(57)【要約】      （修正有）【課題】マスクレスリソグラフィにおいて、パルス・ツー・パルスのドーズ変化を安定させる照明システムを提供する。【解決手段】照明システム１０２は、制御装置６０４と接続した光源６００と、非線形減衰器６０６、さらに必要に応じて調整可能な減衰器６０８を含む調整システム６０２で、構成され、動作時に非線形減衰器６０６は各レーザパルス定数の効果的な出力パルスエネルギプロファイルを形成する光学的な飽和器として動作することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムにおいて、
光源と、
所望の光出力信号を生成するために光源からの光出力を調節する光学的な減衰器を含む調節システムとを包含することを特徴とする、照明システム。
【請求項２】
前記光学的な減衰器は非線形の減衰器を包含する、請求項１記載の照明システム。
【請求項３】
前記光源は所定のエネルギレベルを上回るビームを生成し、前記非線形の減衰器は実質的に前記所定のエネルギレベルである光エネルギのクリップに使用される、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記調節システムはさらに、前記非線形減衰器に後置されている調節可能な減衰器を包含する、請求項２記載の照明システム。
【請求項５】
前記光源からの光出力を、前記調節システムを迂回する第１のビームと前記調節システムを通過して送られる第２のビームとに分岐するビームスプリッタを包含し、前記第１のビームは前記第２のビームよりも実質的に少ないエネルギを有し、
前記所望の光出力信号を生成するために、前記第２のビームの前記調節システムの通過後に、前記第１のビームと前記第２のビームとを結合する加算装置を包含する、請求項１記載の照明システム。
【請求項６】
前記調節システムは、
前記第２のビームのエネルギに基づき検出信号を生成するセンサと、
前記検出信号に基づき制御信号を生成するプロセッサとを包含し、該制御信号は前記調節システムの制御に使用される、請求項５記載の照明システム。
【請求項７】
前記光学的な減衰器は、前記制御信号に基づき調節される調節可能な減衰器を包含する、請求項６記載の照明システム。
【請求項８】
前記光源は、
第１のエネルギ値を有する第１の光ビームを生成する第１のレーザと、
前記第１の光ビームの光路における遅延装置と、
前記第１のエネルギ値よりも低い第２のエネルギ値を有する第２の光ビームを生成する第２のレーザとを包含し、
前記第１の光ビームは前記第２のエネルギ値を調節するために前記調節システムを通過し、
前記遅延装置は前記第２の光ビームに相対的に前記第１の光ビームを遅延させる、請求項１記載の照明システム。
【請求項９】
前記所望の光出力信号を生成するために、前記第１の光ビームと調節された前記第２の光ビームとを結合する加算装置を包含する、請求項８記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光学的な減衰器は前記第２の光ビームの光路において調節可能な減衰器を包含し、
前記調節システムはさらに、
前記第１のエネルギ値に基づき検出信号を生成するセンサと、
前記調節可能な減衰器の調節に使用される制御信号を生成するプロセッサとを包含する、請求項８記載の照明システム。
【請求項１１】
前記第１の光ビームは前記第２の光ビームよりも時間的に早く生成される、請求項８記載の照明システム。
【請求項１２】
前記第１のレーザ及び前記第２のレーザを制御する制御装置と、
前記制御装置からの制御信号が前記第２のレーザによって受信される前に、該制御信号を受信して遅延させる遅延装置とを包含する、請求項８記載の照明システム。
【請求項１３】
前記光源は、
第１のエネルギ値を有する第１のビームを生成する第１のレーザと、
第２のエネルギ値を有する第２のビームを生成する第２のレーザとを包含する、請求項１記載の照明システム。
【請求項１４】
前記光学的な減衰器は調節可能な減衰器であり、
照明システムはさらに、
前記第１のビームを第１の部分及び第２の部分に分岐させる、前記第１のレーザに後置されているビームスプリッタを包含し、前記調節可能な減衰器は前記第１のビームの第１の部分の光路及び前記第２のビームの光路に配置されており、前記調節可能な減衰器は前記第２のビームのエネルギ値を調節するために前記第１のエネルギ値に基づき調節され、
前記所望の光出力信号を形成するために前記第１のビームの第２の部分と調節された前記第２のビームとを結合する加算装置を包含する、請求項１３記載の照明システム。
【請求項１５】
前記第１のレーザ及び前記第２のレーザを制御する制御装置と、
前記制御装置からの制御信号が前記第２のレーザによって受信される前に、該制御信号を受信して遅延させる遅延装置とを包含する、請求項１３記載の照明システム。
【請求項１６】
マスクレスリソグラフィシステムと接続されている、請求項１記載の照明システム。
【請求項１７】
光源と、
該光源からの光を減衰させる非線形の光学的な減衰器とを包含することを特徴とする、照明システム。
【請求項１８】
調節可能な光学的な減衰器が前記非線形の光学的な減衰器に後置されている、請求項１７記載の照明システム。
【請求項１９】
マスクレスリソグラフィシステムと接続されている、請求項１７記載の照明システム。
【請求項２０】
第１のエネルギ値を有する第１の光ビームを生成する第１の光源と、
