(57)【要約】【課題】フィーチャ毎に比較的少ないパルス（例えば２〜４パルス）を使用してより良好なグレースケールパターンを形成する方法を提供する。【解決手段】光を空間光変調器のアレイ上に照明し、光をＳＬＭによってパターニングして、空間的可変強度を有する露光光パターンを形成し、パターニングされた光を対象上に書き込み、前記空間的可変光度に基づいて対象上にグレースケール化されたパターンを形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクレスリソグラフィの間に対象上にグレースケールパターンを形成するための方法であって、
光を空間光変調器（ＳＬＭ）のアレイ上に照明し；
光を前記ＳＬＭによってパターニングして、空間的可変強度を有する露光光パターンを形成し；
パターニングされた光を対象上に書き込み、前記空間的可変光度に基づいて対象上にグレースケール化されたパターンを形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
照明には、パルス状照明が含まれている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
照明は、実質的な連続照明に相当する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記対象はパターン領域のアレイを含み、
各ＳＬＭはアクティブ領域を含み、
当該アクティブ領域は、前記パターン領域のうちの各１つのパターン領域に対応する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記空間的可変強度は、前記アクティブ領域のプロパティへ向かう光を制御することによって形成される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
各アクティブ領域はオン又はオフであり、
前記グレースケールパターンは、各１つのＳＬＭ上の、それぞれ１つの同じアクティブ領域のうちのいくつのアクティブ領域が、実質的に同じ時間にオン及びオフであるかに基づく、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記アクティブ領域がオンである場合には、アクティブ領域から、対象へ向けて光を反射させ、
前記アクティブ領域がオフである場合には、アクティブ領域から、対象を離れて、光を反射させる、請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記アクティブ領域がオンである場合には、アクティブ領域通じて光を透過させ、
前記アクティブ領域がオフである場合には、アクティブ領域から光を反射させる、請求項４記載の方法。
【請求項９】
３２個のグレーレベルを含むグレースケールパターンを形成する、請求項４記載の方法。
【請求項１０】
前記照明は実質的な連続照明を含み、
回転光学素子はパターニングされた光を前記対象上に反射させる、請求項４記載の方法。
【請求項１１】
対象上にグレースケールパターンを形成するためのマスクレスリソグラフィシステムであって、
照明源と；
露光領域のアレイを含む対象と；
空間光変調器のアレイと；
制御装置を有しており、
前記空間光変調器は、照明源からの光をパターニングし、対象へ向け、
各空間光変調器はアクティブ領域を有しており、当該アクティブ領域はそれぞれ前記対象上の露光領域のうちの１つに対応しており、
前記制御装置は空間光変調器のアレイを制御し、光のパターンは空間的可変強度を有している、
ことを特徴とするマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項１２】
前記照明源は、パルス状照明源である、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記照明源は、実質的な連続照明源に相当する、請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
光をＳＬＭから対象へ反射させる回転光学素子を含む、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
各アクティブ領域は、前記制御装置によってオン又はオフにされる、請求項１１記載のシステム。
【請求項１６】
前記アクティブ領域がオンである場合には、アクティブ領域から、対象へ光が反射し、
前記アクティブ領域がオフである場合には、アクティブ領域から、対象を離れて、光が反射する、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記アクティブ領域がオンである場合には、アクティブ領域を通じて光が透過され、
