(57)【要約】【課題】フォトマスクを使用せずに光パターンを与える光リソグラフィーシステムを提供する。【解決手段】直接書込システムが、コンピュータ制御の空間光変調器を使用して、予め設定した光パターンを基材（例えばウエハ）表面に供給する。画像パターンはコンピュータに格納され、空間光変調器の画素の電子制御を介して直接ウエハを照射し、ポリマーアレイの一部を定める。例えば微小鏡アレイを空間光変調器として使用した直接書き込みシステムでは、微小鏡アレイの各画素の角度を適切な強度の光線を反射したり反射しないようにするためにコンピュータ制御することによって、各光リソグラフィーステップにおいて基材上の個々のフィーチャーの結像（焼付）がフォトマスクを使用せずに行われる。【選択図】図１
2004006955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクやホログラフィー画像を使用せずに予め設定した二次元光パターンを基材上に供給するために光の方向を変調して反射または回析のいずれかが起こるようにプログラムすることができる微細機械加工された画素から構成される空間光変調器を含む光リソグラフィーシステム。　
【請求項２】
前記空間光変調器は、さらに微小鏡アレイを含み、前記微小鏡アレイ中の微小鏡の角位置を変化させることで光を変調させる、請求項１に記載の光リソグラフィーシステム。
【請求項３】
前記空間光変調器が、さらにＤＭＤＴＭを含む、請求項１に記載の光リソグラフィーシステム。
【請求項４】
前記空間光変調器が、ＧＬＶＴＭである、請求項１に記載の光リソグラフィーシステム。
【請求項５】
前記空間光変調器が、さらにＳＶＧＡ　ＤＬＰＴＭを含む、請求項１に記載の光リソグラフィーシステム。
【請求項６】
前記微小鏡アレイが複数の微小鏡を含み、前記基材に向けた光の鏡面反射（オン状態）を使用して前記微小鏡のそれぞれが選択的に一つの基材上のフィーチャーを照射し、前記基材から外れた方向への光の鏡面反射（オフ状態）により前記１つのフィーチャーを選択的に照射しない、請求項２に記載の光リソグラフィーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、光リソグラフィーに関し、さらに詳細には直接書き込み光リソグラフィーに関する。
【背景技術】
【０００２】
　ジーンチップ（Ｇｅｎｅ　Ｃｈｉｐ　（登録商標））プローブアレイ（Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ，　Ｉｎｃ．，　Ｓａｎｔａ　Ｃｌａｒａ，　ＣＡ）などのポリマーアレイは、光誘導法を用いて合成することができ、この方法は例えば、米国特許第５，１４３，８５４号、第５，４２４，１８６号、第５，５１０，２７０号、第５，８００，９９２号、第５，４４５，９３４号、第５，７４４，３０５号、第５，３８４，２６１号、および第５，６７７，１９５号、およびＰＣＴ特許出願ＷＯ９５／１１９９５号に記載されており、これらの記載内容全体を本明細書に引用する。一例を挙げると、オリゴヌクレオチドの光誘導合成には、５’末端保護ヌクレオシドホスホロアミダイト「部分構造」を使用する。５’末端の保護基は、感光性または酸反応性のいずれでもよい。予め定めた領域の複数のポリマー配列を、保護基の除去（保護基の選択的除去）と連結のサイクルを繰り返すことで合成する。連結（すなわち、ヌクレオチドまたはモノマーの付加）は、保護基が外された部位のみに起こる。光誘導合成には３つの方法がある。感光性保護基と直接的光保護基除去（ＤＰＤ）の使用、酸反応性４，４’−ジメトキシトリチル（ＤＭＴ）保護基およびフォトレジストの使用、ＤＭＴ保護基と光酸発生物質（ＰＡＧ）含有ポリマーフィルムの使用、の３つである。
【０００３】
　これらの方法は、半導体集積回路に使用されるものと同様の数多くの製造ステップを有する。またこれらの方法は、予め規定したポリマーアレイ合成のために使用する光が、基材のある領域に到達し他の領域には到達しないようにする画像パターンを有するフォトマスク（マスク）の使用も含む。基材は、非多孔性、硬質、半硬質、等であってもよい。基材は、ウェル、溝、平らな表面、等に成形することができる。基材には、シリコン、ガラス、石英ガラス、石英などのシリカ含有基材、およびポリアクリルアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、等のなどのプラスチックおよびポリマーなど、の固体を含むことができる。通常は、固体基材は、ウエハと呼ばれ、これより個々のチップが作られる（前述の本明細書に引用の米国特許を参照にされたい）。従って、マスク上に形成されたパターンをウエハ上に投影することで、ウエハのどの位置で保護基を除去してどの位置で保護したままとするかを定める。例えば、米国特許第５，５９３，８３９号および第５，５７１，６３９号を参照にされたい。これらの記載内容全体を本明細書に引用する。