第２のエネルギ値を有する第２の光ビームを生成する第２の光源と、
前記第１のエネルギ値に基づき前記第２の光ビームを調節する調節システムと、
調節された前記第２の光ビームと前記第１の光ビームとを結合する結合装置とを包含することを特徴とする、照明システム。
【請求項２１】
前記調節システムは、
前記第１のエネルギ値に基づきエネルギ信号を生成するセンサと、
エネルギ信号に基づき制御信号を生成するプロセッサと、
前記制御信号に基づき前記第２の光ビームの調節を実行する減衰器と、
該第１の光ビームが検出された後、且つ前記第１の光ビームが調節された前記第２の光ビームと結合される前に、該第１の光ビームの伝播を遅延させる遅延装置とを包含する、請求項２０記載の照明システム。
【請求項２２】
マスクレスリソグラフィシステムと接続されている、請求項２０記載の照明システム。
【請求項２３】
光ビームを生成する光源と、
前記光ビームを第１の光ビーム及び第２の光ビームに分岐させるビームスプリッタと、
前記第１の光ビームのエネルギ値に基づき前記第２の光ビームを調節する調節システムと、
前記第１の光ビームと調節された前記第２の光ビームとを結合させる結合装置とを包含することを特徴とする、照明システム。
【請求項２４】
前記調節システムは、
前記第１の光ビームのエネルギ値に基づき制御信号を生成するプロセッサと、
前記制御信号に基づき前記第２の光ビームの調節を実行する減衰器とを包含する、請求項２３記載の照明システム。
【請求項２５】
照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステムにおいて、
該照明システムは、
光源と、
所望の光出力信号を生成するために前記光源からの光出力を調節する調節システムとを包含することを特徴とする、照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項２６】
前記調節システムは非線形の減衰器を包含する、請求項２５記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項２７】
前記光源は所定のエネルギレベルを上回るビームを生成し、前記非線形の減衰器は実質的に前記所定のエネルギレベルにある光エネルギのクリップに使用される、請求項２６記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項２８】
前記調節システムはさらに、前記非線形の減衰器に後置されている調節可能な減衰器を包含する、請求項２６記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項２９】
前記光源からの光出力を、前記調節システムを迂回する第１のビームと、前記調節システムを通過して送られる第２のビームとに分岐するビームスプリッタを包含し、前記第１の光ビームは前記第２のビームよりも実質的に少ないエネルギを有し、
前記所望の出力信号を生成するために、前記第２のビームが前記調節システムの通過後に、前記第１のビームと前記第２のビームとを結合する加算装置を包含する、請求項２５記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３０】
前記調節システムは、
前記第２のビームのエネルギに基づき検出信号を生成するセンサと、
前記検出信号に基づき制御信号を生成するプロセッサとを包含し、該制御信号が前記調節システムを制御する、請求項２９記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３１】
前記調節システムはさらに、前記制御信号に基づき調節される調節可能な減衰器を包含する、請求項３０記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３２】
前記光源は、
第１のエネルギ値を有する第１の光ビームを生成する第１のレーザと、
前記第１の光ビームの光路における遅延装置と、
前記第１のエネルギ値よりも低い第２のエネルギ値を有する第２の光ビームを生成する第２のレーザとを包含し、
前記第１の光ビームは前記第２のエネルギ値を調節するために前記調節システムを通過し、
前記遅延装置は前記第２の光ビームに相対的に前記第１の光ビームを遅延させる、請求項２５記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３３】
前記所望の光出力信号を生成するために、前記第１の光ビームと調節された前記第２の光ビームとを結合する加算装置をさらに包含する、請求項３２記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３４】
前記調節システムは、
前記第２の光ビームの光路における調節可能な減衰器と、
前記第１のエネルギ値に基づき検出信号を生成するセンサと、
前記調節可能な減衰器を調節するために制御信号を生成するプロセッサとを包含する、請求項３２記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３５】
前記第１の光ビームは前記第２の光ビームよりも時間的に早く生成される、請求項３２記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３６】
前記第１のレーザ及び前記第２のレーザを制御する制御装置と、