前記アクティブ領域がオフである場合には、アクティブ領域から、対象を離れて、光が反射される、請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
前記可変強度は、特定の１つの露光領域と相関しているアクティブ領域のうちのいくつのアクティブ領域がオン及びオフにされているのかに基づく、請求項１５記載のシステム。
【請求項１９】
前記照明システムはパルス状光信号を生成し、
前記可変強度は、オン又はオフにされているアクティブ領域によって形成され、
これによって各１つのパルス状光信号に対する露光領域でのグレースケールが生じる、請求項１５記載のシステム。
【請求項２０】
ＳＬＭから対象へ光をむける回転光学素子を含み、
前記照明システムは、実質的に連続している有効な光信号を生成し、
当該光信号によって、回転光学素子から反射する光に基づいた露光領域でのグレースケールが生じる、請求項１５記載のシステム。
【請求項２１】
前記有効連続光源は、ＳＬＭリフレッシュレートを超えた周波数で作動する、請求項３記載の方法。
【請求項２２】
前記有効連続光源は、約４ｋＨｚを超えた周波数で作動する、請求項３記載の方法。
【請求項２３】
前記有効連続光源は、ＳＬＭリフレッシュレートを超えた周波数で作動する、請求項１３記載のシステム。
【請求項２４】
前記有効連続光源は、約４ｋＨｚを超えた周波数で作動する、請求項１３記載のシステム。
【請求項２５】
ＳＬＭとしてデジタルＳＬＭを提供する、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
ＳＬＭとしてバイナリＳＬＭを提供する、請求項１記載の方法。
【請求項２７】
ＳＬＭとしてアナログＳＬＭを提供する、請求項１記載の方法。
【請求項２８】
ＳＬＭとしてデジタルＳＬＭを提供する、請求項１１記載の方法。
【請求項２９】
ＳＬＭとしてバイナリＳＬＭを提供する、請求項１１記載の方法。
【請求項３０】
ＳＬＭとしてアナログＳＬＭを提供する、請求項１１記載の方法。
【請求項３１】
６４個のグレーレベルを含むグレースケールパターンを形成する、請求項４記載の方法。
【請求項３２】
１２８個のグレーレベルを含むグレースケールパターンを形成する、請求項４記載の方法。
【請求項３３】
２５６個のグレーレベルを含むグレースケールパターンを形成する、請求項４記載の方法。
【請求項３４】
グレースケールレベルの数が増加されている、請求項２７記載のシステム。
【請求項３５】
グレースケールレベルの数を増加させるためにアナログＳＬＭを使用する、請求項３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクレスリソグラフィの間に対象上にグレースケールパターンを形成するための方法及び対象上にグレースケールパターンを形成するためのマスクレスリソグラフィシステムに関する。グレースケールは、空間光変調器（ＳＬＭ）のアレイを使用することから出発する。対象上の各露光領域は、各ＳＬＭ上の１つのアクティブ領域と相関する。従って各露光領域は場合に応じてＳＬＭによって書き込まれる、又は書き込まれない。このようにしてグレースケールのレベルは、アレイで使用されるＳＬＭの数によって定められる。照明システムはパルス状光源を含む、又は実質的に連続的な光源に相当する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィは基板表面にフィーチャ（特徴的構造）を生成するために使用されるプロセスである。そのような基板はフラットパネルディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ）、回路基板、種々の集積回路などの製造に使用される基板を含むことができる。そのような用途に頻繁に使用される基板は半導体ウェハ又はガラス基板である。この明細書は例示の目的で半導体ウェハに関して記載しているが、当業者であればこの明細書が、それら当業者に公知である他のタイプの基板にも適用されることは明らかである。
【０００３】
リソグラフィの間、ウェハステージに配置されているウェハはリソグラフィ装置内に設けられている露光光学系によってウェハの表面上に投影されるイメージに曝される。露光光学系がフォトリソグラフィの事例において使用される一方、異なるタイプの露光装置を特別な用途に依存して使用することができる。例えば、Ｘ線、イオン、電子、フォトンによるリソグラフィはそれぞれ、当業者には公知であるように異なる露光装置を必要とする可能性がある。フォトリソグラフィの特別の例をここでは例示的な説明を目的として論じるに過ぎない。
【０００４】