【０００４】
　核酸アレイの合成におけるリソグラフィー的または光化学的段階は、フォトマスクを使用した密着焼付法（ｃｏｎｔａｃｔ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ）または近接焼付法（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ）により行うことができる。例えば、エマルジョンまたはクロム処理ガラスマスクを、ウエハと接触させて置くか、またはウエハと接触しそうな位置に置き、次にウエハに適当な波長を有する光をマスクを通して照射する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　しかしながら、マスクの作製および使用は高価となることがあり、破損したり紛失したりすることがある。
【０００６】
　多くの場合、特定の予め設定した画像パターンを有するいろいろなマスクがそれぞれ別々のフォトマスク段階で使用され、多くのチップを含むウエハの合成には、異なる画像パターンの複数のフォトマスク段階が必要となる。例えば、２０量体のアレイの合成には、ほぼ７０の光リソグラフィー段階と関連する特有のフォトマスクが必要である。
【０００７】
　従って、現在の光リソグラフィーシステムおよび方法の使用には、複数の異なる画像パターンマスクを予め作製し、フォトマスク段階ごとに光リソグラフィーシステム内で交換する必要がある。この複数の異なるパターンマスクのため、準備時間が必要となり、また光リソグラフィーシステムおよび方法が複雑かつ非効率的となる。さらに、マスクを使用する密着焼付は、ウエハ上に欠陥を引き起こすことがあり、これによって反応部位の一部に欠陥が生じる。従って、このようなマスクを必要とせずこれらの困難をなくすことのできる光リソグラフィーシステムおよび方法が概して有用であり、より効率的で簡略化されたリソグラフィー処理を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　前述を考慮すると、本発明の優位点の一つは、改良され簡略化された光リソグラフィシステムおよび方法を提供することである。
【０００９】
　本発明の別の優位点は、コンピュータと再設定可能な光変調器を使用して画像を動的に作成する光リソグラフィーシステムおよび方法を提供することである。
【００１０】
　本発明のさらに別の優位点は、フォトマスクを使用しない光リソグラフィーシステムおよび方法を提供することである。
【００１１】
　本発明のさらに別の優位点は、ポリマーアレイの各領域の脱保護（ディプロテクト）のために、コンピュータで生成した電子制御信号および空間光変調器を使用して、フォトマスクを使用せずに、予め設定した光パターンを基材表面に照射する光リソグラフィーシステムおよび方法を提供することである。
【００１２】
　本発明の第一の側面によれば、ポリマーアレイ合成は、フォトマスクを使用しないシステムを用いて行われる。
【００１３】
　本発明の第二の側面によれば、ポリマーアレイ合成は、透過型空間光変調器を使用するがレンズおよびフォトマスクは使用しないシステムを用いて行われる。
【００１４】
　本発明のもう一つの側面によれば、直接書き込みシステム（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｗｒｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）　が、基材（例えばウエハ）表面に形成されるべき画像パターンを発する。この画像パターンはコンピュータに格納される。直接書き込みシステムは、画像パターンから生成される光パターンを、光誘導ポリマー合成（例えば、オリゴヌクレオチド）のための基材表面に投影する。この光パターンは、フォトマスク上のパターンで定められるのではなく、コンピュータによって制御された空間光変調器によって生成される。従って、直接書き込みシステムにおいては、各画素は適当な強度の光線によって照射され、基材上への個々のフィーチャーの結像（焼付）は、コンピュータ制御によって動的に決定される。
【００１５】
　本発明のさらに別の側面によれば、ポリマーアレイ合成は、空間光変調器として知られる機器を使用して、脱保護しようとするポリマーアレイの画像パターンを定めることによって行われる。