前記制御装置からの制御信号が前記第２のレーザによって受信される前に、該制御信号を受信して遅延させる遅延装置とをさらに包含する、請求項３２記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３７】
前記光源は、
第１のエネルギ値を有する第１のビームを生成する第１のレーザと、
第２のエネルギ値を有する第２のビームを生成する第２のレーザとを包含する、請求項２５記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３８】
前記第１のビームを第１の部分及び第２の部分に分岐させる、第１の光源に後置されているビームスプリッタと、
前記第１のビームの第１の部分の光路及び前記第２のビームの光路に配置されている調節可能な減衰器と、
前記所望の光出力信号を形成するために、前記第１のビームの第２の部分と調節された前記第２のビームとを結合する加算装置とをさらに包含し、
前記調節可能な減衰器は前記第２のビームのエネルギ値を調節するために前記第１のエネルギ値に基づき調節されている、請求項３７記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項３９】
前記第１のレーザ及び前記第２のレーザを制御する制御装置と、
前記制御装置からの制御信号が前記第２のレーザによって受信される前に、該制御信号を受信して遅延させる遅延装置とをさらに包含する、請求項３７記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項４０】
前記調節システムは受動的な調節システムである、請求項２５記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項４１】
前記調節システムは能動的な調節システムである、請求項２５記載の照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステム。
【請求項４２】
前記調節システムは受動的な調節システムである、請求項１記載の照明システム。
【請求項４３】
前記調節システムは能動的な調節システムである、請求項１記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システム及び照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステムに関する。
【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また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、半導電層また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、また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、また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またはＯＦＦであるアクティブ領域（例えばミラーまたは透過領域）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）または偏光角（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または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、パルス・ツー・パルスのドーズ変化を安定させる、マスクレスリソグラフィにおいてドーズを制御するための照明システム及び照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
照明システムに関する課題は、光源と、所望の光出力信号を生成するために光源からの光出力を調節する光学的な減衰器を含む調節システムとを包含することによって解決され、また光源と、光源からの光を減衰させる非線形の光学的な減衰器とを包含することによって解決され、また第１のエネルギ値を有する第１の光ビームを生成する第１の光源と、第２のエネルギ値を有する第２の光ビームを生成する第２の光源と、第１のエネルギ値に基づき第２の光ビームを調節する調節システムと、調節された第２の光ビームと第１の光ビームとを結合する結合装置とを包含することによって解決され、さらには光ビームを生成する光源と、光ビームを第１の光ビーム及び第２の光ビームに分岐させるビームスプリッタと、第１の光ビームのエネルギ値に基づき第２の光ビームを調節する調節システムと、第１の光ビームと調節された第２の光ビームとを結合させる結合装置とを包含することによって解決される。
【００１３】
照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステムに関する課題は、照明システムが、光源と、所望の光出力信号を生成するために光源からの光出力を調節する調節システムとを包含す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】
本発明においては光源及び調節システムを含む照明システムが設けられており、この調節システムは所望の光出力信号を形成するために光源からの光出力を調節する。
【００１５】
本発明においてはまた光源及び非線形の光学的な減衰器を含む照明システムが設けられており、この光学的な減衰器は光源からの光を減衰する。