投影されるイメージによって、ウェハの表面上にデポジットされている例えばフォトレジストのような層の特性に変化が与えられる。この変化は露光中にウェハ上に投影されるフィーチャに相応する。露光に続いて、パターニングされた層を生成するために層をエッチングすることができる。パターンは露光中にウェハ上に投影されるこれらのフィーチャに相応する。このパターニングされた層は導電層、半導電層又は絶縁層のようなウェハ内に配置されている構造層における露光された部分を除去するために、又は更に処理するために使用される。その後このプロセスはウェハの表面又はウェハの種々の層において所望のフィーチャが形成されるまで、他のステップと共に繰り返される。
【０００５】
ステップ・アンド・スキャン技術は狭いイメージングスロットを有する投影光学系と関連して機能する。その際、同時にウェハ全体が露光されるのではなく、ウェハ上において１回毎に個々のフィールドがスキャンされる。このことは、スキャンの間にイメージングスロットがフィールドを横断するように、ウェハとレチクルを同時に移動させることによって達成される。この場合ウェハステージは、ウェハ表面全体にわたり露光すべきレチクルパターンを多数コピーできるようにするために、フィールド露光の間において非同期にステップされなければならない。このようにして、ウェハ上に投影されるイメージの品質が最大となる。
【０００６】
慣例のリソグラフィシステム及びリソグラフィ方法は半導体ウェハにイメージを形成する。このようなシステムは典型的にリソグラフィ室を有し、このリソグラフィ室は半導体ウェハ上にイメージを形成するプロセスを実行する装置を含むよう設計されている。リソグラフィ室は使用される光の波長に依存させて種々の気体混合物及び／又は真空度を有するように設計することができる。レチクルがリソグラフィ室内に配置されている。光ビームは（システム外に配置されている）照明源から光学系、レチクルにおけるイメージアウトライン、また第２の光学系を介した後に半導体ウェハと相互作用する。
【０００７】
複数のレチクルが基板上にデバイスを製作するために要求される。これらのレチクルはますます高価になっており、またフィーチャの大きさ及び小さいフィーチャに要求される正確な公差のために製造に時間を要する。また、レチクルは消耗されるまでの所定の期間しか使用できない。さらには、レチクルが所定の公差内に無い場合、又はレチクルが損傷した場合には常習的に失費を招く。したがって、レチクルを使用するウェハの製造はますます高価になっており、また場合によっては禁止的に高価である。
【０００８】
これらの欠点を克服するために、マスクレス（例えば直接的な書き込み、ディジタルなど）のリソグラフィシステムが開発された。マスクレスシステムではレチクルは空間光変調器（ＳＬＭ）（例えばディジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）など）に置換される。ＳＬＭは、所望のパターンを形成するためにＯＮ又はＯＦＦであるアクティブ領域（例えばミラー又は透過領域）のアレイを含む。所望の露光パターンを基礎とする所定の且つ事前に記憶されているアルゴリズムがアクティブ領域のＯＮ及びＯＦＦの切り換えるに使用される。
【０００９】
慣例のＳＬＭベースを基礎とする書き込みシステム（たとえばMicronic's Sigma 7000 series tools）はパターン生成器として１つのＳＬＭを使用する。線幅及び線位置の仕様を達成するために、グレースケールが使用される。アナログＳＬＭに関して、グレースケールはミラー傾斜角（例えばMicronic SLM）又は偏光角（例えばLCD）を制御することによって達成される。ディジタルＳＬＭ（例えばTI DMD）に関して、グレースケールは複数のパス又はパルスによって達成され、各パス又は各パルスに関しては所望のグレースケールレベルに依存してピクセルをＯＮ又はＯＦＦに切り換えることができる。プリントされるべき基板における全ての領域、アクティブ領域間の間隔、光パルスのタイミング及び基板の移動のために、基板の種々のパスが所望の全ての領域を露光するために要求される。この結果スループット（個々の光学的なフィールドに含まれる複数のピクセル／基板全体に要求される複数の反復パス）は低くなり、デバイスを製造する時間は長くなる。さらにはＳＬＭを１つしか使用しないということは、より多くの光のパルスを要求するか、グレースケールを上昇させるためにより長い露光時間を要求する。この結果スループットのレベルは許容できほど低くなる。
【００１０】