【００１６】
　本発明のさらに別の側面では、空間光変調器を使用してポリマーアレイを合成する方法と、ここで教示する方法を使用して合成したポリマーアレイが提供される。
【００１７】
　当業者であれば理解できるように、本発明は、一般的には光リソグラフィーに関し、特に光リソグラフィ・プロセスを使用したポリマーアレイ合成のための光学リソグラフィーに関する。しかしながら本発明は、本来的に、光リソグラフィーにおいてフォトマスクを不必要化するために一般に適用可能なものである。
【発明の効果】
【００１８】
　本発明の光リソグラフィーシステムによれば、フォトマスクを使用せずに光パターンを与えることができ、空間光変調器を含む直接書込システムは、ポリマーアレイ合成（例えばＤＮＡアレイ合成）におけるフィーチャー脱保護に特に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
　本発明では、有用な補助的情報を含む物品および特許を参照している。これら参考資料の記載内容全体を、本明細書に引用する。
【００２０】
　好ましい本発明は、直接書き込み光リソグラフィーシステムが、光リソグラフィー工程中に予め設定した画像パターンを動的に交換することができるマスク不要の光リソグラフィーシステムおよび方法を用いることで、ポリマーアレイ合成の費用、品質、および効率を顕著に改良できる、という原則に基づいている。よって、本発明は、フォトマスクを使用せずに意図する画像パターンを動的に交換する手段を含む光リソグラフィーシステムを提供する。このような手段の一つとして、コンピュータにより電子制御され、ポリマーアレイ合成の各光リソグラフィー段階において予め設定した固有の画像パターンを作成する空間光変調器が含まれる。空間光変調器は、例えば、微細機械加工による機械的変調器や超小型電子素子（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ））であってもよい。このような空間光変調器を使用した本発明の直接書き込みシステムは、ポリペプチド、炭水化物、および核酸のアレイなどのポリマーアレイの合成において特に有用である。
【００２１】
通常、核酸アレイには、ガラスに付着させたポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチド、例えば、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）アレイ、が含まれる。
【００２２】
　本発明のいくつかの好ましい実施例は、微小機械加工による機械的変調器を使用して、ポリマーが合成される基材上の予め設定した領域（すなわち、フォトリソグラフィー工程前に予め定めた基材上の既知の領域）に光を照射することを含む。基材の予め設定した領域と、これと関連する、例えば、微小機械加工による機械的変調器の一区分（すなわち、微小鏡アレイ）とを、本明細書ではフィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅ）と呼ぶ。予め設定した各領域、すなわちフィーチャーにおいて、例えば、特定のオリゴヌクレオチド配列が合成される。機械的変調器は、種々のタイプのものが販売されているが、そのうちの２種類について以下に少し詳細に述べる。
【００２３】
　機械的変調器の種類の１つには、微小鏡アレイがあり、これは小さな金属製鏡を使用して光線を選択的に特定の個々のフィーチャーに反射し、これによって各フィーチャーが光源からの光を選択的に受ける（すなわち、各フィーチャーがオンおよびオフの状態になる）。一例として、テキサス・インストルメンツ社（Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，　Ｉｎｃ．，　Ｄａｌｌａｓ，　Ｔｅｘａｓ，　ＵＳＡ）製のプログラム可能な微小鏡アレイのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤＴＭ）が挙げられる。テキサス・インストルメンツ社は、主として投影式ディスプレイ（例えば、大型スクリーンビデオ）アレイを販売しており、これはアレイの画像を非常に拡大して壁やスクリーンに投影するものである。しかしながら本発明は、適当な光学系および適当な光源とともに、プログラム可能な微小鏡アレイを、光リソグラフィー合成、特にポリマーアレイ合成に使用することができる。
【００２４】