【００１６】
さらに本発明においては、光源からの光出力を調節システムを迂回する第１のビームと調節システムを通過して送られる、第１のビームよりも実質的に高いエネルギを有する第２のビームとに分岐するビームスプリッタと、所望の光出力信号を生成するために第２のビームの調節システムの通過後に第１のビームと第２のビームとを結合する加算装置とを包含する照明システムが設けられており、調節システムが第２のビームのエネルギに基づき検出信号を生成するセンサと、調節システムの制御に使用される制御信号を検出信号に基づき生成するプロセッサとを包含し、光学的な減衰器は制御信号に基づき調節される調節可能な減衰器を包含する。
【００１７】
さらに本発明においては、第１のエネルギ値を有する第１の光ビームを生成する第１の光源と、第２のエネルギ値を有する第２の光ビームを生成する第２の光源と、第１のエネルギ値に基づいて第２の光ビームを調節する調節システムと、調節された第２の光ビームと第１の光ビームを結合する結合装置とを含む照明システムが設けられている。
【００１８】
さらに本発明においては、光ビームを生成する光源と、光ビームを第１の光ビーム及び第２の光ビームに分岐させるビームスプリッタと、第２の光ビームのエネルギ値に基づき第１の光ビームを調節する調節システムと、調節された第１の光ビームと第２の光ビームを結合する結合装置とを含む照明システムが設けられている。
【００１９】
さらに本発明により照明システムを有するマスクレスリソグラフィシステムが提供され、照明システムは光源及び調節システムを含み、この調節システムは所望の光出力信号を生成するために光源からの光出力を調節する。
【００２０】
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】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明の実施形態は、例えばマスクレスリソグラフィマシンにおいて、照明システムのパルス・ツー・パルスドーズ制御のためのシステム及び方法を提供する。システム及び方法はリソグラフィレーザにおけるレーザパルス・ツー・パルス変化を効果的に低減することに使用でき、最小限の数のパルス（例えば１パルス程度）を用いる適切なドーズ制御を可能にする。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の調節また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つまた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。
【００２７】
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。
【００２８】
システム１００または２００において使用できるＳＬＭの例はMicronic Laser Systems AB of Sweden及びFraunhofer Institute for Circuits and System of Germanyによって製造されている。
【００２９】
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。
【００３０】
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または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。
【００３１】
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または互い違いに置くことができる。
【００３２】
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また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１２インチ×１２インチまたは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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
ドーズが制御される照明システム
図６は照明システム１０２の詳細を示す。照明システム１０２は光源６００（例えばレーザ）及び調節システム６０２（例えば受動的な調節システム）を含む。ある実施形態においては、制御装置６０４をレーザ６００と接続することができ、これは制御装置１１４又は付加的な制御装置でよい。調節システム６０２は非線形光学（ＮＬＯ）減衰器６０６（例えば逆可飽和吸収体、カーレンズ、光学的な変調器など）を含み、また選択的に必要に応じて１つまたは複数の調節可能な減衰器を含むこともできる。ＮＬＯ減衰器６０６を例えばシリコン、シリコンゲルマニウムなどの半導体材料から製造することができる。リソグラフィシステムによって使用される光の波長に基づき使用できる異なる材料も考えられる。
【００３６】