マスクレスリソグラフィシステムは合理的なスループットに応じるためのドーズを達成する最小限のパルスを使用することを要求する。したがって、許容可能なレーザパルス・ツー・パルス変化を達成するために、慣例のリソグラフィシステムのように平均して５０パルスを利用することは不可能である。慣例のリソグラフィシステムは各フィーチャを書き込むために３０〜５０のパルスを使用する。典型的にマスクレスリソグラフィでは、合理的なスループットのために各フィーチャの書き込みに２〜４のパルスが使用される。僅かなパルスの使用が必要とされるのは、マスクレスリソグラフィにおける投影光学系の視野が、慣例のリソグラフィシステムにおける５ｍｍ×２６ｍｍの視野よりも小さい約５ｍｍ×１ｍｍなためである。したがってシステムは領域が比較的小さいために、ウェハ上におけるフィーチャのパターニングのために要求される全てのエネルギを２つのパルスに供給する必要がある。これによってパルスを平均する能力は低減し、このことは各パルス内の雑音の効果を増大させる。典型的なリソグラフィレーザは９〜１０％のパルス・ツー・パルス変化を持つ可能性があり、この変化によりパルスの平均化を欠いているために基板における露光エネルギ変化は許容できない結果となる。したがってそのような僅かなパルスが使用される場合に、マスクレスリソグラフィにおいてドーズ量（例えば各パルスの間に供給されるエネルギ）を制御することは非常に困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、フィーチャ毎に比較的少ないパルス（例えば２〜４パルス）を使用してより良好なグレースケールパターンを形成するマスクレスリソグラフィシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
方法に関する課題は、光を空間光変調器のアレイ上に照明し、光をＳＬＭによってパターニングして、空間的可変強度を有する露光光パターンを形成し、パターニングされた光を対象上に書き込み、前記空間的可変光度に基づいて対象上にグレースケール化されたパターンを形成することによって解決される。
【００１３】
マスクレスリソグラフィシステムに関しては、マスクレスリソグラフィシステムが照明源と、露光領域のアレイを含む対象と、空間光変調器のアレイと、制御装置を有しており、空間光変調器は、照明源からの光をパターニングし、対象へ向け、各空間光変調器はアクティブ領域を有しており、アクティブ領域はそれぞれ対象上の露光領域のうちの１つに対応しており、制御装置は空間光変調器のアレイを制御し、光のパターンは空間的可変強度を有していることによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、マスクレスリソグラフィの間に対象上にグレイスケールパターンを形成する方法を提供する。この方法は空間光変調器（ＳＬＭ）のアレイ上に光を照射し、ＳＬＭによって光をパターニングして、空間的可変強度を有する露光光パターンを形成し、パターニングされた光を対象上に書き込み、空間的可変光度に基づいて対象上にグレースケール化されたパターンを形成する。
【００１５】
さらに本発明は、対象上にグレースケールパターンを形成するためのマスクレスリソグラフィシステムを提供する。このシステムは照明源と、露光領域のアレイを含む対象と、空間光変調器のアレイと、制御装置とを包含する。空間光変調器のアレイは照明源からの光をパターニングし、対象へ向ける。各空間光変調器は複数のアクティブ領域を有し、これらのアクティブ領域はそれぞれ対象上の露光領域のうちの１つに対応する。制御装置は空間光変調器のアレイを制御し、光のパターンは空間的可変強度を有する。
【００１６】
本発明の更なる実施形態、特徴及び利点並びに本発明の種々の実施形態の構造及び動作を以下では添付の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
ここで本発明を添付の図面と関連させて説明する。図面において同一の参照番号は同一の要素又は機能的に類似する要素を示す。付加的に参照番号の一番左の数字によりその参照番号が最初に現れた図面を識別することができる。
【００１８】
概観
特有のコンフィギュレーション及び配置について論じるが、これは例示的な目的でなされたものに過ぎないと解すべきである。当業者であれば本発明の着想及び範囲から逸脱することなく、他のコンフィギュレーション及び配置を使用できることは明らかであろう。当業者にとって本発明を他の種々の用途に使用できることは自明である。
【００１９】
本発明は対象におけるグレースケールパターンを形成するためのマスクレスリソグラフィシステム及び方法を提供する。マスクレスリソグラフィシステムは（例えばパルス状又は実質的に連続的な）照明源と、露光領域のアレイを含む対象と、（例えばディジタル、バイナリ又はアナログの）空間光変調器のアレイと、制御装置とを包含する。空間光変調器のアレイは照明源からの光をパターニングし、対象へと向ける。各空間光変調器は複数のアクティブ領域を有し、これらのアクティブ領域は対象上の露光領域のうちの１つにそれぞれ対応する。制御装置は空間光変調器のアレイを制御し、光のパターンは空間的可変強度を有する。