　テキサス・インストルメンツ社のＤＭＤＴＭアレイは、６４０×４８０個の鏡（ＶＧＡ型）または８００×６００個の鏡（スーパーＶＧＡ（ＳＶＧＡ）型）で構成される。より多くの鏡を有する装置は開発中である。各鏡は、１６μｍ×１６μｍであり、鏡の間には１μｍの間隙がある。このアレイは、軸から２０度離れた角度から照射されるように設計されている。各鏡は、オン状態（一方向に１０度傾く）またはオフ状態（別の方向に１０度傾く）となることができる。レンズ（軸上）は、アレイを標的上に投影する。微小鏡がオン状態になると、微小鏡によって反射した光はレンズを通過して、微小鏡の像が明るく見える。微小鏡がオフ状態になると、微小鏡によって反射した光はレンズから外れて、微小鏡の像は暗く見える。ソフトウェアによってアレイを瞬間的に再編成することができる（すなわち、アレイ中の各微小鏡は、要望どおりにオン状態またはオフ状態とすることができる）。
【００２５】
　微小鏡アレイ１を含み本発明の実施例による空間光変調器を基礎とする光リソグラフィーシステムを図１に示す。この実施例は、微小鏡アレイ１より作られた空間光変調器、アーク燈３、予め設定した画像パターンをチップまたはウエハ（数多くのチップを含む）４上に投影するためのレンズ２を含む。操作の際には、平行にして、フィルターに通し、均質にしたランプ３からの光５が、微小鏡アレイ１内の動的にオン状態となった微小鏡によって光線６のように選択的に反射され、レンズ２を透過して、反射光線８となってチップまたはウエハ４上に達する。オフ状態の微小鏡からの反射光７は、レンズ２から離れた方向に反射され、このためこれらの領域はレンズ２およびチップまたはウエハ４からは暗く見える。
【００２６】
したがって、空間光変調器である微小鏡アレイ１は、反射光（６または７）の方向を変えることで、チップまたはウエハ４上に投影される予め設定した光画像８を定める。反射光の方向は、各画素から各フィーチャーに伝達する光の強度によって変化する。基本的に、空間光変調器は、方向および強度変調器として作動する。
【００２７】
　微小鏡アレイ１は、例えば、テキサス・インストルメンツ（ＴＩ）社のＤＭＤ、特に、ＴＩ社製「ＳＶＧＡ　ＤＬＰＴＭ」サブシステムにより提供することができる。テキサス・インストルメンツ社の「ＳＶＧＡ　ＤＬＰＴＭ」サブシステムに光学系を備え付けたものを、本発明における使用のために改良することができる。テキサス・インストルメンツ社の「ＳＶＧＡ　ＤＬＰＴＭ」サブシステムは、微小鏡アレイ（図１に示される微小鏡アレイ１）、光源、カラーフィルターホイール、投影レンズ、アレイを駆動させコンピュータと接続する電子機器を含む。カラーフィルターホイールは、例えば、通過帯域が３６５〜４１０ｎｍの帯域フィルターで置きかえられる（波長は工程で使用するために選択した光化学物質に依存する）。さらに波長、例えば４００〜４１０ｎｍで輝度を上げるために、光源をアーク燈３と適当な均一化および平行化光学系に交換することができる。装置に含まれるレンズは、非常に大きな共役比での使用を意図しており、望ましい拡大率でチップまたはウエハ４上に微小鏡アレイ１が投影されるために、適当なレンズ２またはレンズの組と交換される。適当なレンズおよび帯域フィルタは、特に、システムおよび工程で使用される、チップ上に形成されるために必要な画像サイズ、空間光変調器の種類、光源の種類、およびフォトレジストおよび光化学物質の種類に依存する。
【００２８】
　対称レンズ系（例えば、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｃ−Ｂ−Ａ型にレンズが配置）を１：１の拡大率（目的物サイズが画像サイズと同一）で使用することが望ましく、その理由はある種の収差（歪み、横方向の色、コマ）が対称性によって最小限に押さえることができるからである。さらに対称レンズ系は、同数の表面を有する非対象系の半分の数の変数しかないため、比較的簡単なレンズ設計となる。しかしながら、１：１の拡大率では、可能と思われる最大チップサイズが、ＶＧＡ装置で１０．８８ｍｍ×８．１６ｍｍ、またＳＶＧＡ装置で１０．２ｍｍ×１３．６ｍｍである。例えば、標準的ジーンチップ（登録商標）の１２．８ｍｍ×１２．８ｍｍチップでは、非対称光学系（例えば、ＳＶＧＡ装置を使用して拡大率約１．２５：１）、または鏡のサイズが一定の場合でより大きな微小鏡アレイ（例えば、１０２８×７６８個の鏡）が使用される。基本的に、レンズの拡大率は１より大きくも小さくもすることができ、これはチップに要求されるサイズに依存する。
【００２９】