図６の参照を続けると、動作時にＮＬＯ減衰器６０６は各パルス定数の効果的な出力パルスエネルギプロファイルを形成する光学的な飽和器として動作することができる。このことは必要とされるエネルギよりも多いエネルギを生成するレーザ６００を使用することによってなされる。次に、ＮＬＯ減衰器６００は定量のエネルギを有する光をリソグラフィシステムへと配向させ、その一方でＮＬＯ減衰器６０６は所定の閾値よりも高いレベルのエネルギを吸収する。ＮＬＯ減衰器６０６の閾値を、ＮＬＯ減衰器６０６における必要なエネルギ強度を達成するには十分に小さいサイズへとレーザパルスをフォーカシングする適切な光学系を使用することによってセットすることができる。したがって、基板に到達するパルス毎のエネルギは安定したパルス・ツー・パルスであり、ドーズを１つまたは複数のパルスにおいて達成することができる。
【００３７】
図７は本発明の別の実施形態による照明システム１０２ａの詳細を示す。照明システム１０２ａは（例えばレーザである）第１の光源７００及び第２の光源７０２を含み、調節システム７０４（例えば能動的な調節システム）及び加算装置７０５（例えば結合装置、加算器など）を含む。レーザ７０２は以下においてより詳細に説明するように、レーザ７００により生成された光ビーム７５２のエネルギ変化値とほぼ等しいエネルギを有する光ビーム７５０を生成する。ある実施形態においては、制御装置７０６をレーザ７００及び７０２と場合によっては遅延装置７０８を介して接続することができ、これは制御装置１１４または付加的な制御装置とすることができる。
【００３８】
調節システム７０４は、レーザ７００の光路におけるセンサ７１２とレーザ７０２の光路における減衰器７１４（例えば調節可能な減衰器、光学的な変調器など）との間に接続されているプロセッサ７１０を含むことができる。したがってレーザ７００のビーム７５２はセンサ７１２を用いて測定される。センサ７１２からの検出信号７５４は、制御信号７５６を生成するためにプロセッサ７１０において処理される。制御信号７５６は減衰器７１４に供給される。減衰器７１４は変調された光ビーム７５８を生成するために、制御信号７５６に基づきレーザ７０２からの光ビーム７５０を変調することができる。
【００３９】
一例として、照明システム１０２からの所望の出力ビーム７６０は１００ｍＪであると仮定する。第１のレーザ７００は１％（例えば＋／−１ｍＪ）の変化を有する１００ｍＪのビームを生成することができる。次にレーザ７１２は１％（例えば＋／−０．０１ｍＪ）の変化を有する１ｍＪのビームを生成するよう設計されている。センサ７１２がレーザ７００からのビーム７５２における目下のエネルギを測定した後に、センサ７１２は検出信号７５４を測定された値に基づきプロセッサ７１０に送信する。エラー量は制御信号を生成するためにプロセッサ７１０によって求められ、この制御信号７５６は減衰器７１４に送信される。制御信号７５６はビーム７５０を変調するために（例えばビーム７５０からのエネルギをトリミングするために）減衰器７１４によって使用される。トリミングが行われたならば、加算装置７０５は変調された光ビーム７５８を、必要に応じてビーム７５２が遅延された後にこのビーム７５２と結合させる。所望の出力ビーム７６０は約０．０１％の変化（＋／−０．０１ｍＪ）を有する近似的に１００ｍＪのビームである。
【００４０】
レーザ７００及びレーザ７０２に由来するパルス７５２と７５０との間の時間周期は、許容可能な公差を超えて対象１１２にプリントされるイメージがスミアされない程度に十分短くなくてはならない。例えば、典型的な対象速度は約２００ｍｍ／ｓであり、プリントされるフィーチャのクリティカルな寸法（以下ＣＤと称す）は７０ｎｍと仮定する。さらに、レーザ７０２からのパルス７５２をＣＤの約１０％、または約７ｎｍを低減することができると仮定する。この場合パルス７５２と７５０との間の最大遅延は約３５ｎｓに成りうる。制御装置７０６はこの時間周期内ではデータを処理することはできず、選択的な遅延装置７０８がレーザ７０２からのパルス７５０を遅延するために必要となる。
【００４１】
図８は本発明の別の実施形態の照明システム１０２ｂの詳細を示す。照明システム１０２ｂは、光ビーム８５０及び８５２をそれぞれ調節システム８０４（例えば受動的な調節システム）及び加算装置８０６に通す第１の光源８００及び第２の光源８０２（例えばレーザ）を含む。調節システム８０４はレーザ８００の光路におけるビームスプリッタ８０８及びレーザ８０２の光路における減衰器８１０（例えば非線形光学素子、光学的な変調器など）を含むことができる。ビームスプリッタ８０８によって分岐された光の第１の部分８５０′は光路に沿って存続し、他方では光の第２の部分８５４は減衰器８１０へと配向される。第２の部分８５４を減衰器８１０の減衰量を調節するために使用できる。減衰後には減衰されたビーム８５６が加算器８０６によって結合されて、出力ビーム８５８が形成される。
【００４２】
例えば、ビームスプリッタ８０８の使用により、ビーム８５４（例えば測定ビーム）の僅かな部分（例えば１％）を減衰器８１０へと配向することができ、この減衰器８１０は測定ビーム８５４におけるドーズに基づきビーム８５２の透過率を変化させることができる。この実施形態では電子的な処理は要求されず、これによってシステム１００を相対的に非常に高速にできる。したがってレーザ８００のトリガとレーザ８０２のトリガとの間の遅延を非常に短く維持することができる。結果としてレーザ８００からのビーム８５０／８５０′の光路における遅延線は必要なくなる。また、全体のドーズの僅かな部分しか減衰器８１０へと配向されないので、減衰器８１０の劣化は非常に低減される。
【００４３】