【００２０】
マスクレスリソグラフィシステム
図１は、本発明の実施形態によるマスクレスリソグラフィシステム１００を示す。マスクレスリソグラフィシステム１００は照明システム１０２を含み、この照明システム１０２はビームスプリッタ１０６及びＳＬＭ光学系１０８を介して反射性の空間光変調器１０４（例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、反射性の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）など）に光を送出する。ＳＬＭ１０４は慣例のリソグラフィシステムにおけるレチクルの代わりに光をパターニングするために使用される。ＳＬＭ１０４から反射されたパターニング光はビームスプリッタ１０６及び投影光学系１１０を介して、対象（例えば基板、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイのためのガラス基板など）１１２に書き込まれる。
【００２１】
関連分野においては公知であるように照明光学系を、照明システム１０２に収容できることは明らかである。また関連分野においては公知であるようにＳＬＭ光学系１０８及び投影光学系１１０が、ＳＬＭ１０４及び／又は対象１１２の所望の領域上に光を指向させるために必要とされる光学的な要素のあらゆる組合せを含めることも明らかである。
【００２２】
択一的な実施形態においては、照明システム１０２及びＳＬＭ１０４の内の一方又は両方がそれぞれ制御装置１１４、１１６と接続されているか、それぞれ一体的な制御装置１１４、１１６を有する。制御装置１１４はリソグラフィシステム１００からのフィードバックを基礎とする照明源１０２の調節又は較正の実行に使用できる。制御装置１１６もまた調節及び／又は較正に使用できる。択一的に、上述したように、露光される対象１１２に使用されるパターンを生成するために、制御装置１１６をＳＬＭ１０４におけるアクティブデバイス（例えばピクセル、ミラー、ロケーションなど）３０２（図３を参照されたい）のＯＮ及びＯＦＦの切換に使用できる。制御装置１１６は一体的なメモリを有することができるか、１つ又は複数のパターンを生成するために使用される所定の情報及び／又はアルゴリズムを有するメモリ素子（図示せず）と接続することができる。
【００２３】
図２は本発明の別の実施形態によるマスクレスリソグラフィシステム２００を示す。マスクレスリソグラフィシステム２００は照明源２０２を含み、この照明源２０２は光をパターニングするためにＳＬＭ２０４（例えば透過性のＬＣＤなど）を介して光を送出する。パターニングされた光は対象２１２の表面にパターンを書き込むために投影光学系２１０を介して送出される。この実施形態においてはＳＬＭ２０４は例えば液晶ディスプレイなどのような透過性のＳＬＭである。上記と類似して、照明源２０２及びＳＬＭ２０４の内の一方又は両方をそれぞれ制御装置２１４、２１６と接続することができるか、照明源２０２及びＳＬＭ２０４の内の一方又は両方は一体的な制御装置２１４、２１６を有する。制御装置２１４及び２１６は上述したように、また公知のように制御装置１１４及び１１６と同様の機能を実行することができる。
【００２４】
システム１００又は２００において使用できるＳＬＭの例はMicronic Laser Systems AB of Sweden、Texas Instruments of Texas, USA及びFraunhofer Institute for Circuits and System of Germanyによって製造されている。
【００２５】
単に便宜上の理由から、以下ではシステム１００のみを参照する。しかしながら当業者には明らかであるように、以下で説明する全てのコンセプトはシステム２００にも適用できる。
【００２６】
図３は、ＳＬＭ１０４のアクティブ領域３００の詳細を示す。アクティブ領域３００は（図面における点によって表されている）アクティブデバイスのアレイを含む。アクティブデバイス３０２はＤＭＤにおけるミラーか、ＬＣＤにおけるロケーションでよい。アクティブデバイス３０２は関連分野においては公知のように、ピクセルと称することもできる。アクティブデバイス３０２の物理的な特性を調節することによって、これらのアクティブデバイス３０２をＯＮ又はＯＦＦとみなすことができる。所望のパターンを基礎とするディジタル又はアナログの入力信号は種々のアクティブデバイス３０２をＯＮ及びＯＦＦに切り換えることに使用される。ある実施形態においては、対象１１２に書き込まれる目下のパターンを検出することができ、パターンが許容可能な公差を超えているか否かを判断することができる。許容可能な公差を超えている場合には、制御装置１１６はＳＬＭ１０４によって生成されるパターンをリアルタイムで良好に合わせる（例えば較正、調節など）ためにアナログ又はディジタルの制御信号を生成することに使用できる。