　本発明のある種の用途では、比較的簡単なレンズ系、例えば、色消しレンズまたはカメラレンズの連続したもののようなものであれば十分である。本発明のいくつかの用途に特に有用なレンズには、Ｒｏｄｅｎｓｔｏｃｋ（Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，　ＩＬ）Ａｐｏ−Ｒｏｄａｇｏｎ　Ｄがある。このレンズは、１：１の投影に最適化されており、約１．３：１までの拡大率で良好な性能を示す。同様のレンズが、他の製造元より入手可能である。このようなレンズを使用する場合には、エアリーの円板の直径または錯乱円の直径のいずれかがかなり大きくなる（おそらく１０μｍ以上）。Ｍｏｄｅｒｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　２ｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ，　Ｓｍｉｔｈ，　Ｗ．Ｊ．，　ｅｄ．，　ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，　Ｉｎｃ．，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ（１９９０）を参照にされたい。より高品質の合成のためには、フィーチャーサイズは、エアリーの円板または錯乱円の数倍大きくなる。従って、１２．８ｍｍ×１２．８ｍｍの視野を有し解像度約１〜２μｍである注文製作のレンズが特に望ましい。
【００３０】
　ＤＭＴ法とフォトレジストを使用したプログラム可能な微小鏡アレイを用いたポリマーアレイ合成の好ましい実施例について以下に説明する。まず、コンピュータファイルを作成し、特定の予め設定した画像パターン作成のために、微小鏡アレイ１中のどの鏡がオン状態になるべきでどれがオフ状態となるべきかを、各光リソグラフィー段階について指定する。次に、４の作製される各チップまたはウエハの合成を行う面上にフォトレジストをコーティングして、光リソグラフィー装置上のホルダーまたはフローセル（図には示していない）に搭載し、合成を行う面が微小鏡アレイ１の画像が形成される面内に位置するようにする。フォトレジストは、ポジティブ型またはネガティブ型のどちらでも良く、従って、それぞれ、光にさらされる位置で保護基が除去されるか、または光にさらされない位置で保護基が除去されることになる（フォトレジストの例には、ネガティブ色調ＳＵ−８エポキシ樹脂（シェル・ケミカル（Ｓｈｅｌｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ））、および前述の特許および米国特許出願番号第０８／６３４，０５３号記載のものが挙げられる）。チップまたはウエハの位置合わせおよび焦点合わせのための機構として、ｘ−ｙ並進ステージなどが備えられている。次に、微小鏡アレイ１を、要求する予め設定した画像パターンによる適切な配置となるようにプログラムして、アーク燈３のシャッターを開き、チップまたはウエハ４を要求される時間の間照射し、それからシャッターを閉じる。ウエハ（チップではなく）が合成される場合は、ステッピングモーターで駆動する並進ステージによって、チップ間に要求される中心間距離に等しい距離だけウエハを移動させ、アーク燈３のシャッターの開閉を再び行い、これら二つの段階をウエハの各チップに光が照射されるまで繰り返す。
【００３１】
　次に、フォトレジストを現像してエッチングを行う。次に、ウエハ４を酸にさらし、フォトレジストが除去されたウエハ領域からＤＭＴ保護基を切断する。次いで、残りのフォトレジストを取り除く。次に、要望する塩基（アデニン（Ａ）、シトシン（Ｃ）、グアニン（Ｇ）、チミン（Ｔ））を含みＤＭＴで保護したヌクレオチドを、保護基を除去したオリゴヌクレオチドと結合させる。
【００３２】
　引き続き、チップまたはウエハ４に、再びフォトレジストをコーティングする。フォトレジストをコーティングしたチップまたはウエハ４をホルダーに搭載することから、再びチップまたはウエハ４にフォトレジストをコーティングすることまでを、ポリマーアレイ合成が終了するまで繰り返す。
【００３３】
　例えば、１−（６−ニトロ−１，３−ベンゾジオキソル−５−イル）エチルオキシカルボニル（ＭｅＮＰＯＣ）の性質を利用したＤＰＤ法の場合、または光酸発生物質を含むポリマーフィルムを使用したＰＡＧ法をポリマーアレイ合成に使用した場合には無意味であって、フォトレジストは使用されず、工程が多少簡略化される。しかしながら、空間光変調器を備えた直接書き込み光リソグラフィーシステムを使用すれば、ＤＰＤ法およびＰＡＧ法を使用しフォトレジストは使用しない反応部位の保護基除去工程の実施にも適用できる。
【００３４】