図９は本発明の別の実施形態による照明システム１０２ｃを示す。照明システム１０２ｃは光源９００（例えばレーザ）を含み、この光源９００はビームスプリッタ９０２及び加算装置９０６を介して光を送出するが、光は調節システム９０４（例えば能動的な調節システム）を通過する前にビームスプリッタ９０２を通過する。この実施形態ではレーザ９００は１つしか使用されず、このことはシステムの複雑性及びコストを非常に低減する。調節システム９０４はプロセッサ９１２を含み、このプロセッサ９１２はビームスプリッタ９０２からの第１のビーム９５０のエネルギ値を測定することができる。プロセッサ９１２は制御信号９５２を減衰器９１４（例えば能動的な減衰器）へとエネルギ値を基礎として送信する。減衰器９１４は制御信号９５２に基づきビームスプリッタ９０２からの第２のビーム９５４を調節し、調節されたビーム９５６を形成する。
【００４４】
動作時には、レーザ９００の光は第１のビーム９５０及び第２のビーム９５４へとそれぞれ分岐される。第１のビーム９５０（例えば主ビーム）はＣ０Ｉ１の強度を持つことができ、また第２のビーム（たとえば補正ビーム）はＣ１Ｉ１の強度を持つことができ、ここでＩ１はレーザ９００によって生成された光強度である。Ｃ０は近似的に１とすることができるが、しかしながら１よりも小さく、また主ビーム９５０における強度を規定する。Ｃ１は相対的にＣ０よりも小さく（例えば約０．０１〜０．０５）、また補正ビーム９５４における強度を規定する。主ビーム９５０において測定された光強度を使用して、補正ビーム９５４の強度は全体の強度Ｉｏｕｔが一定に保たれるように調節されている。一定の出力を得るために、補正ビーム９５４の光路における減衰器の応答関数を次のように表せる。
【００４５】
【数１】
2004356636.tif 000003
【００４６】
システムが動作する範囲は定数Ｃ０及びＣ１によって与えられている。Ｆ（Ｉ１）は光を加えることができない、または負の光を生成できないので、次式によって表されている範囲を計算することができる。
【００４７】
【数２】
2004356636.tif 000004
【００４８】
一例としてＣ１＝０．０５及びＣ０＝０．９５と仮定すると、レーザ９００から出力されるＩ１は０以内であり、また所望のシステム出力Ｉｏｕｔの５．３％となる。
【００４９】
図９における照明システム１０２は主ビーム９５０におけるゆらぎ及び補正ビーム９５４におけるゆらぎの両方を測定することができる。これによってより正確にドーズを制御することができる。何故ならば、上述の他の実施形態においては、補正ビーム（独立ビーム）におけるゆらぎは測定されないからである。
【００５０】
したがって図７、８及び９をフィードフォワードシステムと見なすことができ、このフィードフォワードシステムは主ビームのみからのエネルギのバルクを取り除き、主ビームを測定し、また補正ビームを出力ビームへと良好に調整する。したがって、ほぼ理想的な出力ビームが照明源１０２によって生成される。
【００５１】
結論
本発明の種々の実施形態を上記において述べたが、これらの実施形態は例を表しているに過ぎず、これに制限されるものではないと解すべきである。当業者には、本発明の着想及び観点から逸脱することなく、これらの実施形態において形状及び細部の種々の変更を行えることは明らかである。したがって、本発明の広さ及び範囲は上述の例示的な実施形態に制限すべきではなく、付属の請求項および同等のものによってのみ規定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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】本発明の実施形態によるドーズ制御を可能にする照明源である。
【図７】本発明の実施形態によるドーズ制御を可能にする照明源である。
【図８】本発明の実施形態によるドーズ制御を可能にする照明源である。
【図９】本発明の実施形態によるドーズ制御を可能にする照明源である。
【符号の説明】
【００５３】
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、６０４、７０６  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、  ６００  光源、  ６０２、７０４、８０４、９０４  調節システム、  ６０６  ＮＬＯ減衰器、  ６０８  調節可能な減衰器、  ７００、７０２、８００、８０２、９００  レーザ、  ７０５、９０６  加算装置、  ７０８  遅延装置、  ７１０、９１２  プロセッサ、  ７１２  センサ、  ７１４、８１０、９１４  減衰器、  ７５２、８５０、８５２  光ビーム、  ７５４  検出信号、  ７５６、９５２  制御信号、  ７６０、８５８  出力ビーム、  ８０８、９０２  ビームスプリッタ、  ８５４  測定ビーム、  ８５６  減衰されたビーム、  ９５０  主ビーム、  ９５４  補正ビーム、  ９５６  調節されたビーム
【図１】
2004356636.tif 000005
【図２】
2004356636.tif 000006
【図３】
2004356636.tif 000007
【図４】
2004356636.tif 000008
【図５】
2004356636.tif 000009
【図６】
2004356636.tif 000010
【図７】
2004356636.tif 000011
【図８】
2004356636.tif 000012
【図９】
2004356636.tif 000013