【００２７】
図４はＳＬＭ１０４の更なる詳細を示す。ＳＬＭ１０４はアクティブ領域３００を包囲する非アクティブのパッケージ４００を含むことができる。また択一的な実施形態においては、ＳＬＭアレイの監視及び制御のために、主制御装置４０２を各ＳＬＭ制御装置１１６と接続することができる（以下参照）。以下で述べるように、隣接するＳＬＭを別の実施形態においては相互に考慮してずらす又は互い違いに置くことができる。
【００２８】
空間光変調器アレイのコンフィギュレーション
図５はＳＬＭ１０４のアレイを受ける支持デバイス５０２を含むアセンブリ５００を示す。種々の実施形態では、以下においてより詳細に説明するように、ＳＬＭ１０４のアレイはパルス毎の所望の露光数又はユーザの他の判定基準に基づいて可変数の列、行、列毎のＳＬＭ、行毎のＳＬＭなどを有することができる。ＳＬＭ１０４を支持デバイス５０２と接続することができる。支持デバイス５０２は関連分野においては公知のように熱制御領域５０４（例えば水又は空気の流路など）、制御ロジック及び関連する回路部品のための領域（例えば図４に示されているような、ＡＳＩＣ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、データを流すためのファイバ光学系などの素子１１６及び素子４０２を参照されたい。）及びＳＬＭ１０４を受けるウィンドウ５０６（破線の内部に形成されている）を有する。支持デバイス５０２、ＳＬＭ１０４及び周辺の冷却装置又は制御装置をアセンブリと称す。アセンブリ５００は先行ＳＬＭと追従ＳＬＭについての所望のステッチ（例えば対象１１２におけるフィーチャの隣接する要素の接続）及びオーバラップを生成するためのステップサイズを考慮することができる。例えば、支持デバイス５０２は２５０ｍｍ×２５０ｍｍ（１２インチ×１２インチ）又は３００ｍｍ×３００ｍｍ（１０インチ×１０インチ）でよい。支持デバイス５０２は温度安定材料から製造されているので熱管理に使用することができる。
【００２９】
支持デバイス５０２を、ＳＬＭ１０４の空間制御を保証する機械的なバックボーンとして、また回路部品及び熱制御領域５０４を組み込むために使用することができる。あらゆる電子機器を支持デバイス５０２の後部及び前部の一方又は両方に取り付けることができる。例えば、アナログベースのＳＬＭ又は電子機器を使用する場合には、ワイヤを制御システム又は結合システム５０４からアクティブ領域３００まで接続することができる。支持デバイス５０２上に取り付けられているのでこれらのワイヤは比較的短くて良く、回路装置が支持デバイス５０２によって遠隔制御される場合に比べてアナログ信号の減衰を低減する。回路部品とアクティブ領域３００との間のリンクが短いということは通信速度を上昇させ、したがってパターン再調整速度をリアルタイムで上昇させる。
【００３０】
ある実施形態ではＳＬＭ１０４又は回路部品における電気装置が消耗された場合には、アセンブリ５００を容易に交換できる。アセンブリ５００の交換はアセンブリ５００におけるただ１つのチップの交換よりも費用がかかるが、実際には組立体５００全体を交換する方が容易且つ迅速であり、これにより製造費用を節約することができる。また最後のユーザが一新されたアセンブリ５００を使用したい場合には交換部品の数の低減を考慮して、アセンブリ５００一新することができる。アセンブリ５００が交換されたならば、製造を再開する前にただ一度の全体のアラインメントが必要とされる。
【００３１】
本発明はマスクレスリソグラフィシステムを使用して対象上にパターン領域のグレースケールを提供する。グレースケールは空間光変調器（ＳＬＭ）のアレイを使用することを基礎とする。対象における各露光領域は各ＳＬＭにおけるアクティブ領域のうちの１つに対応する。したがって、各露光領域は各ＳＬＭによって書き込まれる、又は場合によっては書き込まれない。したがって、グレースケールのレベルはアレイにおいて使用される複数のＳＬＭによって求められる。照明システムはパルス状光源か同等の実質的な連続光源を有することができる。
【００３２】
時間変調型グレースケール
図６には、連続光源が使用されている場合の、システム１００又は２００の部分６００が示されている。部分６００は、回転光学素子６０２（例えばプリズム又は円形光学反射素子又は球形光学反射素子又は円錐形光学反射素子等）を含む。この回転光学素子は、ＳＬＭ１０４と投影光学系１１０との間に位置するあらゆる方向に回転可能である。参照番号１, ２及び３が付与された矢印は、回転素子６０２を離れ、対象１１２のスキャニングポジションに基づいた投影光学系１１０へ向かう、光ビームの可能な方向を示している。これを以下でより詳細に説明する。このシステムは以下で説明するデジタルＳＬＭ又はアナログＳＬＭを使用することができる。