　前述のポリマーアレイ合成方法から明らかなように、フォトマスクは必要としない。このため、光リソグラフィーシステムにおけるマスクの交換に伴う工程時間の短縮、およびマスクの費用およびマスクの使用に伴う工程の不良をなくすことによるポリマーアレイ合成のための製造費用の削減によって工程が単純化される。さらに、リソグラフィーシステムプログラムを別のものに書き換えることによって新しいフォトマスクが作成および点検できるため、この工程は改良された自由度を有し、従って画像パターンコンピュータファイルをＣＡＤまたは同様のシステムから光リソグラフィーシステムに転送することや、ＣＡＤシステムから直接電子信号を供給して動的に要求される光パターンを作成する光リソグラフィーシステムの手段（例えば、空間光変調器）を駆動させることができる。このように、光リソグラフィーシステムは、従来のフォトマスクを主とした光リソグラフィーシステムよりも簡略化されより効率的である。この光リソグラフィーシステムは、複雑な多段階光リソグラフィー工程において特に有用であり、例えば７０以上のサイクルを有するジーンチップ（登録商標）プローブアレイのポリマーアレイ合成で、特に多種の生成物が生成および修正される場合に有用である。
【００３５】
　前述のように、フォトレジストをコーティングした基材を、本発明の好ましい実施例、例えばフォトレジストを伴うＤＭＴ法で使用する。ポリマーアレイ製造のためのフォトレジストを使用する光リソグラフィー法の使用については、ＭｃＧａｌｌ　ｅｔ　ａｌ．，　Ｃｈｅｍｔｅｃｈ，　ｐｐ．　２２−３２（Ｆｅｂ．　１９９７）、ＭｃＧａｌｌ　ｅｔ　ａｌ．，　Ｐｒｏｃ，　Ｎａｔｌ．　Ａｃａｄ．　Ｓｃｉ．，　Ｕ．Ｓ．Ａ．，　Ｖｏｌ．　９３，　ｐｐ．　１３５５５−１３５６０（Ｎｏｖ．　１９９６）、および前述の種々の特許に記載されており、これらすべての記載内容全体を本明細書に引用する。別の方法として、ポリマーアレイ製造工程は、例えばＰＡＧ法の使用など通常のフォトレジストを用いずに光酸発生物質を使用したり、または例えばＤＰＤ法の使用などあらゆるフォトレジストを使用しない直接保護基除去の使用によって行うことができる。光酸発生物質の使用については、１９９７年１１月１３日出願の米国特許出願番号第０８／９６９，２２７号において教示している。しかしながら、本発明は、ポリマーアレイ合成のためにＤＭＴ法およびＰＡＧ法を使用した場合に特に有用となる。
【００３６】
　核酸アレイを合成する場合は、アレイを製造するために使用される光化学的工程は、好ましくは波長が３６５ｎｍを超える光を用いて活性化することで、ポリマーアレイ生成に使用されるポリヌクレオチドの光化学的分解を回避する。他のプローブの場合には他の波長が望ましいこともある。ｏ−ニトロベンジル化合物を主とした多くの光酸発生物質（ＰＡＧ）は３６５ｎｍが有用である。さらに、前述のテキサス・インストルメンツ社製鏡アレイを使用した場合は、鏡アレイの損傷を回避するためにＰＡＧの感受性が４００ｎｍを超えることが好ましい。このためには、ｐ−ニトロベンジルエステルを光増感剤と併せて使用することができる。例えば、ｐ−ニトロベンジルトシレートと２−エチル−９，１０−ジメトキシアントラセンを、４０５ｎｍで光化学的にトルエンスルホン酸を生成するために使用することができる。Ｓ．Ｃ．　Ｂｕｓｍａｎ　ａｎｄ　Ｊ．Ｅ．　Ｔｒｅｎｄ，　Ｊ．　Ｉｍａｇ．　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，　１９８５，　１１，　１９１；　Ａ．　Ｎｉｓｈｉｄａ，　Ｔ．　Ｈａｍａｄａ，　ａｎｄ　Ｏ．　Ｙｏｍｅｍｉｔｓｕ，　Ｊ．　Ｏｒｇ．　Ｃｈｅｍ．，　１９８８，　５３，　３３８６、を参照にされたい。このシステムでは、増感剤は光を吸収して、次にこのエネルギーをｐ−ニトロベンジルトシレートに伝達し、この結果解離が起こり、続いてトルエンスルホン酸が放出される。ピレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルナフチルアミン、ペリレン、フェノチアジン、カントン、チオカントン、アクトフェノン（ａｃｔｏｐｈｅｎｉｎｅ）、ベンゾフェノンなどの他の波長の光を吸収する別の増感剤も有用である。
【００３７】
　４３６ｎｍの光に敏感な種々のフォトレジストが、ポリマーアレイ合成への使用のため入手可能であり、ポリヌクレオチドの光化学的分解を回避することができる。
【００３８】
