格子線２７を有している。これにより、露光格子２４は、２つの方向Ｋ２ｘ，Ｋ２ｙで等方性を有すると共に均質である。
【０１３４】
図９ｂには、本発明による、より好適な第２の露光格子２４’が示されており、この第２の露光格子２４’は、各方向につき、特に１つの方向に関して固有の、等間隔の露光格子線２７を有している。これにより、露光格子２４’は、方向Ｋ２ｘ，Ｋ２ｙのそれぞれにおいては異方性を有するものの、均質である。
【０１３５】
また、露光を露光格子線交点２５および／または露光格子部分面２６で行い、個々の格子面の内部では行わないことも可能である。
【０１３６】
種々異なる露光格子２４，２４’，２４’’，２４’’’は、特にＤＭＤ１（図示せず）に前置されたかつ／または後置された光学素子（図示せず）によって形成もしくは変更することができる。ＤＭＤ１（図示せず）は等方性を有すると共に均質であることが好ましく、ここでは、特に後置された光学素子（図示せず）だけが、ＤＭＤの異方性のかつ／または均質でない結像を発生させるように構成されている。
【０１３７】
図１０には、２つのミラー３の概略断面図と、ミラー３の３つの異なるパラメータセットおよび／または構造技術上の変更により実現されるミラー強度分布２２，２２’，２２’’（特にガウス分布）と、これらのミラー強度分布２２，２２’，２２’’によって形成されるピクセル２３，２３’，２３’’とが示されている。分布関数を特徴づけるパラメータ、特に半値幅ＦＷＨＭ，ＦＷＨＭ’，ＦＷＨＭ’’（英語：full width at half maximum, FWHM）が増大するにつれ、強度分布がますます強くオーバラップし、これにより、隣り合った２つのピクセル２３，２３’，２３’’がより強く暈けることが見て取れる。その結果、最も強く重畳したピクセル２３’’できわめて均質な露光格子が得られる。
【０１３８】
図１１には、５×５露光格子２４上の複数のピクセル２３の、正確な縮尺ではない概略的な平面図が示されている。サンプルパターン２８が対応するミラー３の所期の切り換えによって照明されることが見て取れる。ミラー３のミラー強度分布は、強度最大値が明瞭に認識可能であって、ミラー３（図示せず）ごとの強度分布が対応する露光格子部分面２６に対してきわめて強く制限される強さの強度低下が見られる程度に鮮鋭である。特に好適な本発明による実施形態では、図１０のピクセル２３’’の実行時と同様に、ミラー強度分布が部分的に露光格子部分面２６を超えて重畳される。
【０１３９】
図１２には、特に光学システム８の光学素子により変形された露光格子２４’’の、正確な縮尺ではない概略的な平面図が示されている。ＤＭＤ１のミラー３で反射された分割ビームは、光学素子により、被露光層９に対して直交するように反射されるが、好ましくは専らＫ２ｘ‐Ｋ２ｙ平面の内部で変形している。本発明による当該方法によって、本発明によるオーバレイの向上をもたらす露光格子２４’’を光学的に提供することができる。当該実施形態では好ましくは、露光格子２４’’の傾斜を生じさせるため、ＤＭＤ１が傾斜されるのでなく、ＤＭＤ１の原像がアフィン変形される。
【符号の説明】
【０１４０】
１  ＤＭＤ
２  ミラー面
２ｋｘ，２ｋｙ  ミラー面エッジ
３，３’  ミラー
４  書込み領域
５  バッファ領域
６  光ビーム
６’  変更されたもしくは構造化された光ビーム
６．１’  変更された第１のビーム
６．２’  変更された第２のビーム
７，７’  光源
８  光学システム
９  層
１０  基板
１１  基板ホルダ
１２，１２’，１２’’  パターン
１３  位置固定手段
１４  ミラー
１４’  ビームスプリッタ
１４’’  半透過性のミラー
１５，１５’，１５’’  ストリップ
１６ｌ，１６ｒ，１６ｌ’，１６ｒ’，１６ｒ’’  強度変更領域
１７  焦点平面
１８  被写界深度
１９  検出器
２０  ドット格子
２２，２２’，２２’’  ミラー強度分布
２３，２３’  ピクセル
２４，２４’，２４’’，２４’’’  露光格子
２５  露光格子線交点
２６  露光格子部分面
２７  露光格子線
２８  サンプルパターン
ｌ，ｌ’  長さ
ｂ  幅
Ｄ  走行方向
ｖ  鉛直方向の格子点間隔
ｈ  水平方向の格子点間隔
ｒ  露光点半径
ｐ  ミラー中心間隔
【図１】
2022000707.tif 000003
【図２】
2022000707.tif 000004
【図３】
2022000707.tif 000005
【図４ａ】
2022000707.tif 000006
【図４ｂ】
2022000707.tif 000007
【図５ａ】
2022000707.tif 000008
【図５ｂ】
2022000707.tif 000009
【図６】
2022000707.tif 000010
【図７ａ】
2022000707.tif 000011
【図７ｂ】
2022000707.tif 000012
【図７ｃ】
2022000707.tif 000013
【図８ａ】
2022000707.tif 000014
【図８ｂ】
2022000707.tif 000015
【図９ａ】
2022000707.tif 000016
【図９ｂ】
2022000707.tif 000017
【図１０】
2022000707.tif 000018
【図１１】
2022000707.tif 000019
【図１２】
2022000707.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和3年9月24日(2021.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学システムを用いて感光層を露光する方法であって、前記方法は
少なくとも１つの光源を用いて、少なくとも１つの光線を発生させるステップと
少なくとも１つのマイクロミラーデバイスとデスキャニングマスクレス露光ユニットを用いて、部分領域の露光パターンの画素を照射するステップであって、前記少なくとも１つのマイクロミラーデバイスは、それぞれのミラー強度プロファイルを有する複数のマイクロミラーを有するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記デスキャニングマスクレス露光ユニットが、露光を中断し、かつ／または露光位置を短時間だけ一定に保持する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記照射するステップは、
前記光学システムと前記感光層とが同時に同じ方向へと走査するように露光するステップと、
前記光学システムと前記感光層とが前記方向とは反対の方向に移動するステップと、
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記照射するステップは、
前記光学システムと前記感光層との相対運動が第１の方向で行われるように露光するとともに、前記第１の方向とは異なる第２の方向へ個々の画素の結像幅より小さい幅で前記光学システムを移動するステップ、
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
感光層を露光する光学システムであって、
少なくとも１つの光線を発生させる少なくとも１つの光源と、
それぞれのミラー強度プロファイルを有する複数のマイクロミラーを備えた少なくとも１つのデスキャニングマイクロミラーデバイスと、を含み、
前記少なくとも１つのデスキャニングマイクロミラーデバイスは、部分領域の露光パターンの画素を照射する、
光学システム。
【請求項６】
前記デスキャニングマイクロミラーデバイスが、露光を中断し、かつ／または露光位置を短時間だけ一定に保持する、請求項５記載の光学システム。
【外国語明細書】
2022000707000001.pdf