【００３３】
図７には、ＳＬＭ１０４上のアクティブ領域３００と、対象１１２上の露光領域７００との間の相関関係が示されている。基本的に各露光領域７００は、全ＳＬＭ１０４上の１つのアクティブ領域３００（例えば３００−１, １）に対応するＸ, Ｙ座標（例えば露光領域７００−１, １）に割り当てられる。従って、アクティブ領域３００がオンであるかオフであるかに依存して、各ＳＬＭの３００−１, １から露光領域７００−１, １へ、光が書き込まれる、又は書き込まれない。
【００３４】
アクティブ領域３００及び露光領域７００は、当該関連分野において公知のようにピクセルとも称されることを理解されたい。
【００３５】
マスクレスリソグラフィには、必要とされるパルスが格段に増大されることなく及び／又は対象１１２上の露光領域あたりの露光時間量が最適な時間量を越えて格段に増大されることなく、対象上にグレースケールを生じさせるために使用される少なくとの２つの構成及び方法がある。これによって比較的高いスループットが保たれる。第１の実施例ではパルス状光源が使用され、第２の実施例では連続光源、又はこれに相当するものが使用される。
【００３６】
第１の実施例では、（例えば１Ｋｈｚ〜４Ｋｈｚで作動する）パルス状光源（図示されていない）が照明システム１０２内で使用される。択一的に、他方との同期からわずかにずれている平行パルス状光源の列を、照明システム１０２からの有効なレップレート（rep rate）を増大させるために使用することも可能である。各ＳＬＭ１０４は、アクティブ領域３００のアレイを有している。ここで各アクティブ領域は、対象１１２上の各露光領域と相関関係にある（例えば各ＳＬＭ１０４上のＸ, Ｙ座標格子と相関している、対象１１２上のＸ, Ｙ座標格子を用いる）。パルス状光源信号はＳＬＭ１０４に向けられる。制御装置１１６から、ＳＬＭ１０４によって受け取られたパターンに基づいて、空間的可変光度を有する光のパターンが形成される。可変光度は、ＳＬＭアレイ５００をわたって、同じように配置されたアクティブ領域のうちのいくつが各時間期間の間にオンにされているか、又はオフにされているかに基づく。例えばＳＬＭアレイが３２に相当するアクティブ領域を有している場合、３２のグレースケールレベルが結果として生じる。この実施例では、３２個の全アクティブ領域がオンであること、又は３２個の全アクティブ領域がオフであること、又は３２個のアクティブ領域のうちの幾つかの組合せがオン又はオフであることが可能である。これによって３２のグレーレベルが生じる。従って、各ＳＬＭ１０４上の同じアクティブ領域に相関する露光領域は、全ＳＬＭ１０４から光を受光する、又はＳＬＭ１０４のいずれかからも光を受光しない、又は各光パルスに対してＳＬＭ１０４の幾つかの組合せから光を受光する。別の実施例では通常、各露光領域に対して２つの光パルスが使用される場合には、６４個のグレースケールレベルが結果として生じる。さらに別の実施例では、１２８個, ２５６個等のグレースケールレベルが得られる。
【００３７】
アナログＳＬＭの場合にも上述したのと同じような結果が得られることを理解されたい。各パルスに基づいたＳＬＭによって得られる中間のグレースケールレベル設定は、複数のＳＬＭ及び／又は複数のパルスを組合せて、より微細にグレーを分解するために使用される。従ってこれによって、既に機械的に得られているグレースケールレベルの数が増加する。
【００３８】
第２の実施例では、連続的、又は相当する／有効な（以降では「相当する又は有効な」を、「有効な」とする）連続光源（図示されていない）が使用される。有効な連続とは、光源の周波数が、光源を連続的にアクティブ領域３００の方に向ける、アクティブ領域３００の反応時間を上回ることを意味する。例えば、デジタルＳＬＭ１０４は、約５０Ｋｈｚでアップデートする。従って、約１００Ｋｈｚで光源を使用した場合、光源はＳＬＭ１０４に対して連続的である。他の実施例では、アナログＳＬＭは約４ｋＨｚでアップデートするので、実質的に明らかに約４ｋＨｚを上回って作動するほとんどの光源が有効な連続光源とみなされる。本発明の範囲内では他のタイプも連続照明とみなされる。連続光源を使用する場合、回転光学系６０２は、パターニングされた光から移動イメージを生成するのに使用されるだろう。従って、対象１１２が動くとき、イメージが動く。これを行うために、対象１１２が動くときに、回転光学系６０２は同期して回転され、対象１１２の動きを追う。これによってシステム１００は、各アクティブ領域パターンを対象１１２上に各露光領域でプリンすることができる。従って対象１１２が連続して動く場合には、回転光学系６０２は、イメージを動かすのに使用される。上述した実施例のように、各ＳＬＭ１０４からの同じアクティブ領域３００は、パターンをこのアクティブ領域３００から、対象１１２上の個々の露光領域にプリントする。この実施例ではグレースケールは、移動ピクセルサイクルがオン又はオフである時間に基づく。