　本発明で使用できる第２の好ましい機械的変調器は、シリコン・ライトマシンズ社（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｌｉｇｈｔｍａｃｈｉｎｅｓ，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　ＣＡ，　ＵＳＡ）より入手可能な、グレーティング・ライト・バルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　ＶａｌｖｅＴＭ）（ＧＬＶＴＭ）である。ＧＬＶＴＭは、反射または回折のいずれかが起こるようにプログラムすることができる微細機械加工された画素に基づくものである。本明細書で検討した機械的変調器に関するある程度の情報は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｉ．ｃｏｍ（テキサス・インストルメンツ社）およびｈｔｔｐ：／／ｓｉｌｉｃｏｎｌｉｇｈｔ．ｃｏｍ（シリコン・ライトマシンズ社）より得られる。
【００３９】
　好ましい空間光変調器には、テキサス・インストルメンツ社より入手できるＤＭＤＴＭ、およびシリコン・ライトマシンズ社より入手できるＧＬＶＴＭの機械的変調器が含まれるが、種々のタイプの空間光変調器が存在し、これらを本発明の実施に使用することができる。Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’　Ｈａｎｄｂｏｏｋ，　３ｒｄ　Ｅｄ．，　Ｆｉｎｋ，　Ｄ．Ｇ．　ａｎｄ　Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ，　Ｄ．　Ｅｄｓ．，　Ｍｃｇｒａｗ　Ｈｉｌｌ　Ｂｏｏｋ　Ｃｏ．，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ（１９８９）を参照にされたい。変形可能膜鏡アレイは、オプトロン・システムズ社（Ｏｐｔｒｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎｃ．）（Ｂｅｄｆｏｒｄ，　ＭＡ）より入手可能である。液晶空間光変調器は、ハママツ社（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，　ＮＪ）、スペイシャライト社（Ｎｏｖａｔｏ，　ＣＡ）、その他より入手可能である。しかしながら、当業者は、これらの装置は種々の紫外（ＵＶ）光により損傷を受けやすいので、液晶空間光変調器が損傷を受けないように、適切な光源、処理化学反応系の選択には注意しなければならない。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；例えば、計算機およびノートブックコンピュータに含まれる）も、特に大きなフィーチャーの合成するための光リソグラフィーに有用な空間光変調器となる。しかしながら、ＬＣＤを使用してより小さいフィーチャーを合成するためには、縮小光学系が必要となる。
【００４０】
　ある種の空間光変調器は、ＵＶ光を使用する場合には、テキサス・インストルメンツ社の装置よりも適しており、より広い範囲のフォトレジスト化学物質とともに使用できる。当業者は、照射する波長と合成に使用する化学物質と適合した空間変調器を選択できる。例えば、テキサス・インストルメンツ社の装置ＤＭＤＴＭは、微小鏡アレイがＵＶ光により損傷を受ける可能性があるので、ＵＶ照射する場合には使用すべきではない。しかしながら、微小鏡アレイの不活性層を改良したり除去したりすれば、テキサス・インストルメンツ社のＤＭＤＴＭをＵＶ光を用いた本発明に使用できる可能性がある。
【００４１】
　高解像度が要求される場合に特に有用な実施例には、図２に示されるタイプのシステムを使用した微小鏡アレイによる結像が含まれる。このシステムでは、レンズ１２は、微小鏡アレイ１１（例えば、ＤＭＤＴＭまたはＧＬＶＴＭ）の像を、微小レンズアレイ１５または非結像光集中器を有するアレイ１０上に投影する。アレイ１０の各素子は、チップまたはウエハ例えばジーンチップアレイ１４上に光を集束させる。各微小レンズ１５は、微小鏡アレイ１１の１画素の画像を発生する。成形レンズ１７を含む光学系１６は、光源１３からの光を微小鏡アレイ１１上に移動させるために含むことができる。
【００４２】