【００３９】
他の実施例では、各アクティブ領域３００から放たれた光度の可変レベルを有するアナログＳＬＭ１０４が使用される。このようなアナログＳＬＭ１０４は、上述した有効な連続照明システムにおいて使用される。
【００４０】
図８には、本発明に相応する方法８００をあらわすフローチャートが示されている。ステップ８０２において、光がＳＬＭのアレイ上に照明される。ステップ８０４において、光がＳＬＭによってパターニングされ、空間的可変強度を有する露光光パターンを形成する。ステップ８０６において、パターニングされた光は対象上に書き込まれ、空間的可変光度に基づいて、対象上にグレースケール化されたパターンを形成する。
【００４１】
従って、デジタルＳＬＭの場合には上述の方法及びシステムによって、通過及び／又はパルスに対する従来の数を増加させることなく、従来行われていたよりもグレースケールのレベルを増加させることが考慮される。アナログＳＬＭの場合にも、上述の方法及びシステムによって、既に機械的に実行可能な数を超えた、グレースケールレベル数の増加が考慮される。しかもパス又はパルスの従来の数を増やすことはない。
【００４２】
本発明の種々異なる実施例を示したが、これらは例として示しただけであって、本発明を制限するものではないことを理解されたい。当該関連分野の当業者には、本発明の着想及び範囲を逸脱することなく、形式及び細部において種々の変更が可能であることが明らかであろう。従って、本発明の領域及び範囲は、上述したいかなる実施例によっても制限されるものではなく、添付した特許請求の範囲及びそれに相当するものに従ってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態による反射性の空間光変調器を有するマスクレスリソグラフィシステムである。
【図２】本発明の実施形態による透過性の空間光変調器を有するマスクレスリソグラフィシステムである。
【図３】本発明の実施形態による空間光変調器である。
【図４】図３の空間光変調器をより詳細に示したものである。
【図５】本発明の実施形態によるアセンブリである。
【図６】場合の本発明の実施形態による、連続光源が使用されているマスクレスリソグラフィシステムの部分である。
【図７】本発明の実施形態による、ＳＬＭにおける領域と対象上にの露光領域との間の相関関係である。
【図８】本発明の実施形態による方法８００を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１００、２００  マスクレスリソグラフィシステム、  １０２  照明システム、  １０４、２０４  ＳＬＭ、  １０６  ビームスプリッタ、  １０８  ＳＬＭ光学系、  １１０、２１０  投影光学系、  １１２、２１２  対象、  １１４、１１６、２１４、２１６  制御装置、  ２０２  照明源、  ３００  アクティブ領域、  ３０２  アクティブデバイス、  ４００  非アクティブなパッケージ、  ４０２  主制御装置、  ５００  アセンブリ、  ５０２  支持デバイス、  ５０４  熱制御領域、  ６０２  回転反射光学素子、  ７００  露光領域
【図１】
2004355006.tif 000002
【図２】
2004355006.tif 000003
【図３】
2004355006.tif 000004
【図４】
2004355006.tif 000005
【図５】
2004355006.tif 000006
【図６】
2004355006.tif 000007
【図７】
2004355006.tif 000008
【図８】
2004355006.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月28日(2004.7.28)
【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】請求項２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２８】
ＳＬＭとしてデジタルＳＬＭを提供する、請求項１１記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２９】
ＳＬＭとしてバイナリＳＬＭを提供する、請求項１１記載のシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３０】
ＳＬＭとしてアナログＳＬＭを提供する、請求項１１記載のシステム。