　例えば、ＳＶＧＡ　ＤＬＰＴＭ装置が１：１の拡大率で微小レンズアレイ１０上に投影する場合、適当な微小レンズアレイ１０は、８００×６００個のレンズ（微小レンズ１５）が１７μｍの中心間距離で構成することができる。別の方法では、微小レンズアレイは、４００×３００個の直径１７μｍのレンズが中心間距離３４μｍの間隔で配列し、微小レンズ１５間には不透明材料（例えば、クロム）で構成することもできる。この別の方法の利点は、画素間のクロストークを減少させることである。各微小レンズ１５に入射する光は、スポットサイズを１〜２μｍに集束させることができる。スポットサイズが微小レンズ間の間隔よりもずっと小さいため、チップまたはウエハ１４を全体を有効範囲としたい場合は、２軸並進ステージ（これらの実施例では、少なくとも移動範囲が１７μｍ×１７μｍまたは３４μｍ×３４μｍである）が必要である。
【００４３】
　微小レンズ１５は、回折性、屈折性、または混成（回折性で屈折性）であってもよい。屈折性微小レンズは、従来型または屈折率分布型であってもよい。回折性微小レンズアレイ１０の一部を図３に示し、フレネルゾーンプレート２０として公知の円として形成された個々の微小レンズを有する。別の方法として、非結像光集中器のアレイを使用することができる。この方法の例として、小さな先端に先細りさせることができる光ファイバーの短い断片が含まれる。
【００４４】
　さらに、一部の空間光変調器は、反射光よりも透過光を変調するように設計されている。透過型空間光変調器の例は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり、別の実施例で図４に示している。この実施例は、光３５を供給する光源３３、透過型空間光変調器３１および、電子制御信号をケーブル４０を通して透過型空間光変調器３１に送りチップまたはウエハ３４上の要求通りの光画像３８を伝達するコンピュータ３９を備える。コンピュータ３９は、例えば、独自のプログラムが可能な制御装置、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、または要求する画像パターンを設計するために使用するＣＡＤシステムを使用することができる。
【００４５】
　透過型空間光変調器の使用は、通常の光リソグラフィーシステムに対してさらなる利点を有する。反射型空間光変調器は、レンズが入射光をさえぎらないようにするため、変調器とレンズの間に大きな作動距離が必要である。大きな作動距離を有する高性能レンズの設計は、作動距離の制限のない同性能のレンズの設計よりも困難となる。透過型空間光変調器を使用する場合は、作動距離を長くする必要がないので、設計がより簡単となる。実際に、図４に示されるように、ある種の透過型空間光変調器３１は、変調器をチップまたはウエハ３４の非常に近くに設置することで、全くレンズを使用せずに行う近接または密着焼付に有用となりうる。
【００４６】
　実際は、図４の実施例における透過型空間光変調器は、適当な波長の光を放出するＬＥＤアレイまたは半導体レーザーアレイに置きかえることが可能であり、どちらも動的に要求する画像を定めるために操作できるだけでなく、分離型光源として作用することができる。従って、変更を行えば、この実施例は、分離型光源を必要としないために簡略化することができる。
【００４７】
　本明細書の引用文献ではポリマーアレイ合成について検討したが、当業者であれば、本発明が、特に微細加工およびカスタム半導体チップ製造を含む種々の用途に有することが理解できることと思う。しかしながら、本発明におけるある種の空間光変調器の使用は、シリコンの微細加工やカスタム半導体チップ製造用途に有用な形状の種類を限定する結果となることもある。本明細書における実例および実施例は、ただ説明を目的としたものであって、これらを考慮に入れた種々の修正や変更は当業者であれば提案されるものであり、これらも本明細書および添付した請求の範囲の精神および範囲内に含まれる。
【００４８】
　本明細書で引用したすべての出版物、特許および特許出願書類については、その記載内容全体を本明細書に引用する。特許出願番号第０８／４２６，２０２号（１９９５年４月２１日出願）は本発明と関連しており、この記載内容全体を本明細書に引用する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、光源、微小鏡アレイなどの反射型空間光変調器、およびレンズを有する本発明の第１の実施例を示した図である。
【図２】図２は、例えば微小レンズアレイなどを使用した本発明の第２の実施例を示した線図である。
【図３】図３は、本発明で使用することができる、フレネルゾーンプレートの形態のマイクロレンズアレイを示した図である。
【図４】図４は、透過型空間光変調器を有する本発明の第３の実施例